CA6140机床后托架夹具全套设计【版本2】
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毕业设计报告(论文)报告(论文)题目： CA6140 后托架 作者所在系部： 机 械 工 程 作者所在专业： 机 械 设 计 与 制 造 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 0目 录摘要：.1ABSTRACT：.2一、零件的分析： .3（一）确定生产类型： .4（二）零件的作用： .4（三）零件的工艺分析： .4二、工艺规程的设计： .5（一）确定毛坯的制造形式： .5（二）基准的选择 .5(三) 制订工艺路线： .6（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定: .8（五)确定切削用量及基本工时 ： .9三、夹具设计： .23（一）铣平面夹具设计： .23（二）钻地面孔夹具设计： .26四、总结： .281摘 要机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。本课题研究 CA6140 车床后托架加工工艺规程。首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个机械加工过程中，夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，在进行具体设计。关键词 产品设计，后托架，加工工艺，夹具 2ABSTRACTHe machine-finishing craft realizes the product design, guaranteed the product quality, saves the energy, reduces the consumption the important method. After this topic studies the CA6140 lathe the bracket processing technological process. First through to the detail drawing analysis, understood the work piece the structural style, has been clear about the concrete specification, thus to work piece each composition surface choice appropriate processing method. Again drafts the more reasonable technological process, fully manifests the quality, the productivity and the efficient unification .Engine bed jig design is in a craft equipment design important constituent, in the entire machine-finishing process, the jig except clamps, fixes is processed outside the components, but also requests guarantee processing components position precision, enhancement processing productivity .This topic in the middle of the design process, penetrates the production reality, conducts the investigation and study, absorbs the domestic and foreign advanced technologies, formulates the reasonable design proposal, is carrying on the concrete design .Keywords shift the product design，latter bracket ，processing craft，jig3一、零件的分析：(一) 计算生产纲领,确定生产类型：零件图上为 CA6140 车床上的后托架,生产量为 2000 件,该产品属于轻型机械,根据表 1-3 生产类型与生产纲领等的关系,可确定其生产类型为中批生产。（二）零件的作用：后托架在 CA6140 车床床身的尾部，三个孔分别装丝杠、光杠、转向开关，起加强固定作用；在 40mm 与 30.2mm 之间的孔为毛线孔，用于导通油路；旁路的螺纹孔是连接油盖的；正面的四个孔将后托架固定于车床尾部。（四）零件的工艺分析：4图 1.1 CA6140 车床后托架零件图由图 1-1 可知：该零件为铸件，材料为灰铸铁 ，重量为 。)150(HTkg05.3要求加工 、 、 的精度等级为 ，m025.4m2.3.7IT粗糙度 ，且要求与底平面的平行度公差为 。uRa6.1 7要求精加工底平面粗糙度 ，平面度公差为 。uRa6.103.要求加工 、 粗糙度为 。205Rz 是锥孔，要求精铰加工，粗糙度 。m12 uma6.1对于 孔口进行锪平加工。03.5加工螺纹孔 。6M二、工艺规程的设计：（一）确定毛坯的制造形式：锪 平5后托架是车床 CA6140 的后托起部分，该零件材料为 HT200，考虑到机床运行中要经常使主轴正转与反转，此时，转向开关、丝杠、光杠也进行正转与反转的连续或瞬时运动。因此，扭矩最大 ，强度不高使用铸件，由于零件的年产量为 2000 件，已达到中批量生产水平，并且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用砂型铸造，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是比较合理的。（二）基准的选择基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基准选择得正确与合理，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，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常运行。1、粗基准的选择：对于一般的孔类零件，以孔作为粗基准完全合理，但对本零件来说，孔 40 mm 为铸造孔，不易作为精基准，故我们可以025。考虑以顶面加一个可调支撑作为粗基准，以此基准把底面先加工出来。2、精基准的选择：主要应考虑到基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应尽量进行尺寸计算。这在后面还要专门计算，此处不在重复。 (三 ) 制订工艺路线：制订工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在用生产纲领确定为中批量生产的条件下,可以考虑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，但同时也要保证质量。除此之外，还要考虑到经济效果，在实际生产中还要考虑加工的设备，以尽量使成本降到最低。61、工艺方案一：工序 1：粗、精铣底面；工序 2：铣左端面；工序 3：铣右端面； 工序 4：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 5：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 6：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 7：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔20mm；工序 8：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 9：攻螺纹孔 M6；工序 10：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm； 工序 11：加工油槽，去毛刺；工序 12：按图纸要求检验；2、工艺方案二：工序 1：铣左端面；工序 2：铣右端面； 工序 3：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 4：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 5：粗、精铣底面；7工序 6：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔20mm工序 7：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 8：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm；工序 9：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 10：攻螺纹孔 M6；工序 11：加工油槽，去毛刺；工序 12：按图纸要求检验；3、工艺方案的比较分析：根据后托架的作用和两个方案的比较分析，由于 40m, 30.2mm, 25.5mm 这三个孔的轴线平行度要求较高。因此，选用底面为基准时，加工孔的精度一定的越高越好。