CA6140机床刀架座夹具设计(镗专用夹具)

1、任 务 书1 题 目： CA6140车床刀架体机械加工工艺规程及工艺装备设二、工艺规程设计的原始资料：1）图纸及技术要求：提供零件图纸1份； 2）年产量：50006000件/年；3）企业现有生产条件：中等以上规模专业生产企业；三、上交材料1所加工的零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3.编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4.编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（A1） 1 张 6.绘制夹具中1个零件图。 1 张 7课程设计说明书 1 份 四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天 查资料，绘制零件图。2第37天 完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、

2、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天 完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第911天 完成夹具装配图的绘制。5第911天 零件图的绘制。 6第1213天 整理并完成设计说明书的编写。 7.第13天13天 完成图纸和说明书的输出打印。前言机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作

3、、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具

4、，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹

5、具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会

6、把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。 本毕业设计主要包含下述内容： 第一部分为零件的分析：分析零件的作用和零件图上的技术要求。 第二部分为工艺规程设计 第三部分为夹具设计

7、 第四部分为附图（主要包括零件图一张，毛坯图一张，夹具装配图一张，非标准夹具零件图一张） 第五部分为参考文献目录前言5一. 零件工作图分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析1二. 确定毛坯画毛坯图22.1确定毛坯余量22.2确定毛坯形状2三.工艺规程设计3 3.1基面选择3 3.2确定各加工表面的加工方案3 3.2.1平面加工4 3.2.2孔的加工方案4 3.2.3编制机械加工工艺路线 4 3.3选择加工设备及刀夹量具5 3.3.1铣及磨加工5 3.3.2镗加工6 3.3.3.钻床加工6 3.4 加工工序设计7 3.4.1粗镗60H9、48H7、48.2孔 7 3.4.2半精镗60H

8、9、48H7孔 8 3.4.3 精镗48H7孔 8四.夹具设计94.1问题的提出94.2夹具设计9五.总结20参考文献21 一. 零件工作图分析 1.1 零件的作用 从CA6140刀架部件装配图，可知刀架座是刀架上的主要零件。四周压刀槽可安装四把车刀，刀架座低面与上溜板接触，48H7孔可以绕溜板上短轴旋转。19.2H12是刀架预定位孔，16H7是定位孔，10H7是安装挡销孔 1.2 零件的工艺分析该零件属于箱壳类零件，结构较为复杂，但规则。某些加工面和孔的尺寸精度，位置精度，表面粗糙度要求比较高。工艺分析如下：1. 以 48H7 孔 为中心加工表面这一组加工表面包括：车床刀架座上下表面，以及8

9、M16、3M12螺纹孔。2. 以CA 6140车床刀架座 下表面 为基准面加工表面这一组加工表面包括：8M16、3M12螺纹孔，R9槽，R4槽，48H7孔，60H9孔以及16H7孔。3 以CA6140车床刀架座 上表面 为基准面加工表面这一组加工表面包括：16H7孔，19.2孔。总体来说，上面几组加工面中有一定的位置要求，主要是：（1）上表面相对于48H7孔的中心线的全跳动为0.05 ；（2）16H7孔中心线相对于下底面的垂直度要求公差为100：0.1 ；（3）下底面要求平面度为0.05，且相对于48H7孔的中心线的全跳动为0.05 （4）四侧面的平面度要求为 0.1 。由零件图可知此零件一共

10、有八组加工面 . 同轴孔48H7、R1.6m，60H9、R3.2m，48.2、R12.5m。底平面对48H7轴线圆跳动公差为0.05mm,Ra0.8mm平面度中凹公差为0.05mm。 . 上平面R1.6m，四周倒角，并对48H7孔轴线圆跳动公差为0.05mm。（3） .16H7销孔、R1.6mm，并对底平面垂直度公差为0.1mm，上部R9开口槽和48H7孔轴线的距离为 （4）.同轴孔，Ra3.2um, 10.2,Ra12.5um,M12。 (5).周边、Ra1.6um是装饰面。（6）.孔、Ra1.6um,与对称面成角。（7）.周槽车刀安装定位面Ra3.2um、平面度公差0.10mm，并与底面距

11、离为，其余两平面要求不严格、Ra12.5um。（8）.8-M16、3-M12x20螺纹。 2. 确定毛坯画毛坯图 2.1确定毛坯余量根据零件的材料为45钢，由于工作时承受较大夹紧力及切削力，而且修饰表面较多不准有砂眼、气孔等缺陷，零件呈方形铸造时角处易形成应力集中。由于四方形零件不适合采取模锻。因此应采用自由锻造。 由参考文献（1）表5-33选取加工余量，经计算得毛坯尺寸见下 毛坯加工余量及毛坯尺寸零件部位名称零件图尺寸查表余量确定余量毛坯尺寸备注长度132x132a=66138x138 高度85b=6691周槽宽38a=61.5a=929按孔余量两周槽底面距离82x82a=61.5a=991

