2022年机电一体化毕业设计方案CA车床后托架加工工艺及夹具设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 山西煤炭职业技术学院毕业论文CA6140车床后托架加工工艺及夹具设计姓名：王小帮系部）：运算机信息系专 业：机械制造与自动化指导老师：陈红英2022 年 6 月 1 日0 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要在生产过程中,使生产对象, 减轻工人的劳动强度 , 节约工件安 装时间 , 降低帮助工时 , 保证高的生产效率 . 3、具有良好的工艺性 , 便于制造 , 降低夹具制造成本 , 从而降低分摊在工件上的 加工成本 . 设计是在学完全部课程之后进行的,

2、这是一次深化理论联系实际的演练, 它不仅在我们的学习中而且在今后的工作中占很重要的位置. 就我个人而言 , 我期望能通过这次毕业设计能扩大自己的工作领域 , 增加更多的学问 , 使自己更具有竞争力 , 为工厂的” 差异化” 战略奉献力气. 由于才能有限 , 动手实践机会少 , 设计尚有很多不足之处 , 恳请各位老师赐予指教 .4 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 CA6140机床后托架的工艺分析第一节 工艺路线的拟订CA6140机床后托架的是CA6140机床的一个重要零件,由于其零件尺寸较小,结构

3、外形也不是很复杂,但侧面三杠孔和底面的精度要求较高,此外仍有顶面的四 孔要求加工,但是对精度要求不是很高；后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要 求都是,所以都要求精加工；其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要 求等；由于其尺寸精度、几何外形精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均 影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它的加工是特别关 键和重要的图 1-1 CA6140 机床后托架零件图5 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一个好的结构不但要应当达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺

4、性,也就 是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最 小；而设计和工艺是亲密相关的,又是相辅相成的；设计者要考虑加工工艺问题；工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求；对于大批量生产的零件,一般总是第一加工出统一的基准；CA6140机床后托 架的加工的第一个工序也就是加工统一的基准；详细支配是先以孔定位粗、精加工 顶平面；后续工序支配应当遵循粗精分开和先面后孔的原就；一、工序的合理组合 确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等 详细生产条件确定工艺过程的工序数；确定工序数的基本原就：1. 工序分散原就 2. 工序集中原就 二、工序的集中与

5、分散 制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采纳工序集中或工序分散是其两个不同 的原就；所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散；1. 特点 工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应削减了操作工人数和 生产面积,也简化了生产治理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面 间的相互位置精度；使用设备少,大量生产可采纳高效率的专用机床,以提高生产 率；但采纳复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整修理费事,生产预备工 作量大；2. 工序分散的特点 一般情形下,单件小批生产中,为简化生产治理,多将工序适当集中；但由于 不采纳专用设备,工序集中程序受到限制；结构简洁的专

6、用机床和工夹具组织流水 线生产；由于近代运算机掌握机床及加工中心的显现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产预备工作量,从而可 取的良好的经济成效；三、加工阶段的划分6 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段：1. 粗加工阶段 2. 半精加工阶段 3. 精加工阶段 4. 光整加工阶段 但须指出加工阶段的划分并不是肯定的；在实际生活中,对于刚性好,精度要 求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严

7、格划分阶段,在满 足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分 开；必需明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工 序的性质区分；例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很精确,而在 精加工阶段可以支配钻小空之类的粗加工；其次节 加工工艺路线方案的比较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 考虑采纳专用机床,以便提高生产率；但同时考虑到经济成效,降低生产成本,拟 订两个加工工艺路线方案；见下表：表 1-1 加工工艺路线方案比较表方案定位基准工序号方案工序内容定位基准工序内容010 粗铣底平面侧面和外圆粗、精铣

