CA6140机床后托架设计说明书张廷雄

1、前 言 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。本课程设计研究CA6140机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。本课程设计在设计的过程当中，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

2、艺 夹具 目 录前 言.1一、后托架的工艺分析及生产类型的确定：.31.1后托架的用途：.31.2后托架的技术要求：.31.3审查后托架的工艺性：.31.4确定后托架的生产类型：.4二、确定毛坯、绘制毛坯简图：.42.1选择毛坯 ：.42.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工量:.5三、拟定后托架工艺路线：.53.1定位基准的选择：.63.2各表面加工方案的确定：.73.3工序顺序的安排：.74、确定工艺路线.8四、确定加工余量和工序尺寸：.94.1机械加工余量和工序尺寸的确定（铣底面）：.9五、确定切削用量及时间额:.105.1加工条件:.105.2确定铣削深度：.105.3确定每齿进给量：.10

3、5.4确定主轴转速：.105.5计算铣削速度：.105.6校核机床功率：.105.7计算基本工时：.106、 夹具设计：.116.1研究原始质料 ：.116.2定位基准的选择：.116.3夹具体图：.116.4切削力及夹紧分析计算（粗铣时）：.116.5误差分析与计算：.126.6定位元件与夹具体的连接：.126.7夹具图：.136.8夹具设计及操作的简要说明：.13设计心得 .13参考文献 .141、后托架的工艺分析及生产类型的确定1.1后托架的用途： 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ø40mm与ø30.2mm之间的

4、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。1.2后托架的技术要求：该零件为铸件，材料为灰铸铁，重量为。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ø40mm孔为中心的加工表面,这一组加工表面包括：ø40mm，ø30.2mm及ø22.5mm的孔,两沉头孔为ø20mm，两装配铰孔ø13mm，深孔ø6mm，螺纹M6，两销孔。其中，主要加工表面为ø40mm ，ø30.2mm及ø22.5mm的三个孔。（2） 以底面120

5、×60mm为中心的加工表面,这一组加工表面包括底面120×60mm和锪平面。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：a.要求精加工、 、的精度等级为，粗糙度，且以底平面为基准，要求平行度公差为。（主要满足加工孔的位置精度，其他各个孔的加工都要以底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。） b.要求精加工底平面粗糙度，平面度公差为。c.要求加工、粗糙度为。d.是锥孔，要求精铰加工，粗糙度。e.对于孔口进行锪平加工。f.加工螺纹孔。g.其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。 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

6、另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。后托架零件技术要求表加工表面尺寸与偏差/mm公差及精度表面粗糙度形位公差底平面120×60平面度公差为侧孔ø22.5平行度公差为侧孔ø30.2平行度公差为侧孔ø40平行度公差为顶孔ø10顶孔ø13沉孔ø20螺纹孔M61.3审查后托架的工艺性：分析后托架零件图可知，后托架底面120×60mm高出相邻表面，既减少加工面积，又减少了加工难度。孔，孔和孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。另外，该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，很容易加

7、工要求；主要工作表面加工精度虽然相对较高，但是也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质地加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。1.4确定后托架的生产类型：依题知：Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率为3%，废品率为0.5%。代入公式得：N=Qm（1+3%）（1+0.5%）=5000×1×（1+3%）（1+0.5%）=5175.75件/年根据后托架的质量查表14知，该后托架属轻型零件；再由表15知，该后托架的生产类型为大批生产。2、确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯零件材料为灰铸铁，生产类型为大批量生产。考虑到机床在工作过程当不经常加速，承受交变载

8、荷以及冲击载荷较小，又因为是大批量生产，而且零件的尺寸不大结构对称，因此应该选用砂型铸造机器造型和壳型方法铸造，既保证工作的可靠性又提高了劳动生产率。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1）公差等级由后托架的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通等级。（2) 铸件质量已知该后托架经机械加工后的质量为3.05kg，机械加工前毛坯的质量取。（3）铸件分模形状分析该后托架的特点，属平直分模线。（4）零件表面粗糙度由零件图可知，该后托架各加工表面的粗糙度均大于等于，即。根据上述条件，查机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1至2-5，可得后托架铸件的主要毛坯尺寸各加工表面的加工余量，所得结果列

9、于下表:主要尺寸零件尺寸/mm总余量/mm毛坯尺寸/mm底平面长120120底平面宽6060孔尺寸22.54.018.5孔尺寸30.24.026孔尺寸404.036中心与底面之间的距离354.0393、拟定后托架工艺路线3.1定位基准的选择（1）粗基准的选择 按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，当零件有若干个不加工表面时，则应该以与加工表面要求相对位置度较高的不加工表面为粗基准， 对于一般的轴类零件以外圆作为粗基准是完全合理的，现在选取ø40mm的外圆作表面和底面为加工右平面的粗基准，利用一组共两个V形块支撑外圆轮廓作为定位面，消除X和Y方向以

10、及绕他们旋转的四个自由度，然后再利用支撑板支撑ø40mm的底面，用以消除Z方向以及绕他旋转的两个自由度，最终达到完全定位。（2）精基准的选择主要考虑设计基准与工序基准的重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。3.2各表面加工方案的确定 根据后托架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表110和表111，确定各表面加工方案，如下表：后托架零件各表面加工方案加工表面经济精度表面粗糙度/um加工方案备注底平面IT71.6粗铣精铣表1-11侧孔ø22.5mmIT71.6粗镗-半精镗-精镗表1-10侧孔ø30.2mmIT71.6粗镗-半精镗-精镗表1

