机械制造工程学课程设计说明书后托架

课程设计湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：机械制造工程学课程设计报告题目： CA6140后托架学生姓名：李本章所在学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化学生学号： 11430529110609指导教师：王晓青2014 年 9 月 27 日页脚内容1［摘要］本文主要叙述CA6140 后托架的毛坯批量加工设计的一套专门的夹具，从工件的定位、工件的工艺分析以及工艺加工、基准选择以及加工余量等方面进行分析，在保证零件的工艺标准的基础上，再结合考虑零件的加工精度和夹具的操作方便、安全可靠。

等因素，设计出一套专用夹具。

［关键词］CA6140 托架专用夹具设计目录一、机械加工工艺规程设计 (1)1.零件的工艺分析 (1)1.1后托架（CA6140车床）的作用 (1)1.2后托架的结构特点 (1)1.3后托架的结构工艺性 (1)1.4后托架的技术要求 (2)2.生产类型确定 (2)3.选择毛坯类型和制造方法 (2)4.工艺路线确定 (2)4.1定位基准的选择 (2)4.2各表面加工方法的确定 (4)4.3工艺路线的拟订 (4)4.4机械加工顺序的安排 (4)4.5加工设备与工艺装备的选择 (4)5.机械加工工序设计 (4)5.1确定加工余量及工序尺寸 (4)5.2确定各工序切削用量 (5)二、夹具设计 (6)1.研究原始质料 (6)2.定位基准的选择 (6)3.切削力及夹紧力的计算 (6)4.误差分析与计算 (7)5.夹具设计及操作的简要说明 (7)总结 (8)参考文献 (8)一、机械加工工艺规程设计1.零件的工艺分析1.1后托架（CA6140车床）的作用课程设计所给的零件是CA6140车床后托架，CA6140车床后托架安装在卧式机床上，当采用双向引导刀具时，且有较高精度时，刀具和主轴之间采用浮动长头连接，在动力头退回原位，刀具又退离夹具刀套的情况下，采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证下次工作循环中，刀具能顺利进入刀套。

所以后托架在机床上主要起支撑刀杆的作用，保证机床能顺利正常工作。

1.2后托架的结构特点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。

1.3后托架的结构工艺性一个好的结构不但要应该达到设计要求，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。

而设计和工艺是密切相关的，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。

1.4后托架的技术要求其加工有四组加工。

底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔。

(1)．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6.1=Ra ，平面度公差要求是0.03。

(2)．加工是侧面的三孔，分别为3.005.25+φ，2.002.30+φ，025.0040+φ，其表面粗糙度要求6.1=Ra 三孔轴线对底平面具有平行度要求。

(3)．加工顶面的四个孔，分别是以2×13φ和2×20φ为一组的阶梯孔，这组孔的表面粗糙度要求是50Rz ，3.6=Ra ，以及以2×13φ和2×10φ的阶梯孔，其中2×10φ是装配铰孔，其中2×13φ孔的表面粗糙度要求是50Rz ，3.6=Ra ，2×10φ是装配铰孔的表面粗糙度的要求是6.1=Ra 。

(4)．加工侧面两孔，分别是以6φ和M6一组的通孔。

其表面精度没有要求，只需通过钻孔铰孔可完成，M6的螺纹孔需攻螺纹。

(5)．钳工加工40φ孔内的油槽。

2.生产类型确定 中批量生产。

3.选择毛坯类型和制造方法零件材料为HT200，在卧式车床上后托架起支撑作用，是保证车床正常运行不可缺少的零件。

后托架承受中等载荷，采用砂型铸造的方法。

由于中批量生产故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型 ，这不仅简化了造型和合箱操作，还因砂型紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高，在切削加工前进行人工时效处理，消除铸件表面和壁厚较薄的部位内应力、减小工件变形。

4.工艺路线确定 4.1定位基准的选择 4.1.1粗基准的选择 粗基准选择应遵循以下原则：（1）为保证重要加工表面加工余量均匀，应选择重要加工表面作为粗基准。

（2）为了保证非加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作为粗基准；如果零件表面上同时具有多个非加工表面时，应选择与加工面位置精度要求最高的非加工表面作为粗基准。

（3）有多个表面需要一次性加工时，应选择精度要求最高，或者加工余量最小的表面作为粗基准。

（4）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。

（5）选择粗基准的表面应该平整光洁，有一定面积，无非边、浇口、冒口，以保证定位稳定、夹紧可靠。

所以要保证孔与孔、孔与面、面与面之间的位置精度，保证CA6140车床后托架与整个车床上统一基准，CA6140车床后托架选择侧面作为粗基准。

4.1.2精基准的选择选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹方便，一般遵循以下原则：（1）基准重合原则即尽可能选择设计基准作为定位基准。

