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常州機電職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計（論文）
作 者： 沈佳豪 學 號： 11510342
系 部： 機械工程系
專 業(yè)： 機械制造及自動化
題 目: CA6140車床手柄座加工工藝及14H7孔鉆夾具設計
目錄
摘 要..............................................................3
零件的分析..........................................................4
1.手柄座零件........................................................4
2.零件工藝方面的分析................................................4
加工工藝規(guī)程........................................................6
1.加工的工藝分析....................................................6
2.加工的選擇........................................................6
3.確定毛坯的制造形式................................................6
4.定位基準的粗基準..................................................6
5.定位基準的精基準..................................................7
6.工藝路線的擬定....................................................7
7.毛坯尺寸的確定...................................................10
8.確定各個工序切削用量及基本工時...................................11
夾具的設計........................................................ 22
1.問題提出.........................................................22
2.定位基準的選擇...................................................22
3.定位誤差的分析...................................................22
4.夾具體的設計.....................................................23
5.夾具設計及操作的簡要說明.........................................24
總結...............................................................25
致謝...............................................................26
參考文獻...........................................................27
摘 要
本次畢業(yè)設計過程要做到零件加工的質量和精度技術要求。還有考慮加工的成本經(jīng)濟方面合理、加工效率高。設計最后的一步就是做工件的專用夾具，來完成本次畢設課題任務。
首要是，要分析零件的工藝以及相應的作用。然后設計手柄座的加工工藝規(guī)程。確定毛坯的選用材料，加工基準、粗基準、精基準的選擇做到分析來選取。然后工藝路線方案挑選，選擇最好的方案來最終選用。接下來要通過查閱資料以及相關手冊來計算機械加工的余量、加工的切削量以及工時等。最后，要確定下相應的夾具來加工工件。專用夾具的設計是本次設計的最重要環(huán)節(jié)。夾具設計的根據(jù)是要按照零件加工精度要求進行。要做到一個高精度以及高質量的加工零件，那么在夾具設計過程中要考慮定位所帶來的誤差、進行分析從而得到排除。要進行刀具以及夾緊裝置等的選擇。通過查閱機械工藝表和相關手冊進行計算和對比。來完成夾具的設計。
