CA6140機(jī)床后托架夾具設(shè)計

1、 CA6140機(jī)床后托架加工工藝課程設(shè)計說明書題 目： CA6140機(jī)床后托架夾具設(shè)計 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日后附CAD圖紙，轉(zhuǎn)換后可用CAD2010打開目 錄一、零件分析1(一)零件的作用1（二）零件的工藝分析1二、工藝規(guī)程設(shè)計2（一）確定毛坯的制造形式2（二） 基面的選擇2（三） 制定工藝路線3（四）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定51 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求52 CA6140機(jī)床后托架的偏差計算6（五）確定切削用量及基本工時101 工序1：粗、精銑底面102 工序2 粗、半精、精鏜CA6140側(cè)面三杠孔11（三）專用夾具設(shè)計

2、16銑平面夾具設(shè)計161 研究原始質(zhì)料162 定位基準(zhǔn)的選擇163 切削力及夾緊分析計算164誤差分析與計算185 夾具設(shè)計及操作的簡要說明18參考文獻(xiàn)19一、零件分析(一)零件的作用機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機(jī)床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。對于CA6140車床后托架

3、零件。后托架在CA6140車床床身的尾部，三個孔分別裝絲杠、光杠、轉(zhuǎn)向開關(guān)，起加強(qiáng)固定作用；在40mm與30.2mm之間的孔為毛線孔，用于導(dǎo)通油路；旁路的螺紋孔是連接油蓋的；正面的四個孔將后托架固定于車床尾部。（二）零件的工藝分析其加工有三組加工。底面、側(cè)面三孔、頂面的四個孔、以及左視圖上的兩個孔。以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。另一組加工是側(cè)面的三孔，分別為，其表面粗糙度要求 要求的精度等級分別是，。以頂面為住加工面的四個孔，分別是以和為一組的階梯空，這組孔的表面粗糙度要求是，以及以和的階梯孔，其中是裝配鉸孔，其中孔的表面粗糙度要求是，

4、是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。CA6140機(jī)床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因為CA6140機(jī)床后托架的重量只有3.05kg,而年產(chǎn)量是5000件，由7機(jī)械加工工藝手冊表2.1-3可知是中批量生產(chǎn)。4 CA6140機(jī)床后托架加工工藝二、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為HT15-33，采用鑄造。由于零件年產(chǎn)量為5000件，已達(dá)大批量生產(chǎn)水平，故采用鑄造精度較高的金屬型鑄造，生產(chǎn)率很高，可以免去每次造型。（二） 基面的選擇要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，

5、選擇加工方法及分幾次加工。根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在 小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前

6、面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63m，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車半精車淬火粗磨?；娴倪x擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；娴倪x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）精基準(zhǔn)的選擇從CA6140機(jī)床后托架零件圖分析可知，底面A為設(shè)計基準(zhǔn)，選其為精基準(zhǔn)可以實現(xiàn)設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合，遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。（2）粗基準(zhǔn)的選擇因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇側(cè)面孔、底面作為粗基準(zhǔn)加工底面A，可以為后

7、續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。（三） 制定工藝路線 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表：表1.1加工工藝路線方案比較表工序號方案方案工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)010粗銑底平面?zhèn)让婧屯鈭A粗、精銑底平面?zhèn)让婧屯鈭A020精銑底平粗側(cè)面和外圓粗鏜孔：、 底面和側(cè)面040鉆、擴(kuò)孔：、 底面和側(cè)面半精鏜孔：、底面和側(cè)面050粗鉸孔：、 底面和側(cè)面精鏜孔：、底面和側(cè)面060精鉸孔：、 側(cè)面和兩孔粗銑油槽底面和側(cè)面070粗銑油槽底面和側(cè)面鉆：、底面和側(cè)面080锪鉆孔：底面和側(cè)面擴(kuò)

8、孔底面和側(cè)面090鉆：、底面和側(cè)面精鉸錐孔：底面和側(cè)面110擴(kuò)孔底面和側(cè)面锪鉆孔：、底面和側(cè)面120精鉸錐孔：底面和側(cè)面去毛刺130锪鉆孔：、底面和側(cè)面鉆：、底面和孔140鉆：、底面和孔攻螺紋底面和孔150攻螺紋底面和孔锪平面160锪平面倒角去毛刺170倒角去毛刺檢驗180檢驗加工工藝路線方案的論證：方案在120工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。方案在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。方案符合粗精加工分開原則。由以上分析：方案為合理、經(jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表：表1.2加工

9、工藝過程表工序號工 種工作內(nèi)容說 明010鑄造金屬型鑄造鑄件毛坯尺寸：長： 寬： 高：孔：、020清砂除去澆冒口，鋒邊及型砂030熱處理退火石墨化退火，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工040檢驗檢驗毛坯050銑粗銑、精銑底平面工件用專用夾具裝夾；立式銑床060粗鏜粗鏜鏜孔：，工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（）070銑粗銑油槽080半精鏜半精鏜鏜孔：，工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（）090精鏜精鏜鏜孔：，工件用專用夾具裝夾；立式銑鏜床（）100鉆將孔、鉆到直徑工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床110擴(kuò)孔鉆將擴(kuò)孔到要求尺寸120锪孔鉆锪孔、到要求尺

10、寸130鉸精鉸錐孔140鉗去毛刺150鉆鉆孔、工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床160攻絲攻螺紋170鉗倒角去毛刺180檢驗190入庫清洗，涂防銹油（四）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定CA6140機(jī)床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是HT150，硬度HB為150-200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：、鑄件的壁厚應(yīng)和合適，均勻，不得有突然變化。、鑄造圓角要適當(dāng)，不得有尖角。、鑄件結(jié)構(gòu)要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。、加強(qiáng)肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生