这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

（2）基准统一原则即应尽可能采用同一个定位基准加工工件上的各个表面。

这样可以简化工艺规程的制定，减少夹具的数量，节约夹具设计和制造费用；减少基准的转换，更有利于保证表面间的相互位置精度。

（3）互为基准原则即对工件上两个相互位置精度要求比较高的表面进行加工时，可以利用两个表面相互作为基准，反复进行加工，以保证精度要求。

（4）自为基准原则即某些表面加工余量小而均匀时，可选择加工表面本身作为定位基准。

（5）准确可靠原则即所选基准应保证工件定位准确、安装可靠；夹具设计简单、操作方便。

考虑定位基准统一，CA6140车床后托架选择底面A作为精基准，底面A不仅与侧面三孔保持平行，而且加工面积大、平整光洁、便于装夹，加上以Ø40和Ø30.2两孔一起，一面两孔定位，更能满足后托架与机床基准统一。

4.2机械加工顺序的安排4.3加工设备与工艺装备的选择钻孔2×13φ，以及102φ-的锥孔；扩孔132φ-；锪孔202φ-，13φ；铰孔102φ-：机床选用摇臂钻床Z3025，选用专用钻夹具，硬质合金锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，锥柄平底锪孔钻，锥柄机用铰刀，量具选用孔用塞规。

铣地平面选用立式铣床。

粗镗，半精镗，精镗，选用卧式镗床。

5.机械加工工序设计5.1确定加工余量及工序尺寸顶面两组孔132φ-和202φ-，以及另外一组102φ-的锥孔和132φ-毛坯为实心，不冲孔。

两孔精度要求为12IT ，表面粗糙度要求为50Rz 。

参照参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表2.3-47，表2.3-48。

确定工序尺寸及加工余量为：第一组：132φ-和202φ-加工该组孔的工艺是：钻——扩——锪钻孔： 10φ mm Z 52= （Z 为单边余量） 扩孔： 13φ mm Z 32= （Z 为单边余量） 锪孔： 20φ 7mm 2Z = （Z 为单边余量） 第二组：102φ-的锥孔和132φ-加工该组孔的工艺是：钻——锪——铰钻孔： 10φ mm Z 52= （Z 为单边余量） 锪孔： 13φ mm Z 42= （Z 为单边余量） 铰孔： 10φ mm Z 15.02=（Z 为单边余量） 5.2确定各工序切削用量5.2.1钻孔132φ-，以及102φ-的锥孔：钻孔132φ-时先采取的是钻到102φ-在扩到132φ-，所以mm D 10=，另外的两个102φ-锥孔也先钻到102φ-。

切削深度pa ：mma p 5=进给量f ：根据参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-16，取r mm f /5.0=切削速度V ：参照参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-17，取s m V /447.0=文献[2]《机械加工工艺手册》表4-19得：)(3275N F f =)(066.12m N M •=它们均小于机床的最大经给力7840N 和机床的最大扭转力矩196N •m ，故机床刚度足够。

5.2.2扩孔132φ-：钻孔132φ-时先采取的是钻到102φ-再扩到132φ-，所以mm D 13=，101=d进给量f ：根据参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-20，取r mm f /8.0=切削速度V ：()s m k fa T dc v y xp m m z v vv v/60v 10-= 计算得s m V /37.0=5.2.3锪孔202φ-：mm D 20=根据参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-31，查得：进给量r mm f /15.0~1.0=,切削速度s m V /41.0~2.0=；取s m V /3.0=5.2.4锪孔13φ:mm D 13=根据参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-31，查得：进给量r mm f /15.0~1.0=,切削速度s m V /41.0~2.0=；取s m V /35.0=5.2.5铰孔102φ-：mm D 10=进给量f ：根据参考文献[1]《机械制造工程学课程设计指导丛书》表4-25，r mm f /0.2~0.1=取r mm f /2.1=切削速度V ：根据公式()s m k fa T dc v y xp m m z v vv v/60v 10-=取s m V /15.0=二、夹具设计1 研究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mm 104φ-和扩孔mm 132φ-，铰孔mm 102φ-，以及锪孔202φ-，mm 13φ）。

加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足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。

2 定位基准的选择由零件图可知：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，后侧面也是一直都不加工的侧面，因此，选后侧面和做侧面面为定位精基准（设计基准）来满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。

由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。