CA6140车床后托架设计毕业论文

烟台大学毕业论文（设计） 1 目录 序言 1 第一章 工艺 1 一 . 零件的分析 1 二 . 工艺规程设计 2 第二章 夹具设计 10 一 . 问题提出 10 二 . 夹具的设计 10 第三章 15 设计小结 32 致谢 33 参考文献 34 烟台大学毕业论文（设计） 2 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 较 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， 它是我们 3年的大学成绩考核 的一个很好的方式 ， 在三年的大学生活 中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能够通过这次 毕业 设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不走之处，恳请各位老师给于指教。 第一章 工 艺 一、 零件的分析 （ 一 ） 零件的 作用 床 后托架 在卧式机床上，当采用双向引导刀具时， 且 有较高的精度要求时 动力头退回原位，刀具又已退离夹具刀套的情况下，必须采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证在下一次工作循环中，刀具能顺利得重新进入刀套，托架的结构形式同活动钻模版相似，但其作用仅在于支撑刀杆而不作为刀具的导向，托架不起直接保证加工精度的作用，但他却直接保证机床能顺利正常的工作。 （二） 零件的工艺分析 加工工序，他们之间有一定的位置要求。 1. 托架底座 粗糙度 面度 003。 2. 三杆孔 一个直径 40的孔及其宽度为 3的圆孔 。 一个直径 30的孔 。 一个直径 3. R 8 的两吊耳：一个 的孔 4. 托架的 20 锥孔低孔， 23 孔及其 20 的沉头孔个加工部位存在着位置要求 。 （三） 设计托架时的注意事项 托架应有足够的支撑刚性，尤其在托架的轮廓尺寸的大，承托的刀具数量多，重量大的情况下，更应 该注意采用必要的措施来加强托架的支撑刚性，如可增加刀杆的直径，或其数量，采用刀杆与主轴向的连接而不与前盖连接，并适当增加其连接长度，用拉杆是刀杆与主轴箱相连，在托架下部设置支撑钉或滚轮等措施，并注意，只有中小型托架采用空心烟台大学毕业论文（设计） 3 导向。 二 、 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为灰铸铁 ，硬度 虑到机床在工作过程当不经常加速，承受交变载荷以及冲击载荷较小，因此应该选用金属模机械砂型铸造，又因为是批量生产，而且零件的尺寸不大结构对称，故可以用铸造，既保证工作的可靠性又提高了劳动生产率。 (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。基面选择的正确与合理， 可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。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 （ 1） 粗基面的选择。 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 40利用一组共两个 廓作为 定位面，消除 方向以及绕他们旋转的四个自由度，然后再利用支撑板支撑 40以消除 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 。 （三） 制定工艺路 线 线 制定工艺路线的出发点，应当是以零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为批量生产的条件下，可以考虑采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应 当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线 一 工序 I 三次钻托架三杠孔，分别扩，铰空 40、 锪 22端面 。 工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩 23，锪沉头孔 20， 13 工序 钻 6 及 工序 攻螺纹 工序 V 以三杠孔为 基准精铣托架底面，以达到位置要求 。 工序 检查 工序 装配是精铰 20的椎孔 工艺路线二 工序 I 粗铣托架底面 工序 三次钻托架三杠孔，分别扩，铰空 40 、 、 锪 22烟台大学毕业论文（设计） 4 端面 。 