操作手柄的工艺规程及夹具设计

/中北高校课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程和自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：机械制造工艺学课程设计——操作手柄的工艺规程及夹具设计指导老师：职称:讲师职称:教授2008年12月3日中北高校课程设计任务书2008/2009学年第1学期学院：机械工程和自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：机械制造工艺学课程设计——操作手柄的工艺规程及夹具设计起迄日期：2008年12月3日～2008年12月15日课程设计地点：中北高校指导教师：系主任：下达任务书日期:2008年12月3日课程设计任务书1．设计目的：（1）培育学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料和热处理；机械设计、互换性和技术测量、金属切削机床、金属切削原理和刀具等)的学问，结合生产实习中学到的实践学问，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等困难程度零件的工艺规程的实力。（2）能依据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计实力。（3）培育学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的实力。（4）进一步培育学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：本次设计要求编制一个中等困难程度零件（不少于10道工序，见附图）的机械加工工艺规程，并设计其中一道工序的专用夹具，绘制相关图纸，撰写设计说明书。必需以负责的看法对待自己所作的技术确定、数据和计算结果。留意理论和实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。具体内容如下：（1）依据零件图，确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析。（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。（3）拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。（4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片。（5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图1—2张。（6）撰写设计说明书。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1．制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，填写工艺卡片、工序卡片。2．专用夹具设计。设计某道工序的专用夹具。3．撰写课程设计说明书一份（A4纸）。4．主要参考文献：[1]崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.12[2]张龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，2006.1[3]孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.9[4]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社[5]李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业高校出版[6]赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书—2版.北京:机械工业出版社，2000.10[7]李云，机械制造及设备指导手册.北京:机械工业出版社，1997.85．设计成果形式及要求：供应课程设计说明书一份，要求内容和设计过程相符，且格式要符合规定要求；被加工零件的零件图1张；毛坯图1张；夹具装配图1套；夹具主要零件图（通常为夹具体）1张；机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片1套。6．工作支配及进度：2008年12月3日~12月4日分析探讨被加工零件，画零件图；12月5日~12月7日工艺设计：选择加工方案、确定工艺路途，画毛坯图，填写工艺卡片；12月8日~12月12日夹具设计，画夹具装配图及夹具主要零件图；12月13日~12月14日编写课程设计说明书12月15日答辩系主任审查看法：签字：年月日目录TOC\o"1-4"\u前言 2一、零件的分析 2（一）

零件的作用 2（二）

零件的工艺分析 2（三）

确定生产类型 3二、工艺规程设计 3(一)确定毛坯的制造形式 3（二）基面的选择 3（三）制定工艺路途 3（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4（五）确立切削用量及基本工时 6三、夹具设计 13（一）问题的提出 13（二）夹具设计 131．定位基准选择 132.切削力及夹紧力计算 133.车床夹具的装配图见附图 13七、参考文献 14前言机械制造工艺学课程设计使我们学完了高校的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深化的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的高校生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来将从事的工作进行一次适应性训练，从中熬炼自己分析问题、解决问题的实力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

由于实力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师赐予指导。一、零件的分析（一）

零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的操作手柄。它位于车床变速机构中，主要起操作调整作用。（二）

零件的工艺分析操作手柄的加工表面，分述如下：以孔φ9为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ24的外圆，φ18的外圆，以及其上下端面，孔壁上一个M6的螺纹孔。以φ12为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ10的孔，螺纹孔端面。槽的内表面，φ16的孔。这两组表面有确定的位置度要求,即φ10的孔上下两个端面和φ12的孔有垂直度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。（三）

确定生产类型由老师所供应的《机械制造工艺学课程设计》指导书可得，零件的生产规模为中批生产。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45号钢。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简洁，故选择铸件毛坯。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确和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，使生产无法正常进行。粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以和加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。依据这个基准选择原则，现选取φ9孔的不加工外轮廓表面作为粗基准。精基准的选择。主要应当考虑基准重合的问题。当设计基准和工序基准不重合时，应当进行尺寸换算，这在以后还要特地计算，此处不再重复。以φ24的外圆及孔φ12作为精基准。（三）制定工艺路途

制定工艺路途得动身点,应当是使零件的几何形态、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的状况下,可以考虑接受万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。其工艺路途如下：工序一以φ9内表面为定位，粗车φ24外圆表面。工序二以φ24外表面为定位，粗车φ18外圆表面及4x45°倒角。工序三以φ24外表面及R10外圆表面为定位，粗镗孔φ12，粗铣尺寸为18的上下两面、11.5的上下两面。工序四以φ24外表面及18的下表面为定位，半精镗φ12的孔及两边0.5×45°的倒角。工序五以孔φ12及φ24外表面为定位，粗镗φ10及两边1×45°倒角，粗铣槽8的内表面，钻槽两边R4的半圆槽。工序六以φ24外表面及一端面为定位，粗镗孔φ16及两边0.5×45°倒角工序七以φ24外表面及孔φ10为定位，粗铣端面及3×45°倒角，用丝锥攻螺纹M6×1-3的螺纹孔。工序八钳工去毛刺。工序九终检。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

