課程設計CA6140后托架課程設計說明書

1、序言工機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保

2、證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。在夾具設計過程中，對于被加工

3、零件的定位、夾緊等主要問題,設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。我們把多年來在夾具設計中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題,。夾具要不要清根，應根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具

4、時，會存在讓刀問題。設計這類夾具時，應考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應根據(jù)所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設計加工結(jié)構(gòu)相同或相似，尺寸不同的系列產(chǎn)品零件夾具時，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具

5、、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。一、 零件的分析（一） 零件的作用CA6140車床后托架在臥式機床上，當采用雙向引導刀具時，且有較高的精度要求時.刀具和主軸之間采用浮動卡頭連接，在動力頭退回原位，刀具又已退離夾具刀套的情況下，必須采用托架來支撐刀桿，以防止刀桿產(chǎn)生下垂，保證在下一次工作循環(huán)中，刀具能順利得重新進入刀套，托架的結(jié)構(gòu)形式同活動鉆模版相似，但其作用僅在于支撐刀桿而不作為刀具的導向，托架不起直接保證加工精度的作用，但他卻直接保證機床能順利正常的工作。（2） 零件的工藝分析CA61

6、40車床后托架如圖所示CA6140車床托架可分為四個加工工序，他們之間有一定的位置要求。1. 托架底座 粗糙度1.6um，平面度003。2. 三桿孔 一個直徑40的孔及其寬度為3的圓孔。 一個直徑30.2的孔。 一個直徑25.5的孔及其孔端面。3. R 8的兩吊耳：一個M6的螺紋孔和直徑6的孔4. 托架的2-10錐孔低孔，2-13孔及其2-20的沉頭孔個加工部位存在著位置要求。（三）設計托架時的注意事項托架應有足夠的支撐剛性，尤其在托架的輪廓尺寸的大，承托的刀具數(shù)量多，重量大的情況下，更應該注意采用必要的措施來加強托架的支撐剛性，如可增加刀桿的直徑，或其數(shù)量，采用刀桿與主軸向的連接而不與前蓋連

7、接，并適當增加其連接長度，用拉桿是刀桿與主軸箱相連，在托架下部設置支撐釘或滾輪等措施，并注意，只有中小型托架采用空心導向。二 、 工藝規(guī)程設計（一） 確定毛坯的制造形式零件材料為灰鑄鐵，硬度HT200，考慮到機床在工作過程當不經(jīng)常加速，承受交變載荷以及沖擊載荷較小，因此應該選用金屬模機械砂型鑄造，又因為是批量生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大結(jié)構(gòu)對稱，故可以用鑄造，既保證工作的可靠性又提高了勞動生產(chǎn)率。(二) 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行

8、（1）粗基面的選擇。 按照有關粗基準的選擇原則，當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，當零件有若干個不加工表面時，則應該以與加工表面要求相對位置度較高的不加工表面為粗基準， 對于一般的軸類零件以外圓作為粗基準是完全合理的，現(xiàn)在選取ø40mm的外圓作表面和底面為加工右平面的粗基準，利用一組共兩個V形塊支撐外圓輪廓作為定位面，消除X和Y方向以及繞他們旋轉(zhuǎn)的四個自由度，然后再利用支撐板支撐ø40mm的底面，用以消除Z方向以及繞他旋轉(zhuǎn)的兩個自由度，最終達到完全定位。（2）精基準的選擇。主要考慮設計基準與工序基準的重合問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。

9、（三） 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是以零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線一工序I 三次鉆托架三杠孔，分別擴，鉸空40、30.2 、25.5 和锪22端面。工序II 四次鉆固定螺釘?shù)卓缀投ㄎ讳N底孔，擴2-13，锪沉頭孔2-20，13工序III 鉆6及M8底孔。工序IV 攻螺紋M6。 工序V 以三杠孔為基準精銑托架底面，以達到位置要求。工序VI 檢查工藝路線二工序I 粗精銑托架底面工序II 粗，半精，精鏜40