11、裂紋。、鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。毛坯形狀、尺寸確定的要求設(shè)計毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：、各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。、工藝基準(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)相一致。、便于裝夾、加工和檢查。、結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。2 CA6140機(jī)床后托架的偏差計算底平面的偏差

12、及加工余量計算底平面加工余糧的計算，計算底平面與孔（，）的中心線的尺寸為。根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：由參考文獻(xiàn)5機(jī)械加工工藝手冊第1卷表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時厚度偏差取。精銑：由參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-59，其余量值規(guī)定為。鑄造毛坯的基本尺寸為，又根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為毛坯的名義尺寸為：毛坯最小尺寸為：毛坯最大尺寸為：粗銑后最大尺寸為：粗銑后最小尺寸為：精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側(cè)面三孔（，）的中心線的尺寸為。正視圖上的

13、三孔的偏差及加工余量計算參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-59和參考文獻(xiàn)15互換性與技術(shù)測量表1-8，可以查得：孔：粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是根據(jù)工序要求，側(cè)面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下：粗鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工

14、藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為。半精鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為。精鏜： 孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；孔，參照7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為。鑄件毛坯的基本尺寸分別為：孔毛坯基本尺寸為：；孔毛坯基本尺寸為：；孔毛坯基本尺寸為：。根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊

15、表2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為：孔毛坯名義尺寸為：；毛坯最大尺寸為：；毛坯最小尺寸為：；粗鏜工序尺寸為：半精鏜工序尺寸為：精鏜后尺寸是，已達(dá)到零件圖尺寸要求孔毛坯名義尺寸為：；毛坯最大尺寸為：；毛坯最小尺寸為：；粗鏜工序尺寸為：；半精鏜工序尺寸為：精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即：孔毛坯名義尺寸為：；毛坯最大尺寸為：；毛坯最小尺寸為：；粗鏜工序尺寸為：半精鏜工序尺寸為：精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即頂面兩組孔和，以及另外一組的錐孔和毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為，表面粗糙度要求為。參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.3-47，表2.3-48

16、。確定工序尺寸及加工余量為：第一組：和加工該組孔的工藝是：鉆擴(kuò)锪鉆孔： 擴(kuò)孔： （Z為單邊余量）锪孔： （Z為單邊余量） 第二組：的錐孔和加工該組孔的工藝是：鉆锪鉸鉆孔： 锪孔： （Z為單邊余量）鉸孔： （五）確定切削用量及基本工時1 工序1：粗、精銑底面機(jī)床：雙立軸圓工作臺銑床刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)粗銑銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 式（1.1）實際銑削速度： 式（1.2）進(jìn)給量： 式（1.3）工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-81

17、,被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度： 式（1.4）取刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機(jī)動時間： 式（1.5）精銑：銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-81，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：， 實際銑削速度，由式（1.2）有：進(jìn)給量，由式（1.3）有：工作臺每分進(jìn)給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1。機(jī)動時間，由式（1.5）有：本工序機(jī)動時間2 工序2 粗、半精、精鏜CA6140側(cè)面三杠孔機(jī)床：臥式鏜床刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑。

18、進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有：工作臺每分鐘進(jìn)給量： 式（1.7）被切削層長度：刀具切入長度： 式（1.6）刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.5）有：粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量。切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：取實際切削速度，由式（1.2）有

19、： 工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式（1.7）有：被切削層長度：刀具切入長度，由式（1.6）有：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.5）有：粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑。進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式（1.7）有：被切削層長度：刀具切入長度，由式（1.6）有：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.5）有：半精鏜孔切削深度：，粗鏜后孔徑進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝

20、手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，?。簷C(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有，取實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式（1.7）有：被切削層長度：刀具切入長度，由式（1.6）有：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.5）有：3精鏜孔切削深度：，半精鏜后孔徑進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進(jìn)

21、給量，由式（1.7）有：被切削層長度：刀具切入長度，由式（1.6）有：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.5）有：4精鏜孔切削深度：，半精鏜后孔徑進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量切削速度：參照參考文獻(xiàn)7機(jī)械加工工藝手冊表2.4-66，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.2）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有： 工作臺每分鐘進(jìn)給量，由式（1.7）有：被切削層長度：刀具切入長度，由式（1.6）有：刀具切出長度： 取行程次數(shù)：機(jī)動時間，由式（1.7）有：本工序所用的機(jī)動時間：（三）專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低

22、勞動強(qiáng)度。在加工CA6140機(jī)床后托架零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。其中加工側(cè)面的三孔的夾具將用于臥式鏜床，而頂面的四孔用到的刀具分別為兩把麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀以及锪鉆進(jìn)行加工，側(cè)面兩個孔將用兩把麻花鉆對起進(jìn)行加工。銑平面夾具設(shè)計1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔、的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。2 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知：粗銑平面對孔、的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其

23、設(shè)計基準(zhǔn)為孔的中心線。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術(shù)要求。同時，應(yīng)加一側(cè)面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。3 切削力及夾緊分析計算刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計手冊表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式： 式（2.1）查參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計手冊表得：對于灰鑄鐵： 式（2.2）取 ， 即所以 由參考文獻(xiàn)17金屬切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（2.3）背向力：根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 式（2.4） 安全系數(shù)K可按下式計算： 式（2.5）式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機(jī)床夾具設(shè)計手冊表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8）由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式（2.9）式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