8、底平侧面和外圆面粗镗孔：020 精铣底平粗侧面和外圆、底面和侧面钻 、 扩 孔 ：半 精 镗 孔 ：040 粗、：底面和侧面精、底面和侧面050 铰孔底面和侧面镗孔：底面和侧面7 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 、060 精、：侧面和两孔、底面和侧面铰孔粗铣油槽、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：底面和侧面钻 ：精铰锥孔：090 底面和侧面底面和侧面锪钻孔110 扩孔底面和侧面、底面和侧面120 精铰锥孔：底面和侧面去毛刺130 锪钻孔：底面和侧面孔钻：、底面

9、和孔、140 钻：、底面和攻螺纹底面和孔150 攻螺纹底面和孔锪平面160 锪平面倒角去毛刺160 倒角去毛刺检验170 检验8 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三节 加工工艺路线方案的论证1. 方案在 120 工序中按排倒角去毛刺,这不仅防止划伤工人的手,而且给以 后的定位及装配得到牢靠的保证；2. 方案在 010 工序中先支配铣底平面,主要是由于底平面是以后工序的主要 定位面之一,为提高定位精度；3. 方案符合粗精加工分开原就；由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案；详细的工艺过程如下表：

10、表 1-2 加工工艺过程表说明工序号工 种工作内容铸件毛坯尺寸：010 铸造金属型铸造长 ：、宽 ：高：020 清砂除去浇冒口,锋边及型砂孔：、石墨化退火,来排除铸铁表层和壁厚较薄的部位可030 热处理退火能显现的白口组织 有大量的渗碳体显现）,以便于 切削加工040 检验检验毛坯工件用专用夹具装夹；立050 铣粗铣、精铣底平面式铣床060 粗镗粗镗镗孔：工件用专用夹具装夹；立9 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - ,式铣镗床 ）070 080 090 100 110 120 130 140 150 16

11、0 170 180 190 铣粗铣油槽半精镗半精镗镗孔：,工件用专用夹具装夹；立,式铣镗床 ）精镗精镗镗孔：,工件用专用夹具装夹；立,式铣镗床 ）将 孔、钻钻到直径扩孔钻将扩孔到要求尺寸锪孔钻锪孔、到要求尺工件用专用夹具装夹；摇寸臂钻床铰精铰锥孔钳去毛刺钻钻孔、工件用专用夹具装夹；摇攻丝攻螺纹臂钻床钳倒角去毛刺检验入库清洗,涂防锈油其次章CA6140机床后托架各尺寸的确定第一节 毛坯的结构工艺要求CA6140 机床后托架的铸造采纳的是铸铁制造,其材料是 HT150,硬度 HB 为 150-200,生产类型为中批量生产,采纳铸造毛坯；1.CA6140车床后托架为铸造件,对毛坯的结构工艺有肯定要求

12、：、铸件的壁厚应和合适,匀称,不得有突然变化；、铸造圆角要适当,不得有尖角；10 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 、铸件结构要尽量简化,并要有和合理的起模斜度,以削减分型面、芯子、并便于起模；、加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹；、铸件的选材要合理,应有较好的可铸性；毛坯外形、尺寸确定的要求2. 设计毛坯外形、尺寸仍应考虑到：、各加工面的几何外形应尽量简洁；、工艺基准以设计基准相一样；、便于装夹、加工和检查；、结构要素统一,尽量使用一般设备和标准刀具进行加工；在确定毛坯时,要考虑经

13、济性；虽然毛坯的外形尺寸与零件接近,可以削减加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采纳昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本；因此,毛坯的种类外形及尺寸的确定肯定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能；在毛坯的种类外形及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图；其次节 CA6140机床后托架的偏差运算1. 底平面的偏差及加工余量运算底平面加工余量的运算,运算底平面与孔 ,）的中心线的尺寸为；依据工序要求,顶面加工分粗、精铣加工；2. 正视图上的三孔的偏差及加工余量运算参照参考文献机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献互换性与技术测量表 1-8 ,依据工序要求