11、-10侧孔ø40mmIT71.6粗镗-半精镗-精镗表1-10锥孔ø10mmIT71.6钻-粗铰-精铰表1-10顶孔ø13mmIT13钻表1-10沉孔ø20mmIT13钻-锪表1-103.3工序顺序的安排 工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm； 工序20：钻两个ø13mm的孔；钻两个销孔ø10mm；锪两个沉头孔ø20mm； 工序30：钻孔ø36mm；钻孔ø26mm；钻孔ø18.5mm；锪平孔ø22.5mm端面； 工序40：扩孔ø39.5mm；扩孔ø

12、;29.3mm；扩孔ø21.7mm； 工序50：钻螺纹孔ø5.1mm；钻深孔ø6mm； 工序60：攻螺纹孔M6； 工序70：半精镗ø39.7mm； ø29.8mm； ø21.9mm； 工序80：精镗孔ø40mm； ø30.2mm； ø22.5mm； 工序90：加工油槽，去毛刺； 工序100：按图纸要求检验；3.4确定工艺路线 后托架工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称工 序 内 容机床设备刀具量具1铣1、粗铣底面；2、精铣底面，保证尺寸120×60mm；X52K高速钢圆柱形铣刀游标卡尺2钻1

13、、钻两个ø13mm的孔；2、钻两个锥孔ø10mm；3、锪两个沉头孔ø20mm；Z525高速钢直柄麻花钻、高速钢90度锪钻硬质合金铰刀硬质合金锥铰刀塞规3钻1、钻孔到ø38mm；2 钻孔到ø28mm；3、钻孔到ø21.5mm；4、锪平孔ø22.5mm端面；Z550高速钢锥柄麻花钻、高速钢90度锪钻塞规4扩1、扩孔到ø39.5mm；2、扩孔到ø29.5mm；3、扩孔到ø22mm；Z550高速钢直柄麻花钻塞规5钻1、钻螺纹孔ø5.1mm；2、钻深孔ø6mm；Z525 高速钢直柄麻花

14、钻塞规 6攻1、攻螺纹孔M6；Z525M6丝锥7镗1、半精镗到ø39.7mm；2、半精镗到ø30mm；3、半精镗到ø22.5mm；T68硬质合金镗刀塞规8镗1、精镗孔到ø40mm；2、精镗孔到ø30.2mm；3、精镗孔到ø22.5mm；T68硬质合金镗刀塞规9钳1、加工油槽； 2、去毛刺；钳工台平锉10终检塞规，卡尺，百分表4、确定加工余量和工序尺寸4.1机械加工余量、工序尺寸的确定（铣底面）： CA6140车床后托架零件材料为，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

15、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： 底面（120×60mm）考虑其表面粗糙度比较高，故需粗、精铣底面，其加工余量Z=4mm。5、确定切屑用量及时间定额（工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm）5.1加工条件 （1）工件材料：HT200，=200HBS，铸造；（2）加工需求：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm和台阶高18mm；（3）机床：立式铣床X52K（主电动机功率7.5kw）;（4）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=63mm。 根据金属切削手册表6-7查得铣刀齿数Z=6；5.2确定铣削深度：参考

16、有金属切削手册确定粗加工的铣削深度；精加工的铣削深度；5.3确定每齿进给量：参考机械制造技术基础课程设计指导教程表5-5，取粗铣时的每齿进给量；精铣时的每转进给量。5.4确定主轴转速： 参考机械制造技术基础课程设计指导教程表4-19,取粗铣时的主轴转速 为160r/min，精铣时的主轴转速为210r/min； 5.5计算铣削速度： 前面已经确定铣刀直径D=63mm和主轴转速。所以，相应的铣削速度分别为： 粗铣时： 精铣时： 5.6校核机床功率（只需校核粗加工即可）： 由手册查得功率；取Z=14，a=2.5mm， 而由手册查得=1，=1,1，所以，起所耗功率远小于机床功率，故可用。5.7计算基本

17、工时： 确定切入和切出的行程长度，而工件的长度为， 故铣刀的工作行程为。所以，基本工时 ： （粗铣时）； （精铣时）；六、夹具设计6.1研究原始质料 利用本夹具主要用来粗铣底平面，该底平面对三个侧孔的中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。 6.2定位基准的选择 由零件图可知：粗铣平面对三个侧孔的中心线和轴线有尺寸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

18、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。6.3夹具体图 6.4切削力及夹紧分析计算（粗铣时）刀具材料：主要是 刀具有关几何参数： 由机床夹具设计手册表1-2-9得，铣削切削力的计算公式： 由机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： 取， 即由上得，垂直切削力 ：（对称铣削） 背向力： 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。由机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，由机床夹具设计手册表得

19、： ，因为安全系数K小于2.5，所以取。由上式得： 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可以按以下公式计算： 由机床夹具设计手册查得： 其中： 由上式得，螺旋夹紧力： 易得：经过比较实际夹紧力远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。6.5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该工序所规定的工序公差。 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由机床夹具设计手册可得：平面定位V形块定心的定位误差 ：

20、夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 由上式得，磨损造成的加工误差：通常不超过夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。6.6定位元件与夹具体的连接：本课程设计的定位元件有固定V形块、活动V形块。固定V形块可根据所选的型号，选择恰当的螺钉与夹具体相连。6.7夹具图6.8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