CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計 劉超
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CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計摘 要CA6140機床后托架的加工工藝及夾具設計為本課題的研究內容,對此研究查閱的大量的資料,CA6140機床后托架零件尺寸較小,結構形狀也不是很復雜,但側面三杠孔和底面的精度要求較高,此外還有對精度要求不是很高的頂面的四孔要求加工,后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是Ra1.6,所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面,有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度,以及各表面的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。對于夾具的設計,為了提高勞動生產率,保證加工質量,降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時,設計了專用夾具。根據任務要求中的設計內容,設計了加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。除此之外,選擇夾具的類型與結構型式也與零件生產批量大小相適應,夾具結構與零部件應具有足夠的剛度和強度,從而保證了夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。關鍵詞:后托架,鏜床夾具,銑床夾具,加工工藝, 鉆床夾具 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目錄前言1第1章 CA6140機床后托架加工工藝31.1 毛坯的選擇31.2 CA6140機床后托架的工藝分析31.3 基面的選擇41.3.1 粗基準的選擇51.3.2 精基準的選擇51.4 制定工藝路線61.4.1 工序的合理組合61.4.2 工序的集中與分散71.4.3 加工階段的劃分81.4.4 加工工藝路線的工藝比較91.5 機械加工余量、偏差計算、工序尺寸及毛坯尺寸的確定111.5.1 毛坯的結構工藝要求111.5.2 偏差計算121.6 確定切削用量及基本工時151.6.1 粗、精銑底面151.6.2 粗、半精、精鏜側面三杠孔161.6.3 鉆頂面四孔221.6.4 鉆側面兩孔25第2章 專用夾具設計282.1 銑平面夾具設計282.1.1 研究原始材料282.1.2 定位基準的選擇282.1.3 切削力及夾緊力的計算282.1.4 誤差分析與計算302.1.5 夾具設計及操作的簡要說明302.2 鏜孔夾具設計312.2.1 研究原始材料312.2.2 定位基準的選擇312.2.3 切削力及夾緊力的計算312.2.4 誤差分析與計算322.3 鉆頂面四孔夾具設計332.3.1 研究原始材料332.3.2 定位基準的選擇332.3.3 切削力及夾緊力的計算342.3.4 誤差分析與計算342.3.5 夾具設計及操作的簡要說明35結論35謝 辭36參考文獻37外文資料翻譯38前言目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛,以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件,導致改型和生產個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增,加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。本課題的研究內容為CA6140車床后托架的加工工藝及夾具設計,對此課題查閱了大量資料,機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。為了能具體確切的說明過程,使工件能按照零件圖的技術要求加工出來,就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產的指導性技術文件,學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。確定CA6140機床后托架加工工藝規(guī)程,關鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中,我們必須要認真分析零件圖,了解其箱體零件的結構特點和相關的技術要求,對箱體零件的每一個細節(jié),都應仔細的分析,如箱體加工表面的平行度、粗糙度、垂直度,特別是要注意箱體零件各孔系自身精度(同軸度、圓度、粗糙度等)和它們的相互位置精度(軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求),箱體零件的尺寸是整個零件加工的關鍵,必須弄清箱體零件的每一個尺寸。(1) 工序的劃分確定加工順序和工序內容,安排工序的集中和分散程度,劃分工序階段,這項工作與生產綱領有密切關系,具體可以根據生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等。生產條件確定工藝過程的工序次數;如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則,批量大時即可按工序分散原則,組織流水線生產,也可利用高生產率的通用設備,按工序集中原則組織生產。(2) 定位基準的選擇根據粗基準,精基準的選擇原則;遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析可得:CA6140機床后托架首先以一個側面和一個孔為粗基準,對底平面A進行粗加工,再以底平面A為基準加工孔。夾具設計可能遇到的問題:工件定位是否正確,定位精度是否滿足要求,工件夾緊牢固是否可靠等等。工件在夾具中的定位精度,主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關,可提高夾具的制造精度,減少配合間隙,就能提高夾具在機床上的定位精度,夾具中出現過定位時,可通過撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重復自由度的能力,增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。夾緊必須可靠,但夾緊力不可過大,以免工件或夾具產生過大變形。可采用多點夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當的輔助支撐。夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結合一些夾具的具體設計事例,查閱相關的夾具設計資料,聯系在工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來解決這些問題。