CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計（有cad源圖）

CA6140車床后托架加工工藝及夾具設計（有cad源圖）,ca6140,車床,托架,加工,工藝,夾具,設計,cad,源圖 目 錄 一、后托架零件的分析 2 1.1后托架的用途及作用 2 1.2后托架的工藝分析 2 1.3確定后托架零件的生產類型、及制造方法 2 二、 工藝規(guī)程設計 2 2.1定位基準的選擇 2 2.2 制定工藝路線 3 2.2.1.表面加工方法的選擇 3 2.2.2加工階段的劃分 3 2.2.3采用工序的集中的原則 3 2.2.4 確定工藝路線 4 2.3加工設備及工藝裝備的選用 7 2.4 工序基準、工序尺寸、加工余量的確定 8 2.4.1 工序基準的選擇 8 2.4.2工序尺寸的確定 8 2.4.3加工余量的確定 9 2.5切削用量和時間定額的計算 11 三、專用夾具設計 16 3.1 銑平面夾具設計 17 3.1.1 定位基準的選擇 17 3.1.2 切削力及夾緊分析計算 17 3.2 鉆三杠孔夾具設計 18 3.2.1定位基準的選擇 18 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 18 3.3 鉆底孔夾具設計 19 3.3.1 定位基準的選擇 19 3.3.2切削力及夾緊力的計算 19 一、后托架零件的分析 1.1后托架的用途及作用 機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。在實際生產中，由于零件的生產類型、材料、結構、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據零件的具體要求，結合現場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。 對于CA6140車床后托架零件。后托架在CA6140車床床身的尾部，三個孔分別裝絲杠、光杠、轉向開關，起加強固定作用；在?40mm與?30.2mm之間的孔為毛線孔，用于導通油路；旁路的螺紋孔是連接油蓋的；正面的四個孔將后托架固定于車床尾部。 1.2后托架的工藝分析 由零件圖1-1可得：CA6140車床后托架是鑄造件，從整體形狀來看類似長方體。根據要求主要是加工孔和底平面。具體特點和技術要求如下： ① 精加工孔, , 要求達到的精度等級為。粗糙度為，且以底平面為基準，要求平行度公差為，主要滿足加工孔的位置精度。 ② 其他各個孔的加工都要以底平面為定位基準。所以，底平面的形位公差要達到設計要求。 ③ 、粗糙度為；為錐孔，且粗糙度為。 ④ 其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。 1.3確定后托架零件的生產類型、及制造方法 零件材料為HT200，采用鑄造。由于零件年產量為5000件，已達大批量生產水平，故采用鑄造精度較高的金屬型鑄造，生產率很高，可以免去每次造型。 二 工藝規(guī)程設計 2.1定位基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；娴倪x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）精基準的選擇 從CA6140機床后托架零件圖分析可知，底面A為設計基準，選其為精基準可以實現設計基準和工藝基準重合，遵循“基準統(tǒng)一”原則。 （2）粗基準的選擇 因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇側面孔、底面作為粗基準加工底面A，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 2.2 制定工藝路線 2.2.1.表面加工方法的選擇 （1）平面的加工 由參考文獻[1]《指導教程》表1-8和表1-19可以確定，底面的加工方案：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，一般不淬硬的平面加工，平面度為0.02，滿足加工要求。 （2） 孔的加工方案 ⑴．由于孔的表面粗糙度為1.6，查參考文獻[1]《指導教程》表1-7選側面三孔（，，）的加工順序為：粗鏜——半精鏜——精鏜。 ⑵．而頂面的四個孔采取的加工方法分別是： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我們采用一次鉆孔的加工方法，的孔選擇的加工方法是鉆，因為是一組階梯孔，所以可以在已經鉆了的孔基礎上再用锪孔鉆锪到，而另一組和也是一組階梯的孔，不同的是是錐孔，起表面粗糙度的要求是，根據參考文獻[1]《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表1-7對的孔選用鉆—粗鉸—精鉸加工方法。 3.2.2加工階段的劃分 該后托架的加工質量要求較高，可將整個加工過程劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（后托架底面）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗鏜孔、、。在半精加工階段，完成孔、、半精鏜，階梯孔的鉆、锪和鉸加工和加工螺紋孔、進油孔，在精加工階段，進行后托架底面的精銑加工。 2.2.3采用工序的集中的原則 選用工序集中原則安排后托架的加工工序。該后托架的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 2.2.4 確定工藝路線 擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。 主要工序的加工工藝路線 ① 根據孔的技術要求，由資料[7]《公差與配合技術手冊》得： ，； 根據公式；查資料[6]《互換性與技術測量》表1-8得： 精度等級為。 同理可得： 孔精度等級為。 孔精度等級為。 