CA6140杠杆加工工艺及夹具设计设计说明书--毕业设计.doc

机电工程学院 机械设计制造及其自动化 毕业设计 第 41 页 共 41 页

目 录

设计总说明 2
DESIGN INSTRUCTION 4
1 前 言 7
2 零件的分析 8
2.1 零件的作用 8
2.2 零件的工艺分析 8
2.2.1 主要加工面 9
2.2.2 主要基准面 9
3工艺规程设计 9
3.1确定毛坯的制造形式 9
3.1.1 基面的选择 9
3.1.2 制定工艺路线 10
3.1.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 12
3.2 确定切削用量及基本工时 13
3.2.1 粗精铣杠杆下表面 13
3.2.2 钻、扩、铰Φ25H7的通孔 16
4 应用SIMULATIONXPRESS STUDY分析Φ25孔 18
4.1 模型信息 18
4.2 载荷和夹具 19
4.3 算例结果 21
5 其他加工工艺规程设计 23
5.1 粗精铣下平台 23
5.1.2 精铣宽度为30mm的下平台 24
5.2 钻锥孔Φ12.7 25
5.3 钻M8底孔及锪钻Φ14阶梯孔 25
5.3.1 钻Φ7的底孔 26
5.3.2 攻M8螺纹孔 26
5.4 锪钻Φ14阶梯孔 27
5.5 粗精铣2-M6上端面 27
5.5.1粗铣2-M6端面 27
5.5.2 精铣2-M6端面 29
5.6 钻2-M6螺纹孔 29
5.6.1 钻Φ5的底孔 29
5.6.2 攻M6的螺纹孔 30
6 夹具设计 31
6.1 加工工艺孔Φ25夹具设计 31
6.1.1 定位基准的选择 31
6.1.2 夹紧元件及动力装置确定 31
6.1.3 固定V型块的结构设计 31
6.1.4 夹具设计及操作的简要说明 32
6.2 粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 33
6.2.1 定位基准的选择 33
6.2.2 定位元件的设计 33
6.2.3 定位误差分析 34
6.2.4 夹紧装置及夹具体的设计 34
6.2.5 夹具设计及操作的简要说明 35
6.3 钻M8螺纹孔夹具设计 35
6.3.1 定位基准的选择 35
6.3.2 定位元件的设计 35
6.3.4 夹紧装置设计 37
6.3.5 夹具简要操作说明 37
7 致谢 38
8 参考文献 39

