CA6140 车 床手柄座 M5.5mm 油孔 夹 具 课 程 设计

零件的分析

零件的作用

该 零件 时CA6140 车 床操 纵 局部的 组 成零件之一， 该 手柄座的作 用就相当于一个 连 杆。 车 床外部手柄的运 动 是通 过CA6140 车 床手柄 座 传递 到 车 床内部 实现 人 为对 机床的操 纵 。手柄与 该 零件通 过φ25mm 孔 连 接，机床内部零件通 过φ10mm 孔与手柄座 连 接，即 CA6140 车 床 手柄座的作用是 实现 运 动 由外部到内部的 传递 。

零件的工 艺 分析

CA6140 车 床手柄座的加工外表分四种，主要是孔的加工， 圆 柱端 面的加工，槽的加工，螺 纹 孔的加工，各 组 加工面之 间 有 严 格的尺寸位 置度要求和确定的外表加工精度要求，特 别 是孔的加工，几乎都要保 证 Ra1.6mm 的外表粗糙度，因而需精加工， 现 将主要加工面分述如下：

孔的加工

该 零件共有 5 个孔要加工： φ45mm 是零件的主要加工面，多 组 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 加工且尽早加工出来； φ10mm 孔与 R13mm 有平行度要求，也要精 加工； φ14mm 是不通孔，特 别 留意 该 孔的加工深度； φ5mm 圆锥 孔 虽 是小孔，但由于外表粗糙度要求高，仍需精 铰 。 φ5.5mm 油孔是本 组 成 员 本次 夹 具 设计 的重点工序，它与槽 14mm 的小端面有 7mm 的尺 寸位置要求，并且其孔的加工精度有 R3.2 的要求，因此 对 其也 应 当要 进 展精 铰 。

面的加工

该 零件共有 3 个端面要加工： φ45mm 圆 柱小端面精度要求 较 高，

0

同 时 也是 协 作 φ25mm 孔作 为 后 续 工序的精基准面，需精加工； φ45mm 圆 柱大端面以及 φ25mm 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 Ra1.6mm ，需精加工，底面加工精度要求不高，但与 R13mm 孔上外表 有 30mm 的尺寸要求，而加工 键 槽 时 很 难 以 φ45mm 上外表 为 定位基准 ，因而要特 别 留意尺寸 链 的推算，保 证 加工尺寸要求；深槽要留意加工 深度，由于外表粗糙度 为Ra6.3mm ，半精 铣 即可。

螺 纹 孔的加工

M10mm 螺 纹 孔的加工，它与 R13mm 孔和 φ25mm 孔中心 线 有 30° 角度要求，同 时 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 精基准加工出全部的孔，面，槽，螺 纹 孔等。

工 艺规 划 设计

毛坯的制造形式

零件材料 为HT200 ，依据 选择 毛坯 应 考 虑 的因素， 该 零件体 积较 小 ，外形 较简洁 ，外外表承受不去除材料方法 获 得粗糙度要求，由于零件生 产类 型 为 成批，大批生 产 ，而砂型 铸 造生 产 本 钱 低， 设备简洁 ，故本零件 毛坯承受砂型 铸 造。

由于零件上孔都 较 小，且都有 严 格的外表精度要求，故都不 铸 出，留 待后 续 机械加工反而 经济 有用。

基面的 选择

基面 选择 是工 艺规 划 设计 中的重要工作之一，基准 选择 的正确与合 理，可以使加工 质 量得到保 证 ，生 产 率得到提高，否 则 ，不但使加工工 艺过 程中的 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 展。

粗基准的 选择

粗基准 选择应为 后 续 加工供 给 精基准，由于 该 零件毛坯没有 铸 孔 ，故只能以 3 个主要端面 为 基准，由于 φ45mm 小端面外表粗糙度 为 Ra3.2mm ，假 设 直接以大端面 为 粗基准，恐不能一次到达加工精度，故 先以 φ45mm 小端面 为 粗基准，粗 铣φ45mm 大端面，再以 φ45mm 大端 面 为 基准，精 铣 小端面，并保 证 尺寸 43mm 。

精基准的 选择

精基准主要考 虑 如何保 证 加工精度和装 夹 便利，前面已屡次提 过 以 φ25mm 孔 为 第一精基准， φ45mm 圆 柱小端面作 为 基准先加工出 φ 25mm 孔，然后作 为 关心基准面 协 作 φ25mm 孔加工后 续 工序中的孔， 面，槽，螺 纹 等。

