CA6140后托架831001机械加工工艺规程和夹具设计-镗三杠孔【方案2】
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ca6140
托架
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镗三杠孔
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第 1 页 共 26 页目 录前言.1一、零件的分析(一)计算生产纲领,确定生产类型.1(二)零件的作用.1(三)零件的工艺分析.1二、工艺规程的设计(一)确定毛坯的制造形式.2(二)基准的选择.2(三)工艺路线的拟订.3(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定.6(五)各工序的基本公时.7三、夹具设计(一)问题的提出.(二)夹具设计.四、总结.五、主要参考文献.第 2 页 共 26 页前 言机械制造工艺与机床夹具课程设计是在学完了机械制造工艺与机床夹具和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。就我个人而言，希望通过这次课程设计，对今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为回厂后的工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位教师给予批评指教。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。（三）零件的工艺分析：CA6140 车床后托架共有两组表面，他们之间有一定的位置要求。现叙述如下：1、以 40mm 孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：40 mm，30.2025。mm 及 25.5 mm 的孔,两沉头孔为 20mm，两装配铰孔 13mm，深孔 6mm，螺纹20。03。M6，两销孔。其中，主要加工表面为 40 mm ，30.2 mm 及 25.5 mm 的三个025。20。30。孔。第 3 页 共 26 页2、以底面 12060mm 为中心的加工表面：这一组加工表面包括底面 12060mm 和锪平面。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：40 mm 孔的轴线与底面的平行度为 100：0.07； 1 025。30.2 mm 孔的轴线与底面的平行度为 100：0.07； 2 0。30.2 mm 孔的轴线与底面的平行度为 100：0.07； 3 2。下底面的平面度误差为 0.03； 4毛线孔的中心线与底面的尺寸误差为0.07； 5由此可分析知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面，然后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。二、工艺规程的设计：（一）确定毛坯的制造形式：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，故我们可以考虑以顶面加一个可调025。第 4 页 共 26 页支撑作为粗基准，以此基准把底面 12060mm 先加工出来，由于此顶面只限制了X、Y、Z 的转动和 Z 的移动 4 个自由度，故可以考虑选左端面为第二基准面，此二面可以限制 6 个自由度，达到完全定位。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。1、工艺方案一：工序 10：粗、精铣底面，保证尺寸 12060mm；工序 20：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔 20mm；工序 30：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 40：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 50：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 60：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm； 工序 70：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 80：攻螺纹孔 M6；工序 90：加工油槽，去毛刺；工序 100：按图纸要求检验；2、工艺方案二：第 5 页 共 26 页工序 10：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 20：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 30：粗、精铣底面，保证尺寸 12060mm；工序 40：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔 20mm工序 50：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 60：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm；工序 70：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 80：攻螺纹孔 M6；工序 90：加工油槽，去毛刺；工序 100：按图纸要求检验；3、工艺方案的比较分析：以上两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以底面为中心的表面，再以此为基准加工 3 个孔及其他相关的孔；方案二却恰恰相反，先加工 3 个孔，再以孔定位加工底面。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。因此，方案二的工序不太合适，我们采用方案一的大致顺序。经过分析，方案一的加工顺序是先粗加工、精加工一组表面，再粗加工、精加工另外一组平面。这看上去大致是合理的，但仔细推敲后，发现仍然有不太符合工艺原则，现将改进的工艺过程具体分析如下：工序 10：粗、精铣底面，保证尺寸 12060mm；工序 20：钻两个 13mm 的孔；钻两个销孔 10mm；锪两个沉头孔 20mm；第 6 页 共 26 页工序 30：钻孔 38mm；钻孔 28mm；钻孔 23.5mm；锪平孔 25.5mm 端面；工序 40：扩孔 39.5mm；扩孔 29.5mm；扩孔 29.5mm；工序 50：钻螺纹孔 5.1mm；钻深孔 6mm；工序 60：攻螺纹孔 M6；工序 70：半精镗 40mm； 30mm； 25mm；工序 80：加工油槽； 工序 90：精镗孔 40mm； 30.2mm； 25.5mm；工序 100：去毛刺；工序 110：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（12060mm）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：第 7 页 共 26 页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；（五)确定切削用量及基本工时 ： 工序 10：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，保证尺寸 12060mm 和台阶高 18mm；机床：X6132 型铣床；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p加工的铣削深度 a =0.5mm；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)；精铣时的每转进给量 f=0.8（mm/z） ；z4、确定主轴转速：参考实用金属切削加工工艺手册表 8-4，取粗铣时的主轴转第 8 页 共 26 页速为 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/6015p而 由手册查得 =1， =1zfz/.FZvpKvFZ故 1，所以：pmK KW32.15.4.215.0604.9278.14.5 起所耗功率远小于机床功率，故可用。7、计算基本工时：参考机械加工工艺手册 （软件版）确定切入和切出的行程长度，而工件的长度为 ，故铣刀的工作行基ml102 基m120l程为 。