设计总说明

我的设计是为了解决CA6140车床杠杆的加工工艺和夹具设计。CA6140车床不仅能车削外圆，还可以切削成形回转面、各种螺纹、端面和内圆面等，CA6140车床在早起的制造业中占有重要的地位。由于CA6140车床的杠杆零件的加工没有成熟的加工工艺和通用的夹具。所以我从零件的材料，毛坯的成型方式，杠杆的生产产量，加工工艺的经济型和实用性等为出发点，设计了杠杆的加工工艺和专用夹具设计。我所设计的杠杆的加工工艺和夹具设计，解决了CA6140的杠杆加工工序和夹具设计的空白。根据加工内容，选择合适的加工设备。通过查找资料，确定工件的切削余量和加工工艺，确保加工过程可以顺利实现。合理的加工工艺，确保加工出的零件满足使用要求和精度要求，满足市场要求。
CA6140车床的杠杆又称为拨叉，是机床中的一个重要的零件。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。当离合器脱开时，将制动带拉紧。当左右离合器中任一个接合时，使制动带放松，从而达到制动的目的。从CA6140车床杠杆的使用要求出发，在选择加工工艺的基准面时，CA6140车床杠杆的加工工序要能够很好的满足加工的经济型和可靠性。对于粗基准的选择，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肋板表面作为加工的粗基准，可用外部夹紧力进行加紧，再利用一个V形块支承Φ45mm圆的外轮廓作主要定位，以限制四个自由度，再以一面定位，用支承块或者支承板来消除余下的两个自由度，达到完全定位,就可实现Φ25孔的加工。对于精基准的选择，主要考虑到基准重合的问题，设计基准最好与工序基准重合，所以选择Φ25的孔作为精基准。
工艺路线的比较与选择，关键是工艺路线的选择是否有助于提高生产效率、是否有助于提高尺寸精度和位置精度、是否便于装夹等要求。从工艺路线的要求出发，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，从提高效率和保证精度这两个前提下，发现此方案是比较合理想的。所以决定以此方案进行生产。
CA6140车床杠杆的毛坯采用砂型铸造的方式生产，生产产量为5000件/年，属于大批量生产。所以需要一个专用的夹具满足加工过程需要。“杠杆”零件材料为HT200，灰铸铁HT200是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢，HB150~HB220，毛坯重量约为0.87kg。由于铸件为大批量生产，且工厂的生产厂房空间有限，而且零件除了有工艺要求的尺寸外，其余均用不去除材料方法制造出来的，因此应采用“一型多铸”的金属型铸造，既满足了质量和批量要求，又满足了经济性指标。
CA6140车床杠杆的夹具为专用夹具，专用夹具适用于零件的大批量生产。我的夹具设计遵循一面两销的基本原则，采用V型定位块与C型六角头压紧螺钉组合，确保被加工零件的完全定位。使加工安全可靠，保证加工精度。制造合格的产品，满足用户的使用要求，确保使用过程安全可靠。设计机床夹具是在金属切削中用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动轻度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。零件在工艺规程确定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工的精度。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以夹紧固定。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
由于CA6140车床的广泛应用，对杠杆零件的加工设计迫在眉睫。机床夹具在机械制造中占有重要的地位，所以CA6140车床杠杆的加工工艺和夹具设计是一个非常有必要，非常有意义的设计。此夹具的设计不仅满足了零件的使用要求，而且也符合加工的经济型和可行性。根据加工工序，选择合适的加工设备。根据加工精度要求，选择正确合理的刀具。加工出的产品要能经得起市场的考验，那么所设计的夹具才是一个合格的夹具。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。
毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在走上工作岗位之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就个人而言，我希望能通过这次毕业设计，使自己的能力有所加强。为未来从事机械制造的工作打下坚实的基础，此次设计是一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。
虽经多次修改，但限于作者水平，加之修改时间较仓促，此说明书中一定还有很多不足甚至错误，仍然恳请各位老师和读者的批评、指正。

