CA6140后托架設計說明書

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1、設計說明 設計要求：CA6140車床后托架，年產量為5000件（大批生產）。 設計任務：設計后托架加工工藝規(guī)程，并對指定工序進行夾具設計。 設計內容：1.對零件進行工藝分析； 2.確定毛坯制造方式，繪制毛坯簡圖； 3.制定零件的機械加工工藝路線，填寫機械加工工藝過程卡； 4.對指定工序，選擇機床及夾、量、刀具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫工藝工程卡； 5.對指定工序進行機床夾具設計計算和結構設計，畫夾具裝配圖； 6.對夾具的一個零件設計零件圖； 7.編寫設計說明書。 課程設計題目 制定CA6140車床后托架

2、的加工工藝，設計后托架的2-Φ10錐孔底孔和2-Φ13孔及其2-Φ20 沉孔的鉆床夾具 設計說明書 1 CA6140車床后托架的零件分析 1.1后托架的結構和作用 后托架在CA6140車床床身尾部，三個孔分別裝絲桿、光桿、操作桿，起支撐作用和固定作用，是CA6140機床的一個重要零件。其零件尺寸較小，結構形狀不是很復雜，側面三桿孔精度要求較高。側面三桿孔的粗糙度要求的Ra1.6，所以要求精加工。其三桿孔的中心線和底平面有平面度的公差要求。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。

3、1.2后托架的技術要求 表面 尺寸偏差 （mm） 公差及精度等級 表面粗糙度Ra （μm） 形位公差 后托架底面 120x60 0.14 IT11 1.6 Ф40孔 Ф4000.025 0.025 IT7 1.6 Ф30.2孔 Ф30.20+0.2 0.2 IT12 1.6 Ф25.5孔 Ф25.50+0.3 0.3 IT13 1.6 Ф40孔中的油槽 Ф3 Rz50 三桿孔相鄰兩孔中心距離 630.05 IT10 三桿孔圓心與底平面的距離 350.07 IT11 Ф6

4、和M6孔 Ф6 Rz50 Ф13、2—Ф20階梯孔 Ф13 2-Ф20 6.3 Rz50 2—Ф10裝配錐孔 2-Ф10 1.6 2—Ф13 2—Ф13 6.3 锪平Ф42 6.3 主要有四組加工：底平面銑加工、三桿孔、固定螺釘孔和定位銷底孔、以及Ф6和M6孔的加工。 1.3 審查后托架的工藝性 分析零件圖知，底平面軸向方向銑削了一個低槽，減少了加工平面，又使底平面的加工精度更容易得到；底平面平面度要求可防止加工過程中鉆頭鉆偏，保證了三桿孔的位置精度；同時三桿孔軸線相對平面A和軸線B的平行度要求也提高了孔系的裝

5、配精度和形位精度。另外，該零件除主要定位和工作表面外，企業(yè)表面加工精度均較低，不需在機床上進行加工，鑄造出來的工件精度已達到其要求；而主要工作表面雖然加工精度較高，也可在正常生產條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 1.4確定后托架的生產類型 Q=5000臺/年，m=1件/臺，a%=3%和b%=0.5% N=Qm（1+a%）（1+b%）=5175.75件 后托架重量為3.05kg，屬于輕型零件，生產類型為大批生產。 2 CA6140車床后托架的工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1.1選擇毛坯 零件材料為灰鑄鐵，硬度為HT20

6、0，考慮到機床在工作過程中不經常加速，承受交變載荷以及沖擊載荷較小，因此應該選用金屬模機械砂型鑄造，又因為是批量生產，而且零件的尺寸不大，故可以用鑄造，這樣既可以保證工作的可靠性又提高了勞動生產率。 2.1.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由參考文獻[1]表2-1～2-5可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。 1、 公差等級 由后托架的功用和技術要求，確定該零件的公差等級CT為8～10,選10級。 2、 鑄件重量 已知機械加工后托架的重量為3.05kg,由此可初估計機械加工前鑄件毛坯的重量為4.5kg。 3、 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該后托架