CA6140機床后托架鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具,此類夾具的特點是針對性強、結構緊湊、操作簡便、生產率高。要求對工件定位正確,且滿足定位精度要求。為了解決此問題,首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度,那么可以提高夾具的制造精度,減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。 第1章 CA6140機床后托架加工工藝1.1 毛坯的選擇根據生產綱領和零件結構選擇毛坯,毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率,以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材,則按其標準確定尺寸規(guī)格,并決定每批加工件數。毛坯的種類和其質量對機械加工的質量有密切的關系。同時對提高勞動生產率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。CA6140機床后托架毛坯材料為灰鑄鐵(HT150),硬度范圍在150200HBS,承受中等載荷。采用砂型鑄造方法,由于大批量生產故宜采用實體模樣(金屬模)進行兩箱造型,這不僅簡化了造型和合箱操作,還因型砂緊實度較為均勻,鑄件的表面質量得到提高。在切削加工前進行石墨化退火處理,消除鑄件表層和壁厚較薄的部位可能出現的白口組織(大量滲碳體出現)以便進行切削加工。1.2 CA6140機床后托架的工藝分析CA6140機床后托架是CA6140機床的一個重要零件,因為其零件尺寸較小,結構形狀也不是很復雜,但側面三杠孔和底面的精度要求較高,此外還有頂面的四孔要求加工,但是對精度要求不是很高。后托架上的底面和側面三杠孔的粗糙度要求都是,所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度,以及各表面的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?,F將加工表面分述如下: 以底面為主要加工的表面,有底面的銑加工,其底面的粗糙度要求是,平面度公差要求是0.03。 另一組加工是側面的三孔,分別為,其表面粗糙度要求 要求的精度等級分別是,。圖1-1 CA6140后托架零件圖 以頂面為住加工面的四個孔,分別是以和為一組的階梯空,這組孔的表面粗糙度要求是,以及以和的階梯孔,其中是裝配鉸孔,其中孔的表面粗糙度要求是,是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。 CA6140機床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄,因為生產率很高,所以可以免去每次造型。單邊余量一般在,結構細密,能承受較大的壓力,占用生產的面積較小。因為CA6140機床后托架的重量只有3.05kg,而年產量是5000件,由參考文獻2表2-3可知是中批量生產。1.3 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一,基面選擇的正確與合理,可以使加工質量得到保證,生產率得以提高。否則,不但使加工工藝過程中的問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產無法正常進行。1.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求: 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面,則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準,以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準,必要時需經初加工。 粗基準應避免重復使用,因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置,能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知,選擇側面三孔作為CA6140機床后托架加工粗基準。1.3.2 精基準的選擇 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則,應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?;鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度,避免基準轉換所帶來的誤差,并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一,從而可減少夾具設計和制造工作。 互為基準的原則。選擇精基準時,有時兩個被加工面,可以互為基準反復加工。自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻,可以選擇加工表面本身為基準。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置,能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知,它的底平面與側面三孔平行而且占有的面積較大,適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度,如果使用典型的一面兩孔定位方法,則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面,因為是非加工表面,所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準。選擇精基準的原則時,考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。1.4 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定的條件下,可以考慮用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外,還應當考慮經濟效果,以便生產成本盡量下降。CA6140機床后托架的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。1.4.1 工序的合理組合確定加工方法以后,就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則: 工序分散原則工序內容簡單,有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少,產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多,生產面積大,工藝路線長,生產管理復雜。 