关键词：杠杆；加工工艺；专用夹具；定位

DESIGN INSTRUCTION

My design is to solve the CA6140 lathe machining and fixture design lever. CA6140 not only can lathes turning cylindrical, can also cut Rotary forming surface, various threads, facing and has a round face, CA6140 occupies an important place in the early manufacturing of lathe. Because the CA6140 lever parts machining of the lathe is not mature processing technology and a common fixture. So I'm from the part of the material, molding method of rough, leverage production, processing technology of economical and practical, as a starting point, processing technology and design of special fixture designed lever. I leveraged the processing technology and the design of fixture design, solved the lever of CA6140 processing blanks and fixture design. Processed in accordance with the content, choosing the right processing equipment. By looking for information on workpiece machining allowance and machining process, ensure the process can be implemented smoothly. Rational processing technology to ensure precision of machining parts meet the application requirements and requirements to meet market requirements.
Lever also known as forks of the CA6140 lathe, is an important part on the machine. It is located in the brake mechanism of lathe, the main braking effect. When the clutch disengaged, and band is taut; when the left and right in the clutch when engaged, band is relaxed, so as to achieve the aim of braking. Starting from the CA6140 leverage requires the use of a lathe, when you select a process datum, CA6140 lathes, lever processes to be able to meet economy and reliability of the process. For rough benchmark of select, Yu this parts,, according to rough benchmark of select principles, select this parts of not processing surface rib Board surface as processing of rough benchmark, available external clip tight force for intensified, again uses a v shaped block supports φ 45mm round of outside contour for main positioning, to limit four a freedom, again to side positioning, with supports block or supports Board to elimination remaining of two a freedom, reached completely positioning, on can achieved φ 25 hole of processing. Fine selection of benchmarks, the main consideration to issues of baseline coincide, designing benchmark best coincides with the process benchmarks, so φ 25 holes as essential benchmarks.
Comparison and selection of route, key is the route of choice can help increase productivity, whether it helps improve dimensional accuracy and precision, is easy to set-up requirements. From route requirements, outline for refined benchmarks ф 25mm hole, milling bottom first, then taper hole of drill, thereby ensuring two hole center line dimensions perpendicular to the right end. Meet the principle of work surface first and then drill, improvements in efficiency and accuracy, both subject and found that this scenario is more reasonable. So I decided to use this programme for production.
CA6140 lathes, lever of rough sand casting production, production capacity of 5,000/year, belongs to the mass production. So you need a dedicated fixture supports processing needs. "Leverage" part material is HT200, HT200 gray cast iron is a carbon steel carbon mass fraction is greater than 0.65%, HB150~HB220, rough weight of about 0.85kg. Due to the casting for mass production, and production of workshop space is limited, apart from the dimensions of the technological requirements, and parts, and the rest are not created by the method of removing material, therefore should be used "type cast" metal casting, both quality and volume requirements are met, it also meets the economic indicators.
CA6140 fixture for lathe leverage special fixture, special fixture apply to the mass production of parts. I follow two basic principles of distribution of fixture design, using v-position combined with the c-hex head screws, ensuring complete orientation of the parts to be processed. Make the process safe and reliable to ensure accuracy. Produce qualified products, meet the requirements of users, be sure to use safe and reliable process. Design Jig is used in metal cutting workpiece position to accurately and firmly clamped. Its main role is: credible assurances of workpiece machining quality, improve processing efficiency, reduce labor with mild, and expansion of the technological performance of machine tools into full play. Parts in the process confirmed, according to technical rules are processed in the order. Outside the processing in addition to machine tools, cutting tools, measuring tools, mass production but also with fixture. They are the connection between the machines and work pieces, make relative to the machine tool for the correct location. Fixture's referee will directly affect the precision of workpiece machining. After when the workpiece is positioned, in order to avoid the cutting force in machining, gravity, and so undermine the role of positioning, you should also use some mechanism or device to clamp the workpiece fixing. Workpiece clamping is correct, quick, easy, and reliable, will directly affect the workpiece machining quality, productivity, cost and operational safety. In bulk, mass production, the workpiece clamping is achieved through the fixture. Jig is widely used in the production. The fixture first appeared in the late 18th century. With the progress of science and technology, fixture from an auxiliary tool developed into a wide range of technology and equipment.
Due to the widely used CA6140 lathe, to leverage parts of process design is imminent. Fixture plays an important role in the manufacture of machinery, CA6140 lathes, machining and fixture design lever is a very necessary, meaningful design. This fixture was designed not only to meet part of the requirements, budget and feasibility, and consistent with the processing. Processed in accordance with the procedure, selecting the appropriate equipment. Processed in accordance with the accuracy requirements, select the right tool. Processed products must be able to stand the test of the market, the design of the fixture is a qualifying fixture. International Association for the study of production statistics indicate that currently, small batch production variety of artifacts has some 85% artifacts of total number of species. By modern varieties often require companies to manufacture product upgrades, to adapt to the market demand and competition. However, enterprises in general are still accustomed to extensive use of traditional special fixture, generally has a moderately productive factories, some with thousands of special fixture for nearly on the other, in multi-species production enterprise, updated every 3-4 about 50~80% a dedicated fixture and fixture only about 10~20% the actual wear. Therefore, fixture plays an important role in the manufacture of machinery.
Graduation is all we're learning through University courses, technical courses, as well as most of the courses followed. This is what we have learned at work prior to an in-depth and comprehensive review of the curriculum, but also a training in theory and practice, and therefore, in our four years of plays an important role in college life. On a personal note, I hope will pass the graduation project, help strengthen their abilities. In machinery manufacturing jobs and lay a solid foundation for the future, the design was an adaptation of the training to exercise their ability to analyse and solve problems, and for future participation in the country's "four modernizations" construction to lay a good foundation.
Despite many changes, but limited to the author level, coupled with the modified time is rushed, there must be a lot to be desired and even errors in the manual, still urge teachers and readers criticisms, corrections.

