机械制造工程学课程设计说明书后托架讲解学习

1、湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称： 机械制造工程学课程设计报告题目：CA6140后托架学生姓名：李本章所在学院：机械工程学院专业班级： 机械设计制造及其自动化学生学号：11430529110609指导教师：王晓青2014 年 9月 27 日摘要本文主要叙述 CA6140 后托架的毛坯批量加工设计的一套专门的夹具，从工件 的定位、工件的工艺分析以及工艺加工、 基准选择以及加工余量等方面进行分析， 在保证零件的工艺标准的基础上， 再结合考虑零件的加工精度和夹具的操作方便、 安全可靠。等因素，设计出一套专用夹具。关键词 CA6140 托架 专用夹具设计、机械加工工艺规程设计 11. 零件的工艺分

2、析 11.1后托架（CA6140车床）的作用 11.2后托架的结构特点 11.3后托架的结构工艺性 11.4后托架的技术要求 22. 生产类型确定 23. 选择毛坯类型和制造方法 24. 工艺路线确定 24.1定位基准的选择 24.2各表面加工方法的确定 44.3工艺路线的拟订 44.4机械加工顺序的安排 44.5加工设备与工艺装备的选择 45. 机械加工工序设计 45.1确定加工余量及工序尺寸 45.2确定各工序切削用量 5.、夹具设计 61. 研究原始质料 62. 定位基准的选择 63. 切削力及夹紧力的计算 64. 误差分析与计算 75. 夹具设计及操作的简要说明 7 总结 8 参考文献

3、 8、机械加工工艺规程设计1. 零件的工艺分析1.1后托架（CA6140车床）的作用课程设计所给的零件是CA6140车床后托架，CA6140车床后托架安装在卧式 机床上，当采用双向引导刀具时，且有较高精度时，刀具和主轴之间采用浮动长 头连接，在动力头退回原位，刀具又退离夹具刀套的情况下，采用托架来支撑刀 杆，以防止刀杆产生下垂，保证下次工作循环中，刀具能顺利进入刀套。所以后 托架在机床上主要起支撑刀杆的作用，保证机床能顺利正常工作。1.2后托架的结构特点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

4、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。1.3后托架的结构工艺性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

5、计的要求。1.4 后托架的技术要求 其加工有四组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个 孔。(1) 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Ra 1.6，平面度公差要求是 0.03 。0.30. 025(2) 加工是侧面的三孔，分别为25.50 ， 30.200.2 ， 400，其表面粗糙度要求 Ra 1.6 三孔轴线对底平面具有平行度要求。(3) 加工顶面的四个孔，分别是以 2X 13和2X 20为一组的阶梯孔，这 组孔的表面粗糙度要求是Rz50，Ra 6.3，以及以2X 13和2X 10的阶梯孔， 其中 2X 10是装配铰孔，其中 2X 13孔的表面粗糙

6、度要求是 Rz50， Ra 6.3， 2X 10是装配铰孔的表面粗糙度的要求是 Ra 1.6。(4) 加工侧面两孔，分别是以6和M6组的通孔。其表面精度没有要求， 只需通过钻孔铰孔可完成，M6的螺纹孔需攻螺纹。(5) 钳工加工 40孔内的油槽。2. 生产类型确定中批量生产。3. 选择毛坯类型和制造方法零件材料为HT20Q在卧式车床上后托架起支撑作用，是保证车床正常运行 不可缺少的零件。后托架承受中等载荷， 采用砂型铸造的方法。 由于中批量生产 故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型 ，这不仅简化了造型和合箱操作， 还因砂型紧实度较为均匀， 铸件的表面质量得到提高， 在切削加工前进行人工时 效处

7、理，消除铸件表面和壁厚较薄的部位内应力、减小工件变形。4. 工艺路线确定4.1 定位基准的选择4.1.1 粗基准的选择粗基准选择应遵循以下原则：（1）为保证重要加工表面加工余量均匀， 应选择重要加工表面作为粗基准。（2）为了保证非加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作 为粗基准； 如果零件表面上同时具有多个非加工表面时， 应选择与加工面位置精 度要求最高的非加工表面作为粗基准。（3）有多个表面需要一次性加工时，应选择精度要求最高，或者加工余量 最小的表面作为粗基准。（4）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。（5）选择粗基准的表面应该平整光洁， 有一定面积， 无非边、浇口、冒口

8、， 以保证定位稳定、夹紧可靠。所以要保证孔与孔、孔与面、面与面之间的位置精度，保证CA614 0车床后托架与整个车床上统一基准，CA6140车床后托架选择侧面作为粗基准。4.1.2 精基准的选择选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹方便，一般遵循以下原则：（1）基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准。 这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则 即应尽可能采用同一个定位基准加工工件上的各个表面。 这样可以简化工艺规程的制定，减少夹具的数量，节约夹具设计和制造费用； 减 少基准的转换，更有利于保证表面间的相互位置精度。3）互为基准原则 即对工件上两个

9、相互位置精度要求比较高的表面进行加工时，可以利用两个表面相互作为基准，反复进行加工，以保证精度要求(4) 自为基准原则 即某些表面加工余量小而均匀时， 可选择加工表面本身 作为定位基准。(5) 准确可靠原则 即所选基准应保证工件定位准确、安装可靠；夹具设计 简单、操作方便。考虑定位基准统一，CA6140车床后托架选择底面 A作为精基准，底面A不 仅与侧面三孔保持平行，而且加工面积大、平整光洁、便于装夹，加上以 ？40和 ?30.2两孔一起，一面两孔定位，更能满足后托架与机床基准统一。4.2机械加工顺序的安排工序加工面加工方法加工装备加工限制自由度定位面限制自由度铸造10底面A粗精铣立式铣床孔4

