C1318自动车床手柄 课程设计说明书Word文件下载.docx

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5.9工序Ⅸ切削用量的确定10

六、夹具设计11

6.1问题的提出11

6.2夹具设计11

参考文献12

题目：

手柄机械加工工艺规程设计

序言

机械制造技术基础课程设计实在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

其目的在于：

（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

（2）能根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，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。

（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。

（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

一、

零件的主要技术条件分析

经分析，原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。

各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。

Φ16的孔精度要求较高，公差等级为IT7，并且和总长和中间手柄都有位置要求，其轴向设计基准是Φ16孔的下表面。

M16螺纹孔要求和中间手柄在同轴上，所以加工时应利用Φ16孔制作专用夹具，保证其加工面在同轴向上。

其余小孔尺寸容易保证，加工方便。

总体来看，这个零件的工艺性良好。

大批量生产

2.2选择毛坯．

毛坯类型：

铸件，零件材料为HT200，由于零件生产类型为大批量生产，零件较为复杂，而铸造生产成本低，设备简单，故选择毛坯类型为铸件。

铸造类型：

金属型铸造。

2.3确定机械加工余量

《机械制造技术基础课程设计指南》P119，表5-1，金属型铸造加工余量等级：

CT8-CT10，选择加工余量等级CT10；

加工余量等级：

F；

表5-4，最大轮廓尺寸为187mm，故加工余量为2mm；

2.4确定毛坯尺寸及公差

按第五章第一节《铸件尺寸公差与机械加工余量（摘自GB/T6414-1999）》确定，步骤如下。

1.最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，厂183mm,宽51mm,高29.5mm故最大轮廓尺寸为183mm。

2.选取公差等级CT由表5-1，铸造方法按金属型铸造、铸造材料按灰铸铁，的公差等级CT的范围8~10级，选取10级。

3.求铸件尺寸公差根据加工表面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由表5-3查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。

4.求机械加工余量等级由表5-5，铸造方法按金属型铸造、铸件材料为灰铸铁，得机械加工余量等级范围D~F级，取为F级。

5.求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一数值，由表5-4查最大轮廓尺寸为183mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为2mm。

6.毛坯尺寸及公差如下：

φ16H7：

R=F-2RMA-CT/2=16-2×

2-2.2/2=10.9mm

φ32：

R=F+2RMA+CT/2=32+2×

2+2.6/2=37.3mm

M16（14mm）：

R=F-2RMA-CT/2=14-2×

2-2.2/2=8.9mm

24：

R=F+2RMA+CT/2=24+2×

2+2.4/2=29.2mm

167：

R=F+RMA+CT/2=167+2+4/2=171mm

25：

2+2.4/2=30.2mm

70：

R=F+RMA+CT/2=70+2+3.2/2=73.6mm

10:

R=F+2RMA+CT/2=10+2×

2+2/2=15mm

三、选择加工方法、制定工艺路线

定位基准选择得合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。

基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。

3.1定位基准的选择

a.粗基准：

以φ32外圆作为粗基准，加工φ16H7孔，可保证壁厚均匀，减小偏心。

同时铣φ16H7的两端面，保证端面对φ16H7孔中心线的垂直度。

b.精基准：

主要考虑基准重合问题。

选择φ16H7孔的轴心线作为精基准，加工右端面（M16端面）。

3.2零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有内孔，端面，小孔，螺纹孔等，材料为HT200。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。

a.φ16H7孔公差为IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行钻、精镗。

b.尺寸24mm的两端面，为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra3.2μm，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，需进行粗铣、半粗铣、精铣。

c.螺纹孔M16的端面，为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗铣、半粗铣、精铣。

d.M16螺纹孔，为未注公差尺寸，根据GB197-1981规定其顶径公差等级选IT7，基本偏差为G（+0.038、0），底孔需进行钻、半精镗、精镗，最后在螺孔加工机床加工螺纹。

e.工艺螺孔φ5，在螺孔加工机床上完成

f.锥销孔φ4配作，先钻底孔，然后用锥铰刀铰成与锥销尺寸相同的锥孔。

g.中间手柄的加工表面，上下端面和侧表面，粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗车和半精车。

