车床后托架零件号831001工艺夹具设计及三维建模.docx

本 科 毕 业 设 计 题目 CA6140车床后托架（零件号831001）工艺夹具设计及三维建模 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 教授 2015 年 03 月 18 日CA6140车床后托架（零件号831001）工艺夹具设计及三维建模摘 要现代机械加工工艺技术的定义是通过机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程。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，是工人进行加工的一个依据。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。机床夹具是在金属切削机床上使用的夹具统称。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着机械制造加工工艺精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作，是工艺装备设计中的一个重要组成部分。本课题在设计的过程当中，遵循创新原则、安全原则、技术经济原则、工艺性原则、维护性原则的基本要求，并通过多方面进行调查研究以及吸取各方面经验，所制定出来的合理的、具体的设计方案。关键词： 产品设计； 后托架； 机械加工工艺； 机床夹具 ABSTRACTKey words: product design; rear bracket; machining process; jigs and fixtures目 录1绪论11.1 机械制造加工在国民经济发展中的地位11.2 设计要求12 CA6140机床后托架加工工艺32.1 CA6140机床后托架的工艺分析32.2 CA6140机床后托架的技术要求32.3 加工工艺过程42.4 确定各表面加工方案42.4.1 平面的加工42.4.2孔的加工方案42.5 工艺路线的拟订52.6 CA6140机床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.6.1 CA6140机床后托架的偏差计算52.7确定切削用量及基本工时（机动时间）82.7.1 工序1：粗、精铣底面82.7.2 工序2；粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔102.7.3 工序3：钻顶面四孔162.7.4 工序4：钻侧面两孔203专用夹具设计233.1 铣平面夹具设计233.1.1 研究原始质料233.1.2切削力及夹紧分析计算233.1.3 误差相关情况分析与各工况受力情况的计算243.2 镗孔夹具设计253.2.1 切削力与夹紧力分析253.2.2 误差分析与计算273.3钻顶面四孔夹具设计283.3.1 切削力及夹紧力的计算283.3.2 误差分析与计算293.3.3 夹具设计及操作的简要说明304结 论30参 考 文 献31致 谢321绪论 1.1 机械制造加工在国民经济发展中的地位现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。1.2 设计要求查阅相关资料，了解当前机床后托架及其夹具的构成和其功能。设计CA6140机床后托架的加工工艺。完成CA6140机床后托架夹具的设计。运用AutoCAD软件绘制CA6140机床后托架装配图和夹具图。撰写毕业论文。完成一篇相关外文翻译。在充分调研、查阅资料和研读资料的基础上，写出开题报告。.查阅专业参考书3册以上，专业设计或论文6篇以上。2 CA6140机床后托架加工工艺2.1 CA6140机床后托架的工艺分析CA6140机床后托架的是CA6140机床的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但侧面三杠孔和底面的精度要求较高，此外还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。因为其尺寸精度、几何形状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，因此它的加工是非常关键和重要的。2.2 CA6140机床后托架的技术要求其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。另一组加工是侧面的三孔，分别为，其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是，。以顶面为住加工面的四个孔，分别是以和为一组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是，以及以和的阶梯孔，其中是装配铰孔，其中孔的表面粗糙度要求是，是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。CA6140机床后托架毛坯的选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因为CA6140机床后托架的重量只有3.05kg,而年产量是5000件，由7机械加工工艺手册表2.1-3可知是中批量生产。2.3 加工工艺过程由以上分析可知。该箱体零件的主要加工的工作面是面及孔的系列。通常我们说，为了保证加工精度的要求我们在定位过程中进行优化。根据现有的技术条件做好位置的精度的测绘非常重要。由上面的一些相关参数分析得知：CA6140后托架的相对尺寸与相对位置精度，形状机关度以及位置机精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。2.4 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计CA6140机床后托架的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。2.4.1 平面的加工由参考文献7机械加工工艺手册表2.1-12可以确定，底面的加工方案为底平面：粗铣精铣（），粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。2.5 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。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。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。2.6 CA6140机床后托架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA6140机床后托架的铸造采用的是铸铁制造，其材料是HT150，硬度HB为150-200，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。2.6.1 CA6140机床后托架的偏差计算底平面的偏差及加工余量计算底平面加工余粮的计算，计算底平面与孔（，）的中心线的尺寸为。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：由参考文献5机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为，现取。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：由参考文献7机械加工工艺手册表2.3-59，其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为，又根据参考文献7机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：粗铣后最小尺寸为：精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与侧面三孔（，）的中心线的尺寸为。正视图上的三孔的偏差及加工余量计算参照参考文献7机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献15互换性与技术测量表1-8，可以查得：孔：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是根据工序要求，侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗： 孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。半精镗： 孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。精镗： 孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为：；孔毛坯基本尺寸为：；孔毛坯基本尺寸为：。根据参考文献7机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为：孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸是，已达到零件图尺寸要求孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：；半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即：孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即3专用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。根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。3.1 铣平面夹具设计3.1.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗铣底平面，该底平面对孔、的中心线要满足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。3.1.2切削力及夹紧分析计算安全系数K的获得可以又此公式解出： 式（2.5）式中：是各个工况下的可靠参数，由大连机床机手册表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8）化简如下公式解得预紧力做功： 式（2.9）上述各个参数通过查阅大连机床手册可查得： 其中： 夹紧力：易得：经验算受力符合设计预期、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.3.3 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。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。图3钻顶面四孔夹具4结 论通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。 参 考 文 献1 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。2 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷M，北京：机械工业出版社，1991。3 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。4 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。5 许晓旸，专用机床设备设计M，重庆：重庆大学出版社，2003。6 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。8 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2000：9 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。10 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：4-17。11 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。12 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。13 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。14 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。15 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。9-19。16 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。17 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000。18 Machine Tools N.chernor 1984.19 Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 致 谢在中国地质大学长城学院学习期间，得到许多人的支持与帮助，值此论文即将完成之际，谨向所有关心我学业的老师、同学和朋友表示感谢！衷心感谢老师在论文完成期间给予的热情关心和悉心指导。老师严谨的教学态度和谦逊的性格，务实高效的工作作风使我受益匪浅。在这里，谨向我的指导导师致以衷心的感谢！感谢各位同学，正是有他们的软件指导才能使毕业设计得以完成。同时还要向其他帮助支持我的同学们表示深深的谢意！论文资料qq；362414719，可以扫描二维码