CA6140杠杆加工工艺及夹具设计.doc

目 录1 绪论 11.1 课题背景及发展趋势 11.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容 22 杠杆加工工艺规程设计 22.1 零件的分析 22.1.1 零件的作用 22.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 32.2.1 确定毛坯的制造形式 32.2.2 基面的选择 42.2.3 确定工艺路线 42.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 52.2.5 确定切削用量 62.2.6 确定基本工时 162.3 小结 213 专用夹具设计 213.1 粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 223.1.1 定位基准的选择 223.1.2 定位元件的设计 223.1.3 定位误差分析 233.1.4 铣削力与夹紧力计算 233.1.5 夹具体槽形与对刀装置设计 243.1.6 夹紧装置及夹具体设计 263.1.7 夹具设计及操作的简要说明 273.2 小结 274 总结 27致谢 27参考文献 281 绪论 加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练机床夹具已成为机械加工中的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，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。

机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务1.1 课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高，机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择 工业的模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。

模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化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，对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1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容与此同时夹具的通用性直接影响其经济性采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好因此，我认为加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。

反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计2 杠杆加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是CA6140的杠杆它的主要的作用是用来支承、固定的要求零件的配合要符合要求传统的杠杆加工由于加工比较粗糙加工过程比较简单，既耗时又没有科学性此杠杆如果按传统加工工艺来加工由于没有考虑到工件材料及脆塑性能将会影响加工结果，再有加工工艺过程顺序选择也将会影响加工结果为此，此夹具就是要克服这些缺点2.1.2 零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求现分析如下（1） 主要加工面： 1）小头钻Φ以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；2）钻Φ锥孔及铣Φ锥孔平台；3）钻2—M6螺纹孔；4）铣杠杆底面及2—M6螺纹孔端面2）主要基准面：1）以Φ45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括：Φ的孔、杠杆下表面2）以Φ的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ锥孔及Φ锥孔平台、2—M6螺纹孔及其倒角。

其中主要加工面是M8螺纹孔和Φ锥孔平台杠杆的Φ25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求现分述如下：本套夹具中用于加工Φ25孔的是立式钻床工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圆面为定位基准，在定位块和V型块上实现完全定位加工Φ25时，由于孔表面粗糙度为主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工Φ12.7是立式铣床工件以 孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位加工表面：包括粗精铣宽度为30mm的下平台、钻Ф12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要用Ф12.7钢球检查本套夹具中用于加工与Φ25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床工件以孔及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位加工M8螺纹底孔时，先用Φ7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料HT200由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。

便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率2.2.2 基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制z、z＇、y、y＇四个自由度再以一面定位消除x、x＇两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25的孔作为精基准2.2.3 确定工艺路线表2.1 工艺路线方案一工序1粗精铣Φ25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Фmm工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻Ф12.7的锥孔工序5锪钻Ф14阶梯孔，加工M8螺纹孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-Ф5螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6工序8检查表2.2 工艺路线方案二工序1粗精铣Ф25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达Фmm工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻Ф12.7的锥孔工序5粗精铣2-M6上端面工序6钻2-Ф5孔，加工螺纹孔2-M6工序7锪钻Ф14阶梯孔，加工M8螺纹孔工序8检查工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条将“工序5钻Ф14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6上端面”。

通过分析发现这样的变动影响生产效率以Ф25mm的孔外轮廓为精基准，先铣下端面，再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度符合先加工面再钻孔的原则若选第二条工艺路线而先上端面，不便于装夹从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想所以我决定以第一个方案进行生产具体的工艺过程如表2.3所示表2.3 最终工艺过程工序1粗精铣杠杆下表面保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K工序2加工孔Φ25钻孔Φ25的毛坯到Φ22mm；扩孔Φ22mm到Φ24.7mm；铰孔Φ24.7mm到Фmm保证粗糙度是1.6采用立式钻床Z535采用专用夹具工序3粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具工序4钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序5加工螺纹孔M8，锪钻Ф14阶梯孔用组合夹具，保证与垂直方向成10゜工序6粗精铣M6上端面 用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩用卧式铣床X52K，使用组合夹具工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序8检查2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产。

由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定 毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献[14]的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm1）加工Φ25的端面，根据参考文献[8]考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm2）对Φ25的内表面加工由于内表面有粗糙度要求1.6可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可达到要求3）加工宽度为30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩由于台肩的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm 4）钻锥孔Φ12.7时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用Φ12的钻头，切削深度是2.5mm。

5）钻Ф14阶梯孔，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量2mm可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可达到要求6）加工M8底孔，考虑加工余量1.2mm可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可。