Keywords: leverage; process; special fixture; positioning

如需要完整内容请联系871872846@获取完整内容包括图纸，工序卡片，ppt演示，说明书完整版如下图内容：

1 前 言

本设计说明书是根据机械、设计类等资料为依据所编写，同时得到了指导老师和社会各界的支持和帮助。特别是导师给我的设计提出了许多宝贵的意见，这使我受到极大的鼓舞，并获得极深的教益。我衷心的感谢学院有关教师的指导和提出的宝贵意见。为了进一步提高说明书的质量，以更好的适应零件的加工需要，特邀请导师周燕辉，对我的设计说明书进行了全面的审阅，并提出了许多宝贵的意见。我根据周燕辉导师的意见对本设计说明书进行了认真的修改。在此对周导师表示衷心的感谢。也仍然期待着广大读者的不吝赐教。
此设计说明书除前言外共分为7章。从前言到第3章为夹具设计的基础理论，第4~7章为夹具加工工艺和夹具设计的具体内容。各章之间具有相对的独立性，读者可根据需要读阅。由于CA6140车床的广泛应用，对杠杆零件的加工设计显得十分有必要。科学技术的不断发展对杠杆的加工工艺和夹具设计提出了更高的要求。在编写设计说明书时，力求使设计说明简单明了，通俗易懂。本设计说明书在文字强调设计应用的同时，更添加部分图形使读者尽可能明了设计。
近三十年来科学技术的飞速发展，使我国的制造业和制造方式发生了并仍在继续发生着深刻的变革。计算机技术和网络技术为科学技术的发展提供了良好的机遇，又对制造学科的改革与改造提出了新的要求。杠杆加工工艺的复杂性和繁琐性也随之增加。夹具设计要根据具体的机床设备进行加工和设计。以满足加工需求，使被加工的零件适应市场需求而不被淘汰。
虽经多次修改，但限于作者水平，设计尚有许多不足之处，仍然恳请各位老师和读者的批评、指正。

2 零件的分析

2.1 零件的作用
所设计题目是CA6140车床的杠杆零件。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。
2.2 零件的工艺分析
所加工的杠杆零件，如图2.1所示。工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适应。

图2.1 CA6140杠杆零件
2.2.1 主要加工面
（1）、钻Φ孔以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；
（2）、钻Φ锥孔及铣Φ锥孔表面；
（3）、钻2-M6螺纹孔及其上表面，粗精铣杠杆底面。
2.2.2 主要基准面
以Φ45外圆面为基准的加工表面有Φ的孔、杠杆下表面。其他的加工表面都是以Φ的孔为中心加工的。使用Φ22的高速钢麻花钻和专用钻夹具，钻加工Φ22的通孔。使用Φ24.7的标准高速钢扩孔钻，扩孔至Φ24.7。使用标准Φ25高速铰刀，铰通孔至Φ25的孔，孔的公差为H7，其下偏差为0，上偏差为0.021。

3工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式
“杠杆”零件材料为HT200，是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢，HB150~HB220，毛坯重量约为0.87kg，加工后零件重量为0.837kg，生产产量为5000件/年，属于大批量生产。由于铸件为大批量生产，且工厂的生产厂房空间有限，而且零件除了有工艺要求的尺寸外，其余均用不去除材料方法制造出来的，因此应采用“一型多铸”的金属型铸造，既满足了质量和批量要求，又满足了经济性指标。
3.1.1 基面的选择
（1）粗基准的选择。钻Φ25孔夹具如图3.1所示，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肋板表面作为加工的粗基准，可用外部夹紧力进行加紧，再利用一个V形块支承Φ45mm圆的外轮廓作主要定位，以限制四个自由度，再以一面定位，用支承块或者支承板来消除余下的两个自由度，达到完全定位，就可实现Φ25孔的加工。