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 鉆——粗鉸——精鉸 ② 根據孔、粗糙度為，查資料[7]《公差與配合技術手冊》得：與有一定的線性關系： 即： 查《公差與配合技術手冊》表，取 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 鉆孔——擴孔 ③ 孔錐孔粗糙度為 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 粗鉸——精鉸 ④ 底平面A粗糙度為 由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為： 粗銑——精銑——細銑 CA6140后托架加工工藝路線的確定 ① 加工工藝路線方案 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表1.4 加工工藝路線方案 工序號 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序內容 定位基準 工序內容 定位基準 010 粗刨底平面 側面和外圓 粗、精銑底平面 側面和外圓 020 精銑底平粗 側面和外圓 鉆、擴孔： 、 底面和側面 030 細精銑底平 側面和外圓 粗鉸孔：、、 底面和側面 040 鉆、擴孔： 、 底面和側面 粗銑油槽 底面和側面 050 粗鉸孔：、、 底面和側面 精鉸孔：、、 底面和側面 060 精鉸孔：、、 側面和兩孔 锪鉆孔： 底面和側面 070 粗銑油槽 底面和側面 鉆：、 底面和側面 080 锪鉆孔： 底面和側面 擴孔 底面和側面 090 鉆：、 底面和側面 精鉸錐孔： 底面和側面 110 擴孔 底面和側面 锪鉆孔：、 底面和側面 120 精鉸錐孔： 底面和側面 去毛刺 130 锪鉆孔：、 底面和側面 鉆：、 底面和孔 140 鉆：、 底面和孔 攻螺紋 底面和孔 150 攻螺紋 底面和孔 細精銑底平面 側面和孔 160 倒角去毛刺 倒角去毛刺 170 檢驗 檢驗 ② 加工工藝路線方案的論證 a.方案Ⅱ中的010和150工序在銑床上加工底平面，主要考慮到被加工表面的不連續(xù)，并且加工表面積不是很大，工件受太大的切削力易變形，不能保證平面的平面度公差。方案Ⅰ比方案Ⅱ銑平面生產效率底，采用銑較經濟合理。 b.方案Ⅱ在012工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。 c.方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。 d.方案Ⅱ把細精銑底平面A安排在后工序中，是以免劃傷而影響美觀及裝配質量。 e.方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。 由以上分析：方案Ⅱ為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表： 表1.5 加工工藝路線 工序號 工 種 工作內容 說 明 010 鑄 砂型鑄造 鑄件毛坯尺寸： 長： 寬： 高： 020 清砂 除去澆冒口，鋒邊及型砂 030 熱處理 退火 石墨化退火，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現的白口組織（有大量的滲碳體出現），以便于切削加工 040 檢驗 檢驗毛坯 050 銑 粗銑、精銑底平面 工件用專用夾具裝夾；立式銑床 060 鉆 鉆、擴鉆： 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 070 銑 粗銑油槽 080 鉸 粗、精鉸孔： 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 090 鉆 將孔、、鉆到直徑 工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床 110 擴孔鉆 將擴孔到要求尺寸 120 锪孔鉆 锪孔、 到要求尺寸 130 鉸 精鉸錐孔 140 鉗 去毛刺 150 鉆 鉆孔、 160 攻絲 攻螺紋 170 銑 細精銑底平面 工件用專用夾具裝夾；立式銑床 180 鉗 倒角去毛刺 190 檢驗 210 入庫 清洗，涂防銹油 2.3加工設備及工藝裝備的選用 機床的選用 查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得： 立式銑床，主要用于銑加工。 搖臂鉆床，可用于鉆、擴、鉸及攻絲。 刀具的選用 查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得： 高速鋼端面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度?。? 鉆頭：直柄麻花鉆 直柄短麻花鉆 直柄長麻花鉆 鑄鐵群鉆 直柄擴孔鉆 錐柄擴孔鉆 锪鉆：帶導柱直柄平底锪鉆 鉸刀：硬質合金錐柄機用鉸刀 錐鉸刀：公制/莫氏4號錐直柄鉸刀，刀具材料： 其他設備的選用 夾具：夾具采用專用的銑、鉆夾具 量具選用：錐柄雙頭塞規(guī)，多用游標卡尺 輔助設備：銼刀、鉗子等 2.4 工序基準、工序尺寸、加工余量的確定 2.4.1 工序基準的選擇 工序是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術要求，工序尺寸和工序技術要求的內容在加工后應進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。 工序基準的選擇應注意以下幾點： ① 選設計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。 ② 當本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應使工序基準與設計基準重合。 ③ 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應與設計尺寸一致。 