10、、 30.2 、 25.5 工序III 鉆頂面四孔2-10，2-20，2-13。工序V 鉆6及M6孔 攻螺紋M6。工序VI 去毛刺，檢查 工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的相同點在于都是以先面后孔為加工順序，方案二是加工三杠孔加工完畢后，直接以三杠孔為基準，精加工托架底面，然后再以精銑厚的底面做為基準加工其他的孔，而方案一是以粗銑面為基面，完成所有孔的加工后，在精銑底面，兩相對比，可以看出，因為加工孔全部在搖臂鉆床上完成，古方案一工序相對比較集中，但并未減少裝夾次數(shù)。釘孔，定位銷、螺紋孔的加工精度不高，而方案二，就解決了上述存在的問題，可得到精度較高的零件。（四）具體加工路線如下工序I 粗

11、精托架底面，利用側(cè)面和外圓定位 工序 粗鏜三杠孔，底面和側(cè)面定位工序 半精鏜三杠孔，底面和側(cè)面定位工序 精鏜三杠孔，底面和側(cè)面定位 工序 將孔、鉆到直徑，工件用專用夾具裝夾工序 擴2-13、锪沉頭孔2-20、13 ，鉸錐孔 工序 鉆6及M8底孔 工序 攻螺紋M6工序 倒角，去毛刺，檢查(五) 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“CA6140車床后托架”零件材料為灰鑄鐵，硬度200，毛坯重量約3.05千克，生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用金屬模機械砂型鑄造。根據(jù)以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 尺寸要求為35+-0.07，粗糙度為1.6um，因

12、此需要的加工步驟為粗銑-精銑加工工藝設計手冊。粗銑的加工余量，z=。精銑的加工余量z =1mm。所以毛坯的零件加工余量z=4mm之間。2. 底座表面長度方向的加工余量及公差，因其兩端引起兩端都與非工表面連接，故鑄造件毛坯的外表面其長度可取120mm。1. 三杠空的加工余量零件中的三杠孔采用鉆、擴、鉸加工。標準公差數(shù)值表可知：由標準公差數(shù)值表可知40的孔精度為IT7，30.2的孔精度為IT11-IT12。40孔的加工工序：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30.2孔的加工工序：粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺

13、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25.5孔的加工工序：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：2. 固定螺釘孔和定位銷底孔的加工余量：鉆孔：按小頭直徑鉆出10的孔鉸孔：削銷圓錐孔，2-13和2-20孔的加工工序粗锪出2-13和2-20的階梯孔3.6和M6孔時加工余量：5孔：鉆孔6mmM6孔：鉆孔6mm4. 用公制粗牙機用絲錐攻螺紋。（六）確定切削用量及其基本工時工序：粗銑托

14、架底面1.8 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序1：粗、精銑底面機床：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：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：， 實際銑削速度：刀具切入長度：取精銑：銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊取銑削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，本工序機動時間 工序2 粗、半精、精鏜CA6140側(cè)面三杠孔機床：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。進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。切削速度：

15、參照機械加工工藝手冊取v=40m/min機床主軸轉(zhuǎn)速：， 被切削層長度：刀具切入長度： 刀具切出長度：取粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：機動時間：粗鏜孔切削深度：，毛坯孔徑。進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，機動時間：半精鏜孔切削深度：，粗鏜后孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，切削速度：參照機械加工工藝手冊，?。簷C床主軸轉(zhuǎn)速，由式， 被切削層長度：刀具切入長度，由式：刀具切出長度：取 機動時間

16、：半精鏜孔切削深度：，粗鏜后孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取：機床主軸轉(zhuǎn)速有：機動時間：半精鏜孔切削深度：，粗鏜后孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取機動時間：精鏜孔切削深度：，半精鏜后孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速，由式： 工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取 機動時間：精鏜孔切削深度：，半精鏜后孔徑進給量

17、：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速有： 機動時間：精鏜孔切削深度：，半精鏜后孔徑進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，機動時間：本工序所用的機動時間： 工序3：鉆頂面四孔鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，機床：刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84） 公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料：鉆孔，以及的錐孔鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。切削深