工序 以三杠孔为基准精铣托架底面，以达到位置和尺寸要求 。 工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩 23，锪沉头孔 20， 13。 工序 V 钻 6 及 工序 攻螺纹 工序 检查 。 工序 装配是精铰 20的椎孔 。 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的 相同 点 在于都 是以先面后孔为加工顺序 ， 方案二是加工三杠孔加工完毕后，直接以三杠孔为基准，精加工托架底面，然后再以精铣厚的底面做为基准 加工其他的孔，而方案一是以粗铣面为基面，完成所有孔的加工后，在精铣底面，两相对比，可以看出，因为加工孔全部在摇臂钻床上完成，古方案一工序相对比较集中，但并未减少装夹次数。钉孔，定位销、螺纹孔的加工精度不高，而方案二，就解决了上述存在的问题，可得到精度较高的零件 。 （四）具体加工路线如下 工序 I 粗细托架底面，利用盖板平面为基准，在斜面出加一可调支承，选、用立式车床并加专用夹具。 工序 用 24头钻三杠孔，以底平面 、 侧平面和盖板平面为定位基准，选用摇臂钻床， 工序 换 29 的钻头，钻三杠孔中较大的俩孔，在换第三把钻头，钻 40的孔至 39 工序 分别扩铰孔 40， 用 22 端面 。 工序 精铣托架底面，选、用立式车床并加专用夹具。 工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩 23、 锪沉头孔 20、 13、以底面，侧面和顶端为定为基准，选用用摇臂钻床并加专用夹具 / 工序 钻 6 及 孔，以 40 和 孔和侧面为定为基准，选用用摇臂钻床并加专用夹具 /以实现完全定位。 工序 攻螺纹 序 检查 工序 装配是 精铰 20的椎孔 。 (五 ) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 的 确定 “ 托架 ”零件材料为灰铸铁，硬度 200，毛坯重量约 产类型为批量生产，采用金属模机械砂型铸造。 根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量 、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 尺寸要求为 35+糙度为 此需要的加工步骤为粗铣 工工艺设计手册 。 粗铣的加工余量， z= 精铣的加工余量 z = 烟台大学毕业论文（设计） 5 所以毛坯的零件加工余量 z=间 。 2. 底座表面长度方向的加工余量及公差 ， 因其两端引起两端都与非工表面连接，故铸造件毛坯的外表面其长度可 取 120 1. 三杠空的加工余量 零件中的三杠孔采用钻、扩、铰加工 。 标准公差数值表可知：由标准公差数值表可知 40的孔精度为 40孔的加工工序 ： 一次钻孔 次钻孔 孔 粗铰 铰 40+ 一次钻孔： 25次钻孔： 30铰： 铰 加工工序 ： 钻孔 25铰 ： 铰： . 固定螺钉孔和定位销底孔的加工余量 ： 钻孔：按小头直径钻出 10的孔 铰孔：削销圆锥孔 ， 23和 20孔的加工工序 粗锪出 23 和 20的阶梯孔 和 5孔：钻孔 66 孔： 钻孔 6. 用公制粗牙机用丝锥攻螺纹 。 （六） 确定切削用量及其基本工时 工序 ： 粗铣托架底面 抗拉强度 160 铸造 加工要求： 刀片材料 同等性能的其他牌号的高速钢制造，焊接柄部用 45# 钢 65 其 他 同 等 性 能 的 合 金 钢 制 造 。道具尺寸为 d=20准型基本尺寸 L=123、切削用量的计算 粗铣托架底面沿法线的加工余量及公差查机械加工工艺设计手册表 2件在该方向上的长度为 67长度方向偏差为正负 长度方向的余量查表 2，其余量为 按粗、精铣其加工余量为 故 以达到所要求的精度，考虑铸造斜度为三十分到一度三十分，则毛皮长度方向最大加工余量为 加工的烟台大学毕业论文（设计） 6 加工余量可取 次加工即可，切削深度为 30,. 进给量 f 根据金属切削刀具与磨床标准应用手册到刀具半径 为 20f =150mm/. 计算切削速度查工艺手册表 9据加工材料灰铸铁，硬度 150高速钢刀具 V 范围 为粗铣，切削可取负荷大， V 应取小值，故可取 V=s 2. 确定机床主轴转速 n=1000/ d=4(r/s) 即： n s =240r/机床说明书（见设计手册） 3. 铣削量基本时间计算 t=120=112=2 j=L/L+2)*3/150=267水平进给量 工序 1. 