14、,侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成；3. 顶面两组孔 和,以及另外一组 的锥孔和 毛坯为实心,不冲孔；两孔精度要求为,表面粗糙度要求为；参照参考文献机械加工工艺手册表 2.3-47,表 2.3-48；可确定工序尺寸及加工余量；11 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 专用夹具的设计第一节 铣平面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；在加工 CA6140机床后托架零件时,需要设计专用夹具；依据任务要求中的设计内容,需要设计加工工艺孔夹具及铣底面夹具一套；其中加工侧面

15、的三孔的夹具将用于卧式镗床,而顶面的四孔用到的刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻、铰刀以及锪钻进行加工,侧面两个孔将用两把麻花钻对起进 行加工；一、讨论原始质料利用本夹具主要用来粗铣底平面,该底平面对孔、的中心线要满意尺寸要求以及平行度要求；在粗铣此底平面时,其他都是未加工表面；为了 保证技术要求,最关键是找到定位基准；同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低 劳动强度 二、定位基准的挑选由零件图可知：粗铣平面对孔、的中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求,其设计基准为孔的中心线；为了使定位误差达到要求的范畴之内,在此选用 V 形块定心自动找到中心线,这种定位在结构上简洁易操作；采纳 V 形块定心平面定位的

16、方式,保证平面加工的技术要求；同时,应加一侧面定位支承来限制一个沿 轴移动的自由度；三、切削力及夹紧分析运算刀具材料：高速钢端面铣刀）何参数：刀具有关几12 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的运算公式：查机床夹具设计手册表得：式2.2 ）对于灰铸铁：取, 即所以由金属切削刀具表1-2 可得：对称铣削）式2.3 ）垂直切削力：背向力：依据工件受力切削力、夹紧力的作用情形,找出在加工过程中对夹紧最不利的 瞬时状态,按静力平稳原理运算出理论夹紧力；最终为保证夹紧

17、牢靠,再乘以安全 系数作为实际所需夹紧力的数值；即：式2.4 ）安全系数 K 可按下式运算：式2.5 ）式中：为各种因素的安全系数,见机床夹具设计手册表可得：所以 式2.6 ）式2.7 ）式2.8 ）由运算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简洁、操作便利,决 定选用手动螺旋夹紧机构；单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式运算：式2.9 ）式中参数由机床夹具设计手册可查得：13 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其中：螺旋夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力,因此采纳该夹紧机构工作

18、是牢靠的；四、误差分析与运算该夹具以平面定位V 形块定心, V 形块定心元件中心线与平面规定的尺寸公差为；为了满意工序的加工要求,必需使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差；与机床夹具有关的加工误差,一般可用下式表示：由机床夹具设计手册可得：、平面定位 V 形块定心的定位误差：式2.11）、夹紧误差：其中接触变形位移值：式2.12 ）、磨损造成的加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见,所设计的夹具能满意零件的加工精度要求；五、夹具设计及操作的简要说明14 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 31 页精选学习资料 - -

19、 - - - - - - - 如前所述,应当留意提高生产率,但该夹具设计采纳了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费劲；由于该工件体积小,工件材料易切削,切削力不大等特点；经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式螺旋夹紧机构）；这类夹紧机构结构简洁、夹紧牢靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用；此外,当夹具有制造误差,工作过程显现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的牢靠；为防止此现象,支承钉和 情形进行调整；V 形块采纳可调剂环节；以便随时依据其次节 镗孔夹具设计一、讨论原始质料利用本夹具主要用来镗加工孔、；加工时除了要满意粗糙度要求外,仍应满意孔轴线对底平面的平行度公差要求；为

20、了保证技术要求,最关键 是找到定位基准；同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度；二、定位基准的挑选由零件图可知：孔、的轴线与底平面有平行度公差要求,在对孔进行加工前,底平面进行了粗铣加工；因此,选底平面为定位精基准 设计基 准）来满意平行度公差要求；孔、的轴线间有位置公差,挑选左侧面为定位基准来设计镗模,从而满意孔轴线间的位置公差要求；工件定位用底平面和两个侧面来限制六个 自由度；三、切削力及夹紧力的运算 镗刀材料：硬质合金镗刀）刀具的几何参数：机床夹具设计手册查表可得：式2.13）圆周切削分力公式：式中15 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 31 页精

