CA车床手柄座工艺规程

C A车床手柄座工艺规程 Revised by Jack on December 14,2020

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目录

摘要

本次设计是设计CA6140车床手柄座，内容涉及了机械加工工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合等多方面的知识,我们首先对手柄座的结构特征、用途以及其工艺规程进行了详细的分析，在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，关键是决定出各个工序的工艺设备及切削用量,然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，并能保证加工质量。由于手柄座各表面的精度要求比较高，所以我们在加工一些主要平面时都要先粗铣然后半精铣，加工一些孔时要进行钻、粗铰然后还要进行精铰工序，因为手柄座的加工质量将直接影响其性能和使用寿命，所以每一道工序都必须要达到其加工要求。此外，本设计的生产类型是单间小批量生产，为了保证加工质量，需设计专用夹具，本设计是设计加工CA6140车床手柄座φ14H7mm孔工序的夹具。

1 序言

设计目的

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。毕业之前进行这次设计是为了给我们将要毕业的大学生一次进一步学习和锻炼的机会，学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。

①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。

②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。

③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。

我设计的课题是CA6140车床手柄座的工艺规程及夹具设计，设计的意义就在于，在设计过程中了解该零件存在的问题，找出解决这些问题的方法，通过自己的设计对该零件的结构进行进一步改进，以达到改善零件工作性能，提高零件工作效率的目的。

对夹具创新设计的研究，对国内机械制造有着重要意义：

（1）保证加工精度

采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高且稳定。

（2）提高生产率、降低成本

用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显着地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。

（3）扩大机床的工艺范围

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。

（4）减轻工人的劳动强度

用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。

手柄座已经广泛被用到各个技术领域，它的存在使机床的操作很方便，大大提高了工业领域生产的效率，随着技术的不断进步，生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。这就要求企业提高生产率，提高利用率。减少浪费，降低成本。现阶段国内手柄座的设计和制造还存在一些问题，设计水平不是很高，在零件的加工技术方面，国内技术水平还不及西方发达国家那么先进，这些问题急需得到解决。

设计中包含机床夹具的设计，国内外机床夹具的发展现状分析：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%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%-20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：

（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；

（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；

（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

（6）提高机床夹具的标准化程度。

机床夹具是机械加工不可缺少的部件，机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展，在其带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向研究。

（1）高精化：高精机床加工精度提高，降低定位误差，提高加工精度对夹具制造精度要求，机床夹具精度已提高到微米级，世界知名夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，适应不同行业需求和经济性，夹具有不同型号，以及不同档次精度标准供选择。

（2）高效化：提高机床生产效率，双面、四面和多件装夹夹具产品越来越多。减少工件安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断推陈出新。新型电控永磁夹具，夹紧和松开工件只需1-2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。

（3）模块、组合化：夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具已成为夹具技术开发基点。省工、省时，节材、节能，体现各种先进夹具系统创新之中。模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下了基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。

（4）通用、经济化：夹具通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式夹具系统，一次性投资比较大，夹具系统可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国戴美乐公司孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样焊接夹

具。元件功能强，使夹具通用性好，元件少而精，配套费用低，经济实用，很有推广应用价值。

（一）机械加工工艺规程设计

第一章 手柄座的工艺分析及生产类型的确定

1．1手柄座的用途

题目所给的零件是CA6140车床的手柄座。它位于车床操作机构中，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把控制手柄座向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。 零件的分析 零件的工艺分析

CA6140车床手柄座有多处加工表面，其间有一定位置要求,分述如下： 审查手柄座的工艺性

分析零件图可知，手柄座左右两端面和mm 14φ孔端面均有要求切削加工，mm 5.5φ孔端面、mm 10φ孔端面、mm 14φ孔端面和mm 25φ孔凸台端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度，而螺纹孔M10和圆锥孔mm 5φ的端面均为圆柱面保证孔的加工精度较困难；另外在轴向方向上的mm 25φ孔凸台端面作为定位基准加工要求较其他端面高。主要工作表面虽然加工精度也相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见该零件的工艺性较好。