12、x91按孔余量底面至周边定位面203+4.5=7.528 2.2确定毛坯形状虽然48H730、Hd=85/483，此孔锻造时可以冲出来，但是有周槽不宜采取冲孔，所以造成实心孔，其余孔及螺纹孔均锻成实心孔，由参考文献2表1-51选取斜度7、圆角半径1.5mm。6H7、9.2的孔直径小于均30mm，所以在锻造过程中不适宜锻出。 三.工艺规程设计 3.1基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表

13、面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取上下表面互为粗基准进行加工。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 3.2确定各加工表面的加工方案3.2.1平面加工根据平面加工要求及参考文献2表2-25确定加工方案如下：底平面 粗车-半精车-磨削或粗铣-精铣-磨削。顶平面 粗车-半精车-磨削或粗铣-精铣-磨削。周槽车刀安装定位面 粗铣-精铣或粗刨-精刨。周边 粗铣-精铣或粗刨-精刨。周槽面及侧面 粗铣或粗刨。3.2.2孔的

14、加工方案根据孔加工的要求及参考文献2表2-24确定各孔的加工方案如下：（1）同轴孔48.2、48H7及60H9在毛坯车间钻出孔。孔可以用粗镗、半精镗、精镗孔可以采用粗镗、半精镗，孔可以采用粗镗。（2）孔采取钻扩粗、精铰。（3）同轴孔孔采取钻，孔可以采取钻-扩 （4）8-M16及确定定位基准 1）精基准有两组，一组是上平面及两侧面；另一组是60H7、16H7孔及底面。 2）粗基准用底面及两侧面3-M12均采取钻-攻螺纹3.2.3编制机械加工工艺路（1）工艺路线方案在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术要求的条件下，成批生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率，但同时考虑经济效果，降低生产

15、成本，。拟订两个工艺路线方案。工序号工序内容定位基准01备料锻造正火02粗铣底平面上平面及两侧面03粗铣上平面下平面及两侧面04铣四侧面底平面及侧面05粗铣周槽底平面及侧面06粗镗59.8、47.6的孔底平面及两侧面07钻刀架座上平面上钻直径为8-15mm底孔钻2-11mm深26mm和11mm深85mm螺纹底孔、底平面及两侧面08钻1648H7、16H7孔及底平面热处理退火或高温时效09精铣底平面上平面及两侧面10精铣上平面底平面及两侧面11精镗孔59.8mm至60mm、47.6mm至48H7mm和48.2mm底平面及两侧面12攻螺纹8-M16、攻M12深26mm螺纹和M12深30mm螺纹48

16、H7、16H7孔及底平面13扩、铰直径16H7，扩直径19.248H7、16H7孔及底平面14铰H7斜孔底平面及两侧面15钻、粗、精铰H7斜孔底平面及两侧面16钻、粗、精铰H7斜孔底平面及两侧面17铣R9开口槽.R4的油沟48H7、16H7孔及底平面18磨上平面、磨底平面、磨周边并倒角底平面及侧面、上平面及侧面、底平面及侧面19 钳清洗、去毛刺20检验检查各部分尺寸 3.3选择加工设备及刀夹量具由于生产类型为成批生产，故加工设备宜以通用机床为主辅以少理专用机床。其生产方式为以通用机床加以专用夹具为主，辅以少理坟用机床的流水线生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递均用人工完成. 3.3.1铣

17、及磨加工1粗、精铣（底平面、上平面） 考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题，采用X52K立式铣床，为160mm的镶齿套式面铣刀，专用铣夹具，游标卡尺。 2铣四侧面 采用双端面铣床X364同时两周边时然后再铣另外两周边，采用液压夹紧，刀具选用不重磨硬质合金刀片套式面铣刀直径为、刀齿数为z=6、耐用度T=180min、刀具材料为YT15、Kr为60、=-5，专用铣夹具，方形双头卡规游标卡尺3.粗、精铣周槽 本工序采用双端面铣床X62W，采用液压夹紧机构夹紧，刀具选用硬质合金镶齿三面刃铣刀直径为、刀齿数为z=12、B=37.92、刀片材料为YT5、=-5、=6，专用铣夹具，量具选用片形塞规、卡规

18、。 4.铣R9开口槽 铣R9开口槽深为45mm的槽。根据它的结构特点我们采用用立式铣床X52K进行铣削，在此道工序中我们采用16H7和底面及48H7的孔作为定位基准孔和面.在加工时限制六个自由度,典型的 一面两销的定位方案,以底面为定位基面,限制3个自由度,以16H7和48H7的孔作为定位基准孔,限制了3个自由度.总共限制6个自由度. 因此采用X52K立式铣床，专用铣夹具。立铣刀，游标卡尺5.磨上平面、磨下平面、磨周边（1）磨上、下平面 本工序是要做主定位面的。根据工件结构和精度要求采用通用磨床。用磁力工作台夹紧，量为专用量具。（2）磨周边 采用通用磨床，专用量具。用磁力工作台夹紧，专用量具检

