CA6140杠杆加工工艺及夹具设计

CA6140杠杆加工工艺及夹具设计

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

?45外圆面作为粗基准，以?25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。

1 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。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。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。

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。

工业的迅速发展，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

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:

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(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。

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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：

?0.0231）小头钻Φ250以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；

?0.1?0.12）钻Φ12.70锥孔及铣Φ12.70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

?0.023这一组加工表面包括：Φ250的孔、杠杆下表面

?0.0232）以Φ250的孔为中心的加工表面

?0.1?0.1这一组加工表面包括：Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ12.70锥孔及Φ12.70锥?0.1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Φ12.70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Ra?1.6?m。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。

?0.023

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?250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Ra?6.3?m。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

?0.023?250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，

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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 工序2 工序3 工序4 工序5 工序6 工序7 工序8 粗精铣Φ25孔下表面 钻、扩、铰孔使尺寸到达Ф250粗精铣宽度为30mm的下平台 钻Ф12.7的锥孔 加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔 粗精铣2-M6上端面 钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6 检查

表2.2工艺路线方案二

工序1 工序2 工序3 工序4 工序5 工序6 粗精铣Ф25孔下表面 钻、扩、铰孔使尺寸到达Ф250粗精铣宽度为30mm的下平台 钻Ф12.7的锥孔 粗精铣2-M6上端面 钻2-Ф5孔，加工螺纹孔2-M6 ?0.023?0.023mm mm 4

续表2.2

工序7 工序8

加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔 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Ф250?0.023mm。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 5