后托架课程设计

1、 哈 尔 滨 理 工 大 学课 程 设 计题 目：制定CA6140车床后托架的加工工艺、设计钻mm 、mm、mm孔的钻床夹具 班 级： 机械03-1班学 号： 08号 姓 名： 余先峰 指导教师： 敖晓春 2006年9月24日哈尔滨理工大学机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目:制定CA6140车床后托架的加工工艺，设计钻、孔的钻床夹具设计要求: 中批量生产 动夹紧 通用工艺装备设计内容: 1、熟零件图2、绘制零件图3、绘制毛坯图4、编写工艺过程卡片和工序卡片5、绘制夹具总装图6、说明书一份班 级：机械03-1班学 生： 余先峰指导教师： 敖晓春2006年9月11日目录任务书2第1章 CA6

2、140车床后托架的零件分析41.1 后托架的作用和结构41.2 后托架的工艺分析5第2章 后托架的工艺规程设计62.1 确定毛坯的制造形式62.2 基面的选择62.3 制定工艺路线62.3.1 工艺路线方案62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量及基本工时7第3章 后托架的夹具设计223.1 夹具设计过程中的问题223.2 夹具设计223.2.1 定位基准的选择223.2.2 定位元件的选择223.2.3 定位误差计算223.2.4 夹紧力的计算233.2.5 夹紧元件强度校核253.2 夹具说明25论结25致谢26参考文献26第1章 后托架的零件分析1.1 后托

3、架的作用和结构本零件为CA6140车床后托架，用于机床和光杠，丝杠的连接。零件具体结构见附件“后托架零件图”。 图2-1 零件大体结构1.2 后托架的工艺分析零件有两个主要的加工表面，分别零件底面和一个侧面，这两个主要的加工表面之间有一定的位置要求，现分析如下：1. 零件底面：这一加工表面主要是平面的铣削，它为后来的加工定位。2. 侧面：这一加工表面主要是40mm、30.2mm、25.5mm孔的加工，主要的加工表面为40mm、30.2mm、25.5mm的孔，它为后来的加工定位。这两个加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：零件底面与40mm、30.2mm、25.5mm的孔中心线连线的平行度公差

4、为100：0.07、距离偏差为±0.07mm。由以上分析可知，对这两个加工表面而言可以先粗加工零件底面，然后以次为基准加工侧面的40mm、30.2mm、25.5mm孔，在由加工完的40mm、30.2mm、25.5mm孔作为基准精加工底面并且保证它们之间的位置精度要求。在进行其他精度要求低的加工。第2章 后托架的工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，由于零件形状规范，可以直接通过砂型铸造而成。中批量生产。毛坯图见附件“后托架毛坯图”。2.2 基面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

5、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。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度p）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度p，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。 精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑

6、，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度p和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。2.3 制定工艺路线2.3.1 工艺路线方案订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑尽量采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。初步制定工艺路线如下：工序 铸造工序 时效处理工序 粗铣底面工序 钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔工序 检验工序 精铣

7、底面工序 锪平R22mm平面工序 钻20mm、13mm孔工序 钻10mm锥孔工序 钻、铰2-20mm、2-13mm孔工序 钻、铰13mm孔、2-10mm锥孔工序 钻6mm孔工序 钻M6mm底孔并倒角工序 攻螺纹M6mm工序 最终检验2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定后托架零件材料为HT200。硬度HB190210，中批量生产，采用铸造毛坯。根据上述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：（下面所用计算尺寸、公式及表见参考文献“机械制造工艺设计实用手册”）1.铣底面（1）粗铣底面余量考虑粗糙度和缺陷层深度确定粗铣底面余量为2.5mm（2）精铣底面

8、余量精铣底面余量为0.8mm 2.孔孔的余量在计算基本工时时查手册确定2.5 确定切削用量及基本工时工序 粗铣底面1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：粗铣底面刀具：端面铣刀机床：X5032A立式铣床2. 计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-53f=0.2-0.4mm/z 取f=0.3 mm/z由参考文献1表15-55v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/sn=1.19r/s=71.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=71 r/min=1.18r/s实际切削速度v=0.297m/s切削深度a=2.5mm（按加工余量分配）切削工时：L=120

9、mm L为加工长度l1=80mm(刀具直径)由文献2表20取铣削入切量和超切量y+=18mm t=77s=1.3min工序 钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、扩、铰40mm、30.2mm、25.5mm孔刀具：钻头、扩孔钻、铰刀机床：Z3040X16摇臂钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻38mm由参考文献1表15-33取f=1.1 mm/rL=60mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=2.93r/s=175.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=180 r/min

