CA6140車床后托架加工工藝及夾具設(shè)計院(系) 二〇〇八年五月機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。本課題研究CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程。首先通過對零件圖的分合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性機床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，在整個機械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高關(guān)鍵詞產(chǎn)品設(shè)計，后托架，加工工藝，夾具畢業(yè)設(shè)計(論文)technologicalprocess,fullymanifeststhequalenhancementprocessi畢業(yè)設(shè)計(論文)CA6140車床后托架加工工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文) I Ⅱ1CA6140車床后托架的加工工藝設(shè)計 31.1CA6140車床后托架的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求 3 31.2.1毛坯材料及熱處理 31.2.2毛坯的結(jié)構(gòu)確定 41.3工藝過程設(shè)計中應(yīng)考慮的主要問題 41.3.1加工方法選擇的原則 41.3.2加工階段的劃分 41.3.3工序的合理組合 51.3.4加工順序的安排 51.4CA6140車床后托架的機械加工工藝過程分析 61.4.1CA6140車床后托架零件圖分析 61.4.2CA6140車床后托架的加工工藝的路線 71.5CA6140車床后托架的工序設(shè)計 1.5.1工序基準的選擇 1.5.2工序尺寸的確定 1.5.3加工余量的確定 1.5.4確定各工序的加工設(shè)備和工藝裝備 1.5.5確定切削用量及工時定額 2專用夾具設(shè)計 2.1銑平面夾具設(shè)計 2.1.1研究原始質(zhì)料 262.1.2定位基準的選擇 2.1.3切削力及夾緊分析計算 2.1.4誤差分析與計算 2.1.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 282.2鉆三杠孔夾具設(shè)計 282.2.1研究原始質(zhì)料 282.2.2定位基準的選擇 292.2.3切削力及夾緊力的計算 292.2.4誤差分析與計算 2.2.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 312.3鉆底孔夾具設(shè)計 2.3.1研究原始質(zhì)料 2.3.2定位基準的選擇 312.3.3切削力及夾緊力的計算 312.3.4誤差分析與計算 322.3.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 33 34 3.5 1CA6140車床后托架的加工工藝設(shè)計手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益來看，可能其中有種方案1.1CA6140車床后托架的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求方體。根據(jù)要求主要是加工孔和底平面。具體特點和技術(shù)要求如下：①精加工,(1,025要求達到的精度等級為IT7～IT8。粗糙度為Ra=1.6um,且以底平面為基準，要求平行度公差為0.07,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③2-020mm、2-013mm粗糙度為Rz=50;2-020mm為錐孔，且粗糙度④其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。1.2.1毛坯材料及熱處理灰鑄鐵(HT150),由資料[2]《機械加工工藝手冊》表4-71,可得力學(xué)性能：牌號最小抗拉強度硬度鑄件硬度范圍金相組織光體②磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。灰鑄鐵(HT150)中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應(yīng)力集中也大；因此，使石墨片得到細化，并壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織(有大量的滲碳體出現(xiàn)),以便于切削加工。1.2.2毛坯的結(jié)構(gòu)確定毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：①鑄件的壁厚應(yīng)和合適，均勻，不得有突然變化。②鑄造圓角要適當(dāng)，不得有尖角。④加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。⑤鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。毛坯形狀、尺寸確定的要求①各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。②工藝基準以設(shè)計基準相一致。③便于裝夾、加工和檢查。④結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標準刀具進行加工。在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，1.3.1加工方法選擇的原則①所選加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應(yīng)。②所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。③所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應(yīng)。④加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。⑤所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備條件和工人技術(shù)水平相適應(yīng)。1.3.2加工階段的劃分按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段：①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，精加工提供定位基選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)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(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般②半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。度.精加工的加工精度一般為IT6～IT7,表面粗糙度為Ra10～1.25um。④光整加工階段改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5～IT6,不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。1.3.3工序的合理組合等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：①工序分散原則床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。