CA6140车床三杠孔加工工艺与钻孔夹具设计.docx

1、CA6140车床三杠孔加工工艺与钻孔夹具设计 摘 要机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。本课题研究CA6140车床后托架加工工艺规程。首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个机械加工过程中，夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，在进行具体设计。关键

2、词 产品设计，后托架，加工工艺，夹具 ABSTRACTHe machine-finishing craft realizes the product design, guaranteed the product quality, saves the energy, reduces the consumption the important method. After this topic studies the CA6140 lathe the bracket processing technological process. First through to the detail drawi

3、ng analysis, understood the work piece the structural style, has been clear about the concrete specification, thus to work piece each composition surface choice appropriate processing method. Again drafts the more reasonable technological process, fully manifests the quality, the productivity and th

4、e efficient unification .Engine bed jig design is in a craft equipment design important constituent, in the entire machine-finishing process, the jig except clamps, fixes is processed outside the components, but also requests guarantee processing components position precision, enhancement processing

5、 productivity .This topic in the middle of the design process, penetrates the production reality, conducts the investigation and study, absorbs the domestic and foreign advanced technologies, formulates the reasonable design proposal, is carrying on the concrete design .Keywords shift the product de

6、sign，latter bracket ，processing craft，jig序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次较深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它是我们3年的大学成绩考核的一个很好的方式，在三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能够通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不走之处，恳请各位老师给于指教。目 录 序言 1

7、 第一章 工艺 1一. 零件的分析 1二. 工艺规程设计 2第二章 夹具设计 10一. 问题提出 10 二. 夹具的设计 10 第三章.制图软件的介绍15 设计小结 32 致谢 33 参考文献 34第一章 工 艺一、 零件的分析（一） 零件的作用CA6140车床后托架在卧式机床上，当采用双向引导刀具时，且有较高的精度要求时.刀具和主轴之间采用浮动卡头连接，在动力头退回原位，刀具又已退离夹具刀套的情况下，必须采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证在下一次工作循环中，刀具能顺利得重新进入刀套，托架的结构形式同活动钻模版相似，但其作用仅在于支撑刀杆而不作为刀具的导向，托架不起直接保证加工精度的

8、作用，但他却直接保证机床能顺利正常的工作。（二） 零件的工艺分析CA6140车床托架可分为四个加工工序，他们之间有一定的位置要求。1. 托架底座 粗糙度1.6um，平面度003。2. 三杆孔 一个直径40的孔及其宽度为3的圆孔。 一个直径30的孔。 一个直径25.5的孔及其孔端面。3. R 8 的两吊耳：一个M6的螺纹孔和直径6的孔4. 托架的2-10锥孔低孔，2-13孔及其2-20的沉头孔个加工部位存在着位置要求。（三）设计托架时的注意事项托架应有足够的支撑刚性，尤其在托架的轮廓尺寸的大，承托的刀具数量多，重量大的情况下，更应该注意采用必要的措施来加强托架的支撑刚性，如可增加刀杆的直径，或其

9、数量，采用刀杆与主轴向的连接而不与前盖连接，并适当增加其连接长度，用拉杆是刀杆与主轴箱相连，在托架下部设置支撑钉或滚轮等措施，并注意，只有中小型托架采用空心导向。二 、 工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式零件材料为灰铸铁，硬度HT200，考虑到机床在工作过程当不经常加速，承受交变载荷以及冲击载荷较小，因此应该选用金属模机械砂型铸造，又因为是批量生产，而且零件的尺寸不大结构对称，故可以用铸造，既保证工作的可靠性又提高了劳动生产率。(二) 基面的选择 基面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，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，

10、还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行（1）粗基面的选择。 按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，当零件有若干个不加工表面时，则应该以与加工表面要求相对位置度较高的不加工表面为粗基准， 对于一般的轴类零件以外圆作为粗基准是完全合理的，现在选取40mm的外圆作表面和底面为加工右平面的粗基准，利用一组共两个V形块支撑外圆轮廓作为定位面，消除X和Y方向以及绕他们旋转的四个自由度，然后再利用支撑板支撑40mm的底面，用以消除Z方向以及绕他旋转的两个自由度，最终达到完全定位。（2）精基准的选择。主要考虑设计基准与工序基准的重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应