钻孔 25mm f=r v=26m/000v/ 31r/机床选取 所以实际切削速度不是很高 切削工时 ; t=0mm mm,l=601=L/. 二次钻孔 36据资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时，进给量与切削关系为： f=()f 钻 v=()v 钻 式中 v 钻 加工实心孔时的切削量 现已 知： f 钻 =r v 钻 =24m/并取 f= =r v= 削工时 l=60, 2=3j =L/f=r,取 f=r 烟台大学毕业论文（设计） 7 v=15 v =14mm 0000/ 126r/削工时 t=60mm j=L/0: f= f=r v=14m/0000/ D=削工时 t=60 根据 =选 8mm 1=3 Tj=l+2/序 1. 钻孔 25mm f=r v=26m/000v/ 30r/削工时 5/2*. 二次钻孔 30mm f=r v=96m /1000v/ d=削工时 l=601=30*1=3 +2/0.2 f=11r v=14m/000v/ d=削工时 L=60 因为 =1=13Q=14 2=3j=60+14+3/钻孔 25f=r v=26m/台大学毕业论文（设计） 8 000v/ 31r/削工时 0L=60j=L/序 5.5 f=r v=14mm/1000v/ d=削工时 L=40=45. +2/端面 根据有关规定，锪沉头孔时进计量吉切削速度、约为钻孔时的 1/2，故 f =1/3钻 =1/3*r v=1/31000* D =削工时 F=r V=28m/s=削工时 L=412=3=l+3 6 f=r v=28mm/000v=削工时 T=2=3=3=l+l2+6削用量选取 v=0.1/s=6m/38r/动工时 烟台大学毕业论文（设计） 9 l=1=52=36孔 . 以三杠孔轴线为基准精铣托架底面 进 给 量， f=118m/铣 s 000v/ d=s F=r 精铣削工时 L=1201=2=3j=序 0追孔时小直径 孔，锪 13，钻 23，锪 20 钻锥底销 10小直径孔 6.5 f=r v=26m/削工时 T=18 2=3=3 F=r V=28m/s=685r/削工时 l=611=2=3=3 根据有关资料或沉头孔进给量与且削速度约为钻孔时的 1/2之间，故 f=1/3f 钻 =r v=1/39m/000v/ d=削工时 f= 1/3r v=1/39m/000v/ d=1520r/台大学毕业论文（设计） 10 切削工时 切入 22=12=t+t1+t2/台大学毕业论文（设计） 11 第二章 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。 经过与指导老师的协商，决定设计第道工序 钻、扩、铰 22(0， + 。本夹具将分别用于 式钻床，刀具为麻花钻，扩孔钻，铰刀和高速钢镶齿套式面铣刀。 一、 问题提出 本夹具设计主要用来加工车床后托架的三杠孔，即对车床后托架 40(0， +， +0.2)， +0.3)、扩、铰的精加工。因此，在本道工序的加工过程中，主要考虑如何提高精度要求降低劳动强度，提高劳动生产率。同时还要设计出加工三杠孔及时排屑系统。所以应该在专用夹具体上考虑开排屑槽。 1、 对专用夹具的基本要求 （ 1）、保证攻坚的加工精度； （ 2）、提高生产率； （ 3）、工艺性好： 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检查和维修。 （ 4）、使用性好： 专用夹具的操作应简便、省力、安全、排屑方便。 （ 5）、经济性好 2、 专用夹具的优点 专用夹具装夹工件时，装夹工件方便、不需要校正，可显著的减少辅助时间，提高劳动生产率。 3、 专用夹具的组成 （ 1）、定位装置：使工件在夹具装夹中占据准确位置。 （ 2）、夹紧装置： 将工件压紧夹牢，保证工件在加工的过程中受到外力的作用下不偏离占据的正确位置。 （ 3）、对刀或导向块：确定刀具相对于定位工件加工表面的正确位置。 （ 4）、连接元件：夹具在机床上的连接元件。 （ 5） 、夹具体：机床夹具的基础元件，通过夹具体将所有的元件连接组成一个整体结构。 （ 6）、其他辅助装置：因特殊需要而设置的装置等。 二、 夹具的设计 1、 定位基准的选择 根据零件图可知，加工 保证其加工的形状公差平面度和位置公差平行度的基本要求。由工艺流程可知其设计基准为底面。所以 应该精加底面， 烟台大学毕业论文（设计） 12 保证底面的尺寸和粗糙度的要求。根据六点定位原则：底面限制了 Z 方向的移动， X 方向的转动， Y 方向的转动；再以零件的左端平面限制 X 方向上的移动；夹具盖板平面限制 方向上的转动，从而实现工件的完全定位。 