后托架夹具设计

一、零件的用途题目所给的零件是 CA6140 车床后托架。后拖架是在加工超出床身长度的细长杆零件时，用来支撑工件的机床附件，通常半自动机床使用较多，主要起支撑作用和固定作用。二、零件的工艺分析CA6140 车床后拖共有三组加工表面，他们相互之间有一定的位置要求。现分析如下：1、加工 40 孔2、加工 30.2 孔3、加工 25.5 孔这三组加工圆孔之间有着一定的位置要求，主要是：（1）40 孔与底面的平行度公差为 100：0.07。（2）30.2 孔与底面的平行度公差为 100：0.07,相对于 40 孔的平行度公差为 100：0.08。（3）25.5 孔与底面的平行度公差为 100：0.07,相对于 40 孔的平行度公差为 100：0.08三、确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，采用铸造。由于零件年产量为 5000 件，已达大批量生产水平，故采用铸造精度较高的金属型铸造。四、基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择底面作为粗基准加工三个孔。再加底面的三个支撑钉一共限制六自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，在此不在重复。五、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等 级等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序：铣面 A 长为 120mm工序：磨消 A 面工序：锪平，保证 Ra=6.3工序：钻 13 的孔，锪 20 孔到 12mm工序：钻 2-9.8 的孔，粗铰 2-9。96 的孔，精铰 2-10 的孔，锪 2-13 的孔到 40工序：钻 25 的孔，28 的孔，扩 39，钻 28，钻 24 的孔工序：粗镗 39.5,精镗 39.8，粗镗 29.5,精镗 30,粗镗 25,精镗 25.3工序：磨孔 40，30.2，25.5 的孔工序：钻 6 的孔，5.1 的孔，攻 M6 的螺纹工序：检查以上工艺过程祥见“机械加工工艺卡片” 。六、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为 HT200，硬度 170220HBS，毛坯重量为 3.05kg。生产类型为大批生产，采用金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、铣底面 A 为 120mm 方向的加工余量及公差查机械加工工艺手册 （以下简称工艺手册 ）表 3.1-24，成批和大量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件尺寸公差等级 CT 分为 57 级，选用 5 级。查表 3.1-21，得铸件尺寸公差为 0.82mm查表 3.1-27，得此铸件机械加工余量等级为 57 级，选用 5 级查表 3.1-26，得加工余量值为 2.5mm2、孔(40mm、30.2mm、25.5mm)如孔尺寸为，参照工艺孔的加工余量分配手册表 3.2-10，确定钻孔：38mm扩孔：39mm粗镗：39.5mm精镗：39.8mm磨： 40mm如孔尺寸为，参照工艺孔的加工余量分配手册表 3.2-10，确定钻孔：28mm粗镗：29.6mm精镗：30mm磨： 30.2mm如孔尺寸为，参照工艺孔的加工余量分配手册表 3.2-10，确定钻孔：24mm粗镗：24.9mm精镗：25.3mm磨： 25.5mm3、底面 A 长为 120X18 的加工余量按照工艺手册表 3.1-21，铸件的尺寸偏差为0.41mm精铣余量：查工艺手册表 3.2-25，取 0.1mm，因为该方向上有尺寸精度要求，表面粗糙度 Ra 1.6m，所以规定本工序精铣的加工精度为 IT6 级，精铣公差即零件公差为 0.54mm粗铣余量：Z=2.0-0.1=1.9mm粗铣公差：本工序粗铣的加工精度取 IT12 级，因此粗铣的加工公差为-0.35（入体方向）由于毛坯及以后各道工序（或工序）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量和最小余量之分。由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。毛坯名义尺寸： 120+2*2=124mm毛坯最大尺寸： 124+0.55=124.55mm毛坯最小尺寸： 124-0.55=123.45mm粗铣后最大尺寸： 120+0.35=120.35mm粗铣后最小尺寸： 120.35-0.035=120.315mm磨后最小尺寸： 120.315-0.1=120.215mm七、确定切削用量及基本工时工序：粗精铣底端面 A1、粗铣底端面进给量查工艺手册表 9.4-1 粗铣每齿进给量 af为 0.20.3mm/z 取 0.125mm/z,此工序采用 40 硬质合金面铣刀，查表 9.2-2 得齿数为 2所以进给量 f=afz=0.125X2=0.25mm/r铣削速度按工艺手册表 9.4-8，铣削速度的计算公式0vvqvxyapMpfwcdvkTz其中 cv=23、q v=0.2、m=0.15、p v=0.1，修正系数 kv(见工艺手册表9.4-11)即：kmv=0.88、k mpm=1.11、k 0v=1.1 所以：v=90(m/min)主轴转速n=1000V/ID=1000X90/3.14X40=800(r/min)切削工时查工艺手册表 9.4-31，切削工时计算公式：12wmflltv其中 l1=0.5d0+(0.5-1)=21l2=12 取 2vf=af*z*n=0.15X4X174=104.4所以：t