ca6140车床后托架(831001型号)的机械加工工艺规程及夹具设计

机械制造技术课程设计说明书设计题目CA6140车床后托架零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计者所在班级指导教师加QQ929246250,有全套课程设计CAD图目录第1章CA6140车床后托架的零件分析111后托架的作用和结构112后托架的工艺分析2第2章后托架的工艺规程设计421确定毛坯的制造形式422基面的选择523制定工艺路线6231工序的合理组合6232工艺路线方案624机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1025确定切削用量及基本工时14第3章后托架的夹具设计2531夹具设计25311定位基准的选择25312切削力与夹紧分析计算25313误差分析与计算2832夹具说明29结论30致谢31参考文献32第1章CA6140车床后托架的零件分析11后托架的作用和结构本零件为CA6140车床后托架，用于机床和光杠，丝杠的连接。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。61RA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。零件具体结构见图11。图11零件大体结构12后托架的工艺分析零件有两个主要的加工表面，分别零件底面和一个侧面，这两个主要的加工表面之间有一定的位置要求，现分析如下1零件底面这一加工表面主要是平面的铣削，它为后来的加工定位。2侧面这一加工表面主要是40MM、302MM、255MM孔的0252030加工，主要的加工表面为40MM、302MM、255MM的孔，000它为后来的加工定位。这两个加工表面之间有着一定的位置要求，主要是零件底面与40MM、302MM、255MM的孔中心线连0252030线的平行度公差为100007、距离偏差为007MM。由以上分析可知，对这两个加工表面而言可以先粗加工零件底面，然后以次为基准加工侧面的40MM、302MM、255MM孔，0252030在由加工完的40MM、302MM、255MM孔作为基准精加025030工底面并且保证它们之间的位置精度要求。在进行其他精度要求低的加工。详细见表11。表11零件加工精度要求加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度RAM形位公差/后托架底面35007IT91600340孔4000250IT716100007A302孔302020IT1116100007A255孔255030IT1216100008B三杠孔中心距63005IT8220沉孔20IT1263，RZ50213孔13IT1263，RZ50210锥孔10IT1216,RZ506孔6IT12RZ50第2章后托架的工艺规程设计21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。由参考文献1见表21。铸件公差见表22。表21大批量生产的毛坯铸件的公差等级表22铸件尺寸公差加工余量的确定由参考文献1公式（21）及表21，22铸造类型为砂型铸造，材料未灰铸铁，公差等级CT取8，表23,24取机械加工余量等级为F，RMA取25，所以有RF2RMACT/22202258/2229表23铸件级别机械加工余量（RMA）表24毛坯铸件典型的机械加工余量等级（摘自GB/T64141999）22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，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度P）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是首先考虑选择一个尽可能大的切削深度P，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度P和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。23制定工艺路线231工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则工序分散原则工序集中原则一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。232工艺路线方案订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑尽量采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。初步制定工艺路线如表25。表25两条加工路线的对比方案方案工序号工序内容定位基准工序内容定位基准1粗铣底平面A侧面和外圆粗、精铣底平面A侧面和外圆2精铣底平粗侧面和外圆粗镗孔40、235底面和侧面3钻、扩孔40、25底面和侧面半精镗孔、4052底面和侧面4粗铰孔、40、235底面和侧面精镗孔、40、3底面和侧面5精铰孔、0侧面和两孔粗铣油槽底面和侧面6粗铣油槽底面和侧面钻、103底面和侧面7锪钻孔42底面和侧面扩孔底面和侧面8钻、103底面和侧面精铰锥孔10底面和侧面9扩孔底面和侧面锪钻孔、3底面和侧面10精铰锥孔10底面和侧面去毛刺11锪钻孔、底面和侧面钻、6M底面和孔加工工艺路线方案的论证方案在工序中先安排铣底平面，主要是因为底平面是以后工序的主要定位面之一，为提高定位精度。方案符合粗精加工分开原则。分析方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体加工路线见表26。