工 艺 路 线 的 拟 定

拟 定工 艺 路 线 的内容除 选择 定位基准外， 还 要 选择 各加工外表的加 工方法，安排工序的先后挨次，确定加工 设备 ，工 艺 装 备 等。工 艺 路 线 的 拟 定要考 虑 使工件的几何外形精度，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 承受 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 本 钱 尽量下降。

工 艺 路 线 方案一

Ⅰ.铣φ45mm 圆 柱小端面 ;

Ⅱ. 粗 铣φ45mm 圆 柱大端面 , 保 证 尺寸 43mm;

Ⅲ. 扩,铰φ25H8mm 孔 ;

Ⅳ.钻,扩,铰φ10H7mm 孔

; Ⅴ.钻,扩,铰φ14H7mm 孔 ; Ⅵ.钻 , 攻 M10mm 螺 纹

孔 ;

Ⅶ. 插 键 槽 , 保 证 尺寸

27.3H11; Ⅷ.钻,铰φ5mm 圆 锥 孔 ;

Ⅸ.铣 槽 , 保 证 尺寸 14mm, 深度 30mm; Ⅹ.钻,铰φ5.5mm 孔 ; Ⅺ. 去 锐边, 毛刺 ; Ⅻ.终检, 入 库

。

3.3.2 工 艺 路 线 方案二 Ⅰ. 粗 铣φ45mm 圆 柱大端面 ; Ⅱ. 半精 铣φ45mm 圆 柱小端面 , 保 证 尺寸 43mm; Ⅲ. 扩,铰φ25H8mm 孔 ; Ⅳ. 粗 铣φ14H7mm 孔端面 ; Ⅴ.钻,扩,铰φ14H7mm 孔 ; Ⅵ.钻,铰φ5mm 圆锥 孔 ,钻,扩,铰φ10H7mm 孔 ; Ⅶ.钻, 攻 M10 螺 纹 孔 ;

Ⅷ. 插 键 槽 , 保 证 尺寸 27.3H11mm Ⅸ.铣 槽 , 保 证 尺寸 14mm, 深度 30mm; Ⅹ.钻,铰φ5.5mm 孔 ; Ⅺ. 去 锐边, 毛刺 ; Ⅻ.终检, 入 库

。

3.3.3 工 艺 方案的比 较 与分析

上述两个方案区分在两点 : 一是方案一先加工有 Ra3.2mm 外表精 度要求的小端面 , 再加工大端面 , 而方案二是先粗 铣 大端面 , 再加工小 端面 ; 二是方案一将 φ5mm 圆锥 孔和 φ10mm 孔按部就班挨次加工 , 而 方案二 显 得更灵敏 聪 明 , 看出 这 两个孔的定位方式 ,夹紧 方式一 样, 故 而在一台机床上同 时 加工出来 . 另外 , 方案一没有 铣φ14mm 小端面 , 但 由于 φ 14mm 孔有 严 格深度要求 , 故最好 还 是粗 铣 一遍 .

两套方案明 显 方案二更 简洁 更符合要求 , 但正如前面所分析的 , 方案二将 φ5mm 圆锥 孔 φ10mm 孔的加工合并在一道工中 ,虽 然削减 了装 夹 次数 ,简 化了工 艺设计 , 但在一道工序中完成 这 两个 钻 孔 , 由于 两孔

的加工深度 , 加工刀具尺寸 , 加工 时产 生的 轴 向力等等都相差 较 大 , 且两 孔的加工精度要求都 较 高，明 显组 合机床不适用。假 设 承受 摇 臂 钻 床， 对 于大批量生 产 ， 则 要 频 繁更 换钻头 刀具，大大增加了 劳动强 度，降低了 生 产 效率，因此，打算 还 是将两个孔分开加工。

• 综 上所述，零件的最 终 加工路 线 如下：

• 3.3.4 工 艺 方案确 实 定

• Ⅰ. 粗 铣φ45mm 圆 柱大端面 , 以 φ45mm 圆 柱小端面 为 定位基准 ; Ⅱ. 半精 铣φ45mm 圆 柱小端面 , 以 φ45mm 大端面 为 定位基准 ; Ⅲ. 扩,铰φ25H8mm 孔 , 以 φ45mm 圆 柱大端面 为 定位基准 ;

