机械制造工艺学课程三级项目报告2

机械制造工艺学课程三级项目报告题目：CA6140车床手柄座零件机械加工工艺规程设计及组合夹具设计学院：班级：组长：组员：指导教师：完成日期： 2018年 6 月26日（一）CA6140车床手柄座零件机械加工工艺过程设计1、零件分析CA6140车床手柄座位于车床光杆与手柄连接处，通过传递力矩，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动，实现对机床的操作。

从该零件的外形看，此零件的形状较不规则，而且需要加工的部位多且位置精度要求较高。

因此需要加工一面作为精基准，从而为后面的加工提供保障。

分析零件图可知，手柄座主要结构是孔和面构成。

需对多个面多个孔加工，手柄大小端面和Φ14H7孔端面均有要求切削加工，Φ5.5mm 孔端面，Φ10H7孔端面、Φ14H7孔端面和Φ25H7孔凸台端面均为平面，可以防止加工过程钻头钻偏，以保证空的加工精度，而螺纹孔M10端面为圆柱面保证孔的加工精度较困难；另外在轴向方向上的Φ25H7孔凸台端面作为定位基准加工要求较其他端面高。

2、毛坯选择手柄座在使用过程中不经常变动，它只起支撑作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。

从零件的材料及力学性能分析，手柄座常使用的是铸铁，综合考虑应选择：零件材料为HT200，拔模斜度不大于3°，铸造圆角半径为R3～R5的铸件毛坯。

且生产类型为大批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用机器造型铸造在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定保证作用。

3、定位基准的选择（1）粗基准的选择。

在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证加工表面有足够的余量及保证不加工表面与加工表面的尺寸，位置符合零件图样设计要求。

本次设计加工时选用0033.025+φmm 孔两端面为粗基准，采用互为基准的方法进行加工出精基准表面。

（2）精基准的选择。

选择精基准时，考虑的重点是如何减少误差，保证加工精度和安装方便。

根据该手柄座的技术要求和装配要求，选择手柄座0033.025+φmm 及Φ45mm 外圆凸台端面作为精基准。

4、表面加工方法的选择5、加工顺序的确定（二）钻Φ10H7工序设计1、加工设备确定选用Z525立式钻床2、加工余量、工序尺寸及公差的确定φ10H7mm 孔，Ra ＝1.6mm ； 加工该孔的工艺为： 钻→粗铰→精铰 钻孔：φ9.8mm ； 粗铰：φ9.96mm ； 精铰：φ10H7mm 。

3、切削用量及工时定额的确定钻→粗铰→精铰710H φ孔 ①钻10φ孔：选择mm 8.9φ高速钢锥柄麻花钻得0.17/f mm r =机 23/min c V m =查 010********747.4(/min)9.8c V n rd ππ⨯===⨯查查按机床选取960/min n r =机 09.896029.54(/min)10001000c d n V r ππ⨯⨯===机机基本工时：1243430.31(min)9600.17l l l t n f ++++===⨯机机②粗铰mm 96.9φ孔： 选择mm 96.9φ的高速钢铰刀 得 1.3/f mm r =机 6/min c V mm =查 0100010006191.85(/min)9.96c V n rd ππ⨯===⨯查查按机床选取195/min n r =机 09.961956.1(/min)10001000c d n V mm ππ⨯⨯===机机基本工时：1243230.19(min)195 1.3l l l t n f ++++===⨯机机③精铰mm 10φ孔： 选择mm 10φ的铰刀0.8/f mm r =机 6/min c V mm =查010*******191.1(/min)10c V n rd ππ⨯===⨯查查按机床选取195/min n r =机 0101956.123(/min)10001000c d n V mm ππ⨯⨯===机机基本工时：1243230.31(min)1950.8l l l t n f ++++===⨯机机（三）填写机械加工工艺过程卡片及工序卡片（四）组合夹具设计与组装1、被加工零件加工要求（配以工序简图及实物照片）本次设计工序7钻Φ10H7mm 孔的夹具，该工序要求Φ10H7mm 孔轴线与Φ25H8mm 孔中心线有φ0.2mm 的平行度要求，因而也应以φ25H8mm 孔的中心线为定位基准。

2、定位方案设计与定位误差分析计算（配图及计算说明）设计 徐铭江日期 2016年 6月26日 审核日期会签日期（一）定位方案设计为了加工φ10H7mm孔，应限制的自由度应保证定位可靠，加工稳定，故设计的定位方案如手柄座夹具总装图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。

在该定位方案中，φ25H8mm孔内插入一个定位长销，限制了四个自由度（x，y方向的移动和转动）；在工件侧面加一个固定挡块，限制了一个自由度（z方向的转动）；用夹具夹持住工件，限制了一个自由度（沿z方向的移动）。