为了提高加工效率，现决定用 麻花钻，扩孔钻，铰刀和高速钢镶齿套式面铣刀对三杠孔的加工。同时为了缩短辅助时间，准备采用手动螺旋压板夹紧机构。 1、 导向方案 为了迅速 、 准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻床夹具上都应该设置引刀 具的元件 钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体相连接，钻套 与工件之间留有排屑空间。 （ 1）、钻模的类型 钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。 由 床后托架的工艺分析可知：加工三杠孔适用于摇臂钻床上，同时应采用盖板式钻模。 （ 2）、盖板式钻模的介绍盖板式钻模 盖板式钻模的特点是定位元件夹紧装置及钻套设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。它常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，也可用于中、小工件上钻孔。加工小孔的盖板式钻模，因钻削力矩较小，可不设置装置，此类钻模结构简单，制造方便，成本廉价，加工孔的位置精度较高。在 单件小件生产中也使用，因此应用广泛。 在一些大中型的工件上加工小孔时，但有时不宜采用划线 找正的方法，采用其他的钻模结构。因工件笨重而安装困难，可采用 的盖板式钻模，它是为用来加工 床后托架而设计的盖板式钻模。钻模以圆柱销，削边销和 3个支乘钉在工件上进行定位的。这类钻模可采将钻套和定位元件直接装在钢板上，无需夹具体，有时也无需夹紧装置，所以结构简单，但由于必须经常搬动，故需要设置手把或吊耳，并尽可能的减轻盖板钻模的重量。 2、 定向键 定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直 线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。 定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。 定向键有矩形和圆形两种。 定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的安装位置。 3、 定位方案 烟台大学毕业论文（设计） 13 根据工序加工要求，定位原理分析应限制工件的自由度，铣 28 40 的平面需限制六个自由度。根据零件的特点，用花键和支承板来定位，限制六个自由 度。 4、 夹紧方案 由于工件生产批量不大，宜用简单的手动加紧装置。钢套的轴向刚度比径向的刚度好，因此应该指向限位台阶面。根据具体情况采用螺旋夹紧机构。 在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构。 螺旋压板机构有 四种典型结构。移动压板，回转压板。 螺旋钩形压板机构。其特点是结构紧凑，使用方便。当钩形压板妨碍工件的装卸时，可采用自动回转形压板，它避免了用手动钩形压板的麻烦。 钩形压板回转时的行程和升程可按以下的公式计算： S= 360 h=s/ 360或 h= K= /360式中 S 压板回转时沿圆柱转过的弧长（行程）（）； h 压板回转时的升程（ ）； 压板回转的角度（）； 压板螺旋槽的螺旋角，一般取 =30 40 ； d 压板导向圆柱的直径； K 压板 升程系数（如表所示）。 自动回转钩形压板的升程系数 螺旋角 升程系数 K 回转的角度 30 45 60 90 30 5 0 旋钩形压板所产生的夹紧力（ N） Q/(1+3) 式中 作用力（ N）； H 钩形压板的高度（ L 压板轴线支夹紧点的距离（ F 摩擦因数，一般取 f= 5、对刀方案 对刀装置用以确定刀具对定位元件的相对位置，设计时应该在总图上表明该装置尺寸及其公差。该尺寸公差一般以保证夹具的安装调整误差控制在工序尺寸公差 1/3 范围类，并由此而制定其公差的大小。 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具 和刀具的相对位置。对刀装置的结构形 式取决于加工表面的形状。 对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对烟台大学毕业论文（设计） 14 刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径为 3 5造公差 刀块和塞尺均已标准化（设计时可查阅相关手册），使用时，夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。 