现将改进的工艺过程具体分析如下：工序 1：粗、精铣底面； 工序 2：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 3：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 4：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 5：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔20mm；工序 6：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 7：攻螺纹孔 M6；工序 8：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm； 8工序 9：加工油槽，去毛刺；工序 10：按图纸要求检验；（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定:CA6140 车床后托架零件材料为 HT200，硬度为 200HBS，毛坯余量为3.05kg,生产类型为中批生产,采用铸造毛坯。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、工序尺寸和毛坯尺寸如下：1、底面考虑其表面粗糙度比较高，故需粗、精铣底面，其加工余量Z=2mm。2、其余各铸造孔加工余量如下：零件尺寸 单边 毛坯40 mm 1.5mm 37mm025。3、其余各孔由于直径较小，故只能为实心孔,其毛坯不能铸造出孔,参照机械加工工艺手册后确定：25.5mm 孔钻孔到 23.5mm；扩孔到 24.7mm；半精镗到 24.9；精镗到 25.5mm；30.2mm 孔钻孔到 28mm；扩孔到 29.3mm半精镗到 29.8mm；精镗到 30.2mm；40mm 孔扩孔到 38.7mm；半精镗到 39.6mm；精镗到 40mm；9（五)确定切削用量： 工序 1：粗、精铣底面：1、加工条件工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：粗、精铣底面和台阶高 18mm；机床：X6132 万能铣床；刀具：高速钢圆柱形铣刀，根据金属切削手册表 6-4取铣刀直径 d=100mm，根据金属切削手册表 6-7 查得铣刀齿数 Z=14；2、确定铣削深度：参考有金属切削手册确定粗加工的铣削深度a =2.5mm；精加工的铣削深度 a =0.5mm；p p3、确定每齿进给量：参考机械加工工艺手册 （软件版）取粗铣时的每齿进给量 f =0.15(mm/z)；精铣时的每齿进给量zf=0.08（mm/z） ；4、确定主轴转速：参考实用金属切削加工工艺手册表 8-4，取粗铣时的主轴转速为 150r/min，精铣时的主轴转速为190r/min；5、计算铣削速度：前面已经确定铣刀直径 d=100mm 和主轴转速（粗铣刀10时为 300r/mm） 。所以，相应的铣削速度分别为：粗铣时： 基基min/1.471054.3dnv精铣时： 6096、校核机床功率（只需校核粗加工即可）：关由手册查得功率 ；pmzemZnKafdp72.086.145.92取 Z=14， ， ，a =2.5mm，srn/5.60160ep而 由手册查得 =1，zfz/5.FZvpmKvK=1 故 1，所以：FZKp Wm 32.15.4.215.0604.9278.4.5 起所耗功率远小于机床功率，故可用。工序 2：钻孔到 28mm；23.5mm；锪平 25.5mm 端面，深 2mm；工步 1：钻孔到 28mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻孔 28mm；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 28mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.4（mm/r ） ；3、确定切削速度：11根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/28vc4、计算转速：，按机床实际基基min/5.31824.10rDvn转速取 ；基基in/3r5、计算基本时间：nflT21基 基min62.04.356工步 2：钻孔到 23.5mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻孔 23.5mm；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 23.5mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.4（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/28vc4、计算转速：12，按机床实基基min/5.379.214.380rDvn际转速取 ；基基in/r5、计算基本时间：nflT21基 基min54.0.386工步 3：锪平 25.5mm 端面1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：锪平 25.5mm 端面；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢 90 度锪钻，锪钻直径 25.5mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.4（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/28vc4、计算转速：，按机床基基in/7.3495.21.30rDvn实际转速取 ；基基min/r工序 3：扩孔到 38.7mm；29.5mm；24.5mm；工步 1：扩孔到 38.7mm131、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：扩孔 39.5mm；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径 38.7mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.5（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/26vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/63.2097.814.30rDvn；基基min/2r工步 2：扩孔到 29.5mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：扩孔 29.5mm；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径 29.5mm；2、确定切削进给量：14根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.6（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/32vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/5.34.291.30rDvn；基基min/5r工步 3：扩孔到 24.5mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：扩孔 24.5mm；机床：Z575 型钻床；刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径 24.5mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.4（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/28vc4、计算转速：15，按机床基基min/97.365.241.380rDvn实际转速取 ；基基min/60rn工序 4：半精镗到 39.7mm； 30mm； 25.3mm；工步 1：半精镗到 39.7mm；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：半精镗到 39.7mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量f=0.37（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度；min/48vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/3857.914.30rDvn；基基min/r工步 2：半精镗到 30mm；161、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：半精镗到 30mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量f=0.13（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度；min/48vc4、计算转速：，按机床实际转基基min/6.509314.80rDvn速 取 ；基基i/r工步 3：半精镗到 25.3mm；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：半精镗到 25.3mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量17f=0.13（mm/r） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度；min/50vc4、计算转速：，按机床实基基min/4.6293.514.0rDvn际转速取 ；基基in/6r工序 5：钻孔（2-10mm 和 2- 13mm） ；锪两个沉头孔 20mm，深 12mm；工步 1：钻两个 13mm 孔1、加工条件工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻锥度孔 10mm，保证零件图上的精度要求；机床：Z5125A 型钻床；刀具：，钻头直径 