CA6140车床底板支架毕业设计说明书.doc

CA6140车床底板座架毕业设计目 录序言-3一、分析零件图纸并确定其生产类型-3二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图-4三、选择加工方法，制定工艺路线-7四、工序设计-11五、确定切削用量及基本时间-13六、夹具设计-15设计小结-17主要参考文献-17序 言械制造技术基础课程是在学完了机械制造技术基础和在部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。本设计对底板座架的各个加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计、对其工艺过程进行了设计。为提高生产效率，设计了各个加工工序的工装夹具，对车床夹具进行了详细的分析，对其它座架零件的加工有一定的借鉴意义。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后和毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。一、分析零件图纸并确定其生产类型1、零件的作用零件底板座架在机械设备中是不可缺少的，其主要作用有：、构架设备的支撑基础，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件。、利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。、用以连接机器设备与地面的基础零件。2、零件的工艺分析通过对该零件的重新绘制，知道了得原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但是该零件外圆和几个孔的尺寸精度要求比较的高，加工会有些困难的。该零件是一个不规则零件，它的结构复杂不对称，以轴的中心线为基准，需加工面的表面粗糙度都不难获得。十字孔的位置度要求虽说并不高，但需要经过一番尺寸链的计算才能获得。不好加工的就是上端几个台阶平面，各平面是以斜面和圆面连接，加工有些费时。3、零件的生产类型依据设计题目自设：Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为10和1。代入公式N=Qn(1+)(1+) N=50001(1+10)(1+1)=5555件/年零件是机床上的底板座架，质量约为5.0kg，查机械制造技术基础课程设计指南表2-1可知其属于轻型零件，生产类型为大批生产。二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯该零件材料是HT200。考虑到该零件为不规则形状，结构比较的复杂，在加工过程中多半是在车床和铣床上，零件可以静止不动，但也有的回转运动，零件承受着交变载荷及冲击载荷，因此选用铸造件，也可以较好的保证零件的形状结构。而且零件年产量为5555件，属于批量生产，再者零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。这从提高生产率、保证加工精度考虑，也是应该的。2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见机械制造技术基础课程设计指南（下称指南）第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按GB/T 6414-1999 确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 （1）基本概念、铸件基本尺寸R 机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。、尺寸公差CT 允许尺寸的变动量。、要求的机械加工余量RMA 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。单侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如(2-1)表示。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA要加倍，如（2-1）表示。对内腔作机械加工相对应的表达式如（2-3）表示。 R=F+RMA+CT/2 （2-1） R=F+2RMA+CT/2 （2-2） R=F-2RMA+CT/2 （2-3）F为最终机械加工后的尺寸（2）公差等级（2.1）、求最大轮廓尺寸 根据零件图轮廓尺寸，可知，底板座架最大轮廓尺寸为225mm。 （2.2）、选取公差等级CT 铸造方法按机器造型、铸件材料按HT200，查表得铸件公差有16级，常用的为CT4CT13，该零件采用砂型铸造手工造型，材料是灰口铸铁，根据表5-1查得，公差为CT11CT14。 （2.3）、求机械加工余量等级 铸造方法按机器造型、铸件材料按HT200，查表得，机械加工余量等级范围是EG级，取为F级。