7、各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。 根據上述因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于下表中。 表2-1 后托架毛坯尺寸公差及機械加工余量 鑄件重量/kg 公差等級CT 4.5 10 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 底面A與三孔中心 距離35 2 1.3 表2-3、2-4 2.1.3繪制后托架鑄造毛坯圖 由確定后的毛坯基本尺寸和尺寸公差畫出毛坯簡圖，所有孔系都為不鑄出孔。如文件袋附圖所示。 2.2擬定后托架的工藝路線 2.2.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定

8、粗基準。 （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(xiàn)設計基準重合，遵循“基準統(tǒng)一”原則。 （2） 粗基準的選擇 因為零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄造精度較高，所以選擇側面孔φ40、φ30.2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。 2.2.2 表面加工方法的確定 根據后托架零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定工件各表面的加工方法，如下表所示。 表3-1 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra 加工方案 備注 A端面 IT11 1.6 粗銑-精銑 參考文獻[1] 查表

9、 1-7 1-8 2-φ13 Rz50、6.3 鉆-锪 2-φ10 1.6 鉆-鉸 φ40mm IT7 1.6 鉆、擴、粗鉸、精鉸 φ30.2 IT12 1.6 鉆、粗鉸、精鉸 φ25.5 IT13 1.6 鉆、粗鉸、精鉸 2-φ20沉孔 Rz50、6.3 鉆、锪鉆 φ13沉孔 Rz50 鉆、锪鉆 R22端面 6.3 锪 φ6長孔 IT12 Rz50 鉆 φ6螺紋孔 鉆-攻螺紋 2.2.3加工階段的劃分 該后托架加工工質量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半

10、精加工和精加工三個階段。在粗加工階段，先將精基準加工好，使后續(xù)工序可采用其作精基準定位加工，保證加工精度。在半精加工階段，完成孔的鉆、擴和鉸加工。在精加工階段，保證各加工表面的加工精度和表面粗糙度。 2.2.4工序原則的選擇 選用工序集中原則安排后托架的加工工序，該零件的生產類型為大批量生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且可使工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔肋時間，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的相對位置度要求。 2.2.5工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，先加工精基準——后托架的底面。 （2）遵循“先粗

11、后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面—三個孔，后加工次要表面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工后托架底面，后加工孔。 2.2.6確定工藝路線 工序1：粗、精銑底面A 工序2：鉆、擴、粗鉸、精鉸三桿孔 工序3：銑Ф40油槽 工序4：锪R22端面 工序5：鉆孔2-Ф13、Ф10 工序6：锪孔Ф13、2-Ф20 工序7：鉆Ф6、M6螺孔 工序8：攻 M6螺紋 工序9：倒角、去毛刺 工序10：檢驗 2.3機床設備及工藝裝備的選擇 2.3.1機床設備的選擇 查閱參考文獻[2]《機械加工工藝手冊》可得：立式銑床，主

12、要用于銑削加工；；搖臂鉆床Z35，可用于鉆、擴、鉸及攻絲。 2.3.2工藝裝備的選擇 查資料[2]《機械加工工藝手冊》可得： 1. 刀具：高速鋼套式面銑刀，直柄麻花鉆、直柄短麻花鉆、直柄長麻花鉆、帶導柱直柄平底锪鉆 2. 其他設備的選用 夾具：夾具采用專用的銑、鉆、夾具 量具選用：塞規(guī)，螺紋塞規(guī)、多用游標卡尺、內徑千分尺 輔助設備：銼刀、鉗子等 2.4加工余量、工序尺寸和公差的確定 1 、2—Ф10的加工余量、工序尺寸和公差的確定 查參考文獻1表2-28可得，Ф10孔的精鉸余量Z=0.04mm；粗鉸余量Z=0.08mm；鉆孔余量Z=9.8mm。查表1-20可確定各工序尺寸的

13、加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT9；鉆孔：IT12。根據結果，再查表知每個工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm；粗鉸：0.036；鉆：0.15mm。 綜上所述，加工Ф10孔的工序尺寸及公差分別為，精鉸：Ф100+0.015mm；粗鉸：Ф9.960+0.036mm；鉆孔：Ф9.80+0.15mm 2.5后托架切削用量和時間定額的計算 一、切削用量的計算 2.5.1粗、精銑A底面的切削用量計算 工步1：粗銑底面A 1) 背吃刀量的確定 取 2) 進給量的確定 由由參考文獻[1]表5-7，按機床功率為<=5kw,工件-夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工步的每齒進給量取