11、该进行尺寸换算。（三） 制定工艺路线线制定工艺路线的出发点，应当是以零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为批量生产的条件下，可以考虑采用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线一工序 三次钻托架三杠孔，分别扩，铰空40、30.2 、25.5 和锪22端面。工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩2-13，锪沉头孔2-20，13工序 钻6及M8底孔。工序 攻螺纹M6。 工序 以三杠孔为基准精铣托架底面，以达到位置要求。工序 检查工序 装配是精铰2-10的椎孔工艺路线二工序 粗铣托架底面工序 三

12、次钻托架三杠孔，分别扩，铰空40 、 30.2 、 25.5 锪22端面。工序 以三杠孔为基准精铣托架底面，以达到位置和尺寸要求。工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩2-13，锪沉头孔2-20，13。工序 钻6及M8底孔。工序 攻螺纹M6。工序 检查。工序 装配是精铰2-10的椎孔。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的相同点在于都是以先面后孔为加工顺序，方案二是加工三杠孔加工完毕后，直接以三杠孔为基准，精加工托架底面，然后再以精铣厚的底面做为基准加工其他的孔，而方案一是以粗铣面为基面，完成所有孔的加工后，在精铣底面，两相对比，可以看出，因为加工孔全部在摇臂钻床上完成，古方案一工序相对比较

13、集中，但并未减少装夹次数。钉孔，定位销、螺纹孔的加工精度不高，而方案二，就解决了上述存在的问题，可得到精度较高的零件。（四）具体加工路线如下 工序 粗细托架底面，利用盖板平面为基准，在斜面出加一可调支承，选、用立式车床并加专用夹具。 工序 用24mm钻头钻三杠孔，以底平面、侧平面和盖板平面为定位基准，选用摇臂钻床，工序 换29的钻头，钻三杠孔中较大的俩孔，在换第三把钻头，钻40的孔至39工序 分别扩铰孔25.5、30.2、40，用R22锪头锪出R22端面。工序 精铣托架底面，选、用立式车床并加专用夹具。工序 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩2-13、锪沉头孔2-20、13、以底面，侧面和顶端

14、为定为基准，选用用摇臂钻床并加专用夹具/工序 钻6及M8底孔，以40和30.2两孔和侧面为定为基准，选用用摇臂钻床并加专用夹具/以实现完全定位。工序 攻螺纹M6工序 检查工序 装配是 精铰2-10的椎孔 。(五) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“CA6140车床后托架”零件材料为灰铸铁，硬度200，毛坯重量约3.4千克，生产类型为批量生产，采用金属模机械砂型铸造。根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 尺寸要求为35+-0.07，粗糙度为1.6um，因此需要的加工步骤为粗铣-精铣加工工艺设计手册。粗铣的加工余量，z=1.5-2.0m

15、m。精铣的加工余量z =0.6-0.8mm。所以毛坯的零件加工余量z=2.1-2.8mm之间。2. 底座表面长度方向的加工余量及公差，因其两端引起两端都与非工表面连接，故铸造件毛坯的外表面其长度可取120mm。1. 三杠空的加工余量零件中的三杠孔采用钻、扩、铰加工。标准公差数值表可知：由标准公差数值表可知40的孔精度为IT7，30.2的孔精度为IT11-IT12。40孔的加工工序： 一次钻孔25.0mm 二次钻孔36.0mm 扩孔 39.6mm 粗铰 39.93mm精铰 40+-0.025 30.2孔的加工工序： 一次钻孔：25mm 二次钻孔：30mm 粗铰：30.13mm 精铰 30.2mm

16、25.5孔的加工工序： 钻孔25mm 粗铰 ：25.4mm 精铰：25.5+-0.052. 固定螺钉孔和定位销底孔的加工余量：钻孔：按小头直径钻出10的孔铰孔：削销圆锥孔，2-13和2-20孔的加工工序粗锪出2-13和2-20的阶梯孔3.5和M6孔时加工余量： 5孔：钻孔6mmM6孔： 钻孔6mm4. 用公制粗牙机用丝锥攻螺纹。（六）确定切削用量及其基本工时 工序：粗铣托架底面 1.加工条件： HT200 抗拉强度160MPa 铸造加工要求： 刀片材料 W6Mo5Cr4V2获同等性能的其他牌号的高速钢制造，焊接柄部用45#钢65Mn或其他同等性能的合金钢制造。道具尺寸为d=20mm标准型基本尺

