夹具设计车床CA6140后托架课程设计说明书

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“车床CA6140后托架”零件的机械加工规程及工艺装备（年产4000件）专 业：08机电姓 名： 学 号： 指导老师： 机电工程学院序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课；技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习。也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学四年生活中占有重要的地位。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给与请教。一零件的分析(一)零件的作用题目所给的是机床CA6140车床的后托架，是机床的附件，对加工零件超出车身长度的细长杆零件时，用来支撑工件

2、，防止其偏移或松动。（二）零件的工艺分析由零件图可得后托架主要加工底面，侧面三孔，顶面四孔，以及左视图上的螺纹孔。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。（2）精加工孔, , 要求达到的精度等级为。粗糙度为，且以底平面为基准，要求平行度公差为。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。（4） 其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。二工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，由于零件形状规范，可以直接用

3、铸造，属于中批生产。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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。（1）粗基准的选择粗基准选择一般的原则1.保证相互位置要求的原则 2.保证加工表面加工余量合理分配的原则 3.便于装夹的原则 4.粗基准一般不得重复的原则。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）精基准的

4、选择原则选择精基准的原则1.基准重合原则 2.统一基准原则 3.互为基准原则 4.自为基准原则 5.便于装夹原则。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

5、夹准。（三）.制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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保证。1.加工工艺路线方案在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，中批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表：工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣底平面侧面和外圆粗、精铣底平面侧面和外圆020精铣底平粗侧面和外圆粗镗孔：、 底面和侧面040钻、扩孔：、 底面和侧面半精镗孔：、底面和侧面050粗铰孔：、 底面和侧面精镗孔：、底面和侧面060精铰孔：、 侧面和两孔粗铣油槽底面和侧面0

6、70粗铣油槽底面和侧面钻：、底面和侧面080锪钻孔：底面和侧面扩孔底面和侧面090钻：、底面和侧面精铰锥孔：底面和侧面110扩孔底面和侧面锪钻孔：、底面和侧面120精铰锥孔：底面和侧面去毛刺130锪钻孔：、底面和侧面钻：、底面和孔140钻：、底面和孔攻螺纹底面和孔150攻螺纹底面和孔锪平面160锪平面倒角去毛刺160倒角去毛刺检验170检验加工工艺路线方案的论证：方案在120工序中按排倒角去毛刺，这不仅避免划伤工人的手，而且给以后的定位及装配得到可靠的保证。方案在010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。最后加工路线工序号

7、工 种工作内容说 明010铸造铸造铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：孔：、020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床060粗镗粗镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）070铣粗铣油槽080半精镗半精镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）090精镗精镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）工件用专用夹具装夹；摇臂钻床100钻将孔、钻到直径110扩孔钻将扩孔到要求尺寸120锪孔钻锪孔、到要求尺寸130铰精铰锥孔14

8、0钳去毛刺工件用专用夹具装夹；摇臂钻床150钻钻孔、160攻丝攻螺纹170钳倒角去毛刺180检验（四），机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 表3 (参考参数)加工表面 加工方法表面粗糙度Ra表面光洁度公差等级公差等级加工余量说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨12.56.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.85

9、0.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.40.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/d2L/

10、d=210时,加工误差增加1.22倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣细刨,细铣粗 磨半精磨精 磨研 磨12.56.30.81.60.80.80.11346786779791014IT14IT11IT10IT9IT6IT9IT7IT6IT7IT6IT511910986867575520.92.30.20.30.160.050.030.030.010.03指平面最大尺寸500以下的铸件的平面余量底平面的偏差及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，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献机械加工工艺手册表3.2-23。其余量值规定为，现取。表3

11、.2-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：由参考文献机械加工工艺手册表2.3-59，其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为，又根据参考文献机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：粗铣后最小尺寸为：精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与侧面三孔（，）的中心线的尺寸为。正视图上的三孔的偏差及加工余量计算参照参考文献机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献互换性与技术测量表1-8，可以查得：孔：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：

12、，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是根据工序要求，侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗： 孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。半精镗： 孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手

13、册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。精镗： 孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。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：。根据参考文献机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为：孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸是，已达到零件图尺寸要求孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸

14、为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：；半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即：孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即顶面两组孔和，以及另外一组的锥孔和毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为，表面粗糙度要求为。参照参考文献机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。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：钻扩锪钻孔： 扩孔： （Z为单边余量）锪孔： （Z为单边余量） 第二组：的锥孔和加工该组孔的工艺是：钻锪铰钻孔： 锪孔： （Z为单边余量）铰孔： （五）确定切削用量及基本工时1.8.1

15、 工序1：粗、精铣底面机床：双立轴圆工作台铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数粗铣铣削深度：每齿进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， 式（1.1）实际铣削速度： 式（1.2）进给量： 式（1.3）工作台每分进给量： ：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（1.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 式（1.5）精铣：铣削深度：每齿进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-81，

16、取机床主轴转速，由式（1.1）有：， 实际铣削速度，由式（1.2）有：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 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：本工序机动时间1.8.2 工序2 粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：粗镗孔切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：工作台每分钟进给量

17、： 式（1.7）被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.6）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：粗镗孔切削深度：，毛坯孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.1）有：取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：粗镗孔切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削

18、深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取：机床主轴转速，由式（1.1）有，取实际切削速度，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：刀具切入长

19、度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取：机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度

20、：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.2）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出

21、长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册

22、表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.2）有：，取实际切削速度，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：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.7）有：本工序所用的机动时间：1.8.3 工序3：钻顶面四孔钻顶面四孔（其中包括钻孔，和扩孔，铰孔，以及锪孔，）机床：刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84） 公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料：钻孔，以及的锥孔钻孔时先采取的是钻到在扩到，所以，另外的两个锥孔也先钻到。切削深度：进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-

23、52，取切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 式（1.9）扩孔钻孔时先采取的是钻到再扩到，所以，切削深度：进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（1.9）有：锪孔切削深度：，根据参考文献机械加工工艺手

24、册表查得：进给量,切削速度；取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有： 被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为2机动时间，由式（1.5）有：锪孔切削深度：，根据参考文献机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度；取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有： 被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（1.5）有：铰孔切削深度：，进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-58，取切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-60，取机床主轴转速，由式（1.

25、1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（1.9）有：1.8.4 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）机床：钻 切削深度：根据参考文献机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取加工基本时间，由式（1.5）有： 钻螺孔切削深度：进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-39，取切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，由式

26、（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间，由式（1.5）有：、攻螺纹孔机床：组合攻丝机刀具：高速钢机动丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取丝锥回转转速：取实际切削速度，由式（1.2）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机动时间，由式（1.5）有：钻顶面四孔的机动时间：这些工序的加工机动时间的总和是：最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程终合卡

27、片。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，需设计专用夹具。 经过与指导老师给题，决定设计加工2-13，2-10孔夹具。一、问题提出利用本夹具主要用来钻、铰加工孔、。加工时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，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。二夹具设计1.定位基准的选择由零件图可知：顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求，在对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不加工的侧面，因此，选后侧面和做侧面面为定位精基准（设计基准）来满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。2.切削力及夹紧力的计算由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.16）式中 查表得： 实际所需夹紧力：由参考文献机床夹具设计手册表得：安全系数K可按下式计算，由式（2.4）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 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。