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CA6140杠杆加工工艺及夹具设计

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更新时间：2014-09-12
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CA6140杠杆加工工艺及夹具设计
摘要
本设计是CA6140杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。CA6140杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆外圆面作为粗基准，以孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。

关键词杠杆零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧

ABSTRACT

This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request.

Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip

摘要 Ⅰ
ABSTRSCT Ⅱ

1 绪论 1
1.1课题背景及发展趋势 1
1.2 夹具的基本结构及设计内容 1
2 杠杆加工工艺规程设计 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工艺分析 3
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 4
2.2.1确定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的选择 4
2.2.3确定工艺路线 4
2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5
2.2.5确定切削用量 6
2.2.6确定基本工时 17
2.3小结 22
3 专用夹具设计 23
3.1加工工艺孔Φ25夹具设计 23
3.1.1定位基准的选择 23
3.1.2切削力的计算与夹紧力分析 23
3.1.3夹紧元件及动力装置确定 24
3.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 25
3.1.5夹具精度分析 27
3.1.6夹具设计及操作的简要说明 27
3.2粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 28
3.2.1定位基准的选择 28
3.2.2定位元件的设计 28
3.2.3定位误差分析 29
3.2.4铣削力与夹紧力计算 29
3.2.5夹具体槽形与对刀装置设计 30
3.2.6夹紧装置及夹具体设计 32
3.2.7夹具设计及操作的简要说明 33
3.3钻M8螺纹孔夹具设计 33
3.3.1定位基准的选择 33
3.3.2定位元件的设计 34
3.3.3定位误差分析 35
3.3.4钻削力与夹紧力的计算 35
3.3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 36
3.3.6夹紧装置的设计 38
3.3.7夹具设计及操作的简要说明 38
3.4小结 39
4 总结 40
参考文献 41
致谢 42
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。
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Ф mm
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 加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔
工序6 粗精铣2-M6上端面
工序7 钻2-M6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Ф mm

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
续表2.2
工序7 加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔
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是将“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”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。
以Ф25mm的孔子外轮廓为精基准，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，再“钻Ф14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。
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Ф mm。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
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