现将主要加工面分述如下： 孔的加工

1．以825H φ为中心的加工表面

这一组的加工表面有825H φ的孔，以及上下端面，下端面为45φ的圆柱端面；孔壁上有距下端面11mm 、与825H φ孔中心轴所在前视面呈?30角的螺纹孔，尺寸为M10，另外还有一个尺寸为6H9mm 的键槽，孔与键槽的总宽度为。 2．以714H φ为中心的加工表面

该组的加工表面有714H φ的孔(有位置要求)，加工时测量深度为25mm ，钻孔深度为28mm 。上孔壁有一个5φ配铰的锥销通孔，该通孔有位置要求。以及714H φ孔的端面。

3．以710H φ为中心的加工表面

本组的加工表面有710H φ的孔(两个)，及其两个内端面(对称)，两端面均有位

置要求，端面之间的距离为0.23

014+mm ，孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要

求(与825H φ孔壁之间的平行度公差为2.0φ) 4．以5.5φ为中心的加工表面

这组的加工表面有5.5φ的孔，该孔通至825H φ上的槽，并有位置要求。 由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。

综上所述，该零件共有5个孔要加工：φ45mm 外圆凸台端面（mm 25φ孔凸台端面）是零件的主要加工面，其他的面、孔与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要精基准面，需精加工出来；φ10mm 孔与mm 25φ孔有平行度要求，也需要精加工；φ14mm 是不通孔，特别注意该孔的加工深度；φ5mm 圆锥孔虽是小孔，但由于表面粗

糙度要求高，仍需精铰。φ油孔表面粗糙度有μm的要求，因此对其也应该要进行精铰。

面的加工

该零件共有4个端面要加工：φ45mm外圆凸台端面精度要求较高，同时也是配合φ25mm孔作为后续工序的精基准面，需精加工；φ45mm圆柱大端面、φ25mm孔端面以及φ14mm孔端面粗铣既可。

槽的加工

该零件仅有2个槽需加工：φ25mm孔上键槽两侧面粗糙度为，需精加工，底面加工精度要求不高，加工键槽时很难以φ45mm外圆端面为定位基准，因而工序尺寸的计算较复杂；而槽14mm两侧面粗糙度均为，半精铣即可。

螺纹孔的加工

M10mm螺纹孔的加工，它与φ10mm孔和φ25mm孔连心线有30°角度要求，同时螺纹孔中心线与φ45mm圆柱端面有11mm的尺寸位置要求。

由以上分析可知，该零件的加工应先加工φ45mm圆柱两端面，再以端面为基准加工作为后续工序主要精基准的φ25mm孔，进而以该孔为精基准加工出所有的孔，面，槽，螺纹孔等。

确定手柄座生产类型

依设计题目知：该手柄座类型为单件小批量生产。

第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图

选择毛坯

选择毛坯应考虑的因素有：零件的力学性能要求、零件的结构形状和外廓尺寸、生产纲领和批量、现场生产条件和发展等。

我此次设计的CA6140车床手柄座零件的材料为HT15—33，重量为。手柄座在使用过程中不经常的变动，它只起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度请求，由于零件生产类型为小批量生产，而砂型铸造生产成本低，设备简略，故本零件毛坯采用砂型铸造。由于零件上孔都较小，且都有严格的表面精度请求，故都不铸出，留后续机械加工反而经济实用。

确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

毛坯总余量的确定：由参考文献【1】表2-1和2-5，对于大批量生产砂型机器造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G 级；再由参考文献【1】表2-4查得每侧加工余量数值为；故取mm R 13凸台端面的毛坯总加工余量为：mm z 4.1=总。