21、选学习资料 - - - - - - - - - 式2.14 ）查表得：取由表可得参数：即：同理：径向切削分力公式：式2.15 ）式中参数：即：轴向切削分力公式：式2.16 ）式中参数：即：依据工件受力切削力、夹紧力的作用情形,找出在加工过程中对夹紧最不利的 瞬时状态,按静力平稳原理运算出理论夹紧力；最终为保证夹紧牢靠,再乘以安全 系数作为实际所需夹紧力的数值；即：安全系数 K 可按下式运算,由式 2.5 ）有：式中：为各种因素的安全系数,见机床夹具设计手册表可得：所以,由式 2.6）有：由式 2.7）有：由式 2.8）有：16 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共

22、 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式运算,由式 2.9 ）有：式中参数由机床夹具设计手册可查得：其中：螺旋夹紧力：该夹具采纳螺旋夹紧机构,用螺栓通过弧形压块压紧工件；受力简图如下：116 229图 2-1 弧形压块受力简图由表得：原动力运算公式式2.15）即：由上述运算易得：由运算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简洁、操作便利,打算选 用手动螺旋夹紧机构；四、误差分析与运算 该夹具以两个平面定位,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与 底平面的平行度公差；为了满意工序的加工要求,必需使工序中误差总和等于或小 于该工序所

23、规定的工序公差；孔 轴线与左侧面为线性尺寸一般公差；依据国家标准的规定,由互换性17 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 与技术测量表 可知：取中等级）即：尺寸偏差为机床夹具设计手册可得：1、定位误差 两个垂直平面定位）：当时；侧面定位支承钉离底平面距离为,侧面高度为；且满意；就：2、夹紧误差,由式 2.11 ）有：其中接触变形位移值：式2.16）3、磨损造成的加工误差：通常不超过4、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见,所设计的夹具能满意零件的加工精度要求；第三节 钻顶面四孔夹具设计一、讨

24、论原始质料利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔,其中包括钻顶面四孔 其中包括钻 孔 和 扩 孔, 铰 孔, 以 及 锪 孔,）；加工时除了要满意粗糙度要求外,仍应满意孔轴线对底平面的平行度公差要求；为了保证技术要求,最关键是找到定位基准；同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度；二、定位基准的挑选18 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由零件图可知：顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求,在对孔进行加工前,底平面进行了铣加工,后侧面也是始终都不加工的侧面,因此,选后侧面和做侧面面为定位精基准

25、 尺寸要求；设计基准）来满意 CA6140机床后托架顶面四孔加工的由零件图可以知道,图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们挑选左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模,从而满意孔轴线和两个侧面的尺寸要求；工件定位用底面和两个侧面来限制 5 个自由度；三、切削力及夹紧力的运算由资料机床夹具设计手册查表可得：式2.17）切削力公式：式中查表 得：即：实际所需夹紧力：机床夹具设计手册表 得：安全系数 K 可按下式运算,由式 2.5 ）有：式中：为各种因素的安全系数,见参考文献16 机床夹具设计手册表 可得：所以由运算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简洁、操作便利,决定选用手动螺旋夹紧机构；

26、取,螺旋夹紧时产生的夹紧力,由式 2.9 ）有：式中参数由机床夹具设计手册可查得：19 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其中：由机床夹具设计手册表 由上述运算易得：得：原动力运算公式：因此采纳该夹紧机构工作是牢靠的；四、误差分析与运算 该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准,要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公 差；为了满意工序的加工要求,必需使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的 工序公差；孔与左侧面为线性尺寸一般公差；依据国家标准的规定,由互换性与技术测量表可知：尺寸偏差为、取21 / 31 名师归纳总

