CA6140 车床手柄座机械加工工艺 及加工Φ10H7 孔夹具设计

制造技术课程设计

题目 CA6140车床手柄座机械加工工艺

及加工Φ10H7孔夹具设计

机电工程学院

制造技术课程设计任务书

设计题目：CA6140车床手柄座机械加工工艺及加工Φ10H7孔夹具设计

设计内容（需明确列出研究的问题）：

设计CA6140车床手柄座机械加工工艺及加工Φ10H7孔夹具，生产类型为中等批量。具体内容包括：

1、毛坯设计——画出毛坯工艺简图；

2、机械加工工艺设计——制订出零件的机械加工工艺规程；

3、夹具设计——完成指定工序（Φ10H7孔加工工序）的夹具结构设计。

4、说明书——对工艺设计及夹具设计的详细说明。

资料、数据、技术水平等方面的要求：

1、毛坯设计

正确确定毛坯类型、加工余量、余块、分型面或分模面、浇注位置、拔模斜度、收缩率、尺寸及型芯尺寸等，并正确绘制毛坯工艺简图。

2、工艺设计

（1）能正确选择定位基准；

（2）能根据工件各加工表面的技术要求和规定的生产条件合理选择表面加工方案，并拟定出工艺路线；

（3）能运用查表的方法确定各表面加工余量及切削用量；

（4）能正确确定工序尺寸及公差；

（5）能正确选择刀具、量具和机床等工艺装备；

（6）能运用规定的符号正确绘制工序图，正确标注各项技术要求。

3、夹具设计

（1）能够正确选择和设计定位元件、夹紧元件及夹紧装置；

（2）能够正确进行定位误差的分析计算；

（3）能够正确计算夹紧力，合理布置夹紧力的作用位置及方向；

（4）能够按照制图标准运用必要的视图完整地表达夹具结构；

（5）能够完整、正确地标注夹具装配图尺寸及技术要求。

4、说明书

（1）内容要完整、充实，文字叙述条理清楚，重点突出；

（2）各项分析计算完整、正确。

目录

设计说明 (1)

（一）机械加工工艺规程设计 (1)

第1章手柄座的工艺分析及生产类型的确定 (1)

1.1手柄座的用途 (1)

1.2手柄座的技术要求 (1)

1.3手柄座的工艺性检测 (2)

1.3.1孔的加工 (2)

1.3.2面的加工 (3)

1.3.3槽的加工 (3)

1.3.4螺纹孔的加工 (3)

1.4确定手柄座生产类型 (3)

第2章确定毛坯、绘制毛坯简图 (4)

2.1毛坯的材料 (4)

2.2毛坯的加工量块、余块 (4)

2.3毛坯的分型面、浇注位置、拔模斜度 (4)

2.4毛坯的收缩率、型芯尺寸 (4)

2.5毛坯的尺寸 (5)

2.6毛坯的尺寸公差 (5)

第3章拟定手柄座工艺路线 (6)

3.1定位基准的选择 (6)

3.1.1 精基准的选择 (6)

3.1.2粗基准的选择 (6)

3.2表面加工方法的确定 (7)

3.3加工阶段的划分 (8)

3.3.1粗加工阶段 (8)

3.3.2半精加工阶段 (8)

3.3.3精加工阶段 (8)

3.4工艺路线方案的比较 (8)

3.4.1工艺路线 (8)

3.4.2工艺路线及设备 (9)

第4章加工余量、工序尺寸和公差的确定............. 错误！未定义书签。

4.1φ45圆柱两端面毛坯尺寸加工余量计算........... 错误！未定义书签。

4.2φ14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量计算 (10)

4.3其他尺寸及其加工余量的确定 (11)

第5章切削用量的计算 (13)

5．1切削用量的分析 (13)

5.1.1工序1：粗铣手柄座左右两端面 (13)

5.1.2工序2：半精铣手柄座左端面A（φ45mm外圆凸台端面） (14)

5.1.3工序3：钻—粗铰—精铰φ25mm孔 (15)

5.1.4工序4：拉键槽 (17)

5.1.5 工序5: 钻—粗铰—精铰φ10mm孔........... 错误！未定义书签。

5.1.6 工序6：粗铣—半精铣槽14mm ............... 错误！未定义书签。

5.1.7 工序7：粗铣φ14mm孔端面 (20)

5.1.8 工序8: 钻—粗铰—精铰φ14mm孔 (20)

5.1.9 工序9：钻—攻螺纹孔M10 (21)

5.1.10 工序10：钻—配铰φ5mm圆锥孔 (22)

5.1.11 工序11：钻—铰φ5.5mm孔 (23)

（二）Φ10H7孔夹具的设计.................... 错误！未定义书签。第6章夹具体设计的相关要求....................... 错误！未定义书签。

6.1定位方案 (24)

6.1.1工序要求 (24)

6.1.2定位方案的确定 (24)

6.1.3定位误差分析 (25)

6.2夹紧方案 (25)

6.3切削力与夹紧力的计算 (25)

6.4定位误差分析 (27)

6.5平行度误差 (27)

总结 (27)

参考文献 (28)

此页是为了满足页码设置的需要

设计说明

本次设计是CA6140车床手柄座，针对手柄座的结构特征、用途以及其工艺规程的分析，然后确定合理的加工方案，加工方案要求简单，并能保证加工质量。由于手柄座各表面的精度要求比较高，所以在加工一些主要平面时都要先粗铣然后半精铣，加工一些孔时要进行钻、粗铰然后还要进行精铰工序，因为手柄座的加工质量将直接影响其性能和使用寿命，所以每一道工序都必须要达到其加工要求。