m= 0.67(min) 2、精铣底端面进给量根据工艺手册表 9.4-1，精铣每转进给量 f=0.15mm/r 铣削速度0vvqvxyapMpfwcdvkTz其中 cv=23、q v=0.2、m=0.15、p v=0.1，修正系数 kv(见工艺手册表9.4-11)即：kmv=0.88、k mpm=1.11、k 0v=1.1、k s=0.8所以： V=60(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =130(r/min)切削工时12mflltv其中 l1=0.5d0+(0.5-1)=21l2=12 取 2vf=f*n=1.0X130=130所以：t m=0.54(min)工序：磨削 A 面进给量查工艺手册表 3-106，得 f=0.05mm/z铣削速度查工艺手册表 3-110,得 V=0.048m/min主轴转速查工艺手册表 4-13,得 N=1500r/min工序：钻、扩 40、30.2、25.5 孔1、钻孔 38mm进给量查工艺手册表 10.4，得 f 为 0.560.76mm/r 取 0.64mm/r铣削速度根据工艺手册表 10.4-9，钻、铰孔的切削速度公式：0vzcxympdvTaf其中 cv=9.4、z v=0.25、 yv=0.4、x v=0、m=0.125、 T=75所以：v c=72(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X12.89/3.14X21.5=191(r/min)切削工时根据工艺手册表 10.4-43 查得钻、铰孔时加工机动时间计算公式：1wfmlltn其中 lf=(dw/2)+3=13.75l1=24 取 3所以：t m=0.55(min)2、扩孔 39mm进给量查工艺手册表 10.4-7，得 f=1.31.6mm/r 取 1.4mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=15.6、z v=0.2、y v=0.5、x v=0.1、m=0.3、T=120所以：v c=28.8(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X3.77/3.14X22=55(r/min)切削工时1fmlltn其中 lf=(d-dw/2)+3=3.25l1=1045 取 30所以：t m=2.21(min)3、钻 28mm进给量查工艺手册表 10.4-1，得 f=0.560.76mm/r 取 0.60mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=9.4、z v=0.25、y v=0.4、x v=0、m=0.125、T=75所以：v c=64.8(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X12.89/3.14X21.5=191(r/min)切削工时1fmlltn其中 lf=(dw/2)+3=13.75l1=24 取 3所以：t m=0.5(min)4、钻 24mm进给量查工艺手册表 10.4-1,得 f 为 0.460.66mm/r 取 0.54mm/r铣削速度根据工艺手册表 10.4-9，钻、铰孔的切削速度公式：0vzcxympdvTaf其中 cv=9.4、z v=0.25、y v=0.4、x v=0、m=0.125、T=75所以：v c=64.8(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X12.89/3.14X21.5=191(r/min)切削工时1fmlltn其中 lf=(dw/2)+3=13.75l1=24 取 3所以：t m=0.56(min)工序：粗、精镗 40mm、30.2mm、25.5mm1、粗镗 39.5mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.140.35mm/r 取 0.25mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=20(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12wmflltv其中 .8tanpfrlkl2=03 取 2所以：t=0.44(min)2、精镗 39.8mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.100.25mm/r 取 0.12mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=12(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=0.62(min)3、粗镗 29.6mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.100.35mm/r 取 0.12mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=12(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=0.62(min)4、精镗 30mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.100.25mm/r 取 0.12mm/r铣削速度 0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=12(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=0.62(min)5、粗镗 