工序集中原則工序數目少,工件裝,夾次數少,縮短了工藝路線,相應減少了操作工人數和生產面積,也簡化了生產管理,在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少,大量生產可采用高效率的專用機床,以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備,使成本增高,調整維修費事,生產準備工作量大。一般情況下,單件小批生產中,為簡化生產管理,多將工序適當集中。但由于不采用專用設備,工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。加工工序完成以后,將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%1.1%蘇打及0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。1.4.2 工序的集中與分散制訂工藝路線時,應考慮工序的數目,采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中,就是以較少的工序完成零件的加工,反之為工序分散。 工序集中的特點工序數目少,工件裝,夾次數少,縮短了工藝路線,相應減少了操作工人數和生產面積,也簡化了生產管理,在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少,大量生產可采用高效率的專用機床,以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備,使成本增高,調整維修費事,生產準備工作量大。 工序分散的特點工序內容簡單,有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少,產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多,生產面積大,工藝路線長,生產管理復雜。工序集中與工序分散各有特點,必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。一般情況下,單件小批生產中,為簡化生產管理,多將工序適當集中。但由于不采用專用設備,工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。由于近代計算機控制機床及加工中心的出現,使得工序集中的優(yōu)點更為突出,即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量,從而可取的良好的經濟效果。1.4.3 加工階段的劃分零件的加工質量要求較高時,常把整個加工過程劃分為幾個階段: 粗加工階段粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬,為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件,并為半精加工,精加工提供定位基準,粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷,予以報廢或修補,以免浪費工時。粗加工可采用功率大,剛性好,精度低的機床,選用大的切前用量,以提高生產率、粗加工時,切削力大,切削熱量多,所需夾緊力大,使得工件產生的內應力和變形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11IT12。粗糙度為Ra80100m。 半精加工階段半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備,保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9IT10。表面粗糙度為Ra101.25m。 精加工階段精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。精加工應采用高精度的機床小的切前用量,工序變形小,有利于提高加工精度,精加工的加工精度一般為IT6IT7,表面粗糙度為Ra101.25m。 光整加工階段對某些要求特別高的需進行光整加工,主要用于改善表面質量,對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差,其精度等級一般為IT5IT6,表面粗糙度為Ra1.250.32m。此外,加工階段劃分后,還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之間。但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中,對于剛性好,精度要求不高或批量小的工件,以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段,在滿足加工質量要求的前提下,通常只分為粗、精加工兩個階段,甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面,在粗加工階段就要加工的很準確,而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。1.4.4 加工工藝路線的工藝比較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1-1 加工工藝路線方案比較工序號方案方案工序內容定位基準工序內容定位基準010粗銑底平面?zhèn)让婧屯鈭A粗、精銑底平面?zhèn)让婧屯鈭A020精銑底平粗側面和外圓粗鏜孔:、 底面和側面040鉆、擴孔:、 底面和側面半精鏜孔:、底面和側面050粗鉸孔:、 底面和側面精鏜孔:、底面和側面060精鉸孔:、 側面和兩孔粗銑油槽底面和側面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攻螺紋底面和孔锪平面160锪平面倒角去毛刺170倒角去毛刺檢驗180檢驗加工工藝路線方案的論證: 方案在120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。 方案在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。 方案符合粗精加工分開原則。由以上分析:方案為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表:表1-2 加工工藝過程表工序號工 種工作內容說 明010鑄造金屬型鑄造鑄件毛坯尺寸:長: 寬: 高:孔:、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粗鏜粗鏜鏜孔:,工件用專用夾具裝夾;臥式鏜床()070銑粗銑油槽080半精鏜半精鏜鏜孔:,工件用專用夾具裝夾;臥式鏜床()090精鏜精鏜鏜孔:,工件用專用夾具裝夾;臥式鏜床()100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、工件用專用夾具裝夾;搖臂鉆床160攻絲攻螺紋170鉗倒角去毛刺180檢驗190入庫清洗,涂防銹油1.5 機械加工余量、偏差計算、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1.5.1 毛坯的結構工藝要求CA6140機床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造,其材料是HT150,硬度HB為150-200,生產類型為中批量生產,采用鑄造毛坯。 