这样6个自由度全部被限制。

（二）定位误差分析及计算定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。

对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，即可认为定位方案符合加工要求。

对于本次设计的夹具，需要保证的平行度要求：要求φ10H7mm孔轴线与φ25H8mm孔中心线有φ0.2mm的平行度要求，由于定位基准是φ45mm孔的中心线，工序基准也是φ45mm孔的中心线，故基准不重和误差为0，只存在基准位移误差。

定位误差的计算如下：（1）验算中心距50（±0.2）mm影响此精度的因素：1）定位误差，此项主要是定位孔φ25H8mm和定位销φ25g6mm的间隙产生，最大间隙为0.053mm.；2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图尺寸为50(±0.006),误差为为0.012mm；3）钻套与衬套的配合间隙,由φ16H6/g5可知最大间隙为0.029mm；4）钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略；5）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e=（H/2+h+B）*(Δ/H)。

H为导向高度，此处H=45mm，h=10mm,B=38mm,故e=0.045mm其综合误差可按概率法求和：Δ∑=(0.053^2+0.012^2+0.029^2+0.045^2)^(1/2)=0.07mm该项误差略小于中心距允许误差0.2mm。

（2）验算两孔的平行度精度工件要求φ10H7mm的孔全长平行度公差0.05mm，导致产生两孔平行的误差的因素有：1）设计基准与定位基准重合，没有基准转换误差，但φ25H8/g6的配合间隙及孔与端面的垂直度公差会产生基准位置误差，定位销轴中心与φ25H8mm孔中心偏角α1(rad)为α1=Δ1max/H1,式中，Δ1max为φ25H8/g6处最大间隙（mm）；H1为定位销轴定位面长度（mm）。

2）定位销轴中心线对夹具体底平面的垂直度要求α2图中没有注明。

3）钻套中心与定位销轴的平行度公差，图中标注为0.02mm，则α3=0.02/43=0.0004665mm。

4）刀具引偏量e产生的偏斜角α4=0.029/45=0.00064 rad因此总的平行度误差α∑=(α1^2+α2^2+α3^2+α4^2)<0.05,故合格。

3、夹紧方案设计与夹紧力计算（配图及计算说明）1）夹紧力方向原则：(1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；(2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；(3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。

2）夹紧作用点原则：(1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；(2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；(3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。

根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。

本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向向下，通过螺杆的转动，带动套在螺杆头部的螺母向下移动，进而作用在工件φ45mm圆柱大端面上，实现夹紧。

这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。

3）夹紧力计算本方案采用的螺旋夹紧机构，螺杆端面为圆周接触，由《加工工艺师手册》夹紧力计算公式：查《加工工艺师手册》表17-30原始作用力Q=100N,作用力臂L=240mm,由表17-25得螺旋副当量摩擦半径=15.56mm,α=1°26′，f=0.2mm/r，l=20mm,由表17-27得α1=9°50′，代入公式得：F==2206.15 N。

由《机械制造装配设计》得安全系数k=k1*k2*k3*k4,其中k1=1.5~1.2,k2 =1.2（粗加工）或=1（精加工）；k3=1.1~1.3，k4=1.2（断续切削）或1（连续切削），求的k=2.376。

查《实用加工工艺手册》表14-9摩擦系数u=0.15故实际所需的夹紧力为19070N。

4、组合夹具基本元件的选择确定（配照片）采用螺旋直接夹紧或与其他元件（如垫圈、压板等）组合实现夹紧工件的机构，统称为螺旋夹紧机构。

根据零件高度43mm选择合适长度的螺栓与弹簧，套筒，压板等。

因为机床是立式钻床，需要把工件垫高钻孔，防止钻头与方形基础板相撞，同时夹具整体加高。

5、合夹具的设计与组装（配照片）首先需要方形板上找好足够地位置固定好定位原件，然后把工件装好定位，根据高度和位置开始组装夹紧原件与上卡工件。

（五）参考文献[1]王信义. 机械制造工艺学[M]. 北京:北京理工大学出版社,2012.[2]杨叔子. 机械加工工艺手册（第一版）[M]. 北京:机械工业出版社,2012.5.[3]王先逵. 机械加工工艺手册（第二版）[M]. 北京:机械工业出版社,2007.2.[4]马贤智. 实用机械加工手册（第一版）[M]. 辽宁科学技术出版社,2002.2[5]王惠方. 金属切削机床(第一版) [M]. 北京:机械工业出版社,1994.7.（六）心得体会本次三级项目的任务是确定CA6140车床手柄座零件机械加工工艺规程设计及组合夹具设计，通过这次设计，我对手柄座从铸造到加工有了很深的了解，对夹具的设计也有了深入的研究，使我明白了很多东西。

本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。

第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。