10、=3r/s实际切削速度v=0.358m/s切削深度a=19mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=14mm t=23s=0.37min（2）扩孔至39.75mm由参考文献1表15-41取f=1.0mm/z v=0.43m/s n=3.4 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=15mm t=22s=0.37min （3）铰40mm孔由参考文献2表31取f=2.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32

11、取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.29m/sn=2.31r/s=138.5r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=140 r/min=2.33r/s实际切削速度v=0.293m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=15mm t=13s=0.22min（4）钻28mm由参考文献1表15-33取f=1.0 mm/rL=60mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=3.98r/s=238.9r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=236 r/min=3.93r/s实际切削速度v=0.3

12、46m/s切削深度a=14mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=11mm t=18s=0.3min（5）扩孔至29.9mm由参考文献1表15-41取f=0.8mm/z v=0.46m/s n=4.9 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=12mm t=18s=0.31min （6）铰30.2mm孔由参考文献2表31取f=2.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm

13、刀具耐用度T=7200sv=0.265m/sn=2.79r/s=167.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=170 r/min=2.83r/s实际切削速度v=0.269m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=12mm t=10s=0.17min（7）钻23mm由参考文献1表15-33取f=0.75 mm/rL=60mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=4.85r/s=290.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=300 r/min=5r/s实际切削速度v=0.359m/s切削深度a=11.5mm

14、切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=9mm t=18.4s=0.31min（8）扩孔至25.2mm由参考文献1表15-41取f=0.8mm/z v=0.44m/s n=5.6 r/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=10mm t=16s=0.26min （9）铰25.5mm孔由参考文献2表31取f=2.0 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv

15、=0.09m/sn=1.124r/s=67.4r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=67 r/min=1.12r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=10mm t=31.25s=0.52min工序 检验工序 精铣底面1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：精铣底面刀具：端面铣刀量具：卡板机床：X5032A立式铣床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-54f=0.23-0.5 mm/r取f=0.5 mm/r由参考文献1表15-55v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/sn=1

16、.19r/s=71.7r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=71 r/min=1.18r/s实际切削速度v=0.297m/s切削深度a=0.8mm（按加工余量分配）切削工时：L=120mm L为加工长度l1=80mm(刀具直径)由文献2表20取铣削入切量和超切量y+=18mm t=370s=6.16min工序 锪平R22mm平面工序 钻20mm、13mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻20mm、13mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻孔20mm由参考文献1表15-33取f=0.72 mm/rL=13mm<

17、;3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=5.57r/s=334.4r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=335r/min=5.58r/s实际切削速度v=0.35m/s切削深度a=10mm切削工时：L=60mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=5s=0.08min（2）钻13mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=5mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=8.57r/s=514.5r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=500r/min=8.3r/s实际切削速度v=0.34m/

18、s切削深度a=6.5mm切削工时：L=5mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=2.2s=0.04min工序 钻10mm锥孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻10mm锥孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.5 mm/rL=18mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=11.12r/s=668.8r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=670r/min=11.17r/s实际切削速度v=0.35m/s切削深度a=5mm切削工时：L=18m

19、m L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=4s=0.07min工序 钻、铰2-20mm、2-13mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、铰2-20mm、2-13mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻19mm孔由参考文献1表15-33取f=0.72 mm/rL=12mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=5.87r/s=352r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=355r/min=5.92r/s实际切削速度v=0.353m/s切削深度a=9.5mm切削工时

20、：L=12mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=8mm t=5s=0.08min（2）钻12mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=65-12=53mm<5dw取K=0.9则f=0.6×0.9=0.54 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=9.3r/s=557.3r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=560r/min=9.33r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=6mm切削工时：L=53mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=12s=0.2min（3）铰孔至20mm由参考文

21、献2表31f=1.0-2.0 mm/r取f=1.5 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=1.4r/s=86r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=85 r/min=1.42r/s实际切削速度v=0.089m/s切削工时：L=12mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=8mm t=10s=0.17min（4）铰孔至13mm由参考文献2表31f=1.0-2.0 mm/r取f=1.2

22、mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=2.2r/s=132r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=132 r/min=2.2r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=53mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=22s=0.37min工序 钻、铰13mm孔、2-10mm锥孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻、铰13mm孔、2-10

23、mm锥孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时（1）钻12mm孔由参考文献1表15-33取f=0.6 mm/rL=65-20=45mm<5dw取K=0.9则f=0.6×0.9=0.54 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=9.3r/s=557.3r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=560r/min=9.33r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=6mm切削工时：L=45mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=10s=0.17min（2）钻9mm孔由参考文献1表15-33取f=0.5mm

