CA6140车床后托架机械制造工艺及钻孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】
压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985 机械制造技术基础课程设计说明书设计题目: 机械制造工艺及钻孔夹具设计 学生姓名:学 号:系 别:专业班级:指导教师:起止时间:目录序 言4一、后托架零件的分析51.1后托架的用途及作用51.2后托架的工艺分析51.3确定后托架零件的生产类型、及制造方法5二 工艺规程设计62.1毛坯的选择与设计62.1.1毛坯种类62.1.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差62.1.3设计毛坯图62.2定位基准的选择72.3 制定工艺路线72.3.1.表面加工方法的选择72.3.2加工阶段的划分72.3.3采用工序的集中的原则82.3.4 确定工艺路线82.4加工设备及工艺装备的选用112.5 工序基准、工序尺寸、加工余量的确定122.5.1 工序基准的选择122.5.2工序尺寸的确定122.5.3加工余量的确定132.6切削用量和时间定额的计算14三、专用夹具设计223.1 钻2-13夹具设计223.2.1定位基准的选择223.2.2 切削力及夹紧力的计算22参考文献24机械制造技术基础课程设计任务书25序 言机械制造工艺与机床夹具课程设计是在学完了机械制造工艺与机床夹具和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在几年的学习中占有重要的地位。就我个人而言,希望通过这次课程设计,对今后将从事的工作,进行一次适应性训练,通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为回厂后的工作打下一个良好的基础。由于能力所限,设计中尚有许多不足之处,希望老师给予批评指教。一、后托架零件的分析1.1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。1.2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。1.3确定后托架零件的生产类型、及制造方法零件材料为HT15-33,采用铸造。由于零件年产量为5000件,已达大批量生产水平,故采用铸造精度较高的金属型铸造,生产率很高,可以免去每次造型。二 工艺规程设计2.1毛坯的选择与设计2.1.1毛坯种类考虑到机床运行中要经常使主轴正转与反转,此时,转向开关、丝杠、光杠也进行正转与反转的连续或瞬时运动。因此,扭矩最大,强度不高使用铸件,零件的材料为HT220,由于零件形状规范,可以直接通过砂型铸造而成。生产纲领为5000件/年,属大批量生产。2.1.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差项目AB面C面孔40孔30.2公差等级CT10101010加工面基本尺寸60354030.2铸件尺寸公差2.82.62.82.6机械加工余量等级EEEE机械加工余量RMA1.41.41.41.4毛坯基本尺寸64.237.735.825.92.1.3设计毛坯图2.2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,所以选择工件上表面作为粗基准加工底面A,可以为后续工序准备好精基准。2.3 制定工艺路线2.3.1.表面加工方法的选择(1)平面的加工底面的加工方案:粗铣半精铣精铣(),粗糙度为1.60.8,一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,查参考资料选侧面两孔(,)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,根据参考资料对的孔选用钻粗铰精铰加工方法。2.3.2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。2.3.3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。2.3.4 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。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。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: 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,查表可得孔的加工工艺路线为:钻孔扩孔 孔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,查表可得孔的加工工艺路线为:粗铣半精铣精铣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。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1.4 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010粗刨底平面侧面和外圆粗、半精铣底平面侧面和外圆020精铣底平粗侧面和外圆钻、扩孔:底面和侧面030细精铣底平 侧面和外圆粗铰孔:、底面和侧面040钻、扩孔: 底面和侧面粗铣油槽底面和侧面050粗铰孔:、底面和侧面精铰孔:、底面和侧面060精铰孔:、侧面和两孔钻:2-、2-、2- 20底面和侧面070粗铣油槽底面和侧面扩孔底面和侧面080钻:、底面和侧面锪钻孔:、底面和侧面090扩孔底面和侧面精铰锥2-底面和侧面110精铰锥孔:底面和侧面去毛刺120锪钻孔:、底面和侧面130钻:M8、底面钻:M8、底面140攻螺纹M8底面攻螺纹M8底面150倒角去毛刺精铣底平面侧面160检验倒角去毛刺170检验 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010铸砂型铸造铸件毛坯尺寸:长: 宽: 高: 020清砂除去浇冒口,锋边及型砂030热处理退火石墨化退火,来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(有大量的渗碳体出现),以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹;立式铣床060钻钻、扩钻: 工件用专用夹具装夹;摇臂钻床070铣粗铣油槽080铰粗、精铰孔: 工件用专用夹具装夹;摇臂钻床090钻将孔、钻到直径工件用专用夹具装夹;摇臂钻床110扩孔钻将扩孔到要求尺寸120锪孔钻锪孔、到要求尺寸130铰精铰锥孔140钳去毛刺150钻钻孔M8、160攻丝攻螺纹M8170铣细精铣底平面工件用专用夹具装夹;立式铣床180钳倒角去毛刺190检验210入库清洗,涂防锈油2.4加工设备及工艺装备的选用机床的选用查资料可得: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 查资料1机械加工工艺手册可得: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2.5 工序基准、工序尺寸、加工余量的确定2.5.1 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。