②工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織1.3.4加工順序的安排表1.2加工工序安排原則工序類別工序安排原則機械加工工序，為精基準加工提供找正基準面3)在重要表面加工前應(yīng)對精基準進行修正4)按“先主后次，先粗后精”的順序5)對于與主要表面有位置精度要求的次要表面熱處理應(yīng)安排在主要表面加工之后加工時效毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機械加工之前進行為消除殘余應(yīng)力，對于尺寸大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件需在粗加工前、后各安排時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或則粗加工后安排時效處理；對于精處理淬火后工件硬度提高，應(yīng)安排在精加工階段的磨淬火削加工前進行滲碳易產(chǎn)生變形，應(yīng)安排在精加工前一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前滲氮一般安排在粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；花費工時較多和重要工序的前后中間檢驗第7頁共39頁①該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵(HT150),重量為粗糙度Ra=1.6um,且要求與底平面的平行度公差為0.07。③要求精加工底平面粗糙度Ra=1.6um,平面度公差為0④要求加工2-020mm、2-013mm粗糙度為⑥對于025.孔口進行锪平加工。1.4.2CA6140車床后托架的加工工藝的路線擬定工藝路線是制定工藝過程的關(guān)鍵性的一步。在擬定時應(yīng)充分調(diào)查研究，多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量加工度光潔度公差等級公差等級外圓車車7直徑180以下，長度在500以下，鑄內(nèi)精精精研鉆擴粗半精細68876180以下，鑄余量.L/d<2時，加工誤孔粗精粗精研761.2～2倍仟14~懺1t指平面最大尺寸500面主要工序的加工工藝路線根據(jù)公式T=es-ei=25;查資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表1-8得：由上述的技術(shù)要求(粗糙度和精度等級),選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：鉆——粗鉸——精鉸第9頁共39頁由上述的技術(shù)要求(粗糙度和精度等級),選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：由上述的技術(shù)要求(粗糙度和精度等級),選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：④底平面A粗糙度為Ra=1.6um由上述的技術(shù)要求(粗糙度和精度等級),選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表1.3可得孔的加工工藝路線為：CA6140后托架加工工藝路線的確定在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表：工序內(nèi)容定位基準側(cè)面和外圓定位苯準側(cè)面和外圓精銑底平A粗側(cè)面和外圓鉆、擴孔：040側(cè)面和外圓鈷：010、013锪鉆孔：010、去毛刺攻螺紋M6攻螺紋M6細精銑底平面A側(cè)面和孔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表1.5加工工藝路線壽工序號清砂熱處理攻絲銑銑鉗鉆鉸銑鉸鉆擴孔鉆锪孔鉆第11頁共39頁將2-013擴孔到砂寸6長：220mm寬：60和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織(有大量的滲碳體出現(xiàn)),以便于切削加工裝將孔2-013入庫清洗，涂防銹油1.5CA6140車床后托架的工序設(shè)計選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。1.5.1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(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要工序基準的選擇應(yīng)注意以下幾點：①選設(shè)計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設(shè)計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。②當(dāng)本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應(yīng)使工序基準與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(yīng)與設(shè)1.5.2工序尺寸的確定②N的基本尺寸NAEQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up4(ax),m)N式(1.1)式(1.2)第13頁共39頁④中間偏差0⑤N環(huán)極限偏差式(1.3)式(1.4)Ei=△—1/2T=—0.1mm⑥N環(huán)極限尺寸孔040oosmm、030.2omm、02①孔,粗糙度要求為Ra1.6,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：35mm擴鉆：2mm粗鉸：0.3mm精鉸：0.2mm各工序的工序尺寸：精鉸后：由零件圖可知040oosmm;粗鉸后：40—0.4=39.6mm;擴鉆后：39.6—0.6=39mm;粗鉸后：按IT10級查資料[6]《互換性與技術(shù)測量》表1—8;0000第13頁共39頁000③孔025,粗糙度要求為Ra1.6同理：精鉸后：由零件圖可知025.5-oosmm0粗鉸擴鉆后：0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,并計容的八可及傭左1鉆60mm深60mm深45mm深0005粗鉸攻絲鉆6734孔頁2525402500深3深000000第15頁共39頁α=8.～12.α=5.~8.β=15.~25.D=63mm鉆頭：直柄麻花鉆010(GB/T6135.3-19鑄鐵群鉆034024020直柄擴孔鉆013(GB/T4256-19錐柄擴孔鉆038.8(GB1141-84)輔助設(shè)備：銼刀、鉗子等1.5.5確定切削用量及工時定額由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：取apc/πD=78r/min,則取n=80r/min式(1.5)M被切削層長度：由毛坯尺寸可知L=76mm根據(jù)資料[5]《機械制造工藝學(xué)》表1-40可得：式(1.6)式(1.7)式(1.8)式(1.9)p由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：.15mm/Z,由式1.5得，主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/幾D=95.54r/min,由式1.6得，實際銑削速度Mf③細精銑由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：a=0.10mm/Z,a=0.16mm,v=3.5m/s;由式1.5,主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/幾D=106.16r/min,由式1.6得，實際銑削速度同理：由式1.9①鉆、擴、鉸孔040、030.2、025.5的切削用量及工時定額第17頁共39頁鉆孔040:由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4—39得：進給量f=0.5～0.6mm/r,切削速度v=0.37m/s,d=35mm;由式1.5得，由式1.6得，實際切削速度根據(jù)資料[5]《機械制造工藝學(xué)》表1—40可得式(1.11)C根據(jù)式1.11可得畢業(yè)設(shè)計(論文)CA6140車床后托架加工工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文)D根據(jù)式1.11可得擴孔040:由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52,取f=1.2mm/r,由式1.10得，2由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52,取f=1.2mm/r,v=0.p畢業(yè)設(shè)計(論文)CA6140車床后托架加工工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文)同理：擴孔025.5cd鉸孔040:由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4