后托架_831001_夹具设计1

目 录

1 CA6140机床后托架加工工艺 ........................................ 2

1.1 CA6140机床后托架的工艺分析 ....................................... 2 1.2 CA6140机床后托架的工艺要求及工艺分析 .............................. 2 1.2.1 CA6140机床`后托架的技术要求 ................................... 3 1.3 加工工艺过程 .................................................... 3 1.4 确定各表面加工方案 ............................................... 4 1.4.1 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素 ................. 4 1.4.2 平面的加工 .................................................. 4 1.4.3孔的加工方案 ................................................. 4 1.5 确定定位基准 .................................................... 5 1.6 工艺路线的拟订 .................................................. 5 1.7 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及毛坯材料的热处理 .............................................................. 6 1.7.1 毛坯的结构工艺要求 ........................................... 7 1.7.2 CA6140机床后托架的偏差计算 .................................... 7 1.7. 3毛坯材料的热处理........................................................................................................12

1.8 确定切削用量及基本工时（机动时间） ................................ 12 1.8.1 工序1：粗、精铣底面 ......................................... 12 1.8.2 工序2 粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔 ........................ 13 1.8.3 工序3：钻顶面四孔 .......................................... 20 1 .8. 4 工序4：钻侧面两孔……………………………………………………………….20

2 专用夹具设计 ................................................... 27

2.1钻顶面四孔夹具设计 .............................................. 27

2.1.1 研究原始质料 ............................................... 27 2.1.2 定位基准的选择.............................................. 27 2.1.3 切削力及夹紧力的计算 ........................................ 27 2.1.4 误差分析与计算.............................................. 28 2.1.5 夹具设计及操作的简要说明 ..................................... 29

结 论 ............................................................ 29 参考文献 .......................................................... 30

1 CA6140机床后托架加工工艺

1.1 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Ra1.6，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。

1.2 CA6140机床后托架的工艺要求及工艺分析

锪平图1.1 CA6140机床后托架零件图

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

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问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。

1.2.1 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。

⑴．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

Ra?1.6，平面度公差要求是0.03。

.030.020.025⑵．另一组加工是侧面的三孔，分别为?25.50，其表面0，?300，?400粗糙度要求Ra?1.6 要求的精度等级分别是IT?8，IT?7，IT?7。

⑶．以顶面为住加工面的四个孔，分别是以2??13和2??20为一组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是Rz50，Ra?6.3，以及以2??13和2??10的阶梯孔，其中2??10是装配铰孔，其中2??13孔的表面粗糙度要求是Rz50，

Ra?6.3，2??10是装配铰孔的表面粗糙度的要求是Ra?6.3。

⑷．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1~3mm，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。

1.3 加工工艺过程

由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于CA6140机床后托架来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

由上面的一些技术条件分析得知：CA6140后托架的尺寸精度，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。

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1.4 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。

1.4.1 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素

⑴．要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。

⑵．根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。

⑶．要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。

⑷．要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。

⑸．此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表

面粗糙度为Ra0.63μm，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工

序可为粗车——半精车——淬火——粗磨。

1.4.2 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（IT7?IT9），粗糙度为6.精铣的粗糙度可以较小。

，一般不淬硬的平面，

1.4.3孔的加工方案

⑴．由参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.1-11确定，以为孔的表面粗

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.030.020.025糙度为1.6，则选侧孔（?25.50）的加工顺序为：粗镗——0，?300，?400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Rz50，所以我们采用一次钻孔的加工方法，2??13的孔选择的加工方法是钻，因为2??20的孔和2??13是一组阶梯孔，所以可以在已经钻了2??13的孔基础上再锪孔钻锪到2??20，而另一组2??13和2??10也是一组阶梯的孔，不同的是2??10的孔是锥孔，起表面粗糙度的要求是Ra?1.6，所以全加工的方法是钻——扩——铰。

1.5 确定定位基准

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。

1.6 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。 具体的工艺过程如下表： 工序号 010 工 种 铸造 工作内容 金属型铸造 说 明 铸件毛坯尺寸： 220mm 宽：60mm 高：长：70mm 孔：?21.5、?26.2、?36