• Ⅳ.钻,扩,铰φ10H7mm, 以 φ25H8mm 孔和 φ45mm 圆 柱小端面 为 基

• 准 ;

• Ⅴ. 粗 铣φ14mm 孔端面 , 利用 φ45mm 圆 柱小端面 , φ25H8mm 孔和 φ

• 10H7mm 孔定位 , 保 证 尺寸 43mm;

  • Ⅵ.钻,扩,铰φ14H7mm 孔 , 定位与 Ⅴ 工序一 样, 保 证 孔深度 25mm; Ⅶ.钻, 攻 M10mm 螺 纹 孔 , 定位与 Ⅴ 工序一 样;

  • Ⅷ.钻,铰φ5mm 圆锥 孔 , 定位与 Ⅴ 工序一 样;

• Ⅸ. 插 键 槽 ,为 便于加工 , 以 φ45mm 圆 柱小端面 , φ10H7mm 孔和 φ

• 14H7mm 孔端面定位 , 同 时 要保 证 尺寸 27.3H11mm;

  • Ⅹ.铣 槽 , 定位与 Ⅴ 工序一 样, 保 证 尺寸 30mm;

  • Ⅺ.钻,铰φ5.5mm 孔 , 定位与 Ⅴ 工序一 样;

• Ⅻ. 去 锐边, 毛刺 , 尤其留意 φ25H8mm 孔外表可能由于 钻M10mm

• 螺 纹 孔以及插槽 带 来的外表 鳞 次 损伤;

ⅩⅢ.终检, 入 库 。

3.4 毛坯尺寸及其加工余量确 实 定

CA6140 车 床手柄座零件材料 为HT200, 毛坯重量 约为 0.73kg ， 生 产类 型 为 大批生 产 ，承受砂型 铸 造生 产 。

毛坯 铸 造 时 可以将 φ25 孔直接 铸 造出来，由于其余孔均有精度要

• 求，且尺寸小，均不 铸 出。故 仅 确定三个端面的相关尺寸。 查 表确定加工余量：

砂型 铸 造，材料 为 灰 铸铁 ，机器造型，公差等 级为CT8~12, 取

CT10 ，加工余量等 级E~G, 取 G.

切削余量： 查 表，根本尺寸小于 100mm ，加工余量 为 1.4mm ；根 本尺寸小于 63mm ，加工余量 为 0.7mm 。

铸 件公差等 级 ： 查 表，根本尺寸小于 100mm ，取 3.2mm ；根

本尺寸小于 63mm ，取 2.8mm 。

3.4.1 φ45mm 圆 柱两端面毛坯尺寸及加工余量 计 算 依据工序要求， φ45mm 圆 柱两端面 经过 两道工序，先粗 铣φ45mm 圆 柱大端面，再粗，精 铣φ45mm 圆 柱小端面，各步余量如下：

粗 铣 ：由《机械加工工 艺 手册第一卷》表 3.2-23 ，其余量 值规 定， 对 于 小端面 〔≤50mm〕为 1.02.0mm ， 现 取 1.8mm 。表 3.2-27 粗 铣 平面的厚度 偏差 〔≤30mm〕为―0.25―0.39mm ， 现 取 ―0.30mm 。

精 铣 ：由《加工工 艺 手册》表 3.2-25 ，其余量 规 定 值为 1.0mm 。故 铸 造毛坯的根本尺寸 为 43 ＋ 1.2 ＋ 1.8 ＋ 1.0 ＝ 47mm 。又依据前

• 面 铸 件尺寸公差 标 准 值 ，取尺寸公差 为 2.8mm 。故：毛

坯的名 义 尺寸： 43 ＋ 1.2 ＋ 1.8 ＋ 1.0 ＝ 47mm ； 毛坯

的最小尺寸： 47 － 1.4 ＝ 45.6mm ；

毛坯的最大尺寸： 47 ＋ 1.4 ＝ 49.8mm ；

粗 铣 大端面后的最大尺寸： 43 ＋ 1.0 ＋ 1.2 ＝ 45.2mm ；

粗 铣 大端面后的最小尺寸： 45.2 － 0.30 ＝ 44.9mm ； 粗

铣 小端面后的最大尺寸： :43 ＋ 1.0 ＝ 44mm ；

粗 铣 小端面后的最小尺寸： :44 － 0.30 ＝ 43.7mm 。

精 铣 后尺寸与零件尺寸一 样 ，但由于 设计 零件 图纸 并未 给 出具体 的公差等 级 ， 现 按《加工工 艺 手册》表 5.29 ，粗 铣→ 精 铣 所能到达的 经 济 精度取 IT8, 按入体原 则 取 值 。故精 铣 后尺寸 为 mm