、（2.4）、求RAM（要求的机械加工余量） 对所有的加工表面取同一个数值，由最大轮廓尺寸225mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为1.5mm。上面查得的分析零件，各加工表面均为Ra1.6m，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可3、要求的机械加工余量根据铸造毛胚的表面粗糙度，形状复杂系数查表5-9，此处查的毛胚粗加工的余量为2-4mm。对与车削来说可以去单边2mm的余量，而对于孔来说就为其直径的大小或者更小的钻孔量。加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra1.6m的表面，余量要适当增大。零件尺寸单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸132实心1522154182实心1242128M104实心36H742822H74实心45453（注：因为毛坯上有些孔的尺寸太小，所以铸造时就铸成实心）5、确定毛坯尺寸公差根据计算得出尺寸长度如下由于零件是铸件，所以尺寸公差一般非常大，根据表5-3查得，公差带在5.6至11mm。6、设计毛坯图根据以上数据，绘出该零件的毛坯见毛胚图。三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准的选择本零件总体是带通孔的轴，后加一个半圆带孔的底座。以轴的中心线为其设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应以轴为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，选轴及前后一端面为精基准。粗基准也可以用上端面。2、零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、内孔、端面、平面及小孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关指南资料，其加工方法选择如下。（1）面的加工方法 、两个端面的尺寸精度要求不高，表面粗糙度只有Ra6.3um,经过粗车即可达到要求（指南表5-16）。、几个台阶面和轴上铣的平面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求也都较低，经过粗铣即可达到，R52前端面也同样如此。、前后两个端面尺寸精度要求和表面粗糙度要求较低，经过粗铣即可。、45h6mm外圆面 公差等级为IT6，面粗糙度为Ra3.2um,需进行粗车、半精车及精车（指南表5-14）。（2）孔的加工方法、13mm内孔 没有注公差尺寸,根据GB180079规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um,只需要进行钻销即可（指南表5-15）。、18mm内孔 没有注公差尺寸, 表面粗糙度为Ra25um, 只需要钻销即可。、22H7mm内孔 公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗铰及半精铰。、36H7mm内孔 公差等级为IT7，面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻孔、粗镗及半精镗。、M10-6H螺纹孔 粗糙度为Ra6.3，加工到小径尺寸后，考虑到加工效率选用机加攻丝。3、制定工艺路线按照先加工基准面和先粗后精的加工原则，该零件加工可以按下述工艺路线进行。工艺路线一工序： 以R52mm的半圆以及上端面定位，平左端面，粗车、半精车、精车45h6mm的外圆，切槽，倒角。工序： 夹持轴45h6mm的外圆，平右端面，钻孔13mm，钻孔18mm，镗孔、粗铰、半精铰孔22H7mm。工序： 以45h6mm的外圆以及左端面，平左端面定位铣削两个台阶面及45h6mm的上平面。右端面和孔22H7mm定位，平R52左面，钻孔M10，做工艺孔。工序： 以台阶面和45h6mm的外圆的右端面定位加工36H7mm孔的左右端面。孔22H7mm和工艺孔定位，铣销台阶面和轴上平面以及平前后两端面。工序： 以右、上、前三个端面定位，粗镗、半精镗孔36H7mm。工序： 以45h6mm的外圆及平左端面定位机动钻和攻M10-6M螺纹孔。工序： 钳工去毛刺。工序： 终检入库。工艺路线二工序： 粗车mm外圆柱面的端面 ，粗车mm外圆柱面， 半精车mm外圆柱面，车退刀槽3*1，倒角。工序： 钻18的孔 ，绞22H7mm的孔， 钻13孔。工序： 钻M106H螺纹通孔做为工艺孔。工序： 扩mm孔，绞mm孔，锪绞mm孔 。工序： 粗铣孔的两阶梯面，以及外圆轴的上平面。工序： 粗铣mm孔的两端面工序： 锪M106H螺纹通孔，攻M106H螺纹孔工序： 钳工去毛刺。工序： 终检入库。根据以上两个方案比较方案一好些，首先是夹装工件的次数要少些所用机床较方案二要少，二是定位误差相对较小些。所以最终选择方案一。四、工序设计1、选择机床 根据不同的工序选择机床、工序是粗车、半精车、精车。大批生产要求有很高的生产率，所以选用数控普通卧式车床能满足要求。