24、/rL=20mm<3dw取K=1由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=12.4r/s=743r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=750r/min=12.5r/s实际切削速度v=0.353m/s切削深度a=4.5mm切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=4s=0.07min（3）铰孔至13mm由参考文献2表31f=1.0-2.3 mm/r取f=1.2 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度

25、为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.09m/sn=2.2r/s=132r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=132 r/min=2.2r/s实际切削速度v=0.09m/s切削工时：L=45mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=6mm t=19s=0.32min（4）铰孔至10mm由参考文献2表31f=0.65-1.3 mm/r取f=1.0 mm/r由参考文献2表33取cv=15.6 zv=0.2 xv=0.1 yv=0.5 m=0.3由参考文献1表15-36取Kv=0.9由参考文献2表32取后刀面最大磨损限度为0.8mm刀具耐用度T=7200sv=0.1m/

26、sn=3.18r/s=191r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=190 r/min=3.17r/s实际切削速度v=0.1m/s切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=5mm t=8s=0.13min工序 钻6mm孔1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻6mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.35 mm/rL=79mm10dw取K=0.7则f=0.35×0.7=0.25 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=18.6r/s=111

27、4.6r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=1120r/min=18.7r/s实际切削速度v=0.352m/s切削深度a=3mm切削工时：L=79mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=3mm t=18s=0.29min工序 钻M6mm底孔并倒角1.加工条件：工件材料：HT200，=200MPa、铸造加工要求：钻4.9mm孔刀具：钻头机床：ZA5025立式钻床2.计算切削用量及加工工时由参考文献1表15-33取f=0.2 mm/rL=20mm5dw取K=0.9则f=0.2×0.9=0.18 mm/r由参考文献1表15-37取v=0.35m/sn=22.7r/

28、s=1365r/min按机床参数和文献3表2-12选取n=1400r/min=23.3r/s实际切削速度v=0.36m/s切削深度a=2.45mm切削工时：L=20mm L为加工长度由文献2表22取钻削入切量和超切量y+=2.5mm t=5s=0.09min工序 攻螺纹M6mm工序 最终检验第3章 夹具设计3.1 夹具设计过程中的问题为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具用于Z3040X16摇臂钻床，刀具为直柄麻花钻头、扩孔钻、铰刀，加工侧面的3个孔。加工时需要保证它们的位置精度。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择此时，可以用粗铣过的底面定位，这样就可以保

29、证它们之间的位置精度。3.2.2 定位元件的选择本夹具定位方案为工件以底面及两侧面分别靠在夹具支架的定位平面和定位销及底面的3个固定钻套定位，用螺钉及压板将工件夹紧。3.2.3 定位误差计算确定基准定位误差由参考文献7表1-1-12圆柱销直径D=12mm由参考文献7圆柱销直径偏差D=mm=0.032-0.020=0.012 mm=0.02 mmmm定位误差：为定位销与工件间最小间隙 =0.014mm定位误差=0.024+0.014=0.038mm3.2.4 夹紧力的计算零件加工过程中所受的夹紧力较大，根据零件的形状，以及夹紧机构在夹具中安装，可确定夹紧力的位置。为了节约辅助时间，减轻工人的劳动

30、强度，便于制造和安装，本夹具采用宽头压板，用螺母、螺杆、弹簧相互配合夹紧零件。夹紧力的计算:1最大切削力：加工40mm孔时轴向力最大由参考文献2表23F= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=42.7 =1 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对轴向力的修正系数由参考文献2表22-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=2最大转矩：加工40mm孔时转矩最大由参考文献2表23M= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=0.021 =2 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对转矩的修正系数由参考文献2表22

31、-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=3切削功率由参考文献2表23切削功率：4夹紧力计算本夹具采用的是压板夹紧，对夹具夹紧力影响最大的是钻25.5mm孔是的转矩： 由参考文献2表23M= 其中： 取决于工件材料和切削条件的系数=0.021 =2 =0.8 当实际的加工条件与求得的经验公式的实验条件不相符时，各种因素对转矩的修正系数由参考文献2表22-1其中：HB=200 nF =0.75=1.04所以：F=夹紧力Q其中：M为对夹具夹紧力影响最大的转矩 L 为夹紧力力臂 L=2×63+12+25÷2=150.5mm所以 实际预紧力： 其中：K为安全系数：一般安全系数，考虑到增加夹紧的可靠性和因工件材料性质及余量不均匀等引起的切削力的变化。 一般取：加工性质系数，粗加工取。精加工取：刀具钝化系数，考虑刀具磨损钝化后，切削力增加。一般取。这里取：断续切削系数，断续切削时取。连续切削时，取所以 所以 所以 夹紧力为： Q =1554N