13mm，2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.3（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/30vc4、计算转速：18，按机床实际基基min/9.75134.010rDvn转速取 基基in/75r工步 2：钻两个 10mm 孔1、加工条件工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻锥度孔 10mm，保证零件图上的精度要求；机床：Z5125A 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 10mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.2（mm/r） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/30vc4、计算转速：，按机床实际转基基min/4.9510.31rDvn速取 基基min/0r工步 3：锪两个沉头孔 20mm，深 12mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：锪孔 20mm 19机床：Z525 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 20mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.3（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/30vc4、计算转速：，按机床实际转基基in/47201.3rDvn速取 基基min/50r工序 4：钻螺纹孔 5.2mm；钻深孔 6mm；工步 1：钻螺纹孔 5.2mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻孔 5.1mm；机床：Z5125A 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 5.2mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.15（mm/r ） ；3、确定切削速度：20根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/30vc4、计算转速：，按机床实际基基in/1862.5431rDvn转速取 ；基基min/60r工步 2：钻深孔 6mm1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：钻孔 6mm；机床：Z5125A 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 6mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.2（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/38vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/98.20164.310rDvn；基基min/8r21工序 6：攻螺纹孔 M6；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：攻螺纹孔 M6；机床：Z5125A 型钻床；刀具：高速钢麻花钻，钻头直径 6mm；2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取进给量 f=0.2（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度 ；min/38vc4、计算转速：，按机床实基基in/98.20164.310rDvn际转速取 ；基基mi/180rn工序 7：精镗到 40mm；30.2mm；25.5mm；工步 1：精镗到 40mm；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：精镗到 40mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 222、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量f=0.37（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度；min/48vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/2.38401.0rDvn；基基min/4r工步 2：精镗到 30.2mm；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：精镗到 30.2mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量f=0.13（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度23；min/48vc4、计算转速：，按机床实基基min/2.506.314.80rDvn际转速取 ；基基mi/50rn工步 3：精镗到 25.3mm；1、加工条件：工件材料：HT200， =200HBS，铸造；b加工需求：精镗到 25.5mm；机床：T68 镗床；刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取进给量f=0.13（mm/r ） ；3、确定切削速度：根据实用金属切削加工工艺手册 ，取切削速度；min/50vc4、计算转速：，按机床实基基min/5.624.1.30rDvn际转速取 基基in/6r24三、夹具设计：（一）铣平面夹具设计（1）研究原始质料利用本夹具主要用来粗铣底平面，该底平面对孔 、 、 的中402.35.心线要满足尺寸要求以及平行度要求。在粗铣此底平面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最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。（2）定位基准的选择由零件图可知：粗铣平面对孔 、 、 的中心线和轴线有尺寸402.35.要求及平行度要求，其设计基准为孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用 V 形块定心自动找到中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用 V 形块定心平面定位的方式，保证平面加工的技术要求。同时，应加一侧面定位支承来限制一个沿 轴移动的自由度。Y（3） 切削力及夹紧分析计算刀具材料： （高速钢端面铣刀） VCWr418刀具有关几何参数： 0015 00128085n0251mD638Zzmaf/2. map.由资料10机床夹具设计手册表 1-2-9 得，铣削切削力的计算公式：式（2.1）PzpCzKBfaF9.0172.01查资料10机床夹具设计手册表 得：102294pC对于灰铸铁： 取 ， 即5.0)19(Hp75B6.0K由式 2.1 得， )(.863.249.01.2.01 NFC 由资料9金属切削刀具表 1-2 可得：垂直切削力 ： （对称铣削） 式（2.2）)(6.579.0NCN背向力： 式（2.3）3825.P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25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：式（2.4）FKW安全系数 K 可按下式计算：式（2.5）6543210式中： 为各种因素的安全系数，见资料 10机床夹具设计手册6表 可得： 25.01.32.10. 由式 2.4 得 )(45694NFKWC6.97.7N)(8238.2PK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。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：式（2.6）)(210 tgtQLWz式中参数由资料10机床夹具设计手册可查得：92052其中： )(80mL)(N由式 2.6 得，螺旋夹紧力： )(640W易得： KW0经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。（4）误差分析与计算该夹具以平面定位 V 形块定心，V 形块定心元件中心线与平面规定的尺寸公差为 。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07.3该工序所规定的工序公差。式（2.7）gwj与机床夹具有关的加工误差 ，一般可用下式表示：j式（2.8）MjjWDAZWj 26由资料10机床夹具设计手册可得：平面定位 V 形块定心的定位误差 ： 0WD夹紧误差 ： 式（2.9）cos)(minaxyj其中接触变形位移值：式lNcHBkRnZaZy 04.)62.19( （2.10）由式 2.9 得， myj 3.os磨损造成的加工误差： 通常不超过Mj05.夹具相对刀具位置误差： 取AD1.误差总和： mwj 7052.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。（5）夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，支承钉和 V 形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。（二）钻底孔夹具设计（1）研究原始质料利用本夹具主要用来钻
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