CA6140機床后托架為鑄造件,對毛坯的結構工藝有一定要求: 鑄件的壁厚應和合適,均勻,不得有突然變化。 鑄造圓角要適當,不得有尖角。 鑄件結構要盡量簡化,并要有和合理的起模斜度,以減少分型面、芯子、并便于起模。 加強肋的厚度和分布要合理,以免冷卻時鑄件變形或產生裂紋。 鑄件的選材要合理,應有較好的可鑄性。毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到: 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要素統(tǒng)一,盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。在確定毛坯時,要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近,可以減少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但這樣可能導致毛坯制造困難,需要采用昂貴的毛坯制造設備,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后,必要時可據此繪出毛坯圖。1.5.2 偏差計算 底平面的偏差及加工余量計算底平面加工余量的計算,計算底平面與孔(,)的中心線的尺寸為。根據工序要求,頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下:粗銑:由參考文獻2表3-23。其余量值規(guī)定,現取。表3-27粗銑平面時厚度偏差取。精銑:由參考文獻2表2-59,其余量值規(guī)定為。鑄造毛坯的基本尺寸為,又根據參考文獻2表2-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7,再查表2-9可得鑄件尺寸公差為毛坯的名義尺寸為:毛坯最小尺寸為:毛坯最大尺寸為:粗銑后最大尺寸為:粗銑后最小尺寸為:精銑后尺寸與零件圖尺寸相同,即與側面三孔(,)的中心線的尺寸為。 正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算參照參考文獻2表2-59和參考文獻10表1-8,可以查得:孔:粗鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是孔粗鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是半精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是精鏜的精度等級:,表面粗糙度,尺寸偏差是根據工序要求,側面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成,各工序余量如下:粗鏜: 孔,參照參考文獻2表2-48,其余量值為;孔余量值為;孔余量值為。半精鏜:孔余量值為;孔余量值為;孔余量值為。精鏜: 孔余量值為;孔余量值為;孔余量值為。鑄件毛坯的基本尺寸分別為:孔毛坯基本尺寸為:;孔毛坯基本尺寸為:;孔毛坯基本尺寸為:。根據參考文獻2表2-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7,再查表2-9可得鑄件尺寸公差分別為:孔毛坯名義尺寸為:;毛坯最大尺寸為:;毛坯最小尺寸為:;粗鏜工序尺寸為:半精鏜工序尺寸為:精鏜后尺寸是,已達到零件圖尺寸要求孔毛坯名義尺寸為:;毛坯最大尺寸為:;毛坯最小尺寸為:;粗鏜工序尺寸為:;半精鏜工序尺寸為:精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同,即:孔毛坯名義尺寸為:;毛坯最大尺寸為:;毛坯最小尺寸為:;粗鏜工序尺寸為:半精鏜工序尺寸為:精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同,即 頂面兩組孔和,以及另外一組的錐孔和毛坯為實心,不沖孔。兩孔精度要求為,表面粗糙度要求為。參照參考文獻2表2-47,表2-48。確定工序尺寸及加工余量為:第一組:和加工該組孔的工藝是:鉆擴锪鉆孔: 擴孔: (Z為單邊余量)锪孔: 第二組:的錐孔和加工該組孔的工藝是:鉆锪鉸鉆孔: 锪孔: 鉸孔: 1.6 確定切削用量及基本工時1.6.1 粗、精銑底面機床:雙立軸圓工作臺銑床刀具:硬質合金端銑刀(面銑刀)材料: 齒數 粗銑銑削深度:每齒進給量:根據參考文獻2表2-73,取銑削速度:參照參考文獻2表2-81,取機床主軸轉速:, (1-1)實際銑削速度: (1-2)進給量: (1-3)工作臺每分進給量: :根據參考文獻2表2-81,被切削層長度:由毛坯尺寸可知刀具切入長度: (1-4)取刀具切出長度:取走刀次數為1機動時間: (1-5)精銑:銑削深度:每齒進給量:根據參考文獻2表2-73 銑削速度:機床主軸轉速,由式(1-1)有:,實際銑削速度,由式(1-2)有:進給量,由式(1-3)有:工作臺每分進給量: 被切削層長度:由毛坯尺寸可知刀具切入長度:精銑時刀具切出長度:取走刀次數為1。機動時間,由式(1-5)有:本工序機動時間1.6.2 粗、半精、精鏜側面三杠孔機床:臥式鏜床刀具:硬質合金鏜刀,鏜刀材料: 粗鏜孔切削深度:,毛坯孔徑。進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量。切削速度:參照參考文獻2表2-66取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有: 刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 粗鏜孔切削深度:,毛坯孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量。切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有: 取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量:被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 粗鏜孔切削深度:,毛坯孔徑。