毕业设计——CA6140车床手柄座零件加工工艺及夹具设计

CA6140车床手柄座零件加工工艺及其夹

具设计

声明

本人所呈交的CA6140车床手柄座加工工艺及其夹具设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

【摘要】

本论文主要研究CA6140车床手柄座零件的加工工艺，在对手柄座零件图纸进行系统分析的基础上，选择了毛坯、刀具和机床，设计了专用夹具，确定了加工工艺路线，并编制了加工工序卡；利用UG对该手柄座进行三维建模和仿真加工，完成了数控编程及加工；最终，完成零件加工，并且检验合格。

关键词：手柄座；加工工艺；夹具设计；UG建模

引言 (1)

一、零件图及工艺分析 (2)

（一）零件图分析 (2)

（三）机床选用 (3)

（四）刀具的选用 (4)

（五）工艺卡片清单 (4)

(六)工艺过程 (4)

二、CA6140车床手柄座专用夹具设计 (5)

（一）专用夹具介绍 (5)

（二）夹具设计 (5)

三、基于UG对零件的建模及分析 (6)

（一）结构分析 (6)

（二）零件设计 (6)

四、数控加工及仿真 (7)

（一）编程具体步骤 (7)

（二）仿真模拟 (8)

五、尺寸检测 (9)

自我总结 (11)

参考文献 (12)

致谢 .................................................................................................... 错误!未定义书签。附录 .................................................................................................... 错误!未定义书签。

我通过企业顶岗实习了解到CA6140车床手柄座零件，并对该零件的加工过程进行了深入了解，所以本论文选择以CA6140车床手柄座的加工工艺及夹具设计为研究对象。本次毕业设计过程中，通过资料查阅和车间经验总结，对零件图纸进行分析，选择合适的毛坯料、刀具及机床，制定机械加工工艺，并对夹具进行设计；最后，在UG上对零件进行分析、设计、编程及仿真，证明工件达到规定的设计参数，满足客户需求。

一、零件图及工艺分析

（一）零件图分析

本次分析的零件是CA6140车床手柄座零件，形状比较复杂。具体尺寸有Φ25mm内孔，Φ10H7mm内孔，Φ14H7mm内孔，14mm槽及6mm键槽。对它加工时需要从多方面进行加工，具体的技术要求看零件分析图纸以及三维模型。如图1-1所示为零件立体图，图1-2为零件图。

图1-1 零件立体图

图1-2零件图

本零件用与车床手柄连接的主要零件，零件由键槽、孔、让位槽形状组成，在加工过程中，要根据图纸1-2进行对表面加工进行技术要求，主要的技术要求如表1-1所示：

表1-1具体加工内容

（二）毛坯选择

毛坯的选择尺寸是依据手柄座最大外形轮廓来确定的。在选择过程中，余量不能确定过大或是过小，所以应当选择合适的方法来确定加工余量，保证零件加工各项尺寸及技术指标。依据机械制造工艺并结合生产条件（降低成本提高工作效率）来确认毛坯尺寸。

此次选用的毛坯材料为铸铁，根据加工余量准则，厚度留5-7mm余量，厚度基本尺寸为43mm、49mm，其余面均为非加工面，直接铸造成型即可。

（三）机床选用

在加工手柄座时，根据图纸分析为铸造零件，大批量生产，形状复杂，传统设备效率低下，而且劳动强度很大，效率低下，成本大，所以在选用设备时，我们将选用数控设备，数控设备优点为，效率高，节约劳动力，降低成本。选用的数控设备为数控加工中心带四轴（图1-3）,型号为VMC850，行程是850mm*500mm*550mm。

图1-3 VCM850数控加工中心

（四）刀具的选用

在机械加工中，刀具直径影响着零件的表面粗糙度，加工效率及使用寿命。刀具材料也是有很多种，如硬质合金，高速钢及陶瓷等。刀具种类有焊接刀等。在进行对图纸进行分析后，制定好加工工艺，根据图纸要求及工艺顺序进行对刀具的申报及准备，在加工底面，选用端面铣刀，加工孔系选用钻头，公差孔选用铰刀，侧面槽选用整体硬质合金刀具。

选用的刀具如表1-3所示。

表1-3刀具表

（五）工艺卡片清单

根据零件形状特征，将对零件进行工艺分析，制定出合理的机械加工工艺直接影响着零件的加工精度及效率成本。如表1-4所示为加工工艺卡片。

表1-4加工工艺卡

(六)工艺过程

工序一采用孔粗定位，待侧边气缸压紧，下拉压上平面气缸压紧后，孔粗定位气缸下拉避空加工孔。D35面铣刀加工Φ45上表面，Φ23U钻加工Φ25孔，D20铣刀半精

加工Φ25孔，Φ25精镗刀精镗Φ25孔；Φ9.8钻头加工Φ10孔，Φ10铰刀精铰Φ10孔；A轴转90度，D20铣刀精铣Φ14孔表面，Φ13.8钻头加工Φ14孔，Φ14铰刀精铰Φ14孔。

工序二采用一面两销定位方式，以Φ25孔和Φ10孔定位，下拉气缸先压紧17mm 尺寸，加工下底面43mm尺寸；松开17mm尺寸再压紧43mm尺寸，A轴转90度，加工17mm尺寸和140+0.2mm尺寸。

工序三采用线切割，割6mm槽。

二、CA6140车床手柄座专用夹具设计

（一）专用夹具介绍

专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，但是，这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长，制造费用也较高。当产品变更时，往往因无法再使用而报废。因此，这类夹具主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用。这类夹具也是本课程研究的主要对象。

