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設計說明書
題目：CA6140車床刀架中部的工藝規(guī)程及鉆2-Φ13孔的工裝夾具設計
學 生：
學 號：
專 業(yè)：
班 級：
指導老師：
摘 要
本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
CA6140車床刀架中部的工藝規(guī)程及鉆2-Φ13孔的工裝夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.
The CA6140 lathe tool carrier central process specification and 2- Φ 13 hole drilling fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………4
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………6
2.3制定工藝路線 ……………………………………………7
三 夾具設計 ……………………………………………………10
3.1問題的提出………………………………………………10
3.2夾具的設計………………………………………………10
總 結………………………………………………………………15
致 謝………………………………………………………………16
參考文獻 …………………………………………………………17
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
CA6140車床刀架的工藝規(guī)程及鉆2-Φ13孔的工裝夾具設計是是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
裝夾車刀，并使車刀做縱向、橫向或斜向運動。
1.2 零件的工藝分析
從CA6140車床刀架中部來看，共有八組加工表面，現分述如下：
1. 基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽
2. Φ186外圓面、Φ70外圓面；Φ186端面、Φ70端面；Φ116環(huán)形槽；
3. Φ35孔、Φ29孔
4. 2-Φ13孔
5. 1323620槽
6. R17弧形槽
7. 四周面
8. 刻線表面
技術要求如下：
1.燕尾導軌在用樣板檢查時不得有間隙（塞尺檢）0.05mm。
2.B面縱向的不平行度 0.02mm。
3.未注明的鑄造圓角R5～10mm。
4.Ra0.4表面拋光處理。
二. 工藝規(guī)程設計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT20-40，考慮到零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。
CA6140車床刀架中部零件材料為 HT20-40，硬度選用260HBS，毛坯重約1Kg。生產類型為成批生產，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。
根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下：
1. 基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽
基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽，表面粗糙度為Ra1.6、Ra3.2、Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=2.0mm.
2. Φ186外圓面、Φ70外圓面；Φ186端面、Φ70端面；Φ116環(huán)形槽；
Φ186外圓面、Φ70外圓面；Φ186端面、Φ70端面；Φ116環(huán)形槽，表面粗糙度分別為Ra6.3、Ra1.6、Ra1.6、Ra6.3、Ra6.3查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=2.0mm.
3. Φ35孔、Φ29孔
Φ35孔、Φ29孔、查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=2.0mm.
4. 2-Φ13孔
2-Φ13孔，因孔的尺寸非常小，很難直接鑄造成型，所以采用實心鑄造。
5. 1323620槽
1323620槽，如果直接鑄造成型，會提高對模具的要求，成本相對較高，故采用實心鑄造。
6. R17弧形槽
R17弧形槽，如果直接鑄造成型，會提高對模具的要求，成本相對較高，故采用實心鑄造。
7. 四周面
四周面、表面粗糙度分別為Ra0.4、Ra3.2.查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=2.0mm.
8. 刻線表面
刻線表面的尺寸不大，采用實心鑄造。
9. 其它表面均為不加工表面，砂型機器鑄造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。
根據上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖.2 “CA6140車床刀架中部”零件毛坯簡圖。
2.2 基面的選擇的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。
粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇重要表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質量要求較高的表面。因此，加工CA6140車床刀架中部時，應以Φ70端面及Φ188外圓面作為粗基準。
對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。
方案一
工序01：鑄造
工序02：人工時效
工序03：粗銑、半精銑、精銑基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽
工序04：粗車、半精車Φ186外圓面、Φ70外圓面；粗車、半精車Φ186端面、Φ70端面；粗車、半精車Φ116環(huán)形槽；精車Φ186端面
工序05：擴、鉸Φ35孔、Φ29孔
工序06：鉆2-Φ13孔
工序07：銑1323620槽
工序08：銑R17弧形槽
工序09：粗銑、半精銑、精銑四周面
工序10：粗銑、半精銑、精銑刻線表面
工序11：磨Φ188外圓連接部分、刻線表面
工序12：刻線寬0.2、深0.1
工序13：去毛刺
工序14：檢驗至圖紙要求
工序15：入庫
方案二
工序01：鑄造
工序02：人工時效
工序03：粗車、半精車Φ186外圓面、Φ70外圓面；粗車、半精車Φ186端面、Φ70端面；粗車、半精車Φ116環(huán)形槽；精車Φ186端面
工序04：粗銑、半精銑、精銑基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽
工序05：擴、鉸Φ35孔、Φ29孔
工序06：鉆2-Φ13孔
工序07：銑1323620槽
工序08：銑R17弧形槽
工序09：粗銑、半精銑、精銑四周面
工序10：粗銑、半精銑、精銑刻線表面
工序11：磨Φ188外圓連接部分、刻線表面
工序12：刻線寬0.2、深0.1
工序13：去毛刺
工序14：檢驗至圖紙要求
工序15：入庫
對上述兩種方案進行比較，我們發(fā)現方案一與方案二不同在于燕尾槽加工，一先一后，由基準的選擇原則（基準先行）知，方案一較為合理。
具體的加工路線如下
工序01：鑄造
工序02：人工時效
工序03：粗銑、半精銑、精銑基準面A和其一側的階梯面及燕尾槽
工序04：粗車、半精車Φ186外圓面、Φ70外圓面；粗車、半精車Φ186端面、Φ70端面；粗車、半精車Φ116環(huán)形槽；精車Φ186端面
工序05：擴、鉸Φ35孔、Φ29孔
工序06：鉆2-Φ13孔
工序07：銑1323620槽
工序08：銑R17弧形槽
工序09：粗銑、半精銑、精銑四周面
工序10：粗銑、半精銑、精銑刻線表面
工序11：磨Φ188外圓連接部分、刻線表面
工序12：刻線寬0.2、深0.1
工序13：去毛刺
工序14：檢驗至圖紙要求
工序15：入庫
三、 夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
由指導老師分配，決定設計工序06：鉆2-Φ13孔的鉆床夾具
3.1 問題的提出
本夾具主要用于鉆孔，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。我們采用已經加工好的燕尾槽及基準面A來定位。
3.2 夾具的設計
3.2.1基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。選擇已經加工好的燕尾槽及基準面A來定位，夾緊則是由螺母、心軸、快換墊圈等組成的螺旋夾緊機構來實現。
3.2.2 切削力及夾緊力計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。
3.2.3 定位誤差分析
一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。
形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。
根據零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。
已知孔的形狀公差為0.28，根據經驗公式，易知此結果符合。
3.2.4 鉆套設計
鉆2-Φ13孔，中大批量生產，故采用可換鉆套，以便鉆套磨損后，可迅速更換。
可換鉆套圖如下：
鉆套尺寸如下圖：
3.2.4 夾具設計及操作簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了螺旋夾緊機構的夾緊方式。本工序為鉆切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
夾具裝配圖附圖如下
夾具體附圖如下
總 結
課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入畢業(yè)設計打下了好的基礎。
課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。
致 謝
這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。
這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年
4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年
5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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