CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计 刘超
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CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计摘 要CA6140机床后托架的加工工艺及夹具设计为本课题的研究内容,对此研究查阅的大量的资料,CA6140机床后托架零件尺寸较小,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,此外还有对精度要求不是很高的顶面的四孔要求加工,后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是Ra1.6,所以都要求精加工。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。对于夹具的设计,为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工CA6140机床后托架零件时,设计了专用夹具。根据任务要求中的设计内容,设计了加工工艺孔夹具及铣底面夹具一套。除此之外,选择夹具的类型与结构型式也与零件生产批量大小相适应,夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度,从而保证了夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。关键词:后托架,镗床夹具,铣床夹具,加工工艺, 钻床夹具 After CA6140 Iathe Machining Porocess Of The Brackets And Fixture DesignABSTRACTAfter CA6140 lathe machining process of the brackets and fixture design for this topic research contents, the research of the material, or CA6140 machine bracket parts after small in size, shape also is not very complicated structure is complex, but three poles and bottom side of higher accuracy, in addition to the high accuracy is not the top four hole processing, after the tray and underside of three poles hole is Ra1.6 roughness, and so require. Thirdly poles hole centerline and bottom plane, the plane degree of tolerance requirement, etc. Because of its size accuracy, precision and geometry, and the precision and surface quality of the surface of all or part of the machine assembly quality, further influence the performance and working life, so it is very important and significant processing. For fixture design, in order to improve labor productivity, quality guarantee, the reduction of labor intensity. In CA6140 processing machine bracket parts, need after special fixture design. According to the requirement of design content, task design process hole clamp and milling underside fixture. In addition, choose the type and structure types of fixture with parts production batch size must adapt to, fixture structure and component should have enough stiffness and strength, so as to ensure operation is convenient, clamping fixture, the use of safe, reliable and reasonable space of loading and unloading.KEY WORDS: Brackets after the machine,jig boring machine,milling fixture,process technology,jig drill press 27目录前言1第1章 CA6140机床后托架加工工艺31.1 毛坯的选择31.2 CA6140机床后托架的工艺分析31.3 基面的选择41.3.1 粗基准的选择51.3.2 精基准的选择51.4 制定工艺路线61.4.1 工序的合理组合61.4.2 工序的集中与分散71.4.3 加工阶段的划分81.4.4 加工工艺路线的工艺比较91.5 机械加工余量、偏差计算、工序尺寸及毛坯尺寸的确定111.5.1 毛坯的结构工艺要求111.5.2 偏差计算121.6 确定切削用量及基本工时151.6.1 粗、精铣底面151.6.2 粗、半精、精镗侧面三杠孔161.6.3 钻顶面四孔221.6.4 钻侧面两孔25第2章 专用夹具设计282.1 铣平面夹具设计282.1.1 研究原始材料282.1.2 定位基准的选择282.1.3 切削力及夹紧力的计算282.1.4 误差分析与计算302.1.5 夹具设计及操作的简要说明302.2 镗孔夹具设计312.2.1 研究原始材料312.2.2 定位基准的选择312.2.3 切削力及夹紧力的计算312.2.4 误差分析与计算322.3 钻顶面四孔夹具设计332.3.1 研究原始材料332.3.2 定位基准的选择332.3.3 切削力及夹紧力的计算342.3.4 误差分析与计算342.3.5 夹具设计及操作的简要说明35结论35谢 辞36参考文献37外文资料翻译38前言目前中国制造业发展迅猛,以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件,导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增,加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。