此外，本设计的生产类型是中等批量生产，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，课程设计要求是设计加工CA6140车床手柄座φ10H7孔工序的夹具。

（一）机械加工工艺规程设计

第1章手柄座的工艺分析及生产类型的确定

1.1手柄座的用途

该零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中，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。其作用就相当于一个连杆。车床外部手柄的运动是通过CA6140车床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。手柄与该零件通过φ25mm孔连接,机床内部零件通过φ10mm孔与手柄座连接,即CA6140车床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。操作过程如下：当手把控制手柄座向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主轴制动。

1.2手柄座的技术要求

表1-1手柄座零件技术要求表

加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等

级表面粗糙度值

RA（μm）

形位公差（mm）

45

φ圆柱左右左端面（凸台

两端面 43

IT12 端面）3.2 mm 25φ孔 033.00

25+φ IT8 1.6 m m 14φ孔 018.0014+φ IT7

1.6 m m 10φ孔 015.00

10+φ IT7 1.6

mm 5φ圆锥孔 5φ IT7

1.6 mm 5.5φ孔 5.5φ IT8

12.5 10M 螺纹孔 IT7

3.2 键槽 03.006+ IT10

侧面1.6、底面6.3 槽mm 14 23.0014+ IT11

6.3 mm 14孔端面 距mm 25孔轴

线43mm

IT12 6.3 1.3手柄座的工艺性检测

分析零件图可知，CA6140车床手柄座的加工表面分四种,主要是孔的加工,圆柱端面的加工,槽的加工,螺纹孔的加工,各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求,特别是孔的加工,几乎都要保证Ra1.6mm 的表面粗糙度,因而需精加工。

手柄座左右两端面和m m 14φ孔端面均有要求切削加工，

mm 5.5φ孔端面、m m 10φ孔端面、m m 14φ孔端面和mm 25φ孔凸台端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度，而螺纹孔M10和圆锥孔mm 5φ的端面均为圆柱面保证孔的加工精度较困难；另外在轴向方向上的mm 25φ孔凸台端面作为定位基准加工要求较其他端面高。主要工作表面虽然加工精度也相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见该零件的工艺性较好。

1.3.1孔的加工

φ孔凸台端面）是零件的该零件共有5个孔要加工：φ45mm外圆凸台端面（mm

25

主要加工面，其他的面、孔与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要精基准面，

φ孔有平行度要求，也需要精加工；φ14mm是不通孔，需精加工出来；φ10mm孔与mm

25

特别注意该孔的加工深度；φ5mm圆锥孔虽是小孔，但由于表面粗糙度要求高，仍需精铰。φ5.5mm油孔表面粗糙度有Ra12.5。

1.3.2面的加工

该零件共有4个端面要加工：φ45mm外圆凸台端面精度要求较高，同时也是配合φ25mm孔作为后续工序的精基准面，需精加工；φ45mm圆柱大端面、φ25mm孔端面以及φ14mm孔端面粗铣既可。

1.3.3槽的加工

该零件仅有2个槽需加工：φ25mm孔上键槽两侧面粗糙度为Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，加工键槽时很难以φ45mm外圆端面为定位基准，,因而要特别注意尺寸链的推算,保证加工尺寸要求，因而工序尺寸的计算较复杂；而槽14mm两侧面粗糙度均为Ra6.3mm，半精铣即可。

1.3.4螺纹孔的加工

M10mm螺纹孔的加工，它与φ10mm孔和φ25mm孔连心线有30°角度要求，同时螺纹孔中心线与φ45mm圆柱端面有11mm的尺寸位置要求。由以上分析可知，该零件的加工应先加工φ45mm圆柱两端面，再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的

φ25mm孔，进而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。

1.4确定手柄座生产类型

手柄座重量为0.73kg，由参考文献【1】表1-3知，手柄座为轻型零件；由参考文献【1】表1-4知，该手柄座类型为中批生产。

第2章确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1毛坯的材料

零件材料为HT200。根据选择毛坯应考虑的因素,该零件体积较小,工作过程中不经常变动，受力不大，形状较复杂,外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求,零件生产类型为中批生产,而砂型铸造生产成本低,设备简单,采用砂型铸造。

2.2毛坯的加工余量、余块

查表确定加工余量:由参考文献【1】表2-4查得每侧加工余量数值为1.4mm；故取凸台端面的毛坯总加工余量为：1.4mm。

材料为灰铸铁,机器造型,公差等级为CT8~12,取CT10,加工余量等级E~G,取G.

切削余量:查表,基本尺寸小于100mm,加工余量为1.4mm;

基本尺寸小于63mm,加工余量为0.7mm。

铸件公差等级:查表,基本尺寸小于100mm,取3.2mm;

基本尺寸小于63mm,取2.8mm。

粗铣余量：1.4mm。

Φ45外圆凸台端面毛坯加工总余量为：1.4mm。

半精铣余量：1.0mm；

粗铣余量：0.4mm；

手柄座大端面毛坯加工总余量为：1.4mm。

粗铣余量：0.4mm。

2.3毛坯的分型面、浇注位置、拔模斜度

选择左视图上平面为分模面，分模线为直线，为直分模线。

由于零件上孔都较小,且都有严格的表面精度要求,故都不铸出,留待后续机械加工反而经济实用。由于该手柄座在毛坯选用铸件，为提高生产率和铸件精度，毛坯的拔模斜度为 5，铸造圆角半径为R3~5。

2.4毛坯的收缩率、型芯尺寸