所以，基本工时为：基l30.41（m/min） （粗铣时） ；1504.21nflT基1.08（m/min） （精铣时） ；8.3fl基工序 20：钻四个定位孔（2-10mm 和 2- 13mm） ；锪两个沉头孔 20mm，深2mm；第 9 页 共 26 页工步 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/0vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/9.75134.01rDvn；基基mi/750r5、计算基本时间：基基 min14.037521nflT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；第 10 页 共 26 页机床：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/0vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/4.9510.31rDvn；基基mi/0r5、计算基本时间：nflT21基 基min3.02465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 机床：Z5125A 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，取进给量第 11 页 共 26 页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/0vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/47201.3rDvn；基基mi/50r5、计算基本时间：nflT21基 基min16.03.5工序 30：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：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度第 12 页 共 26 页；min/28vc4、计算转速：，按机床实际转速取基基min/5.31824.10rDvn；基基mi/32r5、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：，按机床实际转基基min/5.379.214.380rDvn速取 ；基基min/8r第 13 页 共 26 页5、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：，按机床实际转基基min/7.3495.21.380rDvn速取 ；基基min/5r5、计算基本时间：nflT21基 基min1.04.35工序 40：扩孔到 38.7mm；29.5mm；24.5mm；工步 1：扩孔到 38.7mm第 14 页 共 26 页1、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：，按机床实际转基基min/63.2097.814.30rDvn速取 ；基基min/2r5、计算基本时间：nflT21基 基min63.05.46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；第 15 页 共 26 页刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径 29.5mm；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=0.6（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/2vc4、计算转速：，按机床实际转基基min/5.34.291.30rDvn速取 ；基基min/5r5、计算基本时间：nflT21基 基min32.06.354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） ；第 16 页 共 26 页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：，按机床实际转基基min/97.365.241.380rDvn速取 ；基基min/6r5、计算基本时间：nflT21基 基in46.0.365工序 50：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：根据实用金属切削加工工艺手册中表 5-6，取切削速度；min/0vc第 17 页 共 26 页4、计算转速：，按机床实际转速基基min/1862.543010rDvn取 ；基基min/6r5、计算基本时间：nflT21基 基min14.05.6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/8vc4、计算转速：，按机床实际转基基min/98.20164.310rDvn速取 ；基基min/8r5、计算基本时间：第 18 页 共 26 页nflT21基 基min29.0.8459工序 60：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/8vc4、计算转速：，按机床实际基基min/98.20164.310rDvn转速取 ；基基min/8r5、计算基本时间：nflT21基 基in10.8045工序 70：半精镗到 39.7mm； 30mm； 25.3mm；工步 1：半精镗到 39.7mm；1、加工条件：第 19 页 共 26 页工件材料：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：，按机床实际转速基基min/3857.914.30rDvn取 ；基基mi/r5、计算基本时间：nflT21基 基min45.037.46工步 2：半精镗到 30mm；1、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； 第 20 页 共 26 页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：，按机床实际转速基基min/6.509314.80rDvn取 ；基基mi/5r5、计算基本时间：nflT21基 基min0.13.546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 f=0.13（mm/r） ；3、确定切削速度：第 21 页 共 26 页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：，按机床实际转基基min/4.6293.514.0rDvn速取 ；基基min/630r5、计算基本时间：nflT21基 基min81.03.64工序 80：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； 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：第 22 页 共 26 页，按机床实际转速基基min/2.38401.0rDvn取 ；基基mi/4r5、计算基本时间：nflT21基 基min45.037.46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；min/48vc4、计算转速：，按机床实际转基基min/2.506.314.80rDvn速取 ；基基min/5r5、计算基本时间：第 23 页 共 26 页nflT21基 基min0.13.546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：，按机床实际转基基min/5.624.1.30rDvn速取 ；基基min/60r5、计算基本时间：nflT21基 基min81.03.64三、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，需要设计专用夹具。经过指导老师的布置和协商，决定设计精镗三杠孔（40 mm，30.2 mm 及025。20。第 24 页 共 26 页25.5 mm）的专用夹具。此夹具将用于 T68 卧式镗床。刀具采用硬质合金镗刀，对工件03。的三杠孔分别进行镗削加工。（一）问题的提出：本夹具主要用来精镗三杠孔（40 mm，30.2 mm 及 25.5 mm） 。这三个孔025。20。03。的轴线与底面的平行度、各个孔的轴线的平行度都有一定的技术要求。因在本次加工前所有要求表面均已加工完毕。因此，精度已经不是主要问题。所以，在本次加工中主要应考虑如何提高劳动生产率、降低劳动强度、改善劳动条件
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