在這次制作畢業(yè)論文的流程中，包括了使用所學的相關機械制圖軟件。比如利用CAD來完成零件圖、毛坯圖、夾具體圖、還有夾具整體裝配圖。以及利用word文檔制作相應流程工序卡。這樣以便于在加工過程中能夠更好的把握加工的技術要求和相關的結構。從而，最終完成手柄座這個畢業(yè)設計課題。
本手柄座課程的設計使得我熟練應用到了所學機械知識。提高了自己的制圖能力。把理論知識應用于實際操作中來而不是紙上談兵。在這個過程中，自己的思考能力、夾具設計能力、動手能力等都得到了相應的提升。相信以后會更好的去應對工作。
關鍵詞：手柄座、工藝、毛坯、夾具
零件的分析
1.手柄座零件
本次畢業(yè)設計的課題零件是手柄座零件。車床的手柄座它的位置在于操作機構當中。它的作用主要是操作作用，可以操縱于制動器也可以控制離合器?？梢钥刂浦鬏S加工。也就是說控制車床的加工作用，使得主軸可以停、可以開、可以換向操作還可以有制動作用。使得加工得到相應的控制。本車床手柄座的制造具體技術要求，要做到制作結構方面鑄造起模斜度要小于2°，鑄造的圓角邊緣倒圓角均為R3。手柄座零件相對是比較小的一款零件，外形相對小。雖然外形尺寸相對比較小，但是它整體結構方面相對比較復雜，表面技術要求精度高。所以本次加工方面要做到精準來完成零件要求。CA6140手柄座的具體結構形狀見下圖所示：（注：具體尺寸和粗糙度見CAD圖，下圖只是零件圖的相關形狀和結構）
2.零件的工藝方面分析
一個好的零件，它都需要一條好的機械加工工藝流程。也就是說一個好的加工流程方案可以使得零件的質量得到保證，同時還能夠降低加工成本以及提高加工的工作效率。從零件圖的CAD圖可以看出本次手柄座零件表面總共有幾處需要相應的加工來完成零件表面精度要求。它們之間存在一定的位置要求。具體情況為：
1、 加工的表面圍繞為中心進行加工。加工的表面包括了的孔、上端面、下端面。下端面的加工為直徑為45的圓柱表面。然后加工一個螺紋孔它的大小為M10.接下來是鍵槽的加工，它尺寸為6H9。
2、 加工的表面圍繞為中心來進行加工。該表面主要是螺紋孔的加工，加工的深度為25mm，鉆孔的深度為28mm。
3、 加工的表面圍繞為中心來進行加工。這個孔在零件上有兩個，它們相對稱。它們有一定的位置要求。
4、 加工的表面是圍繞為中心來加工。該孔加工要通向上的槽。它們之間存在一定的位置要求。
在加工工件的時候要選擇一組表面為基準來進行加工，接下來再利用到加工后表面那一組來做基準進行下一步加工表面。直到最終完成整個零件的所以相關精度和技術要求。
加工工藝規(guī)程
1．加工的工藝分析
上面分析手柄座零件的結構可得，手柄座要加工的表面有平面和孔。兩者的加工精度要求都比較高。所以在加工過程中零件的尺寸和孔的相對位置要做到保證，來使得加工要求精度達到目的。
要完成手柄座零件結構達到設計精度。最好的方案是制作機械加工工藝規(guī)程路線。制作一個完整的加工工序卡，每個步驟的使用設備和加工表面做到詳細。便于在加工過程中使用和提高零件的加工質量以及精度。在考慮到零件精度這些要求得到滿足后，也要做到保證成本經(jīng)濟問題，考慮加工效率減少加工勞動力等。在不影響零件精度要求和滿足操作效率情況下，經(jīng)濟投入方面越低越好。
2．加工的選擇
1、分析零件的加工相關要求，每個零件的表面加工和粗糙度都有一定的技術要求。還有零件的孔加工也有一定的要求。所以要圍繞這些要求進行相關的工藝路線來完成?；蛘哂行枰脑捒梢苑譃閹撞糠忠?guī)程進行加工來完成任務。
2、加工的前期，要選擇相應的加工機床以及設備。
3、在選擇毛坯的時候，要根據(jù)材料的性質進行挑選材料。還有就是選擇材料后要找到對應的機床設備來進行對應加工。
4、要學會熟悉車間的加工設備。學會挑選先進設備。這樣可以提高加工效率和工藝方面的水平。還要考慮工件的重量和體積等等情況來做加工選擇。
3．確定毛坯的制造形式
本次手柄座零件材料選擇HT200.在進行加工時工件的精度要做到保證。手柄座是機床的一個操縱機構。它的作用為支撐用來操作機械進行加工。所以它算是不經(jīng)常變動的機構。
4.定位基準的粗基準
工件表面加工一般都是先粗后精的辦法，首先粗車的時候要考慮到粗車后留下一定的加工余量，這是因為留下一定的加工余量讓后者精車。使得零件加工符合要求。那么粗基準應該滿足的條件有：
1、 工件需要加工的表面作為粗基準。
2、 加工余量相對比較均勻的表面作為粗基準。
3、 要選擇表面相對小的加工余量面。
4、 選擇面積相對比較大、相對比較光潔、相對比較整齊的表面。
5.定位基準的精基準
粗車后留下的余量，進行精車。精車后要得到的工件表面技術和粗糙度要符合零件的要求。那么精基準的選擇要滿足以下的條件：
