CA6140车床后托架加工工艺及夹具设计.docx
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CA6140车床后托架加工工艺及夹具设计
目录
一、后托架零件的分析2
1.1后托架的用途及作用2
1.2后托架的工艺分析2
1.3确定后托架零件的生产类型、及制造方法2
二、工艺规程设计2
2.1定位基准的选择2
2.2制定工艺路线3
2.2.1.表面加工方法的选择3
2.2.2加工阶段的划分3
2.2.3采用工序的集中的原则3
2.2.4确定工艺路线4
2.3加工设备及工艺装备的选用7
2.4工序基准、工序尺寸、加工余量的确定8
2.4.1工序基准的选择8
2.4.2工序尺寸的确定8
2.4.3加工余量的确定9
2.5切削用量和时间定额的计算11
三、专用夹具设计16
3.1铣平面夹具设计17
3.1.1定位基准的选择17
3.1.2切削力及夹紧分析计算17
3.2钻三杠孔夹具设计18
3.2.1定位基准的选择18
3.2.2切削力及夹紧力的计算18
3.3钻底孔夹具设计19
3.3.1定位基准的选择19
3.3.2切削力及夹紧力的计算19
一、后托架零件的分析
1.1后托架的用途及作用
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。
在实际生产中,由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同,针对某一零件,往往不是单独在一种机床上,用某一种加工方法就能完成的,而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。
因此,不仅要根据零件的具体要求,结合现场的具体条件,对零件的各组成表面选择合适的加工方法,还要合理地安排加工顺序,逐步地把零件加工出来。
对于CA6140车床后托架零件。
后托架在CA6140车床床身的尾部,三个孔分别装丝杠、光杠、转向开关,起加强固定作用;在ø40mm与ø30.2mm之间的孔为毛线孔,用于导通油路;旁路的螺纹孔是连接油盖的;正面的四个孔将后托架固定于车床尾部。
1.2后托架的工艺分析
由零件图1-1可得:
CA6140车床后托架是铸造件,从整体形状来看类似长方体。
根据要求主要是加工孔和底平面。
具体特点和技术要求如下:
①精加工孔,,要求达到的精度等级为。
粗糙度为,且以底平面为基准,要求平行度公差为,主要满足加工孔的位置精度。
②其他各个孔的加工都要以底平面为定位基准。
所以,底平面的形位公差要达到设计要求。
③、粗糙度为;为锥孔,且粗糙度为。
④其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。
1.3确定后托架零件的生产类型、及制造方法
零件材料为HT200,采用铸造。
由于零件年产量为5000件,已达大批量生产水平,故采用铸造精度较高的金属型铸造,生产率很高,可以免去每次造型。
二工艺规程设计
2.1定位基准的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面的选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出,甚至还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
(1)精基准的选择
从CA6140机床后托架零件图分析可知,底面A为设计基准,选其为精基准可以实现设计基准和工艺基准重合,遵循“基准统一”原则。
(2)粗基准的选择
因本零件毛坯是金属模铸造成型,铸件精度较高,所以选择侧面孔、底面作为粗基准加工底面A,可以为后续工序准备好精基准。
2.2制定工艺路线
2.2.1.表面加工方法的选择
(1)平面的加工
由参考文献[1]《指导教程》表1-8和表1-19可以确定,底面的加工方案:
粗铣——精铣(),粗糙度为6.3~0.8,一般不淬硬的平面加工,平面度为0.02,满足加工要求。
(2)孔的加工方案
⑴.由于孔的表面粗糙度为1.6,查参考文献[1]《指导教程》表1-7选侧面三孔(,,)的加工顺序为:
粗镗——半精镗——精镗。
⑵.而顶面的四个孔采取的加工方法分别是:
因为孔的表面粗糙度的要求都不高,是,所以我们采用一次钻孔的加工方法,的孔选择的加工方法是钻,因为是一组阶梯孔,所以可以在已经钻了的孔基础上再用锪孔钻锪到,而另一组和也是一组阶梯的孔,不同的是是锥孔,起表面粗糙度的要求是,根据参考文献[1]《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-7对的孔选用钻—粗铰—精铰加工方法。
3.2.2加工阶段的划分
该后托架的加工质量要求较高,可将整个加工过程划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准(后托架底面)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗镗孔、、。
在半精加工阶段,完成孔、、半精镗,阶梯孔的钻、锪和铰加工和加工螺纹孔、进油孔,在精加工阶段,进行后托架底面的精铣加工。
2.2.3采用工序的集中的原则
选用工序集中原则安排后托架的加工工序。
该后托架的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
2.2.4确定工艺路线
拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。
主要工序的加工工艺路线
①根据孔的技术要求,由资料[7]《公差与配合技术手册》得:
,;
根据公式;查资料[6]《互换性与技术测量》表1-8得:
精度等级为。
同理可得:
孔精度等级为。
孔精度等级为。