14、為0.15mm/z 3) 銑削速度的計算 由表5-9按鑲齒銑刀、的條件選取，銑削速度可取為40m/min，由公式可求得該工步銑刀轉速n=159.15r/min，參照由參考文獻[1]表4-15所列X51型立式銑床的主軸轉速，取轉速n=160r/min。再將此轉速代入公式，可求出該工序的實際切削速度v=40.21m/min。 工步2：精銑底面A 1) 背吃刀量的確定 取 2) 進給量的確定 參考由參考文獻[1]表5-8表面粗糙度的條件選取，該工步的每轉進給量取為0.3mm/r 銑削速度的計算 由參考文獻[1]表5-9按鑲齒銑刀、，的條件選取，銑削速度可取為，由公式可求得該工步

15、銑刀轉速n=279.32r/min，參照參考文獻[1]表4-15所列X51型立式銑床的主軸轉速，取轉速。再將此轉速代入公式，可求出該工序的實際切削速度 2.5.2鉆孔φ9.8、2-φ13的切削用量計算 工步1：鉆孔φ9.8 1）背吃刀量的確定 取ap=4.9mm。 2）進給量的確定 由參考文獻1表5-22，選取該工步的每轉進給量0.15mm/r。 3）切削速度的的計算 由表5-22按工件材料為鑄鐵HT200，取20m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=649.61r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范圍，取轉速n=670r/min，再由公式，可求出實際速度v=20.6

16、3m/min 工步2：鉆孔Ф13 1） 背吃刀量的確定 取ap=6.5mm。 2）進給量的確定 由參考文獻[1]表5-22，選取該工步的每轉進給量0.25mm/r。 3）切削速度的的計算 由表5-22按工件材料為鑄鐵HT200，取20m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=489.71r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范圍，取轉速n=530r/min，再由公式，可求出實際速度v=21.65m/min 2.5.3锪Ф13、2-Ф20孔 工步一：锪Ф13孔 1）背吃刀量的確定 取ap=1.6mm。 2）進給量的確定 由參考文獻1表5-22，選取該工步的每轉進給量0.

17、32mm/r。 3）切削速度的的計算 由表5-22按工件材料為鑄鐵HT200，取20m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=489.70r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范圍，取轉速n=420r/min，再由公式，可求出實際速度v=17.15m/min 工步二：锪2-Ф20孔 1）背吃刀量的確定 取ap=3.5mm。 2）進給量的確定 由參考文獻1表5-22，選取該工步的每轉進給量0.4mm/r。 3）切削速度的的計算 由表5-22按工件材料為鑄鐵HT200，取20m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=318.47r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范

18、圍，取轉速n=335r/min，再由公式，可求出實際速度v=21.05m/min 2.5.4鉸2-Ф10裝配孔 工步一：粗鉸2-Ф10 1）背吃刀量的確定 取ap=0.08mm。 2）進給量的確定 由參考文獻1表5-31，選取該工步的每轉進給量0.4mm/r。 3）切削速度的的計算 取5m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=159.79r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范圍，取轉速n=170r/min，再由公式，可求出實際速度v=5.32m/min 工步二：精鉸2-Ф10 1）背吃刀量的確定 取ap=0.02mm。 2）進給量的確定 由參考文獻1表5-31，選

19、取該工步的每轉進給量0.32mm/r。 3）切削速度的的計算 取5m/min，由公式可求得該工步鉆頭轉速n=159.15r/min。由表4-6所列搖臂鉆床Z35主軸轉速范圍，取轉速n=170r/min，再由公式，可求出實際速度v=5.34m/min 二、時間定額的計算 2.5.5鉆2-Ф10、2-Ф13的基本時間計算 對Ф10孔，由參考文獻[1]表5-41，鉆孔的基本時間可由公式求得，其中l(wèi)=65mm， l2取2mm， =4.94mm。由公式可求得tj1=42.95s，另一Ф10孔，tj2=14.89s 對Ф13孔，由參考文獻[1]表5-41，鉆孔的基本時間可由公式求得，其中l(wèi)=