17、寸L=123mm2、切削用量的计算粗铣托架底面沿法线的加工余量及公差查机械加工工艺设计手册表2-63，铸件在该方向上的长度为67mm，故长度方向偏差为正负1.3mm，长度方向的余量查表2-70知，其余量为3.0mm，而按粗、精铣其加工余量为2.7mm，故3.0mm足以达到所要求的精度，考虑铸造斜度为三十分到一度三十分，则毛皮长度方向最大加工余量为3.5mm，粗加工的加工余量可取3.0mm，三次加工即可，切削深度为30,mm1. 进给量f 根据金属切削刀具与磨床标准应用手册到刀具半径为20X20 f =150mm/min3. 计算切削速度查工艺手册表9-70，根据加工材料灰铸铁，硬度150-25

18、0HB, 高速钢刀具V 范围0.25-0.35因为粗铣，切削可取负荷大，V应取小值，故可取V=0.25m/s2. 确定机床主轴转速n=1000/d=4(r/s)即：n s =240r/min按机床说明书（见设计手册）3. 铣削量基本时间计算t=120mmL=11mmL2=2-5mm,去L2=3mmT j=L/fmz=(L+L1+L2)*3/150=267minFmz为水平进给量工序1. 钻孔25mmf=0.48mm/rv=26m/minns=1000v/dw=331r/min 按机床选取 所以实际切削速度不是很高 切削工时; t=L1=10mm t2=1-4取t2=3mm,l=60min L1

19、=L/fn=0.46min2. 二次钻孔36mm根据资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时，进给量与切削关系为： f=(1.2-1.8)f钻 v=(0.5-1/3)v钻式中f钻、v钻加工实心孔时的切削量现已知： f钻=0.57mm/r v钻=24m/min 并取 f=1.35f钻=0.077mm/r v=0.4v钻= 9.6m/min ns=89.96m/min 切削工时 l=60, L1=5.4mm L2=3mm Tj =L/fn=1.05min3.扩孔39.6mmf=0.1-1.0mm/r,取f=0.8mm/rv=15-12m/min,取v =14mmnsc

20、=10000/dw=1126r/min切削工时t=60mm t1=5.5min t2=4mmTj=L/fn=0.78min4.铰孔40:f=1.0-1.2,取f=1.1mm/rv=14m/minns=10000/D=111.5r/min 切削工时 t=60 根据Ap=D-d1/2=0.2mm 可选t1=28mm t2=2-4,L1=3 Tj=l+L1+L2/fn=0.75min 工序 30.2孔 1. 钻孔25mm f=0.48mm/r v=26m/min ns=1000v/dw=330r/min切削工时 L1=25/2*0.7+1.5=10.2mm2. 二次钻孔30mmf=1.35f钻=0.

21、77mm/rv=0.4v钻=96m /mpnns =1000v/d=280.1r/min切削工时 l=60mm,L1=30-25/2*0.7+1.5=3.25T1=3Tj=L+L1+L2/0.77*280.7=0.31min3.铰孔30.2f=11min/rv=14m/minns=1000v/d=147.6r/min切削工时L=60因为ap=D-d1/2=0.1mmL1=13-15取LQ=14 mmL2=3mmTj=60+14+3/1.1*147.6=0.48min4.钻孔钻孔25minf=0.48min/rv=26m/minns=1000v/dw=331r/min切削工时 L1=12.5*0

22、.7+1.5=10min L2=3mm,L=60minTj=L/fn=0.46min工序1.铰孔25.5 f=0.7mm/rv=14mm/minns =1000v/d=174.8mm切削工时 L=40mmL=45.L2=3Tj=L+L1+L2/fn=0.72min锪端面根据有关规定，锪沉头孔时进计量吉切削速度、约为钻孔时的1/2-1/3，故f =1/3钻=1/3*0.6=0.2mm/rv=1/3v钻=1000*8.33/D =8.33切削工时L1=20.L2=0.L=2 2.钻孔 F=0.17min/r V=28m/rinNs=1486.2r/min 切削工时L=41mmT2=3mmT=l+L

23、1+L33.钻孔M6D底孔49.18。f=0.15min/rv=28mm/minns=1000v=1813.5r/min切削工时 T=3.72mmT2=3.72mmT3=3mmT=l+l2+l3=0.324.攻螺纹M6mm 切削用量选取 v=0.1/s=6m/min ns=238r/min机动工时l=78.9mm,T1=5mm,T2=3mm5.攻M6孔Tm=0.45min 6. 以三杠孔轴线为基准精铣托架底面进给量，f=118m/min精铣 Vc=0.33m/sNs=1000v/d=5.6r/sF=0.35min/r精铣削工时L=120minT1=5.18minT2=3mmTj=1.25min