本课题的研究内容为CA6140车床后托架的加工工艺及夹具设计,对此课题查阅了大量资料,机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。为了能具体确切的说明过程,使工件能按照零件图的技术要求加工出来,就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件,学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。确定CA6140机床后托架加工工艺规程,关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中,我们必须要认真分析零件图,了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求,对箱体零件的每一个细节,都应仔细的分析,如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度,特别是要注意箱体零件各孔系自身精度(同轴度、圆度、粗糙度等)和它们的相互位置精度(轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求),箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键,必须弄清箱体零件的每一个尺寸。(1) 工序的划分确定加工顺序和工序内容,安排工序的集中和分散程度,划分工序阶段,这项工作与生产纲领有密切关系,具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数;如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则,批量大时即可按工序分散原则,组织流水线生产,也可利用高生产率的通用设备,按工序集中原则组织生产。(2) 定位基准的选择根据粗基准,精基准的选择原则;遵循基准统一、基准重合。由零件图具体分析可得:CA6140机床后托架首先以一个侧面和一个孔为粗基准,对底平面A进行粗加工,再以底平面A为基准加工孔。夹具设计可能遇到的问题:工件定位是否正确,定位精度是否满足要求,工件夹紧牢固是否可靠等等。工件在夹具中的定位精度,主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关,可提高夹具的制造精度,减少配合间隙,就能提高夹具在机床上的定位精度,夹具中出现过定位时,可通过撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重复自由度的能力,增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。夹紧必须可靠,但夹紧力不可过大,以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析,结合一些夹具的具体设计事例,查阅相关的夹具设计资料,联系在工厂看到的一些箱体零件加工的夹具来解决这些问题。CA6140机床后托架镗、铣、钻等工序使用的专用夹具,此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。要求对工件定位正确,且满足定位精度要求。为了解决此问题,首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度,那么可以提高夹具的制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 第1章 CA6140机床后托架加工工艺1.1 毛坯的选择根据生产纲领和零件结构选择毛坯,毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率,以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材,则按其标准确定尺寸规格,并决定每批加工件数。毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。CA6140机床后托架毛坯材料为灰铸铁(HT150),硬度范围在150200HBS,承受中等载荷。采用砂型铸造方法,由于大批量生产故宜采用实体模样(金属模)进行两箱造型,这不仅简化了造型和合箱操作,还因型砂紧实度较为均匀,铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理,消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织(大量渗碳体出现)以便进行切削加工。1.2 CA6140机床后托架的工艺分析CA6140机床后托架是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。现将加工表面分述如下: 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。 另一组加工是侧面的三孔,分别为,其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是,。图1-1 CA6140后托架零件图 以顶面为住加工面的四个孔,分别是以和为一组的阶梯空,这组孔的表面粗糙度要求是,以及以和的阶梯孔,其中是装配铰孔,其中孔的表面粗糙度要求是,是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。 CA6140机床后托架毛坯的选择金属行浇铸,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,由参考文献2表2-3可知是中批量生产。1.3 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,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。1.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求: 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。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,选择侧面三孔作为CA6140机床后托架加工粗基准。1.3.2 精基准的选择 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工表面本身为基准。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。1.4 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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。在生产纲领已确定的条件下,可以考虑用万能性机床配以专用工夹具,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,以便生产成本尽量下降。CA6140机床后托架的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。