由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,查表1.3可得孔的加工工艺路线为:
钻——粗铰——精铰
②根据孔、粗糙度为,查资料[7]《公差与配合技术手册》得:
与有一定的线性关系:
即:
查《公差与配合技术手册》表,取
由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,查表1.3可得孔的加工工艺路线为:
钻孔——扩孔
③孔锥孔粗糙度为
由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,查表1.3可得孔的加工工艺路线为:
粗铰——精铰
④底平面A粗糙度为
由上述的技术要求(粗糙度和精度等级),选择合理、经济的加工方式,查表1.3可得孔的加工工艺路线为:
粗铣——精铣——细铣
CA6140后托架加工工艺路线的确定
①加工工艺路线方案
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1.4加工工艺路线方案
工序号
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序内容
定位基准
工序内容
定位基准
010
粗刨底平面
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
钻、扩孔:
、
底面和侧面
030
细精铣底平
侧面和外圆
粗铰孔:
、、
底面和侧面
040
钻、扩孔:
、
底面和侧面
粗铣油槽
底面和侧面
050
粗铰孔:
、、
底面和侧面
精铰孔:
、、
底面和侧面
060
精铰孔:
、、
侧面和两孔
锪钻孔:
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
细精铣底平面
侧面和孔
160
倒角去毛刺
倒角去毛刺
170
检验
检验
②加工工艺路线方案的论证
a.方案Ⅱ中的010和150工序在铣床上加工底平面,主要考虑到被加工表面的不连续,并且加工表面积不是很大,工件受太大的切削力易变形,不能保证平面的平面度公差。
方案Ⅰ比方案Ⅱ铣平面生产效率底,采用铣较经济合理。
b.方案Ⅱ在012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。
c.方案Ⅱ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。
d.方案Ⅱ把细精铣底平面A安排在后工序中,是以免划伤而影响美观及装配质量。
e.方案Ⅱ符合粗精加工分开原则。
由以上分析:
方案Ⅱ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1.5加工工艺路线
工序号
工种
工作内容
说明
010
铸
砂型铸造
铸件毛坯尺寸:
长:
宽:
高:
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
钻
钻、扩钻:
工件用专用夹具装夹;摇臂钻床
070
铣
粗铣油槽
080
铰
粗、精铰孔:
工件用专用夹具装夹;摇臂钻床
090
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、
160
攻丝
攻螺纹
170
铣
细精铣底平面
工件用专用夹具装夹;立式铣床
180
钳
倒角去毛刺
190
检验
210
入库
清洗,涂防锈油
2.3加工设备及工艺装备的选用
机床的选用
查资料[1]《机械加工工艺手册》可得:
立式铣床,主要用于铣加工。
摇臂钻床,可用于钻、扩、铰及攻丝。
刀具的选用
查资料[1]《机械加工工艺手册》可得:
高速钢端面铣刀,铣刀材料:
,刀具的角度取:
钻头:
直柄麻花钻
直柄短麻花钻
直柄长麻花钻
铸铁群钻
直柄扩孔钻
锥柄扩孔钻
锪钻:
带导柱直柄平底锪钻
铰刀:
硬质合金锥柄机用铰刀
锥铰刀:
公制/莫氏4号锥直柄铰刀,刀具材料:
其他设备的选用
夹具:
夹具采用专用的铣、钻夹具
量具选用:
锥柄双头塞规,多用游标卡尺
辅助设备:
锉刀、钳子等
2.4工序基准、工序尺寸、加工余量的确定
2.4.1工序基准的选择
工序是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。
所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求,工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量,测量时所用的基准称为测量基准。
通常工序基准和测量基准重合。
工序基准的选择应注意以下几点:
①选设计基准为工序基准时,对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验,有利于减少检验工作量。
②当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切,应使工序基准与设计基准重合。
③对一次安装下所加工出来的各个表面,各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。
2.4.2工序尺寸的确定
孔、、中心轴线间的尺寸链的计算
①尺寸链图(如图1.2)
图1.2尺寸链图
②的基本尺寸
由公式:
=得:
③环公差
式(1.1)
式(1.2)
④中间偏差
式(1.3)
⑤环极限偏差
式(1.4)
⑥环极限尺寸
孔、、的工序尺寸和公差
①孔,粗糙度要求为,加工路线为:
钻——粗铰——精铰
查表1.3确定各工序的基本余量为:
钻:
扩钻:
粗铰:
精铰:
各工序的
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