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.02?30.200孔毛坯名义尺寸为?：30.2?2?1.2?0.8?26.2mm；

毛坯最大尺寸为?：26.2?0.45?26.65mm； 毛坯最小尺寸为?：26.2?0.45?25.75mm；

.21粗镗工序尺寸为?：?28.200； .084半精镗工序尺寸为?：?29.40 0.02精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即?：?30.200

.025孔毛坯名义尺寸为?：40?2?1.2?0.8??36mm； ?4000毛坯最大尺寸为?：36?0.45?36.45mm； 毛坯最小尺寸为?：36?0.45?35.55mm；

.25粗镗工序尺寸为?：?380 0.10半精镗工序尺寸为?：?39.200

.025精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即?400 0⑶．顶面两组孔2??13和2??20，以及另外一组2??10的锥孔和2??13 毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT1，表面粗糙度要求为Rz50。参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：

第一组：2??13和2??20

加工该组孔的工艺是：钻——扩——锪 钻孔： ?10

扩孔： ?13 2Z?3mm （Z为单边余量） 锪孔： ?20 2Z?7mm （Z为单边余量） 第二组：2??10的锥孔和2??13

加工该组孔的工艺是：钻——锪——铰

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钻孔： ?10

锪孔： ?13 2Z?4mm （Z为单边余量） 铰孔： ?10

1.7.3毛坯材料及热处理

毛坯材料

灰铸铁（HT150），由资料[2]《机械加工工艺手册》表4-71，可得力学性能：

表1.1灰铸铁（HT150）的性能参数 牌号 铸件壁厚 最小抗拉强度 硬度 铸件硬度范围 金相组织 HT150 2.5-10 175 H175 150-200 铁素体+珠10-20 145 光体 20-30 130 30-50 120 灰铸体一般的工作条件： ① 承受中等载荷的零件。

② 磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa。 毛坯的热处理

灰铸铁（HT150）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，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。

1.8 确定切削用量及基本工时（机动时间）

1.8.1 工序1：粗、精铣底面

机床：双立轴圆工作台铣床X52K

刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：W18Cr4V D?63mm 齿数Z?6 ⑴．粗铣

铣削深度ap：ap?3mm

每齿进给量af：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取

af?0.18mm/Z铣削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取V?1.2m/s

机床主轴转速n：

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n?1000V1000?1.2?60n?370r/min 式（1.1） ??363.97r/min，

?d03.14?63V??实际铣削速度V?：

?d0n1000?3.14?63?370?1.22m/s 式（1.2）

1000?60进给量Vf：（1.3） Vf?afZn?0.18?6?370/60?6.66mm/s 式工作台每分进给量fm：fm?Vf?6.66mm/s?399.6mm/min

a?：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81,a??60mm 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?76mm 刀具切入长度l1：

l1?0.5(D?D2?a?2)?(1~3) 式（1.4） ?0.5(63?632?602)?(1~3)?24.98mm

取l1?25mm

刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1 机动时间tj1：tj1?⑵．精铣：

铣削深度ap：ap?1.5mm

每齿进给量af：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-73，取

l?l1?l276?25?2??0.26min 式（1.5） fm399.6af?0.15mm/Z铣削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-81，取V?1.5m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?1.5?60??454.96r/min，n?460r/min ?d03.14?63实际铣削速度V?，由式（1.2）有：V??

?d0n1000?3.14?63?460?1.52m/s

1000?60福建农林大学机电工程学院

进给量Vf，由式（1.3）有：Vf?afZn?0.15?6?460/60?6.9mm/s 工作台每分进给量fm： fm?Vf?9mm/s?414mm/min 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?76mm 刀具切入长度l1：精铣时l1?D?63mm 刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1。

机动时间tj2，由式（1.5）有：tj2?l?l1?l276?63?2??0.33min fm414本工序机动时间tj?tj1?tj2?0.26?0.33?0.59min