135212钻、6M底面和孔52攻螺纹6M底面和孔13攻螺纹底面和孔锪平面14锪平面倒角去毛刺15倒角去毛刺检验16检验表26工艺加工路线工序号工种工作内容010铸造金属型铸造020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面A060粗镗粗镗镗孔，0352020254070铣粗铣油槽080半精镗半精镗镗孔，0302025090精镗精镗镗孔，0352020254100钻将孔、钻到1直径MD110扩孔钻将扩孔到要求尺寸32120锪孔钻锪孔、到要求尺寸120130铰精铰锥孔140钳去毛刺150钻钻孔、6M160攻丝攻螺纹170钳倒角去毛刺180检验190入库清洗，涂防锈油24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据参考文献2有表27可得孔035粗镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是1ITUMRA15M210半精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是02M084精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是7IUA61021孔023粗镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是12ITMR5M半精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是0UA2M084精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是7I61021孔025粗镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是12ITUMRA5M5半精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是0210精镗的精度等级，表面粗糙度，尺寸偏差是7I612根据工序要求，侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，根据参考文献2有表28，各工序余量如下粗镗孔，其余量值为；孔，其余量值为；0352M023M2孔，其余量值为。042半精镗孔，其余量值为；孔，其余量值为；0352M21023M21孔，其余量值为。04精镗孔，其余量值为；孔，其余量值为；0352M80023M80孔，其余量值为。04表27加工余量的标准公差等级铸件毛坯的基本尺寸分别为孔毛坯基本尺寸为；0352M5218025孔毛坯基本尺寸为；630孔毛坯基本尺寸为。0254M3680214根据参考文献2有表29，铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表210可得铸件尺寸公差分别为。、M990孔毛坯名义尺寸为；03525218025毛坯最大尺寸为；M41毛坯最小尺寸为；粗镗工序尺寸为2105半精镗工序尺寸为8407精镗后尺寸是，已达到零件图尺寸要求021025孔毛坯名义尺寸为；023M2683毛坯最大尺寸为；54026毛坯最小尺寸为；7粗镗工序尺寸为；2108半精镗工序尺寸为409精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即023孔毛坯名义尺寸为；0254M68214毛坯最大尺寸为；5036毛坯最小尺寸为；粗镗工序尺寸为2508半精镗工序尺寸为10239精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即0254表28镗孔的加工余量表29批量生产的公差等级表210铸件基本尺寸的公差等级25确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1粗、精铣底面机床双立轴圆工作台铣床KX52刀具硬质合金端铣刀（面铣刀）材料齿数VCWR418MD636Z粗铣铣削深度PAM3每齿进给量根据参考文献2有表211，取FZMAF/180铣削速度参照参考文献2有表212，取VSV/2表211机床加工进给量表212孔加工的背吃刀量机床主轴转速N，式（2MIN/97361430210RDVNIN/370R1）实际铣削速度式（2VSND/2160137402）进给量式（2FSMZNAFF/3783）工作台每分进给量MFIN/639/6SVF，被切削层长度由毛坯尺寸可知A60LL7刀具切入长度式（21L1502ADM8244）取；刀具切出长度取，走刀次数为1ML2512LM机动时间式（21JTIN260395761MJFL5）精铣铣削深度，每齿进给量取PA51FAZMF/150铣削速度取VSM/机床主轴转速，由式（21）有N，IN/9645631010RDIN/460R实际铣削速度，由式（22）有VSMNV/52601430进给量，由式（23）有FSMZNAVFF/960/46150工作台每分进给量MFIN/9SF被切削层长度由毛坯尺寸可知LML7刀具切入长度精铣时1DL631刀具切出长度取，走刀次数为1。2L机动时间，由式（25）有JTMIN30426722MJFLT本工序机动时间IN59036021JJJTT表213高速钢及硬质合金镗刀的进给量工序2粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔机床卧式镗床68T刀具硬质合金镗刀，镗刀材料5YT粗镗孔035切削深度，毛坯孔径。PAM2MD210进给量根据参考文献2有表213，刀杆伸出长度取，切削F20深度为。因此确定进给量。2RF/35切削速度取IN1/0SV机床主轴转速，由式（21）有N，取MIN/0631524310RDVNIN/30R实际切削速度，由式（22）有SNV/06100刀具切入长度式（21LMTGTGKARP4523026）刀具切出长度取2LM53L2工作台每分钟进给量式（2FIN/10530MFN7）被切削层长度，行程次数L60I机动时间，由式（25）有1JTMIN601546021MJFLT粗镗孔023切削深度，毛坯孔径PAD260进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。FM2M因此确定进给量。RF/450切削速度取VIN13S机床主轴转速，由式（21）有NMI/2651430RDN取MIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSMDV/34061025430工作台每分钟进给量，由式（27）有F，被切削层长度IN/5245FNMLM60刀具切入长度，由式（26）有1LMTGTGKALRP4523021刀具切出长度取，行程次数2LL42I1机动时间，由式（25）有1JTMIN62015246021MJFLT粗镗孔0切削深度，毛坯孔径。PAD360进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。