3.4.2 中心 线 端面毛坯尺寸及加工余量 计 算

依据工序要求， φ25H8mm 孔中心 线 距离小端面的毛坯根本尺寸

为 43 ＋ 1.2 ＝ 44.2mm ，故：

毛坯的名 义 尺寸： 43 ＋ 1.2 ＝ 44.2mm ； 毛

坯的最大尺寸： 44.2 ＋ 1.4 ＝ 45.6mm ；毛 坯的最小尺寸： 44.2 － 1.4 ＝ 42.8mm 。

由于 φ25H8mm 孔有 8 精度要求， Ra ＝ 1.6mm ；

依据《加工工 艺 手册》表 3.2-10 ，加工 该 孔的工 艺为 ： 扩

→铰

因此 查 《有用机械加工工 艺 手册》表 3-9 得其孔的加工余量 为 2 ～

5mm ，我 们 取 为 3mm ，故：

扩 孔： φ24.8mm 2Z ＝ 1.8mm〔Z 为单边 加工余量； 铰

孔： φ25H8mm 。

毛坯 φ25mm 孔的尺寸 为 ： 25-3=22mm

3.4.3φ14H7mm 孔端面毛坯尺寸及加工余量 计

算

依据工序要求， φ14H7mm 孔端面 仅 由粗 铣 得到，故 φ14H7mm 孔 端面距 φ25H8mm 孔中心 线 的毛坯根本尺寸 为 43 ＋ 1.2 ＝ 44.2mm ，故： 毛坯的名 义 尺寸： 43 ＋ 1.2 ＝ 44.2mm ； 毛 坯的最大尺寸： 44.2 ＋ 1.4 ＝ 45.6vmm ；毛 坯的最小尺寸： 44.2 － 1.4 ＝ 42.8mm 。

粗 铣 后尺寸 应 于零件 图 尺寸一 样 ，但由于零件 图纸 并未 给 出具体 的公差等 级 ， 现 按前面粗 铣 平面厚度偏差取－ 0.28mm 。故粗 铣 后的尺 mm 寸 为

其他毛坯尺寸由于零件 图纸 未做具体的工序尺寸要求，且 对 后面 诸 孔，槽的加工影响不大， 仅 荒 铣 即可，故不再一一 赘 述分析。

3.5 其他尺寸极其加工余量确 实 定

其他工序尺寸包括 5 个孔， 2 个槽， 1 个螺 纹 孔的根本尺寸， 现

仅 分析主要的 5 个孔的加工余量及尺寸偏差。

5 个孔均不 铸 出，机械加工出来，依据《加工工 艺 手册》，由于 5 个孔 的外表粗糙度要求均 较 高，所以都要 经过 精 铰 工序，具体工序尺寸和加 工余量 为 ：

（ 1 ） φ10H7mm 孔， Ra ＝ 1.6mm ； 依据《加工工 艺 手册》表 3.2-9 ，加工 该 孔的工 艺为 ： 钻 → 粗 铰→ 精 铰 钻 孔： φ9.8mm ； 粗 铰 ： φ9.96mm ； 精 铰 ： φ10H7mm 。

（ 2 ） φ14H7mm 孔， Ra ＝ 1.6mm ； 依据《加工工 艺 手册》表 3.2-9 ，加工 该 孔的工 艺为 ： 钻 →扩→ 粗 铰→ 精 铰 钻 孔： φ13.0mm ； 扩 孔： φ13.85mm ； 2Z ＝ 0.85mm〔Z 为单边 加工余量；粗 铰 ： φ13.95mm ；

