CA6140機(jī)床后托架設(shè)計(jì)說明書張廷雄

1、前 言 機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。本課程設(shè)計(jì)研究CA6140機(jī)床后托架加工工藝規(guī)程。首先通過對(duì)零件圖的分析，了解工件的結(jié)構(gòu)形式，明確了具體的技術(shù)要求，從而對(duì)工件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 的統(tǒng)一。 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，在整個(gè)機(jī)械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。本課程設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 : 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 后托架 加工工

2、藝 夾具 目 錄前 言.1一、后托架的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定：.31.1后托架的用途：.31.2后托架的技術(shù)要求：.31.3審查后托架的工藝性：.31.4確定后托架的生產(chǎn)類型：.4二、確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖：.42.1選擇毛坯 ：.42.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工量:.5三、擬定后托架工藝路線：.53.1定位基準(zhǔn)的選擇：.63.2各表面加工方案的確定：.73.3工序順序的安排：.74、確定工藝路線.8四、確定加工余量和工序尺寸：.94.1機(jī)械加工余量和工序尺寸的確定（銑底面）：.9五、確定切削用量及時(shí)間額:.105.1加工條件:.105.2確定銑削深度：.105.3確定每齒進(jìn)給量：.10

3、5.4確定主軸轉(zhuǎn)速：.105.5計(jì)算銑削速度：.105.6校核機(jī)床功率：.105.7計(jì)算基本工時(shí)：.106、 夾具設(shè)計(jì)：.116.1研究原始質(zhì)料 ：.116.2定位基準(zhǔn)的選擇：.116.3夾具體圖：.116.4切削力及夾緊分析計(jì)算（粗銑時(shí)）：.116.5誤差分析與計(jì)算：.126.6定位元件與夾具體的連接：.126.7夾具圖：.136.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明：.13設(shè)計(jì)心得 .13參考文獻(xiàn) .141、后托架的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1后托架的用途： 后托架在CA6140車床床身的尾部，三個(gè)孔分別裝絲杠、光杠、轉(zhuǎn)向開關(guān)，起加強(qiáng)固定作用；在ø40mm與ø30.2mm之間的

4、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(gè)孔將后托架固定于車床尾部。1.2后托架的技術(shù)要求：該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。CA6140車床后托架共有兩組表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)敘述如下：（1） 以ø40mm孔為中心的加工表面,這一組加工表面包括：ø40mm，ø30.2mm及ø22.5mm的孔,兩沉頭孔為ø20mm，兩裝配鉸孔ø13mm，深孔ø6mm，螺紋M6，兩銷孔。其中，主要加工表面為ø40mm ，ø30.2mm及ø22.5mm的三個(gè)孔。（2） 以底面120

5、×60mm為中心的加工表面,這一組加工表面包括底面120×60mm和锪平面。這兩組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：a.要求精加工、 、的精度等級(jí)為，粗糙度，且以底平面為基準(zhǔn)，要求平行度公差為。（主要滿足加工孔的位置精度，其他各個(gè)孔的加工都要以底平面為定位基準(zhǔn)。所以，底平面的形位公差要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。） b.要求精加工底平面粗糙度，平面度公差為。c.要求加工、粗糙度為。d.是錐孔，要求精鉸加工，粗糙度。e.對(duì)于孔口進(jìn)行锪平加工。f.加工螺紋孔。g.其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。 由此可分析知,對(duì)于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面，然后借助與專用夾具加工

6、另一組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。后托架零件技術(shù)要求表加工表面尺寸與偏差/mm公差及精度表面粗糙度形位公差底平面120×60平面度公差為側(cè)孔ø22.5平行度公差為側(cè)孔ø30.2平行度公差為側(cè)孔ø40平行度公差為頂孔ø10頂孔ø13沉孔ø20螺紋孔M61.3審查后托架的工藝性：分析后托架零件圖可知，后托架底面120×60mm高出相鄰表面，既減少加工面積，又減少了加工難度?？祝缀涂椎亩嗣婢鶠槠矫?，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度。另外，該零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度均較低，很容易加

7、工要求；主要工作表面加工精度雖然相對(duì)較高，但是也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)地加工出來。由此可見，該零件的工藝性很好。1.4確定后托架的生產(chǎn)類型：依題知：Q=5000臺(tái)/年，m=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率為3%，廢品率為0.5%。代入公式得：N=Qm（1+3%）（1+0.5%）=5000×1×（1+3%）（1+0.5%）=5175.75件/年根據(jù)后托架的質(zhì)量查表14知，該后托架屬輕型零件；再由表15知，該后托架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。2、確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖2.1 選擇毛坯零件材料為灰鑄鐵，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。考慮到機(jī)床在工作過程當(dāng)不經(jīng)常加速，承受交變載

