机械制造工艺学CA6140车床后托架说明书.doc

序 言2一、零件的分析2二、工艺规程设计3（一）确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择3（三）制定工艺路线4（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定7（五）确定切削用量及基本工时10三专用夹具设计22（一）、设计主旨22（二）、夹具设计22四课程设计心得体会24参考文献24序 言机械制造工艺学课程设计是在我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有重要地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师予以指教。 一、零件的分析CA6140机床后托架的是CA6140机床的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但侧面三杠孔和底面的精度要求较高，此外还有顶面的四孔要求加工，但是对精度要求不是很高。后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它的加工是非常关键和重要的。 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。另一组加工是侧面的三孔，分别为，其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是，。以顶面为住加工面的四个孔，分别是以和为一组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是，以及以和的阶梯孔，其中是装配铰孔，其中孔的表面粗糙度要求是，是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。CA6140机床后托架毛坯的选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 形状复杂的毛坯宜用铸件。用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属等。由于零件材料为HT200，所以采用铸造。目前多数铸件采用砂型铸造。（二）基面的选择1.粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证CA6140机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从CA6140机床后托架零件图分析可知，选择侧面三孔作为CA6140机床后托架加工粗基准。2.精基准选择基准重合原则。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。互为基准的原则，自为基准原则。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证CA6140机床后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从CA6140机床后托架零件图分析可知，它的底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面，因为是非加工表面，所以也可以用与顶平面的四孔的加工基准。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。（三）制定工艺路线工序号方案方案工序内容工序内容划线：画出侧面三圆再画底面划线：画出侧面三圆再画底面01粗铣底平面粗、精铣底平面02精铣底平粗扩孔、粗铰、精铰孔03钻、扩孔：、 扩孔、粗铰、精铰孔04粗铰孔：、 扩孔、粗铰、精铰孔05精铰孔：、 锪平面06锪锪平面 钻： （装配时钳工精铰）07钻： （装配时钳工精铰）锪孔：08锪孔：钻孔：09钻孔：锪孔：10锪孔：钻：螺纹底孔至11钻：螺纹底孔至钻孔12钻孔攻螺纹13攻螺纹倒角去毛刺14倒角去毛刺检验15检验最终决定使用以下的工艺流程。工序号工 种工作内容说 明01铸造砂型铸造方案一方案二铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：孔：、02铣粗铣、精铣底平面工件用平口钳装夹；立式铣床03钻孔钻孔：，工件用专用夹具装夹；立式钻床（）04扩孔扩孔：，工件用专用夹具装夹；立式钻床（）05粗铰孔粗铰孔：，工件用专用夹具装夹；立式钻床（）06精铰孔，工件用专用夹具装夹；立式钻床（）07钻孔将钻孔到9.908锪孔钻锪孔09钻孔钻孔10锪孔锪孔11钻钻孔、工件用专用夹具装夹；立式钻床（）12攻丝攻螺纹13钳倒角去毛刺14检验（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140机床后托架的铸造采用的是铸铁制造，其材料是HT200，硬度HB为150-200，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。底平面的加工余量计算底平面加工余量的计算，计算底平面与孔（，）的中心线的尺寸为。根据工序要求，底面加工分粗、精铣加工。余量如下：根据机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1,铸件尺寸公差等级选用CT10，再查表2-3可得铸件尺寸公差为由机械制造技术基础课程设计指导教程表2-5确定铸件的机械加工余量等级为F级。由机械制造技术基础课程设计指导教程表2-4确定铸件的机械加工余量RMA=2mm。精铣后尺寸与侧面三孔（，）的中心线的尺寸为。毛胚铸件基本尺寸R=F+RMA+CT/2=35+2+2.6/2=38.3mm，令毛胚的尺寸为38.5mm底平面的加工余量为3.5，偏差为。粗铣底平面的加工余量为2.5mm，精铣底平面的加工余量为1mm。正视图上的三孔的偏差及加工余量计算1.内孔机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1、2-3，可以查得：孔：铸件公差等级CT10，毛胚铸件尺寸公差2.4机械制造技术基础课程设计指导教程表2-4、2-5，可以查得：铸件机械加工余量RMA=2毛胚铸件基本尺寸R=F-2RMA-CT/2=22-2*2-1.2=16.8mm内孔精度要求为IT7IT8,由机械制造技术基础课程设计指导教程表2-28、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-5，可以确定工序尺寸及余量为：扩孔： 粗铰： 2Z=0.14mm精铰： 2Z=0.06mm 2.