h.半径为R20的面，表面粗糙度Ra6.3μm用锉刀挫光。

3.3制定工艺路线

工序Ⅰ：

以φ32孔外圆和下端面定位，在铣床粗铣24mm上端面；

粗铣167的右端面；

粗铣25mm上端面、侧面；

工序Ⅱ：

以φ32孔外圆和下端面定位，在钻床钻φ16H7孔；

工序Ⅲ：

以φ16H7孔和上端面定位，在铣床粗铣、半精铣25mm下端面；

半精铣167的右端面；

粗铣、半精铣24mm下端面；

工序Ⅳ：

以中间手柄和167的右端面定位，在镗床精镗φ16H7孔；

工序Ⅴ：

以φ32孔外圆和下端面定位，在铣床半精铣、精铣24mm上端面；

半精铣25mm上端面、侧面；

工序Ⅵ：

以φ32孔外圆和上端面定位，在铣床半精铣、精铣24mm下端面；

精铣M16处的端面；

倒圆角R2；

工序Ⅶ：

以φ32孔外圆和下端面定位，在卧式钻床钻M16底孔；

钻M5底孔

工序Ⅷ：

以φ32孔外圆和下端面定位，在卧式镗床粗镗、半精镗、精镗M16孔

工序Ⅸ：

丝锥加工M16螺纹，丝锥加工M5螺纹

工序Ⅹ：

采用专用的分度夹具在立式钻床加工30°

角度的锥销孔φ4；

工序Ⅺ：

R20圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度Ra6.3μm

工序Ⅻ：

终检

四、工序设计

4.1选择加工设备与工艺装备

（1）选择机床

铣床X5020

钻床Z5125A

镗床T5120

卧式钻床Z6220

卧式镗铣床T6120

Z5150。

（2）选择夹具

由于该零件加工表面不在同一平面，所以须设计专用夹具配合通用夹具加工，工序Ⅱ使用通用夹具即可，钻φ4孔时选用分度夹具。

（3）选择刀具

a.加工Φ16孔选用硬质合金镗刀，粗加工用YG8，半精加工和精加工用YG6；

b.零件的加工表面大多为平面，且精度要求不高，所以铣刀选用高速钢的圆柱形铣刀，铣削宽度ae≤60,深度ap≤4,齿数z=10,根据《机械加工实用手册》，取铣刀直径D=75mm。

选择刀具前角γo＝10°

后角周齿αo＝12°

，端齿αo＝8°

；

c.钻Φ4mm小孔，直接用Φ4mm的钻头钻出来；

d.加工M16螺孔的底孔，选用硬质合金镗刀，粗加工用YG8，半精加工和精加工用YG6。

加工螺纹，根据GB/T3464.3-94，采用螺距p为2mm，d1=12.5mm，l=32mm，L=90mm的丝锥，加工M5螺纹孔，根据GB/T3464.3-94，用采用螺距p为0.8mm，d1=4mm，l=16mm，L=50mm的丝锥。

（4）选择量具

选择量具有：

读值为0.02、量程为0～200mm游标卡尺。

4.2确定工序尺寸

零件表面多次加工的工序尺寸只和加工余量有关，前面已确定的零件表面的毛坯余量，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。

根据各加工方法能达到的公差等级，选定未注公差尺寸公差等级：

24（IT8）mm，167（IT8）mm，25（IT9）mm，M16（IT7）mm。

表4-1零件表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度/mm

加工

表面

工序双边余量

工序尺寸及公差

表面粗糙度/μm

粗

半精

精

Φ16H7

4.6

1

0.4

Φ14.6

Φ15.6

Ra12.5

Ra6.3

Ra3.2

M16

Φ12.6

Φ13.6

24

3

2

28

25

167

171

168

29

26

—

五、确定切削用量

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度υc。

切削用量的选择原则：

在保证加工质量，降低成本和提高生产效率的前提下，使ap、f、υc的乘积最大。

当ap、f、υc的乘积最大时，工序的切削时间最短。

选择切削用量时先选择背吃刀量，进给量，再确定切削速度。

5.1工序Ⅰ切削用量的确定

本工序为粗镗（Φ16H7孔）。

已知加工材料为HT200，铸件；

机床为T5120型立式镗床。

确定粗镗Φ16mm孔的切削用量。

所选刀具硬质合金镗刀，YG8材质。

①确定背吃刀量ap：

粗镗双边余量为4.6mm，则ap为单边余量，ap=2.3mm。

②确定进给量f：

查《机械加工实用手册》，选用硬质合金镗刀，镗刀每转进给量为0.5mm/r。

③确定切削速度υc：

υc=60m/min；

5.2工序Ⅱ切削用量的确定

本工序为粗铣端面。

机床为X5020型铣床。

所选刀具为高速钢圆柱形铣刀。

粗铣24mm上端面双边余量为3mm，则ap为单边余量，

ap1=1.5mm。

粗铣167的右端面双边余量为2mm，ap2=1mm。

粗铣25mm上端面、侧面双边余量3mm，ap3=1.5mm；

查《机械加工实用手册》，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每齿进给量为0.15mm/z，铣刀有10齿，即1.5mm/r。