精 铰 ： φ14H7mm 。

（ 3 ） φ5mm 圆锥 孔， Ra ＝ 1.6mm ；

由于零件 图纸 未 给 出具体的公差等 级 ， 现 也按 H7 公差等 级 加工， 按表 3.2-9 ，加工 该 孔的工 艺为 ：

钻→ 精 铰 钻 孔： φ4.8mm ； 精 铰 ： φ5H7mm 。

（ 4 ） φ5.5mm 孔， Ra ＝ 3.2mm 。 由于也未 给 出公差等 级 ， 现 同 样 按 φ5mm 圆锥 孔加工方式： 钻→ 精 铰

钻 孔： φ4.8mm ；

精 铰 ： φ5.5H7mm 。

3.6 确定各工序切削用量及根本工 时

3.6.1 工序 Ⅰ ：粗 铣 φ45mm 圆 柱大端面

机床： X51 立式 铣 床

刀具：高速 钢 端 铣 刀，直径 D=50mm ， 齿 数 Z=6

依据《加工工 艺 手册》表 2.4-73 ，取每 齿进给 量 f=0.15mm/Z, 依

据《切削工 艺 手册》表 3.9 ，取 铣 削速度 Vc=20m/min 。 则

fr=f*vc=127.4r/min 。

按机床 选 取 铣 刀 转 数 n=160r/min ， 则实际 切削速度

Vc=25.12m/min. ，

工作台每分 钟进给 量Ｆ＝Ｓ＊Ｚ＊Ｆ z =144mm/min ， 铣

床工作台 进给 量 f=150mm/min ，

按《加工工 艺 手册》表 6.2-5 ，根

本工 时t=0.65min 。

3.6.2 工序 Ⅱ ：半精 铣 φ45mm 圆 柱小端面

机床： X51 立式 铣 床

刀具：高速 钢 端 铣 刀，直径 D=50mm ， 齿 数 Z=6

〔1〕 粗 铣φ45mm 小端面 铣

削余量 Z=1.2mm ，

同 样查 表 选 取确定 f=20m/min ， fv=0.15mm/Z ， 则

Vc=127.4r/min ，

同 样选 取 vc=160r/min ， 则 f=25.12m/min. ， Ｆ＝Ｓ＊Ｚ＊Ｆ z

=144mm/min ，

取 vc=150mm/min

根本工 时t=0.43min 。

〔2〕 半精 铣φ45mm 小端面加 工余量 Z=1.0mm ，

查 表确定 f=20m/min ， fv =0.15mm/Z ， 则 Vc==127.4r/min ， 选 取 Vc=160r/min ， 则 f=25.12m/min. ， vc=144mm/min ，

取 vc=100mm/min ，

根本工 时t=0.65min 。

3.6.3 工序 Ⅲ ： 扩 ， 铰 φ25H8mm 孔

机床： Z535 立式 钻 床

（ 1 ） 扩 孔 φ24.8mm

刀具：高速 钢锥 柄 标 准麻花 钻 ， D=24.8mm

双 边 余量 2Z=1.8mm

由《切削工 艺 手册》表 2.10 查 的 扩 孔 钻扩 孔 时进给 量

f=0.7~0.8mm/r ，并由《加工工 艺 手册》表 4.2-16 取 fz=0.72mm/r ， 扩 孔 钻扩 孔 时 ，依据《切削工 艺 手册》表 2.15 查 得 f=14m/min ，故

f=74.7m/min ， 则 fr=8960r/min ，

按机床 选 取 fr=68r/min ， 则 f=5.29m/min. ，根

本工 时 t=1.1min 。

（ 2 ） 铰φ25H8mm 孔

刀具：高速 钢锥 柄机用 铰 刀， D=25mm

由《切削工 艺 手册》表 2.24 查 得 f=1.01.5mm/r, 并由《加工工 艺 手册》表 4.2-16 选 取 fz=1.22mm/r ，取切削深度 h=0.150.25mm ，

f=48m/min , 则 fr=51102r/min ，

按机床 选 取 fr=68r/min ， 则 f=5.34m/min. ，根

本工 时 t=0.65min 。

3.6.4 工序 Ⅳ ： 钻 ， 铰φ10H7 孔 机床： Z535 立式 钻 床

（ 1 ） 钻φ10mm 孔

刀具：高速 钢锥 柄麻花 钻 ， D=9.8mm

由《切削工 艺 手册》表 2.7 查 得 fz=0.17mm/r ，由表 2.15 取