1.8.2 工序2 粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔

机床：卧式镗床T68

刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：YT5 ⑴．粗镗?25.5?0.03孔

切削深度ap：ap?2mm，毛坯孔径d0?21.5mm。

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为2mm。因此确定进给量f?0.35mm/r。

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-66取

V?0.35m/s?21m/min

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?21??311.06r/min，取n?300r/min ?d03.14?21.5实际切削速度V?，由式（1.2）有：V???d0n1000?3.14?21.5?300?0.34m/s

1000?60工作台每分钟进给量fm：fm?fn?0.35?300?105mm/min 式（1.7） 被切削层长度l：l?60mm

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刀具切入长度l1：l1?aptgkr?(2~3)?2（1.6） ?2?5.4mm 式

tg30?刀具切出长度l2：l2?3~5mm 取l2?4mm 行程次数i：i?1

机动时间tj1，由式（1.5）有：tj1?⑵．粗镗?30.2?0.02mm孔

切削深度ap：ap?2mm，毛坯孔径d0?26.2mm

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为2mm。因此确定进给量f?0.45mm/r。

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-66，取

V?0.35m/s?21m/min

l?l1?l260?5.4?4??1?0.66min fm105机床主轴转速n，由式（1.1）有：n?取n?250r/min

1000V1000?21??255.26r/min ?d03.14?26.2实际切削速度V?，由式（1.2）有：V???d0n1000?3.14?26.2?250?0.34m/s

1000?60工作台每分钟进给量fm，由式（1.7）有：fm?fn?0.45?250?112.5mm/min 被切削层长度l：l?60mm

刀具切入长度l1，由式（1.6）有：l1?aptgkr?(2~3)?2?2?5.4mm tg30?刀具切出长度l2：l2?3~5mm 取l2?4mm 行程次数i：i?1

机动时间tj1，由式（1.5）有：tj1?⑶．粗镗?40?0.025孔

切削深度ap：ap?2mm，毛坯孔径d0?36mm。

l?l1?l260?5.4?4??1?0.62min fm112.5

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1.8.3 工序3：钻顶面四孔

钻顶面四孔（其中包括钻孔2??13，2??10和扩孔2??13，铰孔2??10，以及锪孔2??20，?13）

机床：Z3025

刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84）

公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料：W18Cr4V ⑴．钻孔2??13，以及2??10的锥孔

钻孔2??13时先采取的是钻到2??10在扩到2??13，所以D?10mm，另外的两个2??10锥孔也先钻到2??10。

切削深度ap：ap?5mm

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-52，取

f?0.33mm/r

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-53，取

V?0.36m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000v1000?0.36?60??687.9r/min，取n?700r/min ?d3.14?10实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?60mm 刀具切入长度l1：

l1??d0n1000?3.14?10?700?0.36m/s

1000?60D10ctgkr?(1~2)?ctg120??2?4.8mm?5mm 式（1.8） 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 走刀次数为1

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机动时间tj2：tj2?⑵．扩孔2??13

L18?18?67?67?4?5?4?3（1.9） ??0.87min 式

fn0.33?700钻孔2??13时先采取的是钻到2??10再扩到2??13，所以D?13mm，

d1?10

切削深度ap：ap?1.5mm

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-52，取f?0.9mm/r 切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-53，取

V?0.37m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000v1000?0.37?60??543.85r/min，取n?550r/min ?D3.14?13实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?60mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：

l1??d0n1000?3.14?13?550?0.37m/s

1000?60D?d113?10ctgkr?(1~2)?ctg120??2?2.86mm?3mm 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 走刀次数为1

机动时间tj2，由式（1.9）有：tj2?⑶．锪孔2??20

切削深度ap：ap?3.5mm，D?20mm

根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4?67查得：进给量

f?0.1~0.15mm/r,切削速度V?0.2~0.41m/s；取V?0.3m/s

L67?18?2?3?2?3??0.5min fn0.39?550机床主轴转速n，由式（1.1）有：

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n?1000V1000?0.3?60??286.62r/min，取n?300r/min ?D3.14?20实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?12mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：

l1??Dn1000?3.14?20?300?0.31m/s

1000?60D?d020?13ctgkr?(1~2)?ctg120??2?4.02mm 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 走刀次数为2