内孔：机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1、2-3，可以查得：孔：铸件公差等级CT10，毛胚铸件尺寸公差2.6机械制造技术基础课程设计指导教程表2-4、2-5，可以查得：铸件机械加工余量RMA=2毛胚铸件基本尺寸R=F-2RMA-CT/2=30-2*2-1.3=24.7mm内孔精度要求为IT7IT8,由机械制造技术基础课程设计指导教程表2-28、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-5，可以确定工序尺寸及余量为：扩孔： 粗铰： 2Z=0.13mm精铰： 2Z=0.07mm 3.内孔机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1、2-3，可以查得：孔：铸件公差等级CT10，毛胚铸件尺寸公差2.6机械制造技术基础课程设计指导教程表2-4、2-5，可以查得：铸件机械加工余量RMA=2毛胚铸件基本尺寸R=F-2RMA-CT/2=40-2*2-1.3=34.7mm内孔精度要求为IT7,由机械制造技术基础课程设计指导教程表2-28、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-5，可以确定工序尺寸及余量为：扩孔： 粗铰： 2Z=0.18mm精铰： 2Z=0.07mm 铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为：；孔毛坯基本尺寸为：；孔毛坯基本尺寸为：。顶面两组孔和，以及另外一组的孔和毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT12，粗糙度要求为。机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-5。确定工序尺寸及加工余量为：第一组：和加工该组孔的工艺是：钻锪钻孔： 锪孔： （Z为单边余量） 第二组：的孔和加工该组孔的工艺是：钻锪钻孔： 锪孔： （Z为单边余量） （五）确定切削用量及基本工时 工序1：粗、精铣底面机床：立式铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀 齿数粗铣铣削深度：每齿进给量：机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-21，取铣削速度：机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-22，取机床主轴转速：，由机械制造技术基础课程设计指导教程表4-15，取 实际铣削速度： 进给量： 由机械制造技术基础课程设计指导教程表4-16，得工作台每分进给量 机械制造技术基础课程设计指导教程表5-43，知 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 精铣：铣削深度：每齿进给量：机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-21，取铣削速度：机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-22，取机床主轴转速，有：，由机械制造技术基础课程设计指导教程表4-15， 实际铣削速度，有：进给量，有：工作台每分进给量：由机械制造技术基础课程设计指导教程表4-16，得被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1。机动时间，由式（1.5）有：工序2 钻、扩、粗铰、精铰CA6140侧面三杠孔机床：立式钻床Z550刀具：莫氏锥柄麻花钻，材料：1扩孔切削深度 进给量：1.05mm/r 切削速度： 机床主轴转速，有：，取实际切削速度，有：工作台每分钟进给量，有：被切削层长度：刀具切入长度，由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-41有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间2粗铰孔至切削深度： 进给量：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，切削深度为。因此确定进给量切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，取机床主轴转速，由式（1.2）有：，取n=63实际切削速度，由式（1.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（1.7）有：被切削层长度：由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-42有：刀具切出长度： 行程次数：机动时间3精铰孔至切削深度： 进给量：根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，切削深度为。因此确定进给量切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-26，取机床主轴转速，有：，取n=32实际切削速度，有： 工作台每分钟进给量，有：被切削层长度：由机械制造技术基础课程设计指导教程表5-41有：刀具切入长度=0.19，刀具切出长度 行程次数：机动时间4扩孔切削深度： 进给量切削速度取机床主轴转速，有：，取实际切削速度，有： 进给量被切削层长度：刀具切入长度刀具切出长度 取行程次数：机动时间5粗铰孔至切削深度： 进给量：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27得切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，取机床主轴转速有：，取n=89实际切削速度 工作台每分钟进给量被切削层长度：刀具切入长度=0.19mm刀具切出长度=13mm行程次数：机动时间：6精铰孔至切削深度： 进给量： 切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，取机床主轴转速，有：，取n=32实际切削速度，有： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度=0.19mm刀具切出长度行程次数：机动时间，由式（1.7）有：7扩孔到切削深度：进给量。