本零件的外廓尺寸不大，但精度要求比较高，故选用CK6140型数控卧式车床（指南表5-60）。、工序中有粗车、钻孔、镗孔、粗铰、半精铰。由于加工的零件尺寸不大，使用平衡块之后可以进行回转运动，故宜在车床上加工。本工序的工步比较多，有尺寸的加工精度比较高，选用较精密的数控车床比较适合，所以选用CK6140型数控卧式车床。、工序要加工平面和打孔。由于加工的面不能回转加工，加工的孔是工艺孔，尺寸和精度要求都不高，但考虑到加工效率，因此可以在加工中心上进行，大家比较熟悉的是西门子的系统，所以选用XH6040型数控加工中心。、工序加工平面。由于有角度的变化，工步也比较的多，考虑到加工的效率，选用加工中心，选用XH6040型数控加工中心。、工序有粗镗、半精镗孔。加工中要换刀，加工精度比较高，所以选用XH6040型数控加工中心。、工序加工螺纹。由于螺纹的孔径比较小，所以采用机动攻丝，选用Z535型普通立式钻床。2、选择夹具 本零件加工时除工序使用三爪自定心卡盘外，其他所有工序都要使用专用夹具。3、选择刀具 根据不同的工序选择刀具、在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工采用YG类硬质合金车刀。铰孔用相应大小铰刀，切槽选用相应宽硬质合金刀。为了提高生产率及经济性，应选用可转位车刀（GB5343.1-1985,GB5343.2-1985）。、铣刀按指南表5-99选直柄立铣刀摘自（GB/T 6117.1-1996）。、钻孔选用相应大小直径的钻头。由于螺纹要求的精度高，所以所用的丝锥要六级精度。、加工中心上粗镗选用单刃镗刀，半精镗选用双刃镗刀4、选择量具 本零件属于大批生产，一般情况下尽量用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考指南书中表5-108，选择的量具如下表4-1。表4-1 加工所用的量具工序加工面尺寸尺寸公差量具I长152自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺槽31外圆450016读数值0.01、测量范围2550千分尺II长225自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺深95读数值0.05、测量范围0200深度游标卡尺深55内孔13钻头保证内孔18内孔220025读数值0.01、测量范围530内径千分尺50圆台自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺8孔IV台阶面自由公差读数值0.05、测量范围0300游标卡尺端面V53孔0025读数值0.01、测量范围530内径千分尺VIM10螺纹孔0016螺纹通止规五、确定切削用量及基本时间工序I：1、车外圆53mm到45H7mm、确定背吃刀量粗车圆时，=2.0mm半精车时，=1.5mm精车时，=0.5mm、确定进给量f粗车时，根据指南表5-114，取f=0.7 mm/r半粗车时，根据指南表5-116，取f=0.2 mm/r精车时，根据指南表5-116，取f=0.2 mm/r、确定切削速度Vc粗车时，查指导表5-121，取Vc=71m/min半精车时，查指导表5-121，取Vc=101m/min精车时，查指导表5-121，取Vc=114m/min、确定机床主轴转速n.n =n=n=、计算基本时间 。被加工轴的长度l=155mm=、确定辅助时间查指导一书相关资料有，变换刀架的时间为3s，变速或变换进给量的时间为1.2s，启动和调节切削液的时间为3s，共计=7.2s。2、车端面查指导一书相关资料，约为10s左右。3、倒角C2取n=760r/min,基本时间=1.8s，辅助时间=4.8s。4确定加工时间 Tj=总+总=163.6s启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,共计T=194.8s。六、夹具设计本夹具是工序用车床车45h6的外圆，倒角，切槽的专用夹具，所有操作都在一次夹装下完成。由于本道工序所加工的部位只有在加工外圆面时精度上要求比较高，而在位置度上的要求比较高，所以所设计的夹具的定位尺寸也比较高。所设计的夹具装配图及工序简图见夹具装配图，夹具体零件见零件图所示，有关说明如下：1、夹具定位方案分析工件用V型块顶R52的外半圆为定位基准,便限制了四个自由度、在用于一个球形支承钉36H7孔的左端面便限制了一个转动自由度在用一个球形支承钉顶着轴后端面限制一个移动自由度的组合定位方案，将工件的六个自由度全部限制。2、夹具夹紧方案设计根据生产率的要求，运用手动夹紧可以满足。采用锁紧螺钉与螺栓压紧的结合办法来使得V型块与工件的接触紧密保证其定位精度。有效的提高了工作效率。压紧螺钉的作用是是工件与一球头支承钉充分接触，在转到过程中夹具受力均匀。压紧螺栓的作用是使得工件固定主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。3、夹具与机床连接元件本夹具加工的部位是外圆面，倒角与切槽，因此把底板设计成一个圆盘，通过V型块使的加工的工件圆心与圆盘的圆心同轴在利用一个过渡盘来连接车床，使得加工工件的圆心为车床的圆心。便可以加工零