1、為了避免加工存在不必要的誤差，那么要做精基準和定位基準位置重合。
2、 各個定位基準要做到一致，這是因為避免如果不一致的話加工過程要經(jīng)常更換裝置，這樣就帶來一定的誤差。所以要做到統(tǒng)一。
3、這個過程為精加工所以表面技術要求很高，包括粗糙度也要車到符合要求。因此可以選擇讓需要加工的表面作為基準。
6.工藝路線的擬定
工藝路線的制定也就是加工過程的步驟。所以制作這些的要求要根據(jù)零件的表面加工要求來確定。要設計較簡單化，工序數(shù)目減少。這樣可以提高效率，減少加工量。還有考慮經(jīng)濟問題，把成本降為最低來制作。往往要做的是制作幾條工藝路線方案。將它們進行對比選擇最適合的一條工藝路線進行加工。如下為兩條工藝路線方案的對比。
工藝路線規(guī)程方案一：
工序一
備材料，材料為HT200
工序二
檢查制造的毛坯是否符合要求，進行相關處理
工序三
進行粗車上、下表面，然后再精車下表面
工序四
鉆孔，鉆孔
工序五
插鍵槽，插鍵槽為6H9
工序六
銑槽，銑槽尺寸為1443 mm
工序七
鉆，粗鉸，精鉸孔為
工序八
鉆孔，鉆的圓錐孔
工序九
鉆粗鉸的孔
工序十
鉆的錐銷通孔
工序十一
檢查，最終入庫
工藝路線規(guī)程方案二：
工序一
備材料，材料為HT200
工序二
檢查制造的毛坯是否符合要求，進行相關處理
工序三
鉆孔，鉆孔
工序四
進行粗車上、下表面，然后再精車下表面
工序五
插鍵槽，插鍵槽為6H9
工序六
銑槽，銑槽尺寸為1443 mm
工序七
鉆，粗鉸，精鉸孔為
工序八
鉆孔，鉆的圓錐孔
工序九
鉆粗鉸的孔
工序十
鉆的錐銷通孔
工序十一
檢查，最終入庫
上面進行了兩個工藝方案的規(guī)程步驟。工藝路線規(guī)程方案1和工藝路線規(guī)程2這兩個方案的不同之處在于工序三和工序四。方案1是先粗加工然后精加工，接下來就進行鉆孔。方案2則和方案1相比剛好相反。先進行鉆孔然后再表面粗車。上面兩個方案的設計裝夾次數(shù)都比較少，符合加工工序集中原則。但是不能達到精度的要求。為了達到零件的表面精度和提高加工的效率以及節(jié)省成本。所以先選擇加工上下表面，再去鉆孔和插鍵槽來完成任務，具體詳細的工藝路線流程如下所示：
工序一
備材料，材料為HT200
工序二
檢查毛坯是否符合制作要求，進行相關表面處理
工序三
銑，半精銑凸臺端面以及大端面，加工選用的設備為立式銑床，夾
具選用專用夾具，刀具選用高速鋼端銑刀。量具選用游標卡尺。
工序四
鉆的內孔然后進行擴和鉸孔，加工選用的設備為立式鉆床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼錐柄麻花鉆擴孔鉆鉸刀。量具選用游標卡尺。
工序五
鉆的孔，然后進行粗鉸、精鉸。加工選用的設備為立式鉆床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼錐柄麻花鉆和鉸刀。量具選用游標卡尺。
工序六
銑槽，加工選用的設備為臥式銑床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼圓柱形的銑刀。量具選用游標卡尺。
工序七
鉆孔，然后進行粗鉸精鉸。加工選用的設備為立式鉆床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼錐柄麻花鉆和鉸刀。量具選用卡盤。
工序八
攻螺紋M10mm。加工選用的設備為立式鉆床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼錐柄麻花鉆以及絲錐。量具選用卡盤。
工序九
鉆的錐銷的孔。加工選用的設備為立式鉆床，夾具選用專用夾具，刀具選用高速鋼麻花鉆。
工序十
拉鍵槽6H9mm。使用夾具方面為專用夾具。
工序十一
鉆槽底通孔鉆。使用加工的設備為立式鉆床。
工序十二
檢查，最終入庫
7.毛坯尺寸的確定
本次畢業(yè)設計課題是手柄座，毛坯的選用材料為HT200，設計時候稱得重量大概為0.7kg。手柄座零件表面要鉆很多孔，本零件精度要求相對比較高。而且這些孔尺寸較小。所以要通過查閱資料確定端面的有關尺寸。毛坯的具體大小尺寸見如下圖所示：
8.確定各工序切削用量及基本工時
工序三：粗、半精銑mm的端面
工步一：粗銑
加工刀具為：銑刀。
粗銑凸臺端面：、齒數(shù)Z=6
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)銑床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
每分鐘實際的進給量值為：
根據(jù)銑床的說明參數(shù)?。?