24.9mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.100.35mm/r 取 0.12mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=20(m/min)主轴转速 n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=0.44(min)6、精镗 25.3mm进给量查工艺手册表 8.4-1，得 f 为 0.100.25mm/r 取 0.12mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=12(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12wmlltfn其中 12.8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=0.62(min)工序：磨孔 40mm、30.2mm、25.5mm1、磨孔 40mm进给量查工艺手册表 3-101 和 3-110，得 f 为 0.04mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=12(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=6.25(min)2、磨孔 30mm进给量查工艺手册表 3-101 和 3-110，得 f 为 0.04mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=18(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=3.57(min)3、磨孔 25.5mm进给量查工艺手册表 3-101 和 3-110，得 f 为 0.04mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=158、y v=0.4、x v=0.15、m=0.2、T=60所以：v c=20(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=3.57(min)工序：钻 6、5.1 的孔1、钻 6mm 的孔进给量查工艺手册表 10.4-1，得 f 为 0.160.26mm/r 取 0.22mm/r铣削速度0vzcxympdvTaf其中 cv=9.4、z v=0.25、 yv=0.4、x v=0、m=0.125、T=75所以：v c=100(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时1fmlltn其中 lf=(dw/2)+3=13.75l1=24 取 3所以：t m=2.37(min)2、钻 5.1mm 的孔进给量根据工艺手册表 9.4-1 精铣每转进给量 f=0.18mm/r铣削速度0vvqvxyapMpfwcdvkTz其中 cv=23、q v=0.2、m=0.15、p v=0.1，修正系数 kv(见工艺手册表9.4-11)即：kmv=0.88、k mpm=1.11、k 0v=1.1、k s=0.8所以：v=100(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mflltv其中 l1=0.5d0+(0.5-1)=21l2=12 取 2vf=f*n=0.15X130=130所以：t m= 3.33(min) 工序：攻 M6 螺纹进给量根据工艺手册表 9.4-1 精铣每转进给量 f=0.15mm/r切削速度0vvqvxyapMpfwcdvkTz其中 cv=23、q v=0.2、m=0.15、p v=0.1，修正系数 kv(见工艺手册表9.4-11)即：kmv=0.88、k mpm=1.11、k 0v=1.1、k s=0.8所以：v=4.8(m/min)主轴转速n=1000vc/dw =1000X83.6/3.14X22=1210(r/min)切削工时12mlltfn其中 .8tapfrlkl2=03 取 2所以：t=3.57(min)工序：检查最后，将以上各工序切削用量、额定工时的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片。夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。1、设计要求设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对 40、30.2 及 25.5 孔进行加工，三组孔尺寸精度要求为 IT7，表面粗糙度 Ra1.6m，钻、镗、磨就足以满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。2、夹具设计1、定位基准的选择本夹具用于在摇臂钻床上加工后托架的三杆孔，工件以底平面限制三个自由度、侧面和盖板平面为定位基准。为了缩短辅助时间，采用螺旋夹紧机构。2、切削力及夹紧力的计算刀具：硬质合金刀具，24mm，Z=4mm切削力查机床夹具设计手册表 1-2-9,得铣削力计算公式：1.0.741.0.99zPtSDBZ式中 P 钻削力t钻削深度，72mmSz每齿进给量，0.15mmD钻刀直径，24mmB钻削宽度，1.5mmZ钻刀齿数，4所以：P=490X24 1.0X0.150.74X24-1.0X1.50.9X4=856(N)夹紧力查机床夹具设计手册表 1-2-11