進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 半精鏜孔切削深度:,粗鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取:機床主軸轉速,由式(1-1)有,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 半精鏜孔切削深度:,粗鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:工作臺每分鐘進給量:被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 半精鏜孔切削深度:,粗鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 精鏜孔切削深度:,半精鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量有: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 精鏜孔切削深度:,半精鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有: 精鏜孔切削深度:,半精鏜后孔徑進給量:根據參考文獻2表2-66,刀桿伸出長度取,切削深度為。因此確定進給量切削速度:參照參考文獻2表2-66,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 工作臺每分鐘進給量: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取行程次數:機動時間,由式(1-5)有:本工序所用的機動時間:1.6.3 鉆頂面四孔鉆頂面四孔(其中包括鉆孔,和擴孔,鉸孔,以及锪孔,)機床:刀具:硬質合金錐柄麻花鉆頭。型號:E211和E101帶導柱直柄平底锪鉆(GB4260-84)公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料: 鉆孔,以及的錐孔鉆孔時先采取的是鉆到在擴到,所以,另外的兩個錐孔也先鉆到。切削深度:進給量:根據參考文獻2表2-52,取切削速度:參照參考文獻2表2-53,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度:刀具切出長度: 取走刀次數為1機動時間: 擴孔鉆孔時先采取的是鉆到再擴到,所以,切削深度:進給量:根據參考文獻2表2-52,取切削速度:參照參考文獻2表2-53,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取走刀次數為1機動時間,由式(1-5)有: 锪孔切削深度:,根據參考文獻2表表2-67查得:進給量,切削速度;取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取走刀次數為2機動時間,由式(1-5)有: 锪孔切削深度:,根據參考文獻2表2-67查得:進給量,切削速度;取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有: 被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取走刀次數為1機動時間,由式(1-5)有: 鉸孔切削深度:,進給量:根據參考文獻2表2-58, 切削速度:參照參考文獻2表2-60,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取走刀次數為1機動時間,由式(1-5)有:1.6.4 鉆側面兩孔鉆側面兩孔(其中包括鉆的孔和的螺紋孔)機床: 鉆 切削深度:根據參考文獻2表 2-39查得:進給量,切削速度,機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度,由式(1-4)有:刀具切出長度: 取加工基本時間,由式(1-5)有: 鉆螺孔切削深度:進給量:根據參考文獻2表2-39,取切削速度:參照參考文獻2表2-41,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度: 刀具切出長度:走刀次數為1機動時間,由式(1-5)有: 攻螺紋孔機床:組合攻絲機刀具:高速鋼機動絲錐進給量:由于其螺距,因此進給量切削速度:參照參考文獻2表2-105,取機床主軸轉速,由式(1-1)有:,取絲錐回轉轉速:取實際切削速度,由式(1-2)有:被切削層長度:刀具切入長度:刀具切出長度:走刀次數為1機動時間,由(1-5)有:鉆頂面四孔的機動時間:這些工序的加工機動時間的總和是:第2章 專用夾具設計為了提高勞動生產率,保證加工質量,降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時,需要設計專用夾具。根據任務要求中的設計內容,需要設計加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。其中加工側面的三孔的夾具將用于臥式鏜床,而頂面的四孔用到的刀具分別為兩把麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀以及锪鉆進行加工,側面兩個孔將用兩把麻花鉆對起進行加工。2.1 銑平面夾具設計2.1.1 研究原始材料利用本夾具主要用來粗銑底平面,該底平面對孔、的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時,其他都是未加工表面。為了保證技術要求,最關鍵是找到定位基準。同時,應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。2.1.2 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。2.1.3 切削力及夾緊力的計算刀具材料:(高速鋼端面銑刀) 刀具有關幾何參數: 由參考文獻11表1-2-9 可得銑削切削力的計算公式: (2-1)查參考文獻11表得: 對于灰鑄鐵: (2-2)所以 由參考文獻12表1-2可得:垂直切削力 : (對稱銑削) (2-3)背向力: 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: (2-4)安全系數K可按下式計算: (2-5)式中:為各種因素的安全系數,見參考文獻11表可得: 所以 (2-6) (2-7) (2-8)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: (2-9) 參數由參考文獻11可查得: 其中: 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。2.1.4 誤差分析與計算該夾具以平面定位V形塊定心,V形塊定心元件中心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。與機床夾具有關的加工誤差,一般可用下式表示: (2-10)由參考文獻11可得:、平面定位V形塊定心的定位誤差 :、夾緊誤差 : (2-11) 其中接觸變形位移值: (2-12)、磨損造成的加工誤差:通常不超過、夾具相對刀具位置誤差:取誤差總和:從以上的分析可見,所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.1.5 夾具設計及操作的簡要說明如前所述,應該注意提高生產率,但該夾具設計采用了手動夾緊方式,在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小,工件材料易切削,切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較,選用了手動夾緊方式(螺旋夾緊機構)。