操作手柄；零件材料为45号钢，生产类型中批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路途，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：钢制铸件的公差按GB6414-861：铸件的尺寸公差CT查表2.2-3CT为8～10，取CT=9基本尺寸为185，查表2.2-1则尺寸公差为2.82：铸件机械加工余量（GB/T11351-89）查表2.2-5可得MA为F级查表2.2-4可得各尺寸机械加工余量如下：零件尺寸单面加工余量铸件尺寸φ242φ30Φ182φ24182241753.518211.52.516.58163:铸造壁的最小厚度此零件的表面积大致S=24*3.14*80+18*3.14*48+18*3.14*18+13*35=10214.12mm=102.141cm查表2.2-7可得其最小壁厚为4mm,经检验合格。4：圆角半径由题中已知可取为R3由以上可得零件的毛坯图，见图1（五）确立切削用量及基本工时工序一粗车φ24外圆表面1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造加工要求：粗车φ24外圆表面机床：卧式车床CA6140刀具：YW2外圆车刀2.切削用量1）确定背吃刀量ap粗车单边余量为2mm，明显ap=2mm2）确定进给量f机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.74mm/r。由于是粗车，选较大量f=0.7mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，Vc=EQEQ算得Vc＝89mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*48*475/1000=71.592m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能供应功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=71.592m/min，fz=0.65mm/r。6）计算基本工时tm＝L/2*f=80/2*0.65=61.5s工序二粗车φ18外圆表面及4x45°倒角1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造加工要求：粗车φ18外圆表面机床：CA6140卧式车床。刀具：W18Cr4V硬质合金刀具2.切削用量1）确定背吃刀量ap粗车单边余量为2mm，明显ap=2mm2）确定进给量f机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.74mm/z。由于是粗车，选较大量f=0.7mm/r。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，Vc=EQEQ算得Vc＝80mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据卧式车床CA6140车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*18*475/1000=26.847m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能供应功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=26.847m/min，fz=0.65mm/r。6）计算基本工时tm＝L/Vf=48/1.3=36.9s工序三粗镗孔φ12，粗铣尺寸为18的上下两面、11.5的上下两面1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗镗孔φ12，粗铣尺寸为18的上下两面、11.5的上下两面机床：XA6140立式铣床刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。W18Cr4V硬质合金钢镗刀2.铣削切削用量1）铣削深度铣削尺寸为18的上下两面时因为切削量较小，故可以选择ap=2.0mm，铣削尺寸为11.5的上下两面时ap=2.5mm一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能供应功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=2.0/2.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。3.镗削切削用量1）切削深度ap=1.5mm2）确定进给量查表得f=0.2mm/r3）计算切削速度同上4.计算基本工时tm=(32+80)/475+8/0.2/6.17=40s工序四以φ24外表面及18的下表面为定位，半精镗φ12的孔及两边0.5×45°的倒角。保证垂直度误差不超过0.15mm1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造。加工要求：半精镗φ12的孔及两边0.5×45°的倒角。机床：XA6140立式铣床刀具：YT5硬质合金、直径为12mm的圆形钢镗刀。90°直柄锥面锪钻2.镗削切削用量1）切削深度ap=0.5mm2）确定进给量查表得f=0.2mm/r3）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。4.计算基本工时tm=（18+3.5+4）/(0.2*0.67)=40s工序五以孔φ12及φ24外表面为定位，粗镗φ10及两边1×45°倒角，粗铣槽8的内表面，钻槽两边R4的半圆槽。1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗镗φ10及两边1×45°倒角，粗铣槽8的内表面，钻槽两边R4的半圆槽。机床：XA6140立式铣床刀具：YT5硬质合金、直径为10mm的圆形钢镗刀,90°直柄锥面锪钻,直径为8的高速钢麻花钻钻头，W18Cr4V硬质合金钢铣刀2.镗削切削用量1）切削深度ap=1mm2）确定进给量查表得f=0.2mm/r3）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。4.计算基本工时tm=（18+4）/(0.2*0.67)+20+15=65s工序六以φ24外表面及一端面为定位，粗镗孔φ16及两边0.5×45°倒角1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗镗孔φ16。机床：卧式车床CA6140刀具：YT5硬质合金、直径为16mm的圆形钢镗刀，90°直柄锥面锪钻2.镗削切削用量1）切削深度ap=3.5mm2）确定进给量查表得f=0.2mm/r3）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。4.计算基本工时tm＝L/Vf=(72+9)/375=0.216min工序七以φ24外表面及孔φ10为定位，粗铣端面，用丝锥攻螺纹M6×1-3的螺纹孔。1.加工条件工件材料：45#钢,σb=0.67GPaHB=190~241,铸造。加工要求：粗铣端面，用丝锥攻螺纹M6×1-3的螺纹孔。机床：XA6140立式铣床