6、 夹具 体的设计 采用铸造夹具体的钢套钻孔钻孔钻模。定位心轴及模板均安装在夹具体上。夹具体以底平面为定位基准。夹具体上设置有钻模套、钻模板、排屑装置和手动夹紧装置等。此方案结构简单，安装稳定，刚性较好，设备及但可靠，所以经济性好，大大的提高了生产效率，而 且此夹具设置有吊耳装置，安装方便。 7、 辅助支承 辅助支承用来提高工件的装架刚度和稳定性，不起定位作用。 如图 示，工件以内孔及端面定位，钻右端小孔。若右端不设支承， 工件装夹好后，右 边为一悬臂，刚性差。若在 A 处设置固定支承，属不可用重复定位，有可能破坏左端的定位。在这种情况下，宜在由端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再固定下来，以承受切削力。 （ 1） 螺旋式辅助支承 ，螺旋式辅助支承的结构与调节支承相近，但操作过程不同，前者不起定位作用，后者起定位作用，且结构上螺旋式辅助支承不用螺母锁紧。 （ 2） 自动调节支承（ 2238 91） 弹簧推动滑柱与工件接触，转动手柄通过顶柱锁紧滑柱，使其承受切削力等外力的作用。此结构的弹簧力应能推动滑柱，但不能顶起工件，不会破坏工 件的定位。 （ 3） 推动式辅助支承 ： 工件定位后推动手轮使滑销与工件接触，然后转动手轮使斜楔开槽部分涨开而锁紧。 烟台大学毕业论文（设计） 15 图 、 对夹具车床总体结构要求 车床夹具一般都在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性，夹具应力求简单紧凑，轻便而且安全，悬伸长度要尽量小，重心靠近主轴的前支承位置。 夹具悬伸长度 之比可参考以下的数值选用。 直径 50L/D 直径 50 300L/D 直径 00L/D 为保证安全，装在夹具体上的各个元件不准许 伸出夹具体之外。此外，还应切屑的缠绕与冷却液的飞溅等影响安全操作的问题。 7、钻模的装配总图上应该将六定位原则、钻模板与夹具体的连接结构的表达清楚。 详见 夹具 设计装配图。 烟台大学毕业论文（设计） 16 h 图 1设 计铣床机具时 ， 考虑到粗加工是切削力比较大，而且容易产生震动，使加工不精确， 所以在设计时应该设法降低切削力， 目前采取的措施有：一是提高 毛坯的制造精度 ，使最大切削深度降低，以降低切削力。 二是选择一种比较理想的谢楔加紧机构， 利用螺旋槽的自锁性能来加紧零件， 第三 夹具的高度和长度方向尺寸比小于 1/2， 说明震动非常小，可以提高加工精度。 它的优点是灵活， 毛坯尺寸可大可小， 加紧性能可靠，综合考虑，本套夹具适用于生产。 这也是我在设计中改进的地方。 在操作时与上面的原理是相同的， 操作方法也一样。 下面是铣床 夹具 装配图， 如图 1 烟台大学毕业论文（设计） 17 图 1就是制作工程视图的全过程，当然这其中 还有一些没有提到的地 方，需要以后在制图过程中加以熟练应用。 在这次设计制图中，也遇到一些问题，例如， 在做草图时不够细心，加上命令使用不熟练，出现了许多错误，造成了 以后零件在装配时由于尺寸不正确而装不上的现象。另外， 在标注时，由于对制图的命令没有理解造成标注的错误 等等。总之，经过此次 使用， 对 命令有了进一步的了解，因为 功能很多，这次也只是用了一小部分 ,在以后将会对 便更好 地掌握它的使用。 烟台大学毕业论文（设计） 18 设计 总结 毕业设计是一门综合性很强的课程，也是最重要的一门课程，我在毕业设计中做的是车床 后托架的 夹具 ，虽然上学期曾学过这方面的知识，但却不够清楚明白，通过这次设计加深了对焊装夹具的了解，而且通过设计使我了解了自身的不足之处。以下是我对自己这次设计的一些总结： 第一 ，毕业设计是一门综合的课程设计，它综合了两年中的学到的大部分专业知识，例如机械制图、机械制造工艺学、 机床夹具设计 、 互换性与测量 技 术 等等一系列的专业知识。由这次设计把三年来所学的大部分专业知识作了一个回顾和重新的学习。而且学习到了许多新的知识， 特别是 件 的操作使用 和制图的应用， 使自己的知识又有了进 一步的提高。 第二 ，毕业设计是每人一个课题，需要自己在指导老师的指导下独立完成，这其中就涉及到找查资料、课题设计、绘图、写论文等等一系列看似繁琐却很重要的工作，从无到有一点一滴的完成设计，从中就可以体现出自己那方面还可以，哪方面还比较欠缺，也能反映出以前自己意识不到的不足和缺点，进而在设计中加以改进。 第三 ，在这次设计中感触最深的就是做好一份设计