图3.1 钻Φ25孔夹具体
（2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，设计基准最好与工序基准重合，所以选择Φ25的孔作为精基准。
3.1.2 制定工艺路线
工艺路线的选择标准就在于生产效率高、尺寸精度和位置精度高、便于装夹。“工件上被选作定位基准表面的常有平面、圆柱面、圆锥面和其他成形表面及它们的组合。当工件以平面定位时，常用支承钉或支承板作为定位元件；当工件以圆柱孔定位时，常用定位销、定位心轴以及圆锥销等作为定位元件；当工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有V型块、定位套以及半圆套等。”[1] 确定定位方案后，拟定了以下三种工艺路线。
（1）三种工艺路线分别见表3.1、表3.2和表3.3。工艺路线方案一。
表3.1 杠杆加工工序方案一
工序1
粗铣Φ25孔下表面
工序2
钻、扩孔使尺寸到达Ф24.8mm
工序3
粗铣宽度为30mm的下平台
工序4
精铣Φ25孔下表面
工序5
铰孔使尺寸到达
工序6
精铣宽度为30mm的下平台
工序7
钻Ф12.7的锥孔
工序8
粗精铣2-M6上端面
工序9
锪钻Ф14阶梯孔，加工M8螺纹孔
工序10
钻2-M6螺纹底孔，攻螺纹孔2-M6
工序11
检查
（2）工艺路线方案二。
表3.2 杠杆加工工序方案二
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
钻2-M6孔，加工螺纹孔2-M6
工序6
粗精铣2-M6上端面
工序7
锪钻Ф14阶梯孔，加工M8螺纹孔
工序8
检查
（3）工艺路线方案三。
表3.3 杠杆加工工序方案三
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
加工M8螺纹孔，锪钻Ф14沉孔
工序6
粗精铣2-M6上端面
工序7
加工螺纹孔2-M6
工序8
检查
（4）工艺路线的比较与分析。
方案一采用的是工序分散原则，工序分散可以保证有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高；但是其工序5先上端面，不便装夹。而且由于大批量生产，不适合如此高精度的生产路线。
方案二与方案三的工艺路线基本上相类似，不同的就是工序五、六、七顺序有点不同。工艺路线的选择标准就在于生产效率高、尺寸精度和位置精度高、便于装夹。通过比较得出，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，两个方案都满足这个要求。但是如果选择第二条工艺路线先加工M6螺纹孔再铣上表面的话就不符合先加工面再钻孔的原则，并且毛坯的端面与钻头轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与加工出来的零件平面是否垂直这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。而从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第三个方案是比较合理想的。所以决定以第三个方案进行生产。具体的工艺过程如表3.4所示。
表3.4 最终工艺路线
工序1
粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2，选用立式铣床XA5032。
工序2
加工孔Φ25。钻孔Φ25的毛坯到Φ23mm；扩孔Φ23mm到Φ24.8mm；铰孔Φ24.8mm到Фmm(接近Φ25H7)。保证粗糙度是1.6，采用立式钻床Z550。
工序3
粗精铣宽度为30mm的下平台。仍然采用立式铣床XA5032。
工序4
钻Ф12.7的锥孔，采用立式钻床Z550，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。保证与垂直方向成10˚。采用立式钻床Z550。
工序6
粗精铣M6上端面。用立式铣床XA5032。
工序7
攻2-M6螺纹采用立式钻床Z550。，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序8
检查
3.1.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“杠杆”零件材料为HT200，HBS182~HBS199，毛坯重量约为0.87kg，生产产量为5000件/年，生产类型属于大批量生产，采用金属型铸造方式。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1）杠杆下表面：根据《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）[2]可以知道金属型铸造、大批量生产时，铸件尺寸公差等级为7~9级。加工方向的基本尺寸为30mm，粗糙度为3.2，根据《工艺手册》可知，金属型铸造大批量生产时加工余量等级为F级；再由《工艺手册》可知，尺寸公差等级为8级的时候加工余量范围是1.5mm~2mm。
由《工艺手册》可以知道，粗加工后精铣，加工长度为160mm