19、验。3.3.2镗加工1.粗、半精镗60H9、48H7孔采用专用镗夹具。 因为60H9、48H7孔是同轴空。要保证它们的轴线在一条直线上。应采用相同的定位方式。采用T68卧式镗床，YT15镗刀，塞规。专用镗夹具。2、精镗48H7孔 本工序采用上平面和两侧面定位限制六个自由度，用钩形压板压紧。根据其加工的特点采用T68卧式镗床。YT30镗刀。塞规。专用镗夹具。3.3.3钻床加工1.钻8-M16、2-M12孔 采用Z35摇臂钻床，专用钻夹具直柄麻花钻直柄麻花钻。塞规、游标卡尺、内径千分尺。2.钻、扩、粗、精铰16H7，钻、扩19.2的孔 采用Z35摇臂钻床，专用钻夹具。13.7直柄麻花钻。机用绞刀。

20、塞规。3.攻螺纹8-M16、3-M12才采用Z35摇臂钻床。专用夹具。M12公制螺纹丝锥M16公制螺纹丝锥。4. 钻、粗、精铰H7斜孔 根据其外形结构特点我们采用Z35立式钻床。专用钻夹具。直径为9.8的直柄麻花钻，机用绞刀。游标卡尺。5.拉R4油槽 采用、L5120立式内拉床。d为8mm的圆孔拉刀。专用拉夹具。 3.4 加工工序设计 3.4.1粗镗60H9、48H7、48.2孔(1) 粗镗48H7孔 =48-39-2-1=6mm =3mm查参考文献3 取：=0.52mm/r =50m/min =318r/min查机床说明书 取 =315r/min =49.5m/min =0.26min(2)

21、 粗镗48.2孔 =48-39-2-1=6mm =4.6mm查参考文献3 取：=0.52mm/r =50m/min =318r/min查机床说明书 取 =315r/min =49.5m/min =0.11min（3）粗镗60H9孔查参考文献3得 =60-4-39=17mm =6.25mm 走刀2次查参考文献3 取：=0.52mm/r =50m/min =318r/min 查机床说明书 取 =315r/min =49.5m/min =0.39min3.4.2半精镗60H9、48H7孔（1）半精镗48H7孔 查文献（3）半精镗48H7孔的机械加工余量为2mm所以=1mm查参考文献3 取 =100m

22、/min =0.37mm/r =637r/min查机床说明书 取=630r/min =100m/min =0.18min（2）半精镗60H9孔 查文献（3）半精镗60H9孔的机械加工余量为4mm所以=2mm查参考文献3 取 =100m/min =0.37mm/r =637r/min查机床说明书 取=630r/min =100m/min =0.25min3.4.3精镗48H7孔 查文献（3）精镗48H7孔的机械加工余量为1mm所以=0.5mm =0.27mm/r =100m/min =637r/min查机床说明书 =630r/min =99m/min =0.04min 四.夹具设计为了提高劳动生

23、产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。经过与指导老师协商、决定设计第110道工序精镗48H7孔的镗床夹具。本夹具将用于T68卧式镗床。刀具用YT15刀头，对工件进行加工。 4.1问题的提出本夹具主要用来精镗48H7孔。48H7孔Ra1.6mm,与60H9、48.2为同轴孔。底平面对48H7孔轴线圆跳动为0.05mm。本道工序的加工精度主要由镗模保证。因此主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。 4.2夹具设计4.2.1定位基准的选择用刀架座的底平面及刀架中间凹槽为主要定位基准面。用两个支承板支承刀架座两个面的一周边，用两个支承钉支承两个面的另一周边，用一个

24、支承钉支承一个面。这样就限制了六个自由度。该定位方案符合精基准的选择原则，零件的周边是经过磨床磨过的。以底平面为定位基准面，定位稳定可靠，并且定位基准与工序基准一致。结构简单便于提高劳动生产率。（1）切削力及夹紧力计算F=9.8其中=300 =0.25 =1.0 f=0.27 =0.27 v=100 =0.89F=9.83000.50.89F=980N 因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力与切削力F之间的关系为=KF参考文献（7）当夹紧力与切削力相反时取K=3前面计算可知F=980N=KF=9803=2940N=/3=2940/3=980N因为镗削力不是很大因此采用螺栓夹紧。（2）定位精度分析48H7孔是在一次装夹下完成加工的，精度由镗模保证。参考文献取衬套与镗套座的配合为H7/h6 衬套与镗套的配合为H7/h6刀具与镗刀的配合为F8/h6此外夹具上还应标注下列技术要求1）镗套轴线与定位面的垂直度为0.04mm2）定位面的平行度为0.03mm 五. 总结 通过这两个星期的学习，我在老师的指导下，我完成了本学期的课程设计，课程设计作为汽车制造工艺学课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识