③确定切削速度υc：

查《机械加工实用手册》υc=42m/min；

5.3工序Ⅲ切削用量的确定

本工序为半精镗（Φ16H7孔）。

刀具硬质合金镗刀，YG6材质；

粗镗双边余量为1mm，则ap为单边余量，ap=1/2=0.5mm。

υc=80m/min；

5.4工序Ⅳ切削用量的确定

本工序为粗铣、半精铣端面。

机床为X5020铣床。

刀具为高速钢圆柱形铣刀。

粗铣、半精铣24mm下端面双边余量为3mm、2mm，则ap为单边余量，ap1=1.5mm，ap2=1mm；

粗铣、半精铣25mm下端面双边余量3mm、2mm，ap3=1.5mm，ap4=1mm；

半精铣167的右端面单边余量为2mm，ap5=1mm。

查《机械加工实用手册》，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每转进给量为1.5mm/r。

5.5工序Ⅴ切削用量的确定

本工序为精镗（Φ16H7孔）。

机床为T5120立式镗床。

所选刀具硬质合金镗刀，YG6材质。

精镗双边余量为0.4mm，则ap为单边余量，ap=0.2mm。

查《机械加工实用手册》，选用硬质合金镗刀，镗刀每转进给量为0.3mm/r。

5.6工序Ⅵ切削用量的确定

本工序为半精铣、精铣24mm上端面；

机床为铣床X5020，刀具为高速钢圆柱形铣刀；

半精铣、精铣24mm上端面双边余量为2mm、1mm，则ap为单边余量，ap1=1mm，ap2=0.5mm；

半精铣25mm下端面双边余量2mm，ap3=1mm；

查《机械加工实用手册》，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每转进给量为1.0mm/r。

5.7工序Ⅶ切削用量的确定

本工序为半精铣、精铣24mm下端面；

精铣167的右端面；

半精铣、精铣24mm下端面双边余量为2mm、1mm，则ap为单边余量，ap1=1mm，ap2=0.5mm；

精铣167的右端面双边余量为1mm，ap3=0.5mm；

5.8工序Ⅷ切削用量的确定

本工序为钻孔，机床为卧式钻床Z6220，直接用直径为Φ12钻头钻底孔，深度约为32mm，单边余量为ap=6mm。

用直径为Φ4钻M5底孔，通孔，单边余量为ap=2mm。

5.9工序Ⅸ切削用量的确定

本工序为粗镗、半精镗、精镗M16孔，刀具为硬质合金镗刀，粗加工用YG8，半精加工和精加工用YG6；

机床为卧式镗铣床T6120

粗镗、半精镗、精镗M16孔双边余量为4.6mm、1mm、0.4mm，ap1=2.3mm，ap2=0.5mm，ap3=0.2mm；

查《机械加工实用手册》，选用硬质合金镗刀，粗镗、半精镗、精镗镗刀每转进给量分别为0.8mm/r、0.4mm/r、0.2mm/r。

查《机械加工实用手册》，粗镗、半精镗、精镗镗刀切削速度分别为υc1=60m/min，υc2=80m/min，υc3=60m/min；

5.10工序Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ切削用量的确定

这三道工序，工序Ⅹ用丝锥攻螺纹，M16用螺距p为2mm，d1=12.5mm，l=32mm，L=90mm的丝锥；

M5用螺距p为0.8mm，d1=4mm，l=16mm，L=50mm的丝锥。

工序Ⅺ在立式钻床Z5150加工，采用专用的分度夹具加工角度30°

的锥销孔通孔。

工序Ⅻ钳工在钳工台将R20的圆弧锉光到粗糙度为Ra6.3μm

六、

夹具设计

设计工序——钻孔16H7的夹具。

6.1问题的提出

本夹具要用于钻孔16H7，本工序对孔16H7的要求有：

孔直径φ15。

本道工序只钻一下孔即达到各要求，因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑保证孔的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度

6.2夹具设计

①定位基准的选择

拟定加工路线的第一步是选择定位基准。

定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。

基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。

因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。

此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。

M16的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的M16孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销、三块支承板和已加工好的M16孔的端面作为定位夹具。

为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的压板作为夹紧机构。

②定位误差分析

a）定位元件尺寸及公差确定。

夹具的主要定位元件为5个支撑钉，孔与支撑钉间隙配合。

b）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，支撑钉的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与支撑钉配合的最大间隙量。

本夹具是用来在立式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。

此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差的一半。

工件的定位基准为孔心。

工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：

Td=Dmax-Dmin

本工序采用一支撑钉定位，工件始终靠近支撑钉的一面，故应当能满足定位要求。

③夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。

应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。

提高夹具性价比。

本道工序为铣床夹具选择了螺母夹紧方式。

本工序为精铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

装夹时，将工件放入夹具中，以三块支承板定位于夹具上，再于三颗支承钉定位后，手动旋紧压板上的带肩螺母，将工件用压板夹紧。

再于立式钻床依靠钻套导向钻头进行钻孔。

④夹具自由度分析

三块支承板消除了工件Z轴方向上的移动，X、Y轴上的旋转共三个自由度；

两颗A型支撑钉消除工件Z轴方向上的转动以及Y轴方向上的移动，共两个自由度；

一颗B型支撑钉消除工件X轴方向上的移动，共一个自由度。

总共限制六个自由度，实现完全定位。

⑤夹具示意图：