18、度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，取切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速）有：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取機動時間：擴孔鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以，切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，取切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速：被切削層長度：刀具切入長度有：刀具切出長度：取機動時間：锪孔切削深度：，根據(jù)機械加工工藝手冊：進給量,切削速度；取機床主軸轉(zhuǎn)速：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為2機動時間：锪孔切削深度：，根據(jù)機械加工工藝手冊：進給量,切削機床主軸轉(zhuǎn)速：被切削層長度：刀具切入長度有：刀具切出長度：取機動時間：鉸孔切削深度：，

19、進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，取切削速度：參照機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速有：機動時間： 工序4：鉆側(cè)面兩孔鉆側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔）機床：鉆切削深度：根據(jù)機械加工工藝手冊：進給量,切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速，由式：，取實際切削速度，由式（1.2）有：被切削層長度：刀具切入長度有：刀具切出長度：取加工基本時間有： 鉆螺孔切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊，取切削速度機械加工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速有：，取實際切削速度，：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數(shù)為1機動時間：、攻螺紋孔機床：組合攻絲機刀具：高速鋼機動絲錐進給量：由于其螺距,因此進給量切削速度：參照機械加

20、工工藝手冊，取機床主軸轉(zhuǎn)速，有：，取絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取實際切削速度有：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 機動時間：鉆頂面四孔的機動時間：這些工序的加工機動時間的總和是：第二章 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量降低勞動強度，需設計專用夾具。1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆、鉸加工頂面的四孔，其中包括鉆頂面四孔（其中包括鉆孔和擴孔，鉸孔，以及锪孔，）。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。2 定位基準的選擇由零件圖可知：頂面四孔的軸線與左側(cè)面和后側(cè)面的尺寸要求

21、要求，在對孔進行加工前，底平面進行了銑加工，后側(cè)面也是一直都不加工的側(cè)面，因此，選后側(cè)面和做側(cè)面面為定位精基準（設計基準）來滿足CA6140機床后托架頂面四孔加工的尺寸要求。由零件圖可以知道，圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇左側(cè)面和后側(cè)面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線和兩個側(cè)面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個側(cè)面來限制5個自由度。3 切削力及夾緊力的計算由資料機床夾具設計手冊可得：切削力公式：式中 查得：即：實際所需夾緊力：由機床夾具設計手冊得：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾

22、具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。取，螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力有：該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：由表得：原動力計算由式 即：由上述計算易得：因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。4 誤差分析與計算該夾具以底面、兩側(cè)面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差?？着c左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由互換性與技術測量可知：?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、由機床夾具設計手冊可得：、定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故、夾緊

23、安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：、磨損造成的加工誤差：通常不超過、夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一取。即誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 夾具設計及操作的簡要說明本夾具用于在鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、兩側(cè)面為定位基準，在支承釘和支承板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。設計總結(jié)課程設計是一門綜合性很強的課程，也是最重要的一門課程，我們在畢業(yè)設計中做的是車床后托架的夾具，雖然這學期曾學過夾具這方面的知識，但對于實際的應用，操作和設計都理解的不夠透徹，通過這次設計加深了對夾具的了解，而且通過設計使我了解了自身的不足之處。以下是我對自己這次設計的一些總結(jié)：第一，課程設計是一門綜合的課程設計，它綜合了專業(yè)課中的學到的很多專業(yè)知識，例如機械制圖、機械制造、互換性與測量技術等等一系列的專業(yè)知識。由這次設計把三年來所學的大部分專業(yè)知識作了一個回顧和重新的學習。而且學習到了許多新的知識，特別是UG和AUTO-CAD 軟件的操作使用和制圖的應用，使自己的知識又有了進一步的提高。第二，課程設計是一個小組一個課題，需要自己在指導老師的指導下獨立完成，這其中就涉及到找查資料、課題設計、繪圖、制作說明書等等一系列看似繁瑣卻很重要的工作，從