1.4.1 工序的合理组合确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则: 工序分散原则工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。1.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。 工序分散的特点工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。1.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段: 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度,精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为Ra101.25m。 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工,主要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差,其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。1.4.4 加工工艺路线的工艺比较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1-1 加工工艺路线方案比较工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣底平面侧面和外圆粗、精铣底平面侧面和外圆020精铣底平粗侧面和外圆粗镗孔:、 底面和侧面040钻、扩孔:、 底面和侧面半精镗孔:、底面和侧面050粗铰孔:、 底面和侧面精镗孔:、底面和侧面060精铰孔:、 侧面和两孔粗铣油槽底面和侧面070粗铣油槽底面和侧面钻:、底面和侧面080锪钻孔:底面和侧面扩孔底面和侧面090钻:、底面和侧面精铰锥孔:底面和侧面110扩孔底面和侧面锪钻孔:、底面和侧面120精铰锥孔:底面和侧面去毛刺130锪钻孔:、底面和侧面钻:、底面和孔140钻:、底面和孔攻螺纹底面和孔150攻螺纹底面和孔锪平面160锪平面倒角去毛刺170倒角去毛刺检验180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。 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1-2 加工工艺过程表工序号工 种工作内容说 明010铸造金属型铸造铸件毛坯尺寸:长: 宽: 高:孔:、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粗镗粗镗镗孔:,工件用专用夹具装夹;卧式镗床()070铣粗铣油槽080半精镗半精镗镗孔:,工件用专用夹具装夹;卧式镗床()090精镗精镗镗孔:,工件用专用夹具装夹;卧式镗床()100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、工件用专用夹具装夹;摇臂钻床160攻丝攻螺纹170钳倒角去毛刺180检验190入库清洗,涂防锈油1.5 机械加工余量、偏差计算、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.5.1 毛坯的结构工艺要求CA6140机床后托架的铸造采用的是铸铁制造,其材料是HT150,硬度HB为150-200,生产类型为中批量生产,采用铸造毛坯。 CA6140机床后托架为铸造件,对毛坯的结构工艺有一定要求: 铸件的壁厚应和合适,均匀,不得有突然变化。 铸造圆角要适当,不得有尖角。 铸件结构要尽量简化,并要有和合理的起模斜度,以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到: 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。1.5.2 偏差计算 底平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算,计算底平面与孔(,)的中心线的尺寸为。根据工序要求,顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:粗铣:由参考文献2表3-23。其余量值规定,现取。表3-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣:由参考文献2表2-59,其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为,又根据参考文献2表2-11,铸件尺寸公差等级选用CT7,再查表2-9可得铸件尺寸公差为毛坯的名义尺寸为:毛坯最小尺寸为:毛坯最大尺寸为:粗铣后最大尺寸为:粗铣后最小尺寸为:精铣后尺寸与零件图尺寸相同,即与侧面三孔(,)的中心线的尺寸为。 正视图上的三孔的偏差及加工余量计算参照参考文献2表2-59和参考文献10表1-8,可以查得:孔:粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是精镗的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是根据工序要求,侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成,各工序余量如下:粗镗: 孔,参照参考文献2表2-48,其余量值为;孔余量值为;孔余量值为。半精镗:孔余量值为;孔余量值为;孔余量值为。精镗: 孔余量值为;孔余量值为;孔余量值为。铸件毛坯的基本尺寸分别为:孔毛坯基本尺寸为:;孔毛坯基本尺寸为:;孔毛坯基本尺寸为:。根据参考文献2表2-11,铸件尺寸公差等级选用CT7,再查表2-9可得铸件尺寸公差分别为:孔毛坯名义尺寸为:;毛坯最大尺寸为:;毛坯最小尺寸为:;粗镗工序尺寸为:半精镗工序尺寸为:精镗后尺寸是,已达到零件图尺寸要求孔毛坯名义尺寸为:;毛坯最大尺寸为:;毛坯最小尺寸为:;粗镗工序尺寸为:;半精镗工序尺寸为:精镗后尺寸与零件图尺寸相同,即:孔毛坯名义尺寸为:;毛坯最大尺寸为:;毛坯最小尺寸为:;粗镗工序尺寸为:半精镗工序尺寸为:精镗后尺寸与零件图尺寸相同,即 顶面两组孔和,以及另外一组的锥孔和毛坯为实心,不冲孔。两孔精度要求为,表面粗糙度要求为。参照参考文献2表2-47,表2-48。确定工序尺寸及加工余量为:第一组:和加工该组孔的工艺是:钻扩锪钻孔: 扩孔: (Z为单边余量)锪孔: 第二组:的锥孔和加工该组孔的工艺是:钻锪铰钻孔: 锪孔: 铰孔: 1.6 确定切削用量及基本工时1.6.1 粗、精铣底面机床:双立轴圆工作台铣床刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料: 齿数 粗铣铣削深度:每齿进给量:根据参考文献2表2-73,取铣削速度:参照参考文献2表2-81,取机床主轴转速:, (1-1)实际铣削速度: (1-2)进给量: (1-3)工作台每分进给量: :根据参考文献2表2-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度: (1-4)取刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间: (1-5)精铣:铣削深度:每齿进给量:根据参考文献2表2-73 铣削速度:机床主轴转速,由式(1-1)有:,实际铣削速度,由式(1-2)有:进给量,由式(1-3)有:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1。