2.5.2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:按级查资料6互换性与技术测量表;可得扩钻后:按级查资料6互换性与技术测量表;可得钻后: 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:2.5.3加工余量的确定加工余量、工序尺寸及偏差查资料,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1底平面粗铣半精铣精铣2钻扩钻粗铰精铰3锪孔深;深;4钻孔深扩孔5钻孔深粗铰锥孔精铰锥孔6M8钻螺纹孔深攻丝7钻深2.6切削用量和时间定额的计算铣底平面A的切削用量及工时定额 粗铣 查资料取,;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可得: 式(1.9) 半精铣 由资料得:, ;由式1.5得,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 精铣 由资料得:, ;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 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 扩孔加工扩孔:由资料,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,取, ,;由式1.5得,取由式1.6得,根据式1.11可得:铰孔加工铰孔: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: 加工孔、的切削用量及工时定额将、钻到直径由资料得: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: 扩孔扩孔由资料,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: 铰锥孔铰锥孔由资料得:,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: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,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M8由资料得:进给量,切削速度,切削深度;由式1.5得,n=1000vcd=10000.36603.147.5917r/min,取n=1000r/min由式1.6得, vc=dn1000=3.147.51000100060=0.4m/s被切削层长度:由式1.10得:l1=D2cotkr+12=7.52cot120+214mm 刀具切出长度: 取根据式1.11可得:Tj=L+l1+l2fn=17+14+30.22100060=9.3s攻丝M8根据查表:螺距,;由式1.5得,n=1000vcd=10000.15603.148358.3r/min,取n=400r/min由式1.6得, vc=dn1000=3.146400100060=0.13m/s根据式1.11可得:Tj=L+l1+l2fn=17+10+3140060=4.8s由以上计算可得总的基本时间Tj=524.8s=8.8min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。 辅助时间辅助时间主要包括卸载工件,开停机床,改变切削用量和测量工件等所用的时间。 服务时间 休息及自然需要时间 准备终结时间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、专用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。3.1 钻2-13夹具设计3.2.1定位基准的选择由零件图可知: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。对于CA6140后托架,已经进行过精铰的40和30.2中,定位一个圆柱销和扁销,圆柱销后面的平面,从而满足位置公差要求。工件定位用底平面、两孔和侧面来限制六个自由度。3.2.2 切削力及夹紧力的计算由资料10机床夹具设计手册查表可得:切削力公式: 式(2.11)式中 查资料10机床夹具设计手册表得: 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10机床夹具设计手册可查得: 其中: 螺旋夹紧力:由资料得:原动力计算公式 式(2.14)即: 由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.2.3 误差分析前几道工序中已经使工件尺寸达到要求,零件中两端孔尺寸为中心距mm ,与630.05定位销的配合尺寸为 H7/n6,由相关手册查得,圆柱销尺寸为40,因此可以求得其最大间隙为D max = 0.05 -0.017 = 0.033mm,满足精度要求。所以能满足精度要求。本夹具用于在钻床上加工后托架的底孔、锥孔。工件以底平面两孔和侧面为定位基准,在支承钉和支承板上实现完全定位。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。参考文献1 黄健求 机械制造技术基础第二版机械工业出版社2 崇凯 机械制造技术基础课程设计指南化学工业出版社东莞理工学院城市学院机械制造技术基础课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师姓名及职称设计题目(填写:零件名称)机械制造工艺及钻孔夹具设计设计内容1、 产品零件图1张2、 产品毛坯图1张3、 机械加工工艺过程卡片1份4、 机械加工工序卡片1张5、 夹具设计装配图(1号图)1份6、 夹具零件图:夹具体零件图1张7、 课程设计说明书1份注:零件年产量5000台/年进度安排1、 零件工艺审查,选择毛坯并绘制毛坯图(1天)。2、 机械加工工艺规程设计:1) 选择加工方法和方案,拟定工艺路线(1天)。2) 进行工序设计计算(2天)3) 填写工艺过程卡和钻加工工序卡(2天)3、 夹具设计:1) 设计钻孔工序的钻床夹具机构方案,绘制夹具设计装配图草图(2天)。2) 绘制夹具装配图,1#图幅1张(2天)。3) 绘制夹具体零件图1张(2天)。4、 编写课程设计说明书10页(2天)5、 课程设计答辩(1天)主要参考文献1、 黄健求机械制造技术基础第二版机械工业出版社2、 崇凯机械制造技术基础课程设计指南化学工业出版社本任务书与课程设计说明书一并装订(封面后一页)存档。机械加工工艺过程卡片产品型号CA6140零件图号01产品名称车床零件名称后托架共页第页材 料 牌 号灰铸铁毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸173mm*67mm*60mm每毛坯可制件数每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车 间工 段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸造毛坯金属型铸造铸造机2清沙除去洗冒口,锋边及砂型3热处理退火4检验检验毛坯5铣粗铣,精铣平面A立式铣床X25K铣床专用夹具35.46钻钻孔30.2,40摇臂钻床Z3025钻床专用夹具110.48半精镗半精镗镗孔30.2,40立式铣镗床T68镗床专用夹具140.49精镗精镗镗孔30.2,40立式铣镗床T68镗床专用夹具169.210钻将孔2-13,2-10,2-20钻到D=10mm摇臂钻床Z3025钻床专用夹具52.211扩孔钻将2-13扩孔到要求尺寸摇臂钻床Z3025钻床专用夹具3012锪孔钻锪孔13,2-10到要求尺寸摇臂钻床Z3025钻床专用夹具83.4设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字日 期附表2、机械加工工序卡片机械加工工序卡片产品型号CA6140零件图号产品名称车床零件名称共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号精铣HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数1设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液XJ-01铣床夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm基本辅助1精铣底平面硬质合金端铣刀6.171.4222010012设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 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