CA6140车床手柄轴的夹具设计

中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 1 零件的分析 1.1 零件的作用 题目所既定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作 过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。 1.2 零件的工艺分析 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有 φ 16、φ 20 的外圆 柱面，一个锥面凸台,一个 M10 的螺纹孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是 IT6 级；粗糙度方面 表现在键槽两侧面、φ 20 圆柱表面为 Ra1.6m, φ 16 外圆柱面为 Ra1.6m,锥面凸台及端面为 Ra0.8m, φ 15.7 键槽为 Ra3.2m，其余为 Ra6.3m。要求不高，位置要求较严格，表现在 φ 40 的右端面、φ 20 圆柱面。热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。 通过分析该零件，其 布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够 完整表达物体的形状和大小，符合要求。 1.3 零件的生产类型 由设计题目知：中批量生产 2 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2.1 选择毛坯 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一， 也是一个比较重要的阶段， 毛 坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因 此， 合理选择毛坯在生产占相当重要的位置， 同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛 坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料 为 45 号钢，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不 仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击 韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件，所以使用锻件。 2.2.确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差 钢质模锻件的公差及机械加工余量按 GB/T 12362-2003 确定。 要确定毛坯的尺寸公差及机械加 工余量，应先确定如下各项因素： （1）锻件公差等级由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通等级。 （2）锻件质量m f 通过计算可知零件成品质量为 0.36kg，估算为m f =0.478kg 1 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 （3）锻件形状复杂系数 S S=m f /m n =0.85/1.203=0.397 该零件为圆形，假设其最大直径为φ 44mm，长 126mm，则由公式（ 5-4） 、公式（5-5）得 m n =/4×4×4×12.2×7.85×106=1.203kg 由于 0.5655 介于 0.32 与 0.63 之间，故零件形状复杂系数 S 属S 1等级 （4）锻件材质系数M为M 1 （5）零件表面粗糙度由零件图知除锥面及右端面R a =0.8m以外其余各加工表面为 R a 1.6m.。 2.3 确定机械加工余量 根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此差得单边余量在厚度方向加工 余量为 1.5～2.0mm， 水平方向亦为 1.5～2.0mm，即锻件各外径的单面余量为 1.5～2.0mm，各轴 向的单面余量亦为 1.5～2.0mm。 2.4 确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度R a 1.6m的表面，余量要适当增大。 分析本零件，除锥面和右端面为R a 0.8m以外，其余各加工表面为R a 1.6m，因此这些表 面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量值即可 （当表面只粗加工时， 可取所查数据中较小 的值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值） 。 综上所述，确定毛坯尺寸见表 1 表 1 手柄轴毛坯（锻件）尺寸 零件尺寸 0.007Φ20 0.02 单面加工余量 2 2 2 2 锻件尺寸 24 44 126 104 φ40 122 102 2.5 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-6、表5-7 中查得。本零件毛坯 尺寸允许偏差件表 2 2 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 表 2 手柄轴毛坯（锻件）尺寸允许公差 锻件尺寸 φ24 φ44 106 126 2.6 设计毛坯图 确定圆角半径 锻件的外圆半径按表 5-12 确定。H=20 t=20 t/H=1 R=5 偏差根据 表 5-7 表 5-6 3 基准的选择 3.1 选择基准 工件在加工第一道或最初几道工序时， 一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准， 这个是粗基 准，该零件选用 φ 40 外圆柱面作为粗基准来加工 φ 16、φ20 外圆柱面和左端面。以上选择符合粗 基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为 定位基准，φ20 的外圆柱面和左端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有 基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 3.2 零件表面加工方法的选择 市场经济的前提下， 一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的， 同样的加工方法的 选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下， 译稿工件的加工效率和经济性， 而在具体的选择 上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具 体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中， 我们考虑 了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：查表（5-14） 表 3 加工方法 加工表面 Φ 20 圆柱表面 Φ 16 外圆柱面 Φ 15.2 槽 Φ 15.7 槽 左端 表面粗糙度 Ra1.6m Ra1.6m Ra6.3m Ra3.2m Ra6.3m 公差/精度等级 IT6 IT6 IT11 IT8 加工方法 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗车 粗车-半精车 粗车 3 中北大学课程设计说明书中北大学课程设计说明书 右端锥面 右端面 Φ 14 孔 键槽 倒角 Ra0.8m Ra0.8m Ra3.2m Ra3.2m Ra6.3 m IT6 IT6 自由公差 IT9 粗车-半精车-磨削-抛光镀铬 粗车-半精车-磨削-抛光镀铬 钻孔-丝锥攻螺纹 粗铣-精铣 3.3 制定工艺路线 1.工序的安排 (1)加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步 达到所要求的加工质量和合理地使用设备、 人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗 加工,半精加工,精加工三个阶段。 ①粗加工阶段： 其任务是切除毛坯上大部分余量， 使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品， 因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精 基准，如加工 φ 20、φ 16 圆柱表面及锥面。 ②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做 好准备，如 φ 20、φ 16 外圆柱面。