機械制造工藝課程設計CA6140杠桿零件

1、摘 要本設計是CA6140杠桿零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。CA6140杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔的加工精度。基準的選擇以杠桿外圓面作為粗基準，以孔及其下表面作為精基準。先將底面加工出來，然后作為定位基準，在以底面作為精基準加工孔。整個加工過程選用組合機床。在夾具方面選用專用夾具?？紤]到零件的結構尺寸簡單，夾緊方式多采用手動夾緊，夾緊簡單，機構設計簡單，且能滿足設計要求。關鍵詞：杠桿零件；加工工藝；夾具；定位；夾具1 緒論1.1 課程

2、設計的目的和要求（1） 學會運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在課程實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量，學會能夠獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具，使所學的理論知識能密切結合實際。培養(yǎng)同學分析問題和解決問題的能力，以鞏固所學的理論知識。（2） 在設計過程中，需要綜合運用以前學過的各類課程有關知識（如數(shù)學、物理工程力學、機械原理、機械零件等、切削原理、公差與技術測量、金屬工藝學、金屬切削刀具、金屬切削機床、機械制造工藝學等）來分析解決夾具設計問題。因而在培養(yǎng)綜合運用所學知識來分析解

3、決本專業(yè)實際問題方面，也能得到鍛煉。（3） 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。（4） 通過設計作業(yè)，培養(yǎng)結構設計能力。2 杠桿加工工藝規(guī)程設計2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。2.1.2 零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下：（1）加工表面杠桿底面、孔、14階梯孔及M8螺紋孔、錐孔及錐孔平臺、2M6螺紋孔及倒角和2M6螺紋孔端面

4、。其中，主要加工表面為杠桿底面、孔（2） 主要基準1） 以45外圓面為基準的加工表面杠桿底面、孔2） 以的孔為中心的加工表面14階梯孔及M8螺紋孔、錐孔及錐孔平臺、2M6螺紋孔及倒角和2M6螺紋孔端面。由以上分析可知，對于加工面而言，先加工杠桿底面，再加工孔，進而加工其他加工面，并保證他們之間的位置要求。2.2 工藝規(guī)程設計2.2.1 確定毛坯的制造形式由零件的要求可知，零件的材料HT200，零件的輪廓尺寸不大，技術要求到達表面無夾渣、氣孔等鑄造缺陷，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。2.2.2 基面的選擇基面

5、的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。2.2.3 粗基準的選擇對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準）。現(xiàn)選取零件的不加工表面加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，以3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件z軸的移動、x軸的轉動、y軸的轉動三個自由度，而其他三個自由度可以不用限制，通過

6、夾緊裝置，便能加工底面。2.2.3 精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾。2.2.4 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。工序1：粗精銑孔下表面。保證表面粗糙度是3.2，選用立式升降臺銑床X52K工序2：鉆擴鉸孔。以45外圓面和下表面為定位基準，保證表面粗糙度為1.6，選用立式鉆床Z535及專用夾具加工。工序3：粗精銑錐孔平臺。以孔作為定位基準，選用選用立

7、式升降臺銑床X52K及專用夾具。工序4：鉆錐孔。選用立式鉆床Z535及專用夾具加工，以孔作為定位基準。工序5：加工M8螺紋孔，锪鉆14階梯孔。以孔作為定位基準。工序6：粗精銑2-M6上端面。工序7：鉆2-M6螺紋底孔孔。以孔作為定位基準，選用選用立式升降臺銑床X52K及專用夾具。工序8：攻螺紋孔2-M6及M8。工序9：檢查。 2.2.5 鉆擴鉸25孔工序的加工余量和工序尺寸的確定 孔的直徑為25mm，公差接近H7，表面粗糙度1.6m。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸,參照機械制造工藝設計簡明手冊確定工序尺寸及加工余量為： 鉆孔： 擴孔： 2Z=1.8mm 鉸孔： 2Z

8、=0.2mm3 夾具結構方案確定為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用的夾具。根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔25mm夾具，加工工藝孔的夾具將用于立式Z535組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。3.1 問題的提出 本夾具主要用來加工工藝孔25mm，這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求為。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。3.2 夾具設計3.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與底

9、面垂直。為了保證所鉆、擴、鉸的孔與底面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻，由基準重合原則，選擇設計基準底面作為其定位基準，為了保證25mm孔與45mm外輪廓有良好的同軸度且更好的定位，也選用45外圓面作為定位基準。用短V型塊定位限制x軸的移動、y的移動2個自由度，再以25下表面加支撐板定位作為主要定位基面以限制工件的z軸的移動、x軸的轉動、y軸的轉動3個自由度。工件采用不完全定位可滿足加工要求，z軸的移動為附加自由度。 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔25進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸

10、刀對工藝孔25進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。3.2.2 切削力及夾緊力計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。刀具：高速鋼麻花鉆，由機床夾具設計手冊可得鉆削力 鉆削力矩 其中：求得： 因為當其他切削力較小或者沒有時，僅需較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產生振動和轉動，工件主要通過壓塊的壓緊夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于普通螺旋夾緊。 水平分力： 垂直分力：為保障夾緊可靠，必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù)其中：K0為基本安全系數(shù)1.5 k1加工性質系數(shù)1.2 k2刀具鈍化程度1.1K3為切削特點1.1

11、k4夾緊力的穩(wěn)定性1.3 k5手動加緊的手柄位置1.0K6支撐面的情況1.0所以，由機床夾具設計手冊可查的，一個螺栓加緊機構，螺紋直徑M12可以滿足螺母夾緊力為5380，故為了滿足的要求，則需要兩個螺旋夾緊機構。3.2.3 夾緊元件及動力裝置確定由于杠桿的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。本道工序夾具的夾緊元件選用螺旋夾緊，旋緊螺釘使其產生的力通過壓塊將工件壓緊。采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出，結構如圖所示。 圖1 壓板3.2.4

12、 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔23mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔24.8mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔mm標準高速鉸刀。根據(jù)機床夾具設計手冊表2-1-47可查得鉆套孔徑結構尺寸如圖1及表1所示。圖1 鉆套表1 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表dHD公稱尺寸公差232535+0.025+0.0095246125.5212132.555°襯套選用固定襯套其結構如圖2所示。圖2 襯套

13、襯套選用固定襯套其結構參數(shù)如表2所示。表2 固定襯套的結構尺寸dHDC公稱尺寸允差公稱尺寸允差35+0.041+0.0202542+0.033+0.01713根據(jù)機械夾具設計手冊表2-1-27固定V型塊的結構及主要尺寸如圖3及表3所示。圖3 V型塊表3 V型塊的主要尺寸NDBHLllAA1dd1d2hbr42455216682014262210111810121.5注：尺寸T按公式計算：T=L+0.707D-0.5N鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及45外圓面分別靠在夾具支架的定位塊及V型塊上定位，用壓緊螺釘將壓塊作用在工件上使工件夾緊。夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一

14、個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖。3.2.5 定位精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用低面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸mm及表面粗糙度。3.2.6 夾具設計及操作的簡要說明 裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V形塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。夾具上裝有鉆模，可使得夾具在一批零件的加工之前很好的對刀。 鉆、擴、鉸25孔的夾具如夾具裝配圖所示。3.2.7 設計中的優(yōu)缺點 本設計中，夾具結構簡單，容易裝配，定位方便，采用快換鉆套實現(xiàn)鉆擴鉸鉆套的快換，加緊機構不復雜，比較普遍，而從另外一個方面來說，夾緊機構要通過手動來裝卸工件，一定程度上影響生產效率，V型快的裝配誤差