夹具设计课程设计CA6140车床后托架

1、目 录 序言序言.1 一、一、零件的分析零件的分析.1 1.1 零件的作用.1 1.2 零件的工艺分析.1 1.3 零件的技术要求.2 二、工艺规程设计二、工艺规程设计.3 2.1 确定毛坯的制造形式.3 2.2 基准的选择.3 2.2.1 粗基准的选择.3 2.2.2 精基准的选择.4 三、制定工艺路线三、制定工艺路线.4 四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.8 五、五、确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时.8 六、六、粗铣平面夹具设计粗铣平面夹具设计设计设计.9 6.1 问题的提出.9 6.2 定位基准的选择.9 6.3.切削力及夹

2、紧力的计算.9 6.4 误差分析及计算.10 七、总结七、总结.11 参考资料参考资料.12 序序 言言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械设计制造与自动 化专业相关课程之后的一次具有总结意义的课程设计，是我们在进 行毕业设计之前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，就我个人而言，希望能通过此次设计来更好 的锻炼自己的能力，提升自己的综合水平。 由于能力所限，设计中尚有一些不足之处，恳请老师给予指教。 一、零件的分析一、零件的分析 1.1 零件的作用 题目所给的是 ca6140 车床后托架。后托架在 ca6140 车床车 身的尾部，三个孔分别装丝杠、光杠、转向

3、开关，其加强固定作用。 在 与之间的孔为毛线孔，用于导通油路；旁边的螺纹 025 . 0 0 40 02 . 0 0 2 . 30 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 零件的工艺分析 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6 . 1ra 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

4、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。 1.31.3 零件的技术要求 其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左 视图上的两个孔。 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。6 . 1ra 另一组加工是侧面的三孔，分别为， 03 . 0 0 5 . 25 ，其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是 02 . 0 0 30 025 . 0 0 406 . 1ra ，。8it7it7it 以底面为基准加工面的四个孔，分别是以和为一组132202 的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是，以及以5

5、0rz3 . 6ra 和的阶梯孔，其中是装配铰孔，其中孔的132102102132 表面粗糙度要求是，50rz ，是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。3 . 6ra1023 . 6ra ca6140 机床后托架毛坯的选择金属铸造，因为生产率很高， 所以可以免去每次造型。 单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产 mm31 的面积较小。因为 ca6140 机床后托架的重量只有 3.05kg,而年产量 是 5000 件，由7机械加工工艺手册表 2.1-3 可知是中批量生 产。 锪平 二、工艺规程设计二、工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，由于后托架主要用于在加

6、工超出床身长度 的细长杆零件时，用来支撑工作机床附件，主要起支撑和固定作用， 承受静载荷，因此选用铸件，有零件年产量较大，属大批生产的水 平，且零件的轮廓尺寸不大，可采用金属模机器造型铸造，这可大 量减少切削加工的劳动量，提高材料的利用率，降低了机械加工成 本。从加工精度方面考虑，这也是可行的。 2.2 基准的选择 2.2.1 粗基准的选择 与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。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。按照有关粗基准的选 择原则（即当零件有不加工表面作为粗 基准，若零件有若干个不加工表面时，

7、则应以与加工表面要求相对 位置精度较高的加工表面作为粗基准）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。 2.2.2 精基准的选择 根据精基准的选择原则，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

8、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 度并使装夹准。 三、制定工艺路线三、制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度、 位置精度等技术要求能得到合理的保证。在用生产纲领确定为批量 生产的条件下，可以考虑用万能车床配以专用夹具，并尽量使工序 集中来提高生产率，同时也要保证质量。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： 表 1.1 加工工艺路线方案比较表 方案方案工序号 工序内容定位基准工序内容定位基准 10 粗铣底平面 a 侧面和外圆粗铣底平面a侧面和外 圆 20

9、精铣底平a侧面和外圆粗镗孔：40 、 2 . 30 5 . 25 锪 r22r22 端面 底面和侧 面 30 钻、扩孔： 40 、 2 . 30 5 . 25 底面和侧面 钻 、 132 孔102 扩 、 202 孔13 底面和侧 面 40 粗铰孔： 、40 2 . 30 、 5 . 25 底面和侧面钻螺纹底6m 孔、钻孔6 底面和顶 面两孔 50 精铰孔： 、40 2 . 30 、 5 . 25 侧面和两孔精铣底面 a三杠孔和 侧面 60 粗铣油槽底面和侧面半精镗镗孔：底面和顶 ， 03 . 0 0 5 . 25 ， 02 . 0 0 30 精镗： 025 . 0 0 40 025 . 0

10、0 40 面两孔 70 锪钻孔：42底面和侧面去毛刺 80 钻：、10 13 底面和侧面攻螺纹6m底面和侧 面 90 扩孔13底面和侧面加工油槽 100 精铰锥孔： 10 底面和侧面检验入库 110 锪钻孔： 10 、 13 底面和侧面 120 钻：、6m 6 底面和孔 5 . 25 130 攻螺纹6m底面和孔 5 . 25 140 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 10 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。