机动时间,由式(1-5)有:本工序机动时间1.6.2 粗、半精、精镗侧面三杠孔机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料: 粗镗孔切削深度:,毛坯孔径。进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量。切削速度:参照参考文献2表2-66取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有: 刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 粗镗孔切削深度:,毛坯孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量。切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有: 取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 粗镗孔切削深度:,毛坯孔径。进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取:机床主轴转速,由式(1-1)有,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 半精镗孔切削深度:,粗镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量有: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有: 精镗孔切削深度:,半精镗后孔径进给量:根据参考文献2表2-66,刀杆伸出长度取,切削深度为。因此确定进给量切削速度:参照参考文献2表2-66,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取行程次数:机动时间,由式(1-5)有:本工序所用的机动时间:1.6.3 钻顶面四孔钻顶面四孔(其中包括钻孔,和扩孔,铰孔,以及锪孔,)机床:刀具:硬质合金锥柄麻花钻头。型号:E211和E101带导柱直柄平底锪钻(GB4260-84)公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料: 钻孔,以及的锥孔钻孔时先采取的是钻到在扩到,所以,另外的两个锥孔也先钻到。切削深度:进给量:根据参考文献2表2-52,取切削速度:参照参考文献2表2-53,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间: 扩孔钻孔时先采取的是钻到再扩到,所以,切削深度:进给量:根据参考文献2表2-52,取切削速度:参照参考文献2表2-53,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1-5)有: 锪孔切削深度:,根据参考文献2表表2-67查得:进给量,切削速度;取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取走刀次数为2机动时间,由式(1-5)有: 锪孔切削深度:,根据参考文献2表2-67查得:进给量,切削速度;取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有: 被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1-5)有: 铰孔切削深度:,进给量:根据参考文献2表2-58, 切削速度:参照参考文献2表2-60,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间,由式(1-5)有:1.6.4 钻侧面两孔钻侧面两孔(其中包括钻的孔和的螺纹孔)机床: 钻 切削深度:根据参考文献2表 2-39查得:进给量,切削速度,机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度,由式(1-4)有:刀具切出长度: 取加工基本时间,由式(1-5)有: 钻螺孔切削深度:进给量:根据参考文献2表2-39,取切削速度:参照参考文献2表2-41,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度:走刀次数为1机动时间,由式(1-5)有: 攻螺纹孔机床:组合攻丝机刀具:高速钢机动丝锥进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照参考文献2表2-105,取机床主轴转速,由式(1-1)有:,取丝锥回转转速:取实际切削速度,由式(1-2)有:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1机动时间,由(1-5)有:钻顶面四孔的机动时间:这些工序的加工机动时间的总和是:第2章 专用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。在加工CA6140机床后托架零件时,需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容,需要设计加工工艺孔夹具及铣底面夹具一套。其中加工侧面的三孔的夹具将用于卧式镗床,而顶面的四孔用到的刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻、铰刀以及锪钻进行加工,侧面两个孔将用两把麻花钻对起进行加工。2.1 铣平面夹具设计2.1.1 研究原始材料利用本夹具主要用来粗铣底平面,该底平面对孔、的中心线要满足尺寸要求以及平行度要求。在粗铣此底平面时,其他都是未加工表面。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.1.2 定位基准的选择由零件图可知:粗铣平面对孔、的中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求,其设计基准为孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内,在此选用V形块定心自动找到中心线,这种定位在结构上简单易操作。采用V形块定心平面定位的方式,保证平面加工的技术要求。同时,应加一侧面定位支承来限制一个沿轴移动的自由度。2.1.3 切削力及夹紧力的计算刀具材料:(高速钢端面铣刀) 刀具有关几何参数: 由参考文献11表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式: (2-1)查参考文献11表得: 对于灰铸铁: (2-2)所以 由参考文献12表1-2可得:垂直切削力 : (对称铣削) (2-3)背向力: 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。