10、0严5粗镗2030.200'2半精镗卧式镗床25.500'3精镗30油槽钳工40孔2 132 10钻摇臂钻床50孔213扩孔钻摇臂钻床60孔22013锪孔钻摇臂钻床70孔210铰摇臂钻床80螺纹M6孔6钻摇臂钻床90螺纹M6攻丝摇臂钻床检验入库4.3加工设备与工艺装备的选择钻孔2X 13，以及210的锥孔；扩孔213 ；锪孔220 , 13 ；铰孔210机床选用摇臂钻床 Z3025，选用专用钻夹具，硬质合金锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，锥柄 平底锪孔钻，锥柄机用铰刀，量具选用孔用塞规。铳地平面选用立式铳床。粗镗，半精镗， 精镗，选用卧式镗床。5. 机械加工工序设计5.1确定加工余

11、量及工序尺寸顶面两组孔213和220，以及另外一组210的锥孔和213毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT 12，表面粗糙度要求为 Rz50。参照参考文献1机械制造工程学课程设计指导丛书表 2.3-47,表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：第一组：213和220钻孔213时先采取的是钻到210再扩到2 13，所以D 13mm, di 10钻孔：102Z5mm（Z 为单边余量）扩孔：132Z3mm（Z 为单边余量）锪孔：202Z7mm（Z 为单边余量）第二组：210 的锥孔和213加工该组孔的工艺是：钻锪铰钻孔：102Z5mm（ Z 为单边余量）锪孔：132Z4mm（ Z 为单边余量）铰

12、孔：102Z0.15mm（ Z 为单边余量）5.2 确定各工序切削用量25.2.1 钻孔13 ，以及 210的锥孔：钻孔 2 13时先采取的是钻到210在扩到 213，所以 D10mm,另外的两个2 10 锥孔也先钻到 2 10 。切削深度 ap： ap 5mm进给量 f ：根据参考文献 1 机械制造工程学课程设计指导丛书表 4-16，取0.5mm / r切削速度 V ：参照参考文献 1 机械制造工程学课程设计指导丛书表 4-17，取V 0.447m / s文献2 机械加工工艺手册表 4-19 得：F f 3275( N )M 12.066( N ?m)它们均小于机床的最大经给力7840N和机

13、床的最大扭转力矩 196N?m,故机床刚度足够。5.2.2 扩孔 2 13：进给量f :根据参考文献1机械制造工程学课程设计指导丛书表 4-20,取f 0.8mm/ r切削速度V : v601 mTmapv石 kvm/s计算得V 0.37m/ s5.2.3 锪孔 5.2.5铰孔D 10mm进给量f :根据参考文献1机械制造工程学课程设计指导丛书表 4-25，f 0 2.0mm/r 取 f 1.2mm/r20D 20mm4-31，查得：进给量0.3m/ s根据参考文献1机械制造工程学课程设计指导丛书表f 0.1O.mm/r ,切削速度 V 0.2 0.41m/ s ；取 V5.2.4锪孔13.D

14、 13mm4-31，查得：进给量0.35m/s根据参考文献1机械制造工程学课程设计指导丛书表f 0.1 0.15mm/r ,切削速度 V 0.2 0.41m/ s ；取 V切削速度V :根据公式v601 mTmapv0.15m/ s二、夹具设计1 研究原始质料铰加工顶面的四孔，其中包括钻顶面四孔 （其中包利用本夹具主要用来钻、括钻孔4 10mm和扩孔2 13mm，铰孔2 10mm，以及锪孔220, 13mm)。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。2定位基准的选择由零件图可知

15、：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。3切削力及夹紧力的计算由资料机床夹具设计手册查表1 2 7可得：切削力公式：Ff 412D1.2f 0.75Kp式(2.17)式中 D 10mm f 0.3mm/r查表 1 2 8 得：Kp eHB)

16、0.60.95p 190即：Ff 1980.69(N)实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表1 2 11得： WK Ff K安全系数K可按下式计算，由式(2.5)有：K K0K1K2K3K4K5K6式中：K。K6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1 2 1可得：K 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.0 2.25所以 WK K Ff 1980.69 2.25 4456.55(N)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。取 K 2.25，10.16，20.2螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式(2.9)

17、有：W0 QL tg !ztg(2) 5830(n)式中参数由16机床夹具设计手册可查得：9.33 rz 5.67519029 501 36其中： L 140(mm) Q 80(N)由16 机床夹具设计手册表 1 2 26 得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0 WK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底面、 侧面和顶面为定位基准， 要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸 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。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献 15 互换性与技术测量表 1 25 可知：取m (中等级)即：尺寸偏差为15 0.2、107 0.3由16 机床夹具设计手册可得：、定位误差：定位尺寸公差0.2mm，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 D.W 0.2mm、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即：j?j 0、磨损造成的加工误差：j?M通常不超过0.005mm、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即 D?A 0.06mm误差总和： j w 0.265mm0.5mm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。三 . 总结综上所述，由于CA614后托架属于大批量生产，为了节约成本， 降低劳动强度以 及提高生产