CA6140车床后托架课程设计.doc

机械制造工艺学设计 目 录一、后托架零件的分析.2 1后托架的用途及作用22后托架的工艺分析23确定后托架零件的生产类型、及制造方法2二 工艺规程设计.21定位基准的选择32 制定工艺路线31.表面加工方法的选择32采用工序的集中的原则33 确定工艺路线34加工设备及工艺装备的选用65 工序基准、工序尺寸、加工余量的确定71 工序基准的选择72工序尺寸的确定73加工余量的确定86切削用量和时间定额的计算9三、夹具设计.171 钻三杠孔夹具设计171定位基准的选择172 切削力及夹紧力的计算17四、参考文献.19第 19 页 一、后托架零件的分析1后托架的用途及作用对于CA6140车床后托架零件。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。2后托架的工艺分析由零件图1-1可得：CA6140车床后托架是铸造件，从整体形状来看类似长方体。根据要求主要是加工孔和底平面。具体特点和技术要求如下： 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，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。 、粗糙度为；为锥孔，且粗糙度为。 其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。3确定后托架零件的生产类型、及制造方法零件材料为HT200，毛胚采用铸造。二 工艺规程设计1定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，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，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）精基准的选择从CA6140机床后托架零件图分析可知，底面A为设计基准，选其为精基准可以实现设计基准和工艺基准重合，遵循“基准统一”原则。（2）粗基准的选择因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择侧面孔、底面作为粗基准加工底面A，可以为后续工序准备好精基准。2 制定工艺路线1.表面加工方法的选择（1）平面的加工由底面粗糙度1.6，底面的加工方案：粗铣半精铣精铣（），粗糙度为1.6-0.8，一般不淬硬的平面加工，平面度为0.02，满足加工要求。（2） 孔的加工方案由于孔的表面粗糙度为1.6，选侧面三孔（，）的加工顺序为：粗镗半精镗精镗。而顶面的四个孔采取的加工方法分别是：因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我们采用一次钻孔的加工方法，的孔选择的加工方法是钻，因为是一组阶梯孔，所以可以在已经钻了的孔基础上再用锪孔钻锪到，而另一组和也是一组阶梯的孔，不同的是是锥孔，起表面粗糙度的要求是，对的孔选用钻粗铰精铰加工方法。 （3）加工阶段的划分 该后托架的加工质量要求较高，可将整个加工过程划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（后托架底面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗镗孔、。在半精加工阶段，完成孔、半精镗，阶梯孔的钻、锪和铰加工和加工螺纹孔、进油孔，在精加工阶段，进行后托架底面的精铣加工。2采用工序的集中的原则 选用工序集中原则安排后托架的加工工序。该后托架的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3 确定工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。1、主要工序的加工工艺路线 根据孔的技术要求，由资料得：，；根据公式；查资料得：精度等级为。同理可得：孔精度等级为。孔精度等级为。由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：钻粗铰精铰 根据孔、粗糙度为，查资料得：与有一定的线性关系：即：查表得，取由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：钻孔扩孔 孔锥孔粗糙度为由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：粗铰精铰 底平面A粗糙度为由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：粗铣半精铣精铣2、CA6140后托架加工工艺路线的确定 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，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。拟订两个加工工艺路线方案。见下表：表1.4 加工工艺路线方案工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准1粗刨底平面侧面和外圆粗、半精铣底平面侧面和外圆2精铣底平粗侧面和外圆钻、扩孔：、底面和侧面3细精铣底平 侧面和外圆粗铰孔：、底面和侧面4钻、扩孔：、 底面和侧面粗铣油槽底面和侧面5粗铰孔：、 底面和侧面精铰孔：、底面和侧面6精铰孔：、 侧面和两孔钻：2-、2-、2- 20底面和侧面7粗铣油槽底面和侧面扩孔底面和侧面8锪钻孔：底面和侧面锪钻孔：、 底面和侧面9钻：、底面和侧面精铰锥2-底面和侧面10扩孔底面和侧面去毛刺12精铰锥孔：底面和侧面13锪钻孔：、底面和侧面钻：、底面和孔14钻：、底面和孔攻螺纹底面和孔15攻螺纹底面和孔精铣底平面侧面和孔16倒角去毛刺倒角去毛刺 加工工艺路线方案的论证a.方案中的010和150工序在铣床上加工底平面，主要考虑到被加工表面的不连续，并且加工表面积不是很大，工件受太大的切削力易变形，不能保证平面的平面度公差。方案比方案铣平面生产效率底，采用铣较经济合理。b.方案在012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。c.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。d.方案把细精铣底平面A安排在后工序中，是以免划伤而影响美观及装配质量。e.方案符合粗精加工分开原则。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表：表1.5 加工工艺路线工序号工 种工作内容说 明I铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床II钻钻、扩孔：工件用专用夹具装夹；摇臂钻床III铣粗铣油槽IV铰粗、精铰孔：工件用专用夹具装夹；摇臂钻床V钻将孔、钻到直径工件用专用夹具装夹；摇臂钻床VI扩孔钻将扩孔到要求尺寸VII锪孔钻锪孔、到要求尺寸VIII铰精铰锥孔IX钳去毛刺X钻钻孔、XI攻丝攻螺纹XII铣细精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床4加工设备及工艺装备的选用机床的选用立式铣床，主要用于铣加工。 