24、工序 1.钻2-10追孔时小直径孔，锪13，钻2-13，锪2-20 钻锥底销10小直径孔6.5f=0.2mm/rv=26m/minns=1468.5r/min切削工时T=18T1=4.2MMT2=3mmT=0.1min2.钻2-13F=0.46min/rV=28m/minNs=685r/min切削工时l=61mmL1=6.35mmL2=3mmT=0.225min3.锪13 根据有关资料或沉头孔进给量与且削速度约为钻孔时的1/2-1/3之间，故f=1/3f钻=0.20mm/r v=1/3v钻=9m/minns=1000v/d=220.5r/min切削工时 f= 1/3f钻=0.16mm/r v=

25、1/3v钻=9m/minns=1000v/d=1520r/min切削工时切入T1=22min T2=12min T=t+t1+t2/fn=0.62min第二章 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，需设计专用夹具。 经过与指导老师的协商，决定设计第道工序钻、扩、铰22(0，+0.28)mm孔。本夹具将分别用于Z525立式钻床，刀具为麻花钻，扩孔钻，铰刀和高速钢镶齿套式面铣刀。一、问题提出本夹具设计主要用来加工车床后托架的三杠孔，即对车床后托架40(0，+0.025)mm，30.2(0，+0.2)mm，25.5(0，+0.3)mm的钻、扩、铰的精加工。因此，在本道工序的加工过程

26、中，主要考虑如何提高精度要求降低劳动强度，提高劳动生产率。同时还要设计出加工三杠孔及时排屑系统。所以应该在专用夹具体上考虑开排屑槽。1、 对专用夹具的基本要求（1）、保证攻坚的加工精度；（2）、提高生产率；（3）、工艺性好： 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检查和维修。（4）、使用性好：专用夹具的操作应简便、省力、安全、排屑方便。（5）、经济性好2、专用夹具的优点 专用夹具装夹工件时，装夹工件方便、不需要校正，可显著的减少辅助时间，提高劳动生产率。3、专用夹具的组成 （1）、定位装置：使工件在夹具装夹中占据准确位置。（2）、夹紧装置：将工件压紧夹牢，保证工件在加工的过程中受到外力的

27、作用下不偏离占据的正确位置。（3）、对刀或导向块：确定刀具相对于定位工件加工表面的正确位置。 （4）、连接元件：夹具在机床上的连接元件。（5）、夹具体：机床夹具的基础元件，通过夹具体将所有的元件连接组成一个整体结构。（6）、其他辅助装置：因特殊需要而设置的装置等。二、夹具的设计1、 定位基准的选择 根据零件图可知，加工CA6140车床后托架三杠孔，应保证其加工的形状公差平面度和位置公差平行度的基本要求。由工艺流程可知其设计基准为底面。所以应该精加底面，保证底面的尺寸和粗糙度的要求。根据六点定位原则：底面限制了Z方向的移动，X方向的转动，Y方向的转动；再以零件的左端平面限制X方向上的移动；夹具盖

28、板平面限制Y方向的移动和Z方向上的转动，从而实现工件的完全定位。为了提高加工效率，现决定用麻花钻，扩孔钻，铰刀和高速钢镶齿套式面铣刀对三杠孔的加工。同时为了缩短辅助时间，准备采用手动螺旋压板夹紧机构。1、 导向方案为了迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻床夹具上都应该设置引刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体相连接，钻套与工件之间留有排屑空间。（1）、钻模的类型钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。 由CA6140车床后托架的工艺分析可知：加工三杠孔适用于摇臂钻床上，同时应采用盖板式钻模。（2）、盖板式钻模的介绍盖板式钻模盖板式钻模的特

29、点是定位元件夹紧装置及钻套设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。它常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，也可用于中、小工件上钻孔。加工小孔的盖板式钻模，因钻削力矩较小，可不设置装置，此类钻模结构简单，制造方便，成本廉价，加工孔的位置精度较高。在单件小件生产中也使用，因此应用广泛。在一些大中型的工件上加工小孔时，但有时不宜采用划线找正的方法，采用其他的钻模结构。因工件笨重而安装困难，可采用的盖板式钻模，它是为用来加工CA6140车床后托架而设计的盖板式钻模。钻模以圆柱销，削边销和3个支乘钉在工件上进行定位的。这类钻模可采将钻套和定位元件直接装在钢板上，无需夹具体，有时也无需夹紧装置，所以结构简单，但由于必须经常搬动，故需要设置手把或吊耳，并尽可能的减轻盖板钻模的重量。2、定向键定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。定向键有矩形和圆形两种。定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具