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大,在機床夾具中很廣泛的應用。此外,當夾具有制造誤差,工作過程出現磨損,以及零件尺寸變化時,影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象,支承釘和V形塊采用可調節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據情況進行調整。2.2 鏜孔夾具設計2.2.1 研究原始材料利用本夾具主要用來鏜加工孔、。加工時除了要滿足粗糙度要求外,還應滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。為了保證技術要求,最關鍵是找到定位基準。同時,應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。2.2.2 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???、的軸線間有位置公差,選擇左側面為定位基準來設計鏜模,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。2.2.3 切削力及夾緊力的計算鏜刀材料:(硬質合金鏜刀)刀具的幾何參數: 由參考文獻11查表可得:圓周切削分力公式: (2-13)式中 修正系數: (2-14) 查表得: 取 由表可得參數: 即:同理:徑向切削分力公式 : (2-15)式中參數: 即:軸向切削分力公式 : (2-16)式中參數: 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。即:安全系數K可按下式計算,由(2-5)有:式中:為各種因素的安全系數,見參考文獻11表可得: 所以,由式(2-6)有: 由式(2-7)有: 由式(2-8)有: 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。2.2.4 誤差分析與計算該夾具以兩個平面定位,要求保證孔軸線與左側面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。孔軸線與左側面為線性尺寸一般公差。根據國家標準的規(guī)定,由參考文獻10表可知:取(中等級)即 :尺寸偏差為由參考文獻11可得:(1)定位誤差(兩個垂直平面定位):當時;側面定位支承釘離底平面距離為,側面高度為;則:(2)夾緊誤差 ,由(2-11)有:其中接觸變形位移值: (2-12) 損造成的加工誤差:通常不超過夾具相對刀具位置誤差:取誤差總和:從以上的分析可見,所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.3 鉆頂面四孔夾具設計2.3.1 研究原始材料利用本夾具主要用來鉆、鉸加工頂面的四孔,其中包括鉆頂面四孔(其中包括鉆孔和擴孔,鉸孔,以及锪孔,)。加工時除了要滿足粗糙度要求外,還應滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。為了保證技術要求,最關鍵是找到定位基準。同時,應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。2.3.2 定位基準的選擇由零件圖可知:頂面四孔的軸線與左側面和后側面的尺寸要求要求,在對孔進行加工前,底平面進行了銑加工,后側面也是一直都不加工的側面,因此,選后側面和做側面面為定位精基準(設計基準)來滿足CA6140機床后托架頂面四孔加工的尺寸要求。由零件圖可以知道,圖中對孔的的加工沒有位置公差要求,所以我們選擇左側面和后側面為定位基準來設計鉆模,從而滿足孔軸線和兩個側面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個側面來限制5個自由度。2.3.3 切削力及夾緊力的計算由資料參考文獻11查表可得:切削力公式: (2-17)式中 查表得: 實際所需夾緊力:由參考文獻11表得:安全系數K可按下式計算,由(2-4)有:式中:為各種因素的安全系數,見參考文獻11表可得: 所以 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。取,螺旋夾緊時產生的夾緊力,由參考文獻11可查得: 其中: 由上述計算易得: 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。2.3.4 誤差分析與計算該夾具以底面、側面和頂面為定位基準,要求保證孔軸線與左側面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差??着c左側面為線性尺寸一般公差。根據國家標準的規(guī)定,由參考文獻10表可知:?。ㄖ械燃墸┘?:尺寸偏差為、由參考文獻11可得:、定位誤差:定位尺寸公差,在加工尺寸方向上的投影,這里的方向與加工方向一致。即:故、夾緊安裝誤差,對工序尺寸的影響均小。即:、磨損造成的加工誤差:通常不超過、夾具相對刀具位置誤差:鉆套孔之間的距離公差,按工件相應尺寸公差的五分之一取。即誤差總和: 從以上的分析可見,所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.3.5 夾具設計及操作的簡要說明本夾具用于在鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、側面和頂端為定位基準,在支承釘和支承板上實現完全定位。采用手動螺旋壓板機構夾緊工件。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。35洛陽理工學院畢業(yè)設計(論文) 結論本次的畢業(yè)設計,我圓滿完成了CA6140機床后托架的加工工藝規(guī)程及夾具設計。在整個設計過程中,首先對零件進行了工藝分析,根據零件的技術要求,制訂了工藝規(guī)程、確定了加工余量的計算、工藝尺寸計算、定位誤差分析等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等計算了切削用量及基本工時。在夾具設計過程中考慮到工件定位是否正確,定位精度是否滿足要求,工件夾緊牢固是否可靠等,設計了CA6140車床后托架鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具,
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CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計
劉超
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機床
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