FM2M2因此确定进给量RF/50切削速度取VIN4S机床主轴转速，由式（21）有N，取MI/31261430RDIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSMNDV/47061025340工作台每分钟进给量，由式（27）有FIN/25FNM被切削层长度LM60刀具切入长度，由式（26）有1TGTGKALRP4523021刀具切出长度取，行程次数2LMML42I1机动时间，由式（25）有1JTIN56012456021MJFLT半精镗孔03切削深度，粗镗后孔径PAM1MD5230进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。F20因此确定进给量RF/35切削速度取VIN/819S机床主轴转速，由式（21）有N，取MI/32651430RDIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSMNDV/31061025340工作台每分进给量由式（27）有FIN/58723FNM被切削层长度LM60刀具切入长度，由式（26）有1TGTGKALRP423021刀具切出长度取，行程次数2LM5ML42I1机动时间，由式（25）有1JTIN7058746021MJFLT半精镗孔203切削深度，粗镗后孔径PAMD280进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。F2因此确定进给量RF/35切削速度取VIN/420S机床主轴转速，由式（21）有N，取MI/3821430RDIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSMNDV/36010258430工作台每分钟进给量由式（27）FIN/58723FNM被切削层长度LM60刀具切入长度，由式（26）有1TGTGKALRP423021刀具切出长度取，行程次数2LM5ML42I1机动时间，由式（25）有1JTIN7058746021MJFLT半精镗孔02切削深度，粗镗后孔径PAM1MD380进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。F202因此确定进给量RF/4切削速度取VINS机床主轴转速，由式（21）有N，取MI/142038140RDIN/20R实际切削速度，由式（22）有VSMNDV/39061028430工作台每分钟进给量由式（27）有FIN/842FNM被切削层长度LM60刀具切入长度，由式（26）有1TGTGKALRP423021刀具切出长度取，行程次数2LM5ML42I1机动时间，由式（25）有1JTMIN8084601JFT精镗孔0352切削深度，半精镗后孔径PAM8D7240进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。F20M因此确定进给量RF/切削速度取VIN183S机床主轴转速，由式（22）有N，取MI/0274130RDIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSNV/206105240工作台每分钟进给量由式（27）有MFIN/702580FNM被切削层长度L6刀具切入长度，由式（26）有1MTGTGKALRP53208321刀具切出长度取，行程次数2LL42I1机动时间，由式（25）有1JTMIN960174536021MJFLT精镗孔02切削深度，半精镗后孔径PA8MD4290进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。FM20因此确定进给量RF/3切削速度取VIN/4S机床主轴转速，由式（21）有N，取MI/98204130RDIN/250R实际切削速度，由式（22）有VSNV/8061025940工作台每分钟进给量，由式（27）有MFMIN/75203FNM被切削层长度L6刀具切入长度，由式（26）有1MTGTGKALRP53208321刀具切出长度取，行程次数2LL42I1机动时间，由式（25）有1JTMIN90175436021MJFLT精镗孔02切削深度，半精镗后孔径PA8MD2390进给量刀杆伸出长度取，切削深度为。FM20因此确定进给量RF/35切削速度取VIN1S机床主轴转速，由式（22）有N，取MI/670239140RDIN/20R实际切削速度，由式（22）有VSNV/0610230工作台每分钟进给量由式（27）有MFIN/7235FNM被切削层长度LM60刀具切入长度，由式（26）有1TGTGKALRP53208321刀具切出长度取，行程次数2LMML42I1机动时间，由式（27）有1JTIN960174536021MJFLT本工序所用的机动时间JTMIN7960807056206JT第3章后托架的夹具设计31夹具设计311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40235要求，在对孔进行加工前，底平面进行了粗铣加工。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40235来设计镗模，从而满足孔轴线间的位置公差要求。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，应加一侧面工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。312切削力与夹紧分析计算镗刀材料（硬质合金镗刀）5YT刀具的几何参数60粗K90精100S80由参考文献3机床夹具设计手册有表31可得圆周切削分力公式式（3PPCKFAF750921）式中MAP81RF/4式（3RPSOPKKK2）查表32得取NMPHB15017540N由表33可得参数94KOPK1SP0RPK即76NFC同理径向切削分力公式式（3PPPFAF750933）式中参数70PKK1OPSPK01RP即134NFP轴向切削分力公式式（3PPFFAF4054）式中参数1PKKOP1SPK0RP即59624NFF表31车削切削力的计算公式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。即式（3FKW5）安全系数K可按下式计算式（365432106）式中为各种因素的安全系数，见文献1有表34可得60250132121K所以式（3494NFKWC7）式（3621975276NK8）式（3838NFP9）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