粗铣余量：mm z 4.1=粗铣

mm 45φ外圆凸台端面毛坯加工总余量为：mm z 4.1=总。 半精铣余量：mm z 0.1=半精铣； 粗铣余量：mm z 4.0=粗铣；

手柄座大端面毛坯加工总余量为：mm z 4.1=总。 粗铣余量：mm z 4.0=粗铣。 毛坯简图见图纸：（MPT-A4）

第三章 拟定手柄座工艺路线

定位基准的选择 基面的选择

基面选择是工艺设计中的重要工作之一。基面选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。粗基准选择应

为后续加工提供精基准。故该手柄座加工时选用mm 033

.00

25+φ孔两端面采用互为基准的方法进行加工出精基准表面。

精基准的选择

根据该手柄座零件的技术要求和装配要求，选择手柄座mm 033

.00

25+φ孔及mm 45φ外圆凸台端面作为精基准零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，遵循了“基

准统一”原则。又轴孔mm 033

.00

25+φ的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工手柄座脚上孔mm 015.00

10+φ和孔mm 018

.0014+φ以及其他的孔和表面，实现了设计基准和工艺基准重合，保证了被加工表面的位置度要求及mm 015.00

10+φ孔轴线和mm 033

.0025+φ孔轴线的平行度要求。选用手柄座mm 45φ外圆凸台端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原

则，因为该手柄座上的尺寸多以该端面作为设计基准。选用mm 033

.00

25+φ孔及mm 45φ外圆凸台端面作为精基准，夹紧力可作用在手柄座mm 033

.00

25+φ孔的大端面上，夹紧稳定可靠。

表面加工方法的确定

根据手柄座零件图上各加工尺寸精度和表面粗糙度，确定加工零件各表面的加工方法，如表3-1所示。

表3-1零件表面的加工方法

加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：

3．3．1粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra80~100μm。

3．3．2半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~μm。

3．3．3精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~μm。

工艺路线方案的比较

拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。

3．4．1工艺路线方案一

工序一：备料

工序二：铸造毛坯

1)粗铣手柄座φ45mm圆柱左右两端面;

2)半精铣φ45mm圆柱凸台端面,保证尺寸43mm;

3)钻—粗铰—精铰φ25H8mm孔;

4)拉键槽,保证尺寸;

5)钻—粗铰—精铰φ10H7mm孔;

6)铣槽,保证尺寸14mm,深度43mm;

7)粗铣φ14H7mm孔端面，保证尺寸43mm；

8)钻—粗铰—精铰φ14H7mm孔;

9)钻—攻M10mm螺纹孔;

10)钻—铰φ5mm圆锥孔;

11)钻—铰φ孔;

12)去锐边,毛刺;

13)清洗；

14) 终检,入库; 3．4．2工艺路线方案二 工序一：备料

工序二：铸造毛坯

1) 粗铣手柄座φ45mm 圆大端面;

2) 粗铣—半精铣φ45mm 圆柱小端面,保证尺寸43mm; 3) 钻—粗铰—精铰φ25H8mm 孔; 4) 钻—粗铰—精铰φ10H7mm 孔; 5) 钻—粗铰—精铰φ14H7mm 孔;

6) 粗铣—半精铣槽保证尺寸14mm,深度43mm; 7) 拉键槽,保证尺寸； 8) 钻—攻M10螺纹孔; 9) 钻—铰φ孔; 10) 钻—铰φ5mm 圆锥孔； 11) 去锐边,毛刺; 12) 清洗； 13) 终检,入库;

3．4．3工艺方案的比较与分析

上述两个方案区别在:一是方案一以手柄座φ45mm 圆柱左右两端面互为基准加工两端面,然后加工825H φ的孔，再以825H φ的孔的孔为基准加工710H φ的孔；方案二先粗铣φ45mm 圆柱大端面，再粗铣—半精铣φ45mm 圆柱小端面;二是方案二没有铣φ14mm 孔端面,但由于φ14mm 孔有严格深度要求,故最好还是粗铣一遍。