基本工時的計算：
工步二：半精銑
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：切削用量為1mm、、
所以，機床的主軸轉速為：
根據(jù)銑床的說明參數(shù)取：
每分鐘實際的進給量值為：
基本工時的計算：
工序四：鉆、擴、鉸mm的通孔
工步一：鉆孔
加工刀具為：麻花鉆。
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
所以，鉆床的主軸轉速為;
根據(jù)鉆床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：擴孔
加工刀具為：高速擴孔鉆。
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
由《切削》表2.15可以得出，所以：
鉆床的主軸轉速為;
根據(jù)鉆床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步三：鉸mm的孔
加工刀具為：高速鉸刀。
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、、、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工序五：鉆、鉸mm的孔
工步一:鉆孔
加工刀具為：麻花鉆
查閱文獻提供的工藝手冊表得出： 、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：粗鉸孔
加工刀具為：的鉸刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)取：
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步三：精鉸孔
加工刀具為：的鉸刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工序六：銑的槽
加工刀具為：齒盤狀銑刀，刀具參數(shù)，Z=8
根據(jù)表可以查得：粗銑
選用高速鋼粗齒盤狀銑刀 ，Z=8
1)、根據(jù)《機械工藝設計手冊》表查的：
粗銑 選定
， 取
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
r /min； mm/min
所以有實際切削的速度值為：
m/min；
實際的切削用量為：
mm/r ；
基本工時的計算：
式中 l =37mm，刀具入切量以及超切量為=27mm
則= min=1.067min
基本加工時間的總和計算：
= ×N=1.067min×9=9.6min(9代表走刀9次)
工序七：鉆、鉸的螺紋孔
工步一：鉆的孔
加工刀具為：麻花鉆
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：粗鉸孔
加工刀具為：的鉸刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步三：精銑孔
加工刀具為：鉸刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)取：
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工序八：鉆的底孔以及攻M10mm的螺紋
工步一：鉆的底孔
加工刀具為：麻花鉆
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：攻M10mm的螺紋
加工刀具為：M10mm的機用絲錐
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：為螺距，即、
所以，機床的主軸轉速為;
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工序九：鉆、絞的錐銷通孔
工步一：鉆的圓錐孔
加工刀具為：的麻花鉆
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、、
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：鉸的孔
加工刀具為：的絞刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
機床主軸的轉速為：
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工序十一：鉆、絞的孔
工步一：鉆孔
加工刀具為：的麻花鉆
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：、
機床主軸的轉速為：
根據(jù)機床的說明參數(shù)取：
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
工步二：鉸孔
加工刀具為：的鉸刀
查閱文獻提供的工藝手冊表得出：
機床主軸的轉速為：
根據(jù)機床的說明參數(shù)?。?
所以有實際切削的速度值為：
基本工時的計算：
夾具的設計
本次的專用夾具設計主要是用于鉆Φ14H7的孔。本夾具使用于立式鉆床上進行加工工作。設計專用夾具可以保證工件加工的精度要求。成批生產(chǎn)零件可以提高生產(chǎn)的效率、降低勞動力等。但是，制作夾具要做到考慮一個重要的問題，那就是制作的成本。要考慮成本問題。把制作的成本作為最低，那就在設計夾具結構時要做到簡單，便于操作。
1.問題提出
夾具設計是用于鉆Φ14H7mm的孔，這個加工孔有一定的加工精度要求。在進行鉆孔之前要做到進行拉孔處理。這樣做的目的也是為了能夠保證其精度要求，為了減少在加工時的定位誤差，所以在加工孔Φ14H7mm之前的工序。也要保證一定的精度，使得定位能夠準確，減少誤差。在保證了精度要求下，要做到提高生產(chǎn)率、降低勞動力。
2.定位基準的選擇
進行加工Φ14H7mm孔，應該要做到限制工件的自由度。使得工件能夠完全定位，使得加工穩(wěn)定可靠。減少誤差。所以本次的定位基準設計的方案可以是一共限制工件的六個自由度。具體看裝配圖所示。這樣可以達到完全定位。。這個定位裝置中，φ25H8mm的孔內插入一個長銷，可以達到限制工件的4個自由度。圓柱面利用一個浮動V型塊，限制了其1個自由度。利用夾具來夾緊工件，又可以限制了一個自由度。這樣的設計使工件的6個自由度可以全部限制，達到預期的方案。
3.定位誤差的分析
定位誤差的分析，定位不準確在加工過程中產(chǎn)生尺寸或者位置不準確。即加工的誤差。所以要保證定位產(chǎn)生的誤差要低于規(guī)定范圍內才算是一個合格的定位。符合加工的要求。
（1） 保證φ14H7mm孔軸線和25H8mm孔中心線之間有一定的平行度要求。保證在公差范圍內。由于定位基準和工序的基準都是一個軸線，所以基準不重合產(chǎn)生的誤差值為0.