20、65mm， l2取2mm， =5.91mm。由公式可求得tj3=33.02s，另一Ф13孔，tj4=11.73s。 該工序tj=tj1+tj2+tj3+tj4=42.95s+33.02s+14.89s+11.73s=102.59s 2.5.6锪Ф13、2-Ф20孔 锪Ф13孔：tj=l+l1fn=18.75s 锪2-Ф20孔，tj=l+l1fn=6.27s 6.27sX2=12.54s 該工序tj=18.75s+12.54s=31.29s 2.5.7 鉸錐孔2-Ф10 粗鉸2-Ф10 查表5-42，取l1=0.19mm，l2=13mm；l=20，f=0.4mm/r，

21、n=170r/min，求得tj1=29.29s tj=2tj1=58.57s。 精鉸2-Ф10 查表5-42，取l1=0.19mm，l2=13mm；l=20，f=0.32mm/r，n=170r/min，求得tj1=36.61s tj=2tj1=73.21s。 2.5.8輔助時間的計算 輔助時間與基本時間之間的關系為，本設計取，則各工序的輔助時間分別為： 工序1的輔助時間：tf=0.15tj=0.15102.59s=15.39s 工序2的輔助時間：tf=0.15tj=0.1531.29s=4.69s 工序3的輔助時間： 粗鉸：tf=0.15tj=0.1558.57s=8.79s

22、 精鉸：tf=0.15tj=0.1573.21s=10.98s 2.5.9其他時間的計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作場地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于本設計中后托架的生產類型為大批量生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作場地時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本設計中均取為則各工序的其他時間可按關系式計算，它們分別為： 工序1的其他時間：tb+tx=6%15.39s+10.59s=7.08s 工序2的其他時間：tb+tx=6%4.69s+31.29s=2.16s tb+tx=6%8.79s+58.57s

23、=4.04s tb+tx=6%10.98s+73.21s=5.05s 2.5.10 單件時間tdj的計算 工序1:tdj=102.59s+15.39s+7.08s=125.06s 工序2：tdj=:31.29s+4.69s+2.16s=38.14s 工序3： 粗鉸：tdj1=58.57s+8.79s+4.04s=71.4s 精鉸：tdj2=73.21s+10.98s+5.05s=89.24s tdj=71.4s+89.24s=160.64s 3.專用夾具設計 3.1夾具設計任務 已知：工件材料為HT200，毛胚為金屬模鑄件，所用機床為Z35搖臂鉆床，成批生產規(guī)模。要求為該

24、工序設計一鉆床夾具。 3.2確定夾具的結構方案 （1）確定定位元件 本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的2-Φ10錐孔底孔和2-Φ13孔及其2-Φ20 沉孔。工件以底面、側面和頂端為定位基準，在支承扳和支承釘上實現(xiàn)完全定位 （2）確定導向裝置 本工序要求對2Ф13mm、2Ф10mm孔進行鉆孔加工。為了保證孔的位置精度，提高剛度，減少刀具的變形，確?？椎募庸ぞ?，故采用鉆孔的導向裝置。又屬大批量生產，則選用可換鉆套作為鉆孔的導向裝置。 （3）確定夾緊機構 針對工件特征，選用螺旋夾緊機構，如圖7-4。該螺旋夾緊機構中螺桿頭部通過活動壓塊與工件表面接觸，擰緊螺桿時，壓塊不

25、隨螺桿轉動，故不會帶動工件。用壓塊壓工，由于承壓面積大，故不會壓壞工件。 總結 此次課程設計，使自己扎實的掌握了有關本專業(yè)方面的知識。在設計過程中雖然遇到了一些問題，但通過思考、詢問，終于做完了課程設計，也暴露出了自身專業(yè)知識欠缺和經驗不足。通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。同時，也感謝輔導老師對我的幫助和指導。 參考文獻 [1] 鄒青主編.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 [2]于俊一、鄒青主編.機械制造技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2009.2 [3]關慧貞、馮辛安主編.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社，2009.11 - 17 -