11、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 1.2 加工工艺过程表 工序号工 种工作内容说 明 10 铣粗铣底平面a工件用专用夹具装夹； 立式铣床（x53k） 20 粗镗粗镗镗孔： ， 03 . 0 0 5 . 25 02 . 0 0 30 025 . 0 0 40 锪 r22 端面 工件用专用夹具装夹； 立式铣镗床（）68t 30 钻、 扩 钻 、孔 132102 扩、孔 20213 工件用专用夹具装夹； 摇臂钻床)3025(z 40 钻钻螺纹底孔、钻孔6m6工件用专用夹具装夹； 摇臂钻床)3025(z 50 铣精铣底平面 a工件用专用夹具装夹； 立式铣床（

12、x6132） 60 镗半精镗镗孔：， 03 . 0 0 5 . 25 ， 精镗 02 . 0 0 30 025 . 0 0 40 025 . 0 0 40 工件用专用夹具装夹； 立式铣镗床（）68t 70 钳攻螺纹6m钳工 80 去毛 刺 90 镗加工油槽 100 检验 入库 清洗，涂防锈油 （选工序（选工序 10 为工序及夹具设计对象）为工序及夹具设计对象） 四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ca6140 机床后托架的铸造采用的是铸铁制造，其材料是 ht200，硬度 hb 为 150-200，生产类型为大批量生产，采用金属模 机器造型铸造毛

13、坯。 此工序进行底面的铣削， 查16表 4-29，粗铣的加工余量为 1.5-2.0； 查16表 4-30，精铣的加工余量为 0.6-0.8。 所以，零件的总加工余量为 2.1-2.8 之间。 5、确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 加工条件： 工序 10 粗铣托架底面 工件材料：ht200，铸造 机 床：立式铣床 x53k 刀 具：w6mo5cr4v2al，刀型采用套式立铣刀，刀具尺寸 d=80，z=10 （1）确定切削用量 查17表 4.2-32，取 n=125r/min，实际切削速度为 ， 0 3.14 80 125 31.4/ 10001000 d n vm s 此时，工作台每

14、分钟进给量为 ， z0.20 10 125250/ min m ffnmm 其中，查18表 9-13，。 0.20/ minfmm （计算基本工时 查19基本工时： m m l t f 其中， ，查表 3.25，入切量及超切量 lly ay+ =14mma l=120+14=134mm 所以。 134 0.54min 250 mt 六、夹具设计六、夹具设计 6.1 问题的提出 要用来粗铣托台底面，因为是第一道工序，为粗加工，对精度 的要求并不是太高，主要考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度。 6.2 定位基准的选择 可知，托架底面在粗加工时，只能以铸造面为基准，此处选择 主视图最右端的 r21

15、圆柱面和最左端的短平面为定位基准，采用 v 形块和固定支撑板定位，为了提高效率和减小劳动强度，采用气动 夹紧。 6.3 切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢套式立铣刀，直径 80mm，z=10 查切削手册知： ，其中 0 f p f f fe z u z f q w f c aa d n 6502.5,0.2,0.72,40, fpe zf mmmm fy caa ， 0 0.86,80,0.86,0,10 ff f mmz q udw 所以： 0.720.86 0.86 650 2.510 2810 0.240 80 f 水平分力：fh=1.1f=3091n 垂直分力：fv=0.3f=843n

16、 计算时应考虑安全系数。安全系数 k=k1k2k3k4 其中：k1 为基本安全系数 1.5 k2 为加工性质系数 1.1 k3 为刀具钝化系数 1.1 k4 为断续切削系数 1.1 所以 f=kfh=1.5x1.1x1.1x1.1x3091=5610.2。 气缸选用直径 125mm。当压缩空气单位压力为 0.8mpa 时，气缸 推力为 9817.2n 故本夹具可安全工作。 6.4 误差分析与计算 本夹具由于是第一步加工所用夹具，其本身的定位就是用粗基 准定位，所以在精度公差方面还不涉及去如何保证的问题，只要能 保证工件在加工完的基本尺寸即可。 通过分析可知，在保证了定位件的位置精度后，即可保证

17、工件 的基本尺寸。 七、总七、总 结结 通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解 与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行 工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹 具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用 与综合的学习。 参考文献 1 许晓旸，专用机床设备设计m，重庆：重庆大学出版社，2003。 2 孙已德，机床夹具图册m，北京：机械工业出版社，1984：20-23。 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册m，贵阳：贵州任命出版社， 1983：42-50。 4 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册m，上海：上海科

18、学技术出版社， 1979。 5 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷m，北京：机械工业出版社，1991。 6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册m，上海： 上海科学技术出版社，1979。 7 李洪，机械加工工艺手册m，北京：机械工业出版社，1990。 8 马贤智，机械加工余量与公差手册m，北京：中国标准出版社，1994。 9 上海金属切削技术协会，金属切削手册m，上海：上海科学技术出版社，1984。 10 周永强，高等学校毕业设计指导m，北京：中国建材工业出版社，2002。 11 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册m，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社， 1987。 12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计m，重庆：重庆大学出