切削速度机床主轴转速取实际切削速度 工作台每分钟进给量被切削层长度：刀具切入长度，取3刀具切出长度： 取行程次数：机动时间8粗铰孔至切削深度： 进给量：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，进给量切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，取机床主轴转速：，取n=125实际切削速度 工作台每分钟进给量被切削层长度：刀具切入长度=0.19mm刀具切出长度=13mm行程次数：机动时间9精铰孔至切削深度： 进给量：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-27，进给量切削速度：机械制造技术基础课程设计指导教程表5-26，取机床主轴转速 ,取n=32r/min 实际切削速度 工作台每分钟进给量被切削层长度：刀具切入长度刀具切出长度行程次数：机动时间 工序3：钻顶面四孔钻顶面四孔（其中包括钻孔，钻孔和锪孔，以及锪孔）机床：立式钻床刀具：高速钢锥柄麻花钻头、带导柱直柄平底锪钻钻孔的孔钻孔时直接用钻头钻通。切削深度：进给量：根据切削用量简明手册表2.11，0.520.64，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取切削速度机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度，有： （2）钻孔的孔钻孔时直接用钻头钻通。切削深度：进给量：根据切削用量简明手册表2.11，0.470.57，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取切削速度机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度，有： （3）锪孔切削深度： 机械制造技术基础课程设计指导教程表查得：进给量,根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取=0.12mm/r，取机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度有： 被切削层长度：刀具切入长度=1.5mm（4）锪孔切削深度： 机械制造技术基础课程设计指导教程表5-32查得：进给量根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取,取机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度，有： 被切削层长度：刀具切入长度=1.5mm 工序4：钻侧面两孔钻侧面两孔（其中包括钻的孔和的螺纹孔）钻 切削深度：根据切削用量简明手册表2.11查得：0.270.33mm，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取进给量,切削速度，机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度，有：被切削层长度：刀具切入长度有：取刀具切出长度： 取加工基本时间，有： 钻螺孔切削深度：进给量：根据切削用量简明手册表2.11查得：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-10，取进给, 切削速度：取机床主轴转速，有：，根据机械制造技术基础课程设计指导教程表4-9取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度，有：刀具切出长度：走刀次数为1、攻螺纹孔刀具：高速钢机动丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度： 机床主轴转速，取丝锥回转转速：取实际切削速度，有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1三专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第3道工序侧面三孔加工的夹具。（一）、设计主旨利用本夹具主要用来加工孔、，除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。（二）、夹具设计1.定位基准的选择由零件图可知：孔、的轴线与底平面有平行度公差要求，在对孔进行加工前，底平面进行了粗精铣加工。因此，选底平面为定位精基准（设计基准）来满足平行度公差要求。孔、的轴线间有位置公差，选择左侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线间的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。2.切削力及夹紧力的计算刀具:高速钢扩孔钻由机床夹具手册与三维图库查表可得：轴向切削力公式： 由机床夹具手册与三维图库查表可得： 取 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算 式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具手册与三维图库表、可得： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算式中参数由机床夹具手册与三维图库可查得： 其中： 螺旋夹紧力：实际夹紧力=2.43*770.8=1873.04(N)夹紧力符合要求，本夹具可安全工作。由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.定位误差分析该夹具以两个平面定位，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，取（中等级）即 ：尺寸偏差为机床夹具设计简易手册可得：1 、定位误差（两个垂直平面定位）：当时；侧面定位支承钉离底平面距离为，侧面高度为；且满足；则： 2 、夹紧误差 ， 其中接触变形位移值： 、磨损造成的加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工后托架的侧面三孔，工件以底平面、侧面为定位基准，采用固定手柄压紧螺钉夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。四课程设计心得体会转眼间我们进入了大四，在这学年的短学期里，我们进行了一次较为综合的课程设计机械制造工程学课程设计。在老师的指导下，我们以小组为单位，对典型零件进行了透彻的工艺分析，制定工艺路线，并设计了夹具，完成了编制机械加工工艺规程及夹具设计的一次综合性工程训练，这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程的一次深入的复习和运用，时间虽然不多但收获却是很大的。在布置了课题后以，我们就开始按着老师的指导从制定工艺规程开始，一步步地完成我们的课程设计。虽然早在半年以前就已经学过了机械设计、机械制造等主干课程，但我们对重要表面的概念、确定粗基准和精基准的方法依旧掌握地不好，以至于我们在制定工艺路线时遇到了重重困难。于是我们只好重新回到书本，在老师的帮助和自己的努力下，完成了工艺路线的制定。在设计专用夹具时，我们又遇到