（二）夹具设计

工序一选用的装夹方式为侧面压紧和上平面压紧，如图2-1；工序二将零件放置在专用夹具上，采用一面两销定位方式，上平面将其压紧，进行加工，如图2-2所示。

图2-1工序一夹具

图2-2工序二夹具

此次设计夹具部分有过桥板，圆柱销，菱形销，气缸，压板组成。

三、基于UG对零件的建模及分析

（一）结构分析

此次设计的零件为CA6140车床手柄座，通过图1-2将对零件进行分析，零件结构较为复杂，有圆弧，内孔，让位槽，等。Φ10H7和Φ14H7尤为重要，、在设计零件前将其图纸表述的各个形状特征都要了解，最后对零件进行三维模型的绘制及UG数控编程。

通过对图3-1手柄座图纸的分析，利用UG进行设计，设计中要熟练应用各个指令。

（二）零件设计

经过对图3-1零件的分析，从主视图，侧视图及剖视图进行对零件形状了解，先画主视图大轮廓然后绘制后面形状特征，此次应用的软件为UG。

图3-2 最终零件

在此次较为复杂，在设计过程中，应用的指令由约束，偏置曲线，投影等，设计

过程中，对UG进行熟练的操作及编程。

四、数控加工及仿真

（一）编程具体步骤

打开CAM编程软件（UG),进入加工界面，编制程序前，需要对零件的结构特征进行分析，在编程过程中，各个零件形状特征都对应的编程指令，如型腔对应的型腔铣，精铣侧壁对应的深度轮廓铣削，铣平面对应的平面铣和表面铣，曲面对应的固定轴轮廓铣削等等。此次对将对基准面，Φ25内圆孔，Φ10H7孔，14mm宽让位槽，Φ14H7孔进行重要程序的编制。

以下为编程步骤：

(1）插入工序面铣FACE_MILLING加工基准面：①指定部件②指定加工平面③设置刀具④调整切削参数⑤进给率和转速。如图4-1所示，生成刀路如图4-2所示。

图4-1图4-2

（2）对φ25内圆孔进行孔铣加工，插入工序孔铣HOLE_MILLING，切削模式选择螺旋，设置好其他参数，然后生成刀路如图4-3。

图4-3图4-4

（3）对φ10孔进行加工①选择孔位②采用螺旋式铰刀加工③退出时要保证主轴

正转④转速和进给，安全距离为3mm，设置好其他参数，生成刀路如图4-4。

（4）用固定轮廓铣对14mm宽让位槽加工，插入工序固定轮廓铣①指定部件②指切削区域③设置刀具④调整切削参数⑤进给率和转速。设置好其他参数生成刀路如图4-5。

图4-5图4-6

（5）此次对φ14mm孔加工。插入工序钻孔DRILLING，设置安全高度，选择20mm 即可，选择平面为ZM平面，选择孔的位置，孔的深度，刀具，主轴转速及进给等。设置好参数，将点生成刀具路径，点确认即可如图4-6。

（二）仿真模拟

将所有工序插入，并设置好各个参数后，将生成刀具路径进行模拟仿真，用于确定刀具路径可靠性跟合理性，具体模拟效果图如下图所示：

图4-7基准面图4-8让位槽加工

图4-9φ25图4-10φ14

图4-11φ10

五、尺寸检测

为了符合参数要求，完成加工，应该对零件的主要尺寸进行检验，需要检测的尺寸有内孔尺寸，孔的大小，键槽距离等等。无误后包装入库，方可交给客户。

图5-1完成品图

表5-2检测数据表(单位：mm）

产品经过检测尺寸合格，完成加工。

本篇论文主要是阐述了CA6140车床手柄座的加工工艺及其夹具设计。首先要对零件进行整体性的分析，分析出需要加工的内容；然后选择合适的毛坯，刀具和车床，根据实际情况和选择合适高效的设备。编制出加工工序卡随后进行夹具设计。接着利用UG 设计和编程，制定合适的加工内容；最后对产品进行检测，看看是否达到要求。

本次研究加工的零件对应上了我所学习的专业，是一次对大学学习生涯的实践，一次自我审核。在设计书写途中遇到了很多问题和困难，明显发现自己水平能力的不足，对所学知识掌握的不牢固，最后在老师的指导下和同学门的帮助下完成本篇论文。通过这次课题的设计得到很多经验以及知识，对即将工作的我起到很大作用。

[1] 石皋莲，吴少华.UG NX CAD 应用案例教程[M].北京：机械工业出版社，2010.11

[2] 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社，2008.5

[3] 周劲松,李德尧,刘峥.机电一体化技术[M].长沙：湖南大学出版社.2012.7

[4] 杨国先.机械加工技术[M].北京：北京航空大学出版社，2013.7

[5] 卢明.汽车零部件识图[M].北京：高等教育出版社，2015.2

[6] 吴少华，顾涛.典型机械零件数控加工项目教程-首件加工与调试[M].北京：机械工业出版社，2017.6

[7] 周述积，叶仲新.汽车制造工艺学[M].北京：北京理工大学出版社，2013.12

[8] 徐茂公.公差配合与机械测量[M].北京：机械工业出版社，2012.12

[9] 钱东东，罗平尔.数控车床编程与操作项目教程[M].北京：机械工业出版社，2014.12

[10] 缪德建.数控加工工艺与编程[M].南京：东南大学出版社,2013.8.

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