即: (2-4)安全系数K可按下式计算: (2-5)式中:为各种因素的安全系数,见参考文献11表可得: 所以 (2-6) (2-7) (2-8)由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: (2-9) 参数由参考文献11可查得: 其中: 螺旋夹紧力:易得:经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2.1.4 误差分析与计算该夹具以平面定位V形块定心,V形块定心元件中心线与平面规定的尺寸公差为。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示: (2-10)由参考文献11可得:、平面定位V形块定心的定位误差 :、夹紧误差 : (2-11) 其中接触变形位移值: (2-12)、磨损造成的加工误差:通常不超过、夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.1.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,工件材料易切削,切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,支承钉和V形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。2.2 镗孔夹具设计2.2.1 研究原始材料利用本夹具主要用来镗加工孔、。加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2.2 定位基准的选择由零件图可知:孔、的轴线与底平面有平行度公差要求,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。孔、的轴线间有位置公差,选择左侧面为定位基准来设计镗模,从而满足孔轴线间的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。2.2.3 切削力及夹紧力的计算镗刀材料:(硬质合金镗刀)刀具的几何参数: 由参考文献11查表可得:圆周切削分力公式: (2-13)式中 修正系数: (2-14) 查表得: 取 由表可得参数: 即:同理:径向切削分力公式 : (2-15)式中参数: 即:轴向切削分力公式 : (2-16)式中参数: 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。即:安全系数K可按下式计算,由(2-5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献11表可得: 所以,由式(2-6)有: 由式(2-7)有: 由式(2-8)有: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。2.2.4 误差分析与计算该夹具以两个平面定位,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定,由参考文献10表可知:取(中等级)即 :尺寸偏差为由参考文献11可得:(1)定位误差(两个垂直平面定位):当时;侧面定位支承钉离底平面距离为,侧面高度为;则:(2)夹紧误差 ,由(2-11)有:其中接触变形位移值: (2-12) 损造成的加工误差:通常不超过夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.3 钻顶面四孔夹具设计2.3.1 研究原始材料利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔,其中包括钻顶面四孔(其中包括钻孔和扩孔,铰孔,以及锪孔,)。加工时除了要满足粗糙度要求外,还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.3.2 定位基准的选择由零件图可知:顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求,在对孔进行加工前,底平面进行了铣加工,后侧面也是一直都不加工的侧面,因此,选后侧面和做侧面面为定位精基准(设计基准)来满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。由零件图可以知道,图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模,从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。2.3.3 切削力及夹紧力的计算由资料参考文献11查表可得:切削力公式: (2-17)式中 查表得: 实际所需夹紧力:由参考文献11表得:安全系数K可按下式计算,由(2-4)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献11表可得: 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。取,螺旋夹紧时产生的夹紧力,由参考文献11可查得: 其中: 由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2.3.4 误差分析与计算该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定,由参考文献10表可知:取(中等级)即 :尺寸偏差为、由参考文献11可得:、定位误差:定位尺寸公差,在加工尺寸方向上的投影,这里的方向与加工方向一致。即:故、夹紧安装误差,对工序尺寸的影响均小。即:、磨损造成的加工误差:通常不超过、夹具相对刀具位置误差:钻套孔之间的距离公差,按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和: 从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.3.5 夹具设计及操作的简要说明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、侧面和顶端为定位基准,在支承钉和支承板上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。35洛阳理工学院毕业设计(论文) 结论本次的毕业设计,我圆满完成了CA6140机床后托架的加工工艺规程及夹具设计。在整个设计过程中,首先对零件进行了工艺分析,根据零件的技术要求,制订了工艺规程、确定了加工余量的计算、工艺尺寸计算、定位误差分析等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等计算了切削用量及基本工时。在夹具设计过程中考虑到工件定位是否正确,定位精度是否满足要求,工件夹紧牢固是否可靠等,设计了CA6140车床后托架镗、铣、钻等工序使用的专用夹具,
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