8、荷以及沖擊載荷較小，又因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，而且零件的尺寸不大結(jié)構(gòu)對(duì)稱，因此應(yīng)該選用砂型鑄造機(jī)器造型和殼型方法鑄造，既保證工作的可靠性又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量（1）公差等級(jí)由后托架的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通等級(jí)。（2) 鑄件質(zhì)量已知該后托架經(jīng)機(jī)械加工后的質(zhì)量為3.05kg，機(jī)械加工前毛坯的質(zhì)量取。（3）鑄件分模形狀分析該后托架的特點(diǎn)，屬平直分模線。（4）零件表面粗糙度由零件圖可知，該后托架各加工表面的粗糙度均大于等于，即。根據(jù)上述條件，查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表2-1至2-5，可得后托架鑄件的主要毛坯尺寸各加工表面的加工余量，所得結(jié)果列

9、于下表:主要尺寸零件尺寸/mm總余量/mm毛坯尺寸/mm底平面長(zhǎng)120120底平面寬6060孔尺寸22.54.018.5孔尺寸30.24.026孔尺寸404.036中心與底面之間的距離354.0393、擬定后托架工藝路線3.1定位基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則，當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)該以與加工表面要求相對(duì)位置度較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)， 對(duì)于一般的軸類零件以外圓作為粗基準(zhǔn)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(zhǔn)，利用一組共兩個(gè)V形塊支撐外圓輪廓作為定位面，消除X和Y方向以

10、及繞他們旋轉(zhuǎn)的四個(gè)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(gè)自由度，最終達(dá)到完全定位。（2）精基準(zhǔn)的選擇主要考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)的重合問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。3.2各表面加工方案的確定 根據(jù)后托架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表110和表111，確定各表面加工方案，如下表：后托架零件各表面加工方案加工表面經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度/um加工方案?jìng)渥⒌灼矫鍵T71.6粗銑精銑表1-11側(cè)孔ø22.5mmIT71.6粗鏜-半精鏜-精鏜表1-10側(cè)孔ø30.2mmIT71.6粗鏜-半精鏜-精鏜表1

11、-10側(cè)孔ø40mmIT71.6粗鏜-半精鏜-精鏜表1-10錐孔ø10mmIT71.6鉆-粗鉸-精鉸表1-10頂孔ø13mmIT13鉆表1-10沉孔ø20mmIT13鉆-锪表1-103.3工序順序的安排 工序10：粗、精銑底面，保證尺寸120×60mm； 工序20：鉆兩個(gè)ø13mm的孔；鉆兩個(gè)銷孔ø10mm；锪兩個(gè)沉頭孔ø20mm； 工序30：鉆孔ø36mm；鉆孔ø26mm；鉆孔ø18.5mm；锪平孔ø22.5mm端面； 工序40：擴(kuò)孔ø39.5mm；擴(kuò)孔ø

12、;29.3mm；擴(kuò)孔ø21.7mm； 工序50：鉆螺紋孔ø5.1mm；鉆深孔ø6mm； 工序60：攻螺紋孔M6； 工序70：半精鏜ø39.7mm； ø29.8mm； ø21.9mm； 工序80：精鏜孔ø40mm； ø30.2mm； ø22.5mm； 工序90：加工油槽，去毛刺； 工序100：按圖紙要求檢驗(yàn)；3.4確定工藝路線 后托架工藝路線及設(shè)備、工裝的選用工序號(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容機(jī)床設(shè)備刀具量具1銑1、粗銑底面；2、精銑底面，保證尺寸120×60mm；X52K高速鋼圓柱形銑刀游標(biāo)卡尺2鉆1

13、、鉆兩個(gè)ø13mm的孔；2、鉆兩個(gè)錐孔ø10mm；3、锪兩個(gè)沉頭孔ø20mm；Z525高速鋼直柄麻花鉆、高速鋼90度锪鉆硬質(zhì)合金鉸刀硬質(zhì)合金錐鉸刀塞規(guī)3鉆1、鉆孔到ø38mm；2 鉆孔到ø28mm；3、鉆孔到ø21.5mm；4、锪平孔ø22.5mm端面；Z550高速鋼錐柄麻花鉆、高速鋼90度锪鉆塞規(guī)4擴(kuò)1、擴(kuò)孔到ø39.5mm；2、擴(kuò)孔到ø29.5mm；3、擴(kuò)孔到ø22mm；Z550高速鋼直柄麻花鉆塞規(guī)5鉆1、鉆螺紋孔ø5.1mm；2、鉆深孔ø6mm；Z525 高速鋼直柄麻花