摇臂钻床，可用于钻、扩、铰及攻丝。刀具的选用高速钢端面铣刀，铣刀材料：，刀具的角度取： 钻头：直柄麻花钻 直柄短麻花钻 直柄长麻花钻 铸铁群钻 直柄扩孔钻 锥柄扩孔钻 锪钻：带导柱直柄平底锪钻 铰刀：硬质合金锥柄机用铰刀 锥铰刀：公制/莫氏4号锥直柄铰刀，刀具材料：其他设备的选用 夹具：夹具采用专用的铣、钻夹具 量具选用：锥柄双头塞规，多用游标卡尺辅助设备：锉刀、钳子等5 工序基准、工序尺寸、加工余量的确定1 工序基准的选择工序是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。工序基准的选择应注意以下几点： 选设计基准为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切，应使工序基准与设计基准重合。 对一次安装下所加工出来的各个表面，各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。2工序尺寸的确定 孔 ,粗糙度要求为,加工路线为: 钻粗铰精铰查表1.3确定各工序的基本余量为:钻: 扩钻: 粗铰: 精铰: 各工序的工序尺寸:精铰后:由零件图可知；粗铰后:；扩钻后:；钻后：；各工序的公差按加工方法的经济精度确定，标注为：精镗后:由零件图可知；粗铰后:按级得扩钻后:按级得钻后： 孔,粗糙度要求为同理：精铰后:由零件图可知粗铰后: 扩钻后: 钻后： 孔,粗糙度要求为同理：精铰后:由零件图可知粗铰后: 扩钻后: 钻后：3加工余量的确定加工余量、工序尺寸及偏差查资料2机械加工工艺手册表6-20，并计算列表如下：表1.6 加工余量、工序尺寸及偏差确定序号加工表面加工内容加工余量表面粗糟度尺寸及偏差备注I底平面粗铣半精铣精铣II钻扩钻粗铰精铰III锪孔深；深；深；IV钻孔深扩孔V钻孔深粗铰锥孔精铰锥孔VI钻螺纹孔深攻丝VII钻深6切削用量和时间定额的计算工序I铣底平面A的切削用量及工时定额 粗铣 由资料得取，；由铣刀直径，铣刀齿数 ；则：主轴转速 ，则取 式（1.5）实际铣削速度 式（1.6） 式（1.7）铣刀切入时取： 式（1.8）铣刀切出时取：被切削层长度：由毛坯尺寸可知根据资料5机械制造工艺学表可得： 式（1.9）精铣 由资料1机械加工工艺手册表得：， ；由式1.5，主轴转速 ，则取由式1.6得，实际铣削速度由式1.7得， 同理：由式1.9得 钻、扩、铰、锪孔加工的切削用量及工时定额工序II钻、扩、铰孔、的切削用量及工时定额 钻孔加工钻孔：由资料得：进给量,切削速度，；由式1.5得，机床主轴转速，取由式1.6得，实际切削速度 被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.10）刀具切出长度： 取 根据资料可得 式（1.11）同理：钻孔由资料得： ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得 同理：钻孔由资料得：，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得 扩孔加工扩孔：由资料得取， ，切削深度，；由式1.5得，取由式1.6得， 由式1.10得，刀具切出长度： 取根据式1.11可得：同理：扩孔由资料得取， ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：同理：扩孔由资料得取， ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：工序III铰孔：由资料得：； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料1机械加工工艺手册表得：根据式1.11可得：同理：铰孔由资料得：，； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料得：根据式1.11可得：同理：铰孔由资料得：，； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料得：根据式1.11可得：工序IV加工孔、的切削用量及工时定额将、钻到直径由查得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 工序V扩孔由资料得取， ，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取根据式1.11可得： 铰锥孔铰锥孔由得：，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得，取， 式（1.12）根据式1.11可得：工序VI锪孔（、）由资料得：进给量,切削速度；则孔：，；取，；则由式1.11得，孔：，；取，；则由式1.11得，孔：，；取，；则由式1.11得，锪孔加工总的基本时间 ：工序VII钻由资料得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取 根据式1.11可得：加工螺纹孔的切削用量及工时定额钻螺纹孔由资料得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得，被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取根据式1.11可得：攻丝根据查表：螺距，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：由以上计算可得总的基本时间技术时间定额除了基本时间以外，还包括辅助时间、服务时间、休息及自然需要时间、准备终结时间所组成。将上述所列的各项时间组合起来，可得到各种定额时间：工序时间：单件时间: 单件计算时间：其中：N零件批量（件） 三、夹具设计机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理的夹具，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量，将直接影响被加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起到重要的作用。现设计的是钻三杠孔1 钻三杠孔夹具设计1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，选择左端面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线间的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。2 切削力及夹紧力的计算由资料可得：切削力公式： 式（2.11）式中 查资料得： 即由式2.11得：切削扭矩公式 ： 式（2.12）即：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。 由资料得： 式（2.13） 取， 即：螺旋夹紧时产生的夹紧力按式2.6计算：式中参数由资料查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件。受力简图如下： 图2.1 受力简图由资料得：原动力计算公式 式（2