2.4.2工序尺寸的確定 孔、 、中心軸線間的尺寸鏈的計算 ① 尺寸鏈圖（如圖1.2） 圖1.2尺寸鏈圖 ② 的基本尺寸 由公式：=得： ③ 環(huán)公差 式（1.1） 式（1.2） ④ 中間偏差 式（1.3） ⑤ 環(huán)極限偏差 式（1.4） ⑥ 環(huán)極限尺寸 孔、 、的工序尺寸和公差 ① 孔 ,粗糙度要求為,加工路線為: 鉆——粗鉸——精鉸 查表1.3確定各工序的基本余量為: 鉆: 擴鉆: 粗鉸: 精鉸: 各工序的工序尺寸: 精鉸后:由零件圖可知； 粗鉸后:； 擴鉆后:； 鉆后：； 各工序的公差按加工方法的經濟精度確定，標注為： 精鏜后:由零件圖可知； 粗鉸后:按級查資料[6]《互換性與技術測量》表； 可得 擴鉆后:按級查資料[6]《互換性與技術測量》表； 可得 鉆后： ② 孔,粗糙度要求為 同理：精鉸后:由零件圖可知 粗鉸后: 擴鉆后: 鉆后： ③ 孔,粗糙度要求為 同理：精鉸后:由零件圖可知 粗鉸后: 擴鉆后: 鉆后： 2.4.3加工余量的確定 加工余量、工序尺寸及偏差查資料[2]《機械加工工藝手冊》表6-20，并計算列表如下： 表1.6 加工余量、工序尺寸及偏差確定 序號 加工表面 加工內容 加工余量 表面粗糟度 尺寸及偏差 備注 1 底平面 粗銑 精銑 細精銑 2 鉆 擴鉆 粗鉸 精鉸 3 锪孔 深； 深； 深； 4 鉆孔 深 擴孔 5 鉆孔 深 粗鉸錐孔 精鉸錐孔 6 鉆螺紋孔 深 攻絲 7 鉆 深 2.5切削用量和時間定額的計算 銑底平面A的切削用量及工時定額 ① 粗銑 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：取，，；由銑刀直徑，銑刀齒數 ；則： 主軸轉速 ，則取 式（1.5） 實際銑削速度 式（1.6） 式（1.7） 銑刀切入時取： 式（1.8） 銑刀切出時?。? 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 根據資料[5]《機械制造工藝學》表可得： 式（1.9） ② 精銑 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5得，主軸轉速 ，則取 由式1.6得，實際銑削速度 由式1.7得， 同理：由式1.9得 ③ 細精銑 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5，主軸轉速 ，則取 由式1.6得，實際銑削速度 由式1.7得， 同理：由式1.9得 鉆、擴、鉸、锪孔加工的切削用量及工時定額 ① 鉆、擴、鉸孔、、的切削用量及工時定額 鉆孔加工 鉆孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，；由式1.5得， 機床主軸轉速，取 由式1.6得，實際切削速度 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.10） 刀具切出長度： 取 根據資料[5]《機械制造工藝學》表可得 式（1.11） 同理：鉆孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： ，，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據式1.11可得 同理：鉆孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據式1.11可得 擴孔加工 擴孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 由式1.10得， 刀具切出長度： 取 根據式1.11可得： 同理：擴孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據式1.11可得： 同理：擴孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，， 根據式1.11可得： 鉸孔加工 鉸孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據式1.11可得： 同理：鉸孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據式1.11可得： 同理：鉸孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ， 鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： 根據式1.11可得： ② 加工孔、、、、的切削用量及工時定額 將、、、鉆到直徑 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度，切削深度； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 被切削層長度： 由式1.10得： 刀具切出長度： 取 根據式1.11可得： 擴孔 擴孔由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 被切削層長度： 由式1.10得： 刀具切出長度： 取 根據式1.11可得： 鉸錐孔 鉸錐孔由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，，切削深度； 由式1.5得，，取 由式1.6得， ，取， 式（1.12） 根據式1.11可得： 锪孔（、、） 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度；則 孔：，，；取， ；則由式1.11得， 孔：，，；取， ；則由式1.11得， 孔：，，；取， ；則由式1.11得， 锪孔加工總的基本時間 ： 鉆 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，切削深度； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 被切削層長度： 由式1.10得： 刀具切出長度： 取 根據式1.11可得： ③ 加工螺紋孔的切削用量及工時定額 鉆螺紋孔 由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，切削深度； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 被切削層長度： 由式1.10得： 刀具切出長度： 取 根據式1.11可得： 攻絲 根據查表：螺距，，； 由式1.5得，，取 由式1.6得， 根據式1.11可得： 由以上計算可得總的基本時間 技術時間定額除了基本時間以外，還包括輔助時間、服務時間、休息及自然需要時間、準備終結時間所組成。 ① 輔助時間 輔助時間主要包括卸載工件，開停機床，改變切削用量和測量工件等所用的時間。 ② 服務時間 ③ 休息及自然需要時間 ④ 準備終結時間 將上述所列的各項時間組合起來，可得到各種定額時間： 工序時間： 單件時間: 單件計算時間： 其中：N——零件批量（件） 三、專用夾具設計 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，在整個加工構成中，夾具不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設計合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產率。各種專用夾具的設計質量，將直接影響被加工零件的精度要求，在機械加工工藝過程中起到重要的作用。 3.1 銑平面夾具設計 3.1.1 定位基準的選擇 由零件圖可知：粗銑平面對孔、、的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結構上簡單易操作。 采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。 3.1.2 切削力及夾緊分析計算 刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關幾何參數： 由資料[10]《機床夾具設計手冊》表1-2-9得，銑削切削力的計算公式： 式（2.1） 查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得： 對于灰鑄鐵： 取 ， 即 由式2.1得， 由資料[9]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（對稱銑削） 式（2.2） 背向力： 式（2.3） 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 式（2.4） 安全系數K可按下式計算： 式（2.5） 式中：為各種因素的安全系數，見資料[10]《機床夾具設計手冊》表可得： 由式2.4得 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式（2.6） 式中參數由資料[10]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 由式2.6得，螺旋夾緊力： 易得： 經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 3.2 鉆三杠孔夾具設計 3.2.1定位基準的選擇 由零件圖可知：孔、、的軸線與底平面有平行度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足平行度公差要求。 孔、、的軸線間有位置公差，選擇左端面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線間的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側面來限制六個自由度。 3.2.2 切削力及夾緊力的計算 由資料[10]《機床夾具設計手冊》查表可得： 切削力公式： 式（2.11） 式中 查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得： 即由式2.11得： 切削扭矩公式 ： 式（2.12） 即： 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。 由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得： 式（2.13） 取，， 即： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按式2.6計算： 式中參數由資料[10]《機床夾具設計手冊》可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下： 圖2.1 受力簡圖 由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：原動力計算公式 式（2.14） 即： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 3.3 鉆底孔夾具設計 3.3.1 定位基準的選擇 由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）。選擇左端面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側面來限制六個自由度。 3.3.2切削力及夾緊力的計算 由資料[10]《機床夾具設計手冊》查表可得： 切削力由式2.11得： 式中 查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得： 即： 切削扭矩由式2.12得： 即： 實際所需夾緊力：由式2.13得： 取，， 即： 螺旋夾緊時產生的夾緊力由式2.6得： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下： 圖2.2 受力簡圖 由表得：原動力計算由式 2.14得， 即： 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。