27、结 - - - - - - -第 22 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 夹紧力查机床夹具设计手册表式中 Q 夹紧力K 安全系数1-2-11,查得工件以孔定位时所需夹紧力运算公式：D 工件与支撑面接触的最大长度,120mm u1 工件与支撑面之间的摩擦系数,0.2 u2 工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16 D1 压板直径, 36mm D2 支撑面直径, 50mm d 支撑钉的直径, 20mm 安全系数 K=K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6 其中 K 0 基本安全系数, 1.2 K 1 加工性质, 1.2 K 2 刀具钝化程度, 1.3 K 3 切削

28、特点, 1.0 K 4 夹紧力的稳固性,1.3K 5 手动夹紧时的手柄位置,1.0 K 6 仅有力矩时工件回转时工件与支撑面接触的情形,1.0 所以： K=1.2X1.2X1.3X1.0X1.3X1.0X1.0=2.4336 就所需夹紧力 Q=4436N查机床夹具手册表1-2-26,查得螺旋夹紧机构夹紧力的运算公式：式中 W Q 产生的夹紧力 22 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - M K 实际所需夹紧力,4436N r1 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径,0 螺杆端部与工件间的摩擦角,a 螺纹升角, 0

29、 047 1r2 螺纹中径一半, 11.675 螺旋副当量摩擦角,8 032 1 除夹紧机构之外的效率,0.850.95 WQ= 运算得出 WQ=6989N 大于所需夹紧力 4436N,故本夹具可安全工作；3、定位误差的分析零件图样上规定 40mm 与其位置公差0.10 的转角公差为75 0,故要求 30mm 的公差小于 75 0,就符合要求；零件图样上规定 30.2mm与其位置公差 0.10 的转角公差为 100 0,故要求 25.5mm 的公差小于 100 0,就符合要求；零件图样上有 40mm 的孔以 A 面为基准的平行度要求为 100：0.07,就为35mm 时为 0.0245,与其要

30、求公差为 0.014,就符合要求；零件图样上有 30.2mm,以 A、B 为基准的平行度要求分别为 100：0.07和100:0.08,算得结果分别为： 0.024和 0.028,也是符合要求；三、夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工后托架的底孔、锥孔；工件以底平面、侧面和顶端为定位基准,在支承钉和支承板上实现完全定位；采纳手动螺旋压板机构夹紧工件；该夹紧机构操作简洁、夹紧牢靠；23 / 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总 结为期一个学期的毕业论文即将终止,回忆整个过程有很多感悟；毕业论文是每

31、个工科毕业生的必修课程,高校三年的学问都在毕业论文中得到表达,所以毕业论 文不但是高校生生活完结的标志,更是为高校三年的学习所教的答卷；它不同于以 往的课程设计,主要表达在以下几点：1. 毕业论文学问面较广,几乎涵盖了三年的所学,课程设计就是主要对阶段 学习的学问的巩固；2. 毕业论文主要以个人设计为主,老师起到引导作用,课程设计主要以老师 指导为主；3. 毕业论文对同学各个方面的学问要求更为严格,综合表达同学的个人 才能,在做毕业论文过程中,我做了大量的工作,查阅了很多资料,也进行了多方 面的摸索,但由于体会匮乏及操作不熟识等缘由,所做的论文不免存在这样那样的 问题；经过几个月的努力工作,依据设计任务书,从调查讨论,收集资料,经过认真 缜密的摸索,从提出论文方案,到各个零件的确定,图纸的挑选,都注入了我大量 的时间和精力；通过这次毕业设计,我学到了很多书本上学不到的学问,其中有成 功的体会,也有失败的教训；本次毕业论文,不仅巩固了自己三年来所学的机械专业学问,使自己学到的知 识得到了充分地应用,真正的起到学以致用的目的,而且也使我学到了很多新知识,如以前仅仅是通过实习对公差协作