14、鉆塞規(guī) 6攻1、攻螺紋孔M6；Z525M6絲錐7鏜1、半精鏜到ø39.7mm；2、半精鏜到ø30mm；3、半精鏜到ø22.5mm；T68硬質(zhì)合金鏜刀塞規(guī)8鏜1、精鏜孔到ø40mm；2、精鏜孔到ø30.2mm；3、精鏜孔到ø22.5mm；T68硬質(zhì)合金鏜刀塞規(guī)9鉗1、加工油槽； 2、去毛刺；鉗工臺(tái)平銼10終檢塞規(guī)，卡尺，百分表4、確定加工余量和工序尺寸4.1機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定（銑底面）： CA6140車床后托架零件材料為，硬度為200HBS，毛坯余量為3.05kg生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn),采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分

15、別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如下： 底面（120×60mm）考慮其表面粗糙度比較高，故需粗、精銑底面，其加工余量Z=4mm。5、確定切屑用量及時(shí)間定額（工序10：粗、精銑底面，保證尺寸120×60mm）5.1加工條件 （1）工件材料：HT200，=200HBS，鑄造；（2）加工需求：粗、精銑底面，保證尺寸120×60mm和臺(tái)階高18mm；（3）機(jī)床：立式銑床X52K（主電動(dòng)機(jī)功率7.5kw）;（4）刀具：高速鋼圓柱形銑刀。 根據(jù)金屬切削手冊(cè)表6-4取銑刀，直徑D=63mm。 根據(jù)金屬切削手冊(cè)表6-7查得銑刀齒數(shù)Z=6；5.2確定銑削深度：參考

16、有金屬切削手冊(cè)確定粗加工的銑削深度；精加工的銑削深度；5.3確定每齒進(jìn)給量：參考機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表5-5，取粗銑時(shí)的每齒進(jìn)給量；精銑時(shí)的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。5.4確定主軸轉(zhuǎn)速： 參考機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表4-19,取粗銑時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 為160r/min，精銑時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為210r/min； 5.5計(jì)算銑削速度： 前面已經(jīng)確定銑刀直徑D=63mm和主軸轉(zhuǎn)速。所以，相應(yīng)的銑削速度分別為： 粗銑時(shí)： 精銑時(shí)： 5.6校核機(jī)床功率（只需校核粗加工即可）： 由手冊(cè)查得功率；取Z=14，a=2.5mm， 而由手冊(cè)查得=1，=1,1，所以，起所耗功率遠(yuǎn)小于機(jī)床功率，故可用。5.7計(jì)算基本

17、工時(shí)： 確定切入和切出的行程長(zhǎng)度，而工件的長(zhǎng)度為， 故銑刀的工作行程為。所以，基本工時(shí) ： （粗銑時(shí)）； （精銑時(shí)）；六、夾具設(shè)計(jì)6.1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(duì)三個(gè)側(cè)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(shí)，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(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 6.2定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：粗銑平面對(duì)三個(gè)側(cè)孔的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求其設(shè)計(jì)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(dòng)找到中心線，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。 采用 V 形塊定心平面

18、定位的方式，保證平面加工的技術(shù)要求。同時(shí)，應(yīng)加一側(cè)面定位支承來限制一個(gè)沿軸移動(dòng)的自由度。6.3夾具體圖 6.4切削力及夾緊分析計(jì)算（粗銑時(shí)）刀具材料：主要是 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-2-9得，銑削切削力的計(jì)算公式： 由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表得：對(duì)于灰鑄鐵： 取， 即由上得，垂直切削力 ：（對(duì)稱銑削） 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(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表得： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表得

19、： ，因?yàn)榘踩禂?shù)K小于2.5，所以取。由上式得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力可以按以下公式計(jì)算： 由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： 其中： 由上式得，螺旋夾緊力： 易得：經(jīng)過比較實(shí)際夾緊力遠(yuǎn)大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。6.5誤差分析與計(jì)算該夾具以平面定位V形塊定心，V形塊定心元件中心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。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。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：平面定位V形塊定心的定位誤差 ：

20、夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 由上式得，磨損造成的加工誤差：通常不超過夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。6.6定位元件與夾具體的連接：本課程設(shè)計(jì)的定位元件有固定V形塊、活動(dòng)V形塊。固定V形塊可根據(jù)所選的型號(hào)，選擇恰當(dāng)?shù)穆葆斉c夾具體相連。6.7夾具圖6.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點(diǎn)。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘和V形塊采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便