—60得：第20頁共39頁鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.5—8得：|=28mm根據(jù)式1.11可得：同理：鉸孔030.2c10001000人60必0.39m/s鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.5—8得：l=28mm2根據(jù)式1.11可得：同理：鉸孔025.5第21頁共39頁鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.5—8得：|=28mm2根據(jù)式1.11可得：②加工孔2—010、2—013、2—020、013、06的切削用量及工時定額將2—010、2—013、2—020、013鉆到直徑d=10mmP22擴孔2—013擴孔2—013由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52,取f=1.3mm/r,p2取I=3mm2根據(jù)式1.11可得：第22頁共39頁第23頁共39頁鉸錐孔2-010鉸錐孔2-010由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-60得：f=0.3～0.36mm/r,v-=0.35m/s,切削深度a=0.25mm;由式1.5得，必636.9r/min,取n=650r/min由式1.6得，式(1.12)式(1.12)2tgk2tg15.根據(jù)式1.11可得：锪孔(013、2-020、042)由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-67得：進給量f=0.1～0.20mm/r,切削速度v=0.2～0.41m/s;則孔013:a=1.5mm,L=42mm,D=13mm;取n=450r/min,l=2mml=0mm;則由式1.11得，f.n0.15×45孔2-020:a=5mm,L=26mm,D=20mm;取n=300r/min,l=2mmp2則由式1.11得，孔042:a=8.4mm,L=2mm,D=42mm;取n=150r/min,l=2mm2則由式1.11得，锪孔加工總的基本時間:Tj=93.3第23頁共39頁鉆06p③加工螺紋孔M6的切削用量及工時定額由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4—39得：進給量f=0.22~0.28mm/r,刀具切出長度：|根據(jù)式1.11可得：取I22第24頁共39頁畢業(yè)設(shè)計(論文)CA6140車床后托架加工工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文)攻絲M6c由以上計算可得總的基本時間Tj=687.84s=12min①輔助時間Tf②服務(wù)時間Tfw③休息及自然需要時間Txz④準備終結(jié)時間Tzz第25頁共39頁N2專用夾具設(shè)計機床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，在整個加工構(gòu)成中，零件的精度要求，在機械加工工藝過程中起到重要的作用。制定出合理的設(shè)計方案，在進行具體設(shè)計。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(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考2.1.2定位基準的選擇2.1.3切削力及夾緊分析計算由資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-9得，銑削切削力的計算公式：第26頁共39頁F=Ca1.1f0.72D-1.1Bo9zK式(2.1)查資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-10得：C=294C第27頁共39頁垂直切削力：F=0.9F=576.62(N)(對稱銑削)C式(2.3)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(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：式(2.4)式(2.5)0由式2.4得為各種因素的安全系數(shù)，見資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》6W=K.F=640.69人2.25=1441.55(N)W=K.F=576.72人2.25=1297.62(N)式(2.6)2.1.4誤差分析與計算差為37+0.07。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。式(2.7)式(2.7)jg與機床夾具有關(guān)的加工誤差△,一般可用下式表示：=(kR+HB-+c)('z—)n=0=(kR+HB-+c)('z—)n=0其中接觸變形位移值：由式2.9得，△=△cosa=0.0036mmj.jy式(2.9)式(2.10)j.M2.1.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明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(jīng)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(gòu))。2.2.2定位基準的選擇由零件圖可知：孔040、030.2、025.5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(shè)計基準)來滿足平行度公差要求。孔040、030.2、025.5的軸線間有位置公差，選擇左端面為定位基準來設(shè)計2.2.3切削力及夾緊力的計算P式中D=34mmf=0.55mm/r即由式2.11得：F=2258.06(N)P式(2.12)安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。式(2.13)K0第29頁共39頁畢業(yè)設(shè)計(論文)第30頁共39頁該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：由資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》表1—2—26得：原動力計算公式式(2.14)因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。2.2.4誤差分析與計算該夾具以底平面、側(cè)面和蓋板平面為定位基準，要求保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?？?40軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由資料[6]取m(中等級)即：尺寸偏差為37+0.3①定位誤差(兩個垂直平面定位):式(2.15)j·jy③磨損造成的加工誤差：△通常不超過0.005mmj·M2.2.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明平面為定位基準，在支承釘和止推板上實現(xiàn)完全定位。為工件裝夾可靠，采用了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(jīng)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(gòu))。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。2.3.1研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆加工孔2-010、2-013、2-020。加工時除了要滿面為定位精基準(設(shè)計基準)。選擇左端面為定位基準來設(shè)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(cè)面來限制六個自由度。2.3.3切削力及夾緊力的計算由資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》查表1-2-7可得：切削力由式2.11得：F=412D1.2f075KP第31頁共39頁切削扭矩由式2.12得：M=0.12DzzfosKP第32頁共39頁實際所需夾緊力：由式2.13得：'K該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：0因此采用該夾