（2） 定位孔選擇φ25H8mm，它與定位銷φ25g6mm之間存在間隙誤差，這個值查閱最大為0.053mm。
（3） 加工進行刀具定位時，也會產(chǎn)生一定的誤差值。產(chǎn)生定位中心距誤差可以看做是e=（H/2+h+B）*(Δ/H)。由《機械加工工藝手冊》表能夠計算出e=0.045mm。
綜合這些定位產(chǎn)生的誤差總和值可以得出，它們總和小于規(guī)定的誤差范圍0.1mm內。所以本次設計的定位裝置可以使用。符合加工要求。
4.夾具體的設計
設計一個整套夾具，夾具體的設計也是非常重要的一部分。夾具體的結構好壞直接影響到整套夾具裝配。所以夾具體設計應有一定的結構和工藝要求。這些要求包括：
（1）有一定的精度和尺寸穩(wěn)定性。夾具體的設計要做到尺寸適當可靠，精度包括表面精度、元件精度等都應該得到保證。為了能夠得到穩(wěn)定等，所以要進行表面時效處理。
（2）足夠的強度和剛度。在夾具進行加工工作時，會受到切削力和其他力的作用。為了防止這些力的作用使得夾具出現(xiàn)壓痕或者變形。所以，應考慮去增強夾具體的強度和剛度來提升整體夾具的強度和剛度。
（3）良好的結構工藝性和使用性。設計的夾具體要過于簡單，在保證于加工的精度要求下。因為設計的結構簡單，有利于加工操作。還能夠使得后期維修夾具等方便。
（4）夾具體設計排料槽。因為在加工過程中會需要進行鉆孔，鉆孔會產(chǎn)生廢料，隨著工作慢慢積累多，如果沒有排料槽，那么會出現(xiàn)刮傷夾具等現(xiàn)象。還有影響加工的效率。更嚴重使得這些廢料飛出對人身安全做到了威脅。所以夾具體要設計排料槽?？梢员ＷC工件的精度，使得工作效率也得到提高。
（5）夾具在機床上的安裝應可靠合理。應該設計的夾具重心降低，增加其面積來保證安裝穩(wěn)定性。安裝在機床上要做到穩(wěn)定地運行，使得加工操作方便，安全放心。
5.夾具設計及操作的簡要說明
設計一套夾具，應考慮其方便加工的操作，提高加工效率。本工序采用的是快換墊片的辦法進行操作。夾具設計是用于鉆Φ14H7mm的孔，所以工件會受到很多的沖擊力。所以夾具的強度和剛度要使夾具在加工過程中能承受住這些力的作用。使夾具方便操作的同時，能夠快速切換工具進行加工。有效地提高加工效率。
下圖為整套夾具設計裝配圖，具體見CAD總裝配圖。
總結
時間很快，眨眼間畢業(yè)設計就接近了尾聲。本次的畢業(yè)設計課題任務主要是手柄座工藝分析以及鉆Φ14H7mm孔的專用夾具設計。通過這段時間的努力，讓我對機械加工工藝方面和夾具設計方面更加深入的了解。在期間得到了很多方面的認識。利用所學的機械理論知識應用到實際的加工操作中來。在這次的實踐中讓自己在機械加工工藝方面得到了拓展。
首先，使得明白機械方面的設計不僅僅是靠理論知識，要學會利用這些課本理論知識應用到實際的操作中來。只有去實踐，才能夠使得自己對知識面更深入的了解和學習。要學會結合實際情況、實際狀況出發(fā)。根據(jù)現(xiàn)實，實事求是。在加工中不斷地去積累經(jīng)驗和加工自己的操作能力。結合自己所學的知識和實踐去解決問題。學會提過查閱相關資料或者手冊進行設計。這樣才能夠順利完成一個合格的設計。
總之，這次的設計收獲很大。讓我對所學的機械知識得到了鞏固的前提，還學習到很多新的知識。學會將實際和理論相結合。同時，還提升了自己的操作能力。為將來工作打下了基礎，也提供了寶貴的經(jīng)驗方便以后的操作，也培養(yǎng)了學生能夠熟練應用相關工藝手冊和表等查閱資料的能力。
致謝
白駒過隙，轉眼間大學時光就要過去了，回首大學生活走過的歲月，我倍感欣喜與充實。當我完成這篇畢業(yè)設計論文的時候，我有種如釋重負的感覺。首先要感謝培養(yǎng)我學校，讓我在這大學三年里得到進一步的提升機會，濃濃的校園學習文化，舒適的學習環(huán)境，讓我在這里得到了繼續(xù)學習的機會。其次要重點感謝我的老師對我的教導，對我們大學三年對關心與付出，也特別感謝老師對我這次畢業(yè)設計論文題目的點解。最后，要感謝陪伴我三年的同學們，我們因為緣分相聚一堂，變成手足的兄弟，無話不談的伙伴。特別高興能在這里遇見美好的你們，感謝你們的陪伴，支持，關心與幫助，一起上課，一起玩鬧，一起出去實習，這些年的點點滴滴，因為你們，讓我過上一個充實且快樂的大學生活。希望我們的未來都越來越好，事業(yè)蒸蒸日上。
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