机动时间tj4，由式（1.5）有：

tj4?2?l?l1?l212?6?2?4.02?2?3??0.69min nf0.15?300⑷．锪孔?13

切削深度ap：ap?3mm，D?13mm

根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4?67查得：进给量

f?0.1~0.15mm/r,切削速度V?0.2~0.41m/s；取V?0.35m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?0.35?60??514.45r/min，取n?500r/min ?D3.14?13实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?40mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：

l1??Dn1000?3.14?13?500?0.34m/s

1000?60D?d013?10ctgkr?(1~2)?ctg120??2?2.87mm 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 走刀次数为1

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机动时间tj4，由式（1.5）有：tj4?⑸．铰孔2??10

l?l1?l247?2.87?3??0.7min nf0.15?500切削深度ap：ap?0.25mm，D?10mm

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-58，

f?1.0~2.0mm/r取f?2.0mm/r

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-60，取

V?0.32m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?0.32?60??611.46r/min，取n?600r/min ?D3.14?10实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?20mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：

l1??Dn1000?3.14?10?600?0.31m/s

1000?60D?d010.5?10ctgkr?(1~2)?ctg120??2?2.14mm 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 走刀次数为1

机动时间tj4，由式（1.9）有：tj4?

L20?6?2?2.14?2?3??0.03min nf2?6001.8.4 工序4：钻侧面两孔

6的孔和M6的螺纹孔） 钻侧面两孔（其中包括钻?　机床：

6 ⑴．钻?　 切削深度ap：ap?3mm

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根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4?39查得：进给量

f?0.22~0.28mm/r,切削速度V?0.36m/s，

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?0.36?60??1147r/min，取n?1200r/min ?d3.14?6实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?44.9mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：l1??Dn1000?3.14?6?1200?0.38m/s

1000?60D6ctgkr?(1~2)?ctg120??2?11mm 22刀具切出长度l2：l2?1~4mm 取l2?3mm 加工基本时间Tj，由式（1.5）有： Tj?6螺孔 ⑵．钻M　L?l1?l244.9?11?3??0.22min f?n0.22?1200切削深度ap：ap?2.6mm

进给量f：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-39，

f?0.22~0.28mm/r，取f?0.25mm/r

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-41，取

V?0.36m/s

机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?0.36?60??1322r/min，取n?1300r/min ?d03.14?5.2实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?17mm 刀具切入长度l1，由式（1.8）有：

l1??d0n1000?3.14?5.2?1300?0.35m/s

1000?60D5.2ctgkr?(1~2)?ctg120??2?1.5mm 22刀具切出长度l2：l2?0

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走刀次数为1

机动时间tj，由式（1.5）有：tj?③、攻M6螺纹孔 机床：组合攻丝机 刀具：高速钢机动丝锥

进给量f：由于其螺距p?1mm,因此进给量f?1mm/r

切削速度V：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

V?0.115m/s?6.9m/min

l?l1?l217?1.5??0.06min fn0.25?1300机床主轴转速n，由式（1.1）有：

n?1000V1000?6.9??366.24r/min，取n?350r/min ?d03.14?6丝锥回转转速n0：取nn?350r/min 实际切削速度V?，由式（1.2）有：V??被切削层长度l：l?25mm

刀具切入长度l1：l1?(1~3)f?3?1?3mm 刀具切出长度l2：l2?(2~3)f?3?1?3mm 走刀次数为1

机动时间tj，由式（1.5）有：

?d0n1000?3.14?6?350?0.109m/s

1000?60tj?l?l1?l2l?l1?l225?3?325?3?3????0.08min fnfn01?3501?350钻顶面四孔的机动时间tj：

tj?0.87?0.5?0.76?0.7?0.03?0.22?0.06?0.08?3.22min 这些工序的加工机动时间的总和是tj：tj?0.59?7?3.22?10.81min

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2 专用夹具设计

机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理的夹具，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量，将直接影响被加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起到重要的作用。

在设计的过程当中，应深入生产实际，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。

钻顶面四孔夹具设计

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4??10mm和扩孔2??13mm，铰孔2??10mm，以及锪孔2??20，。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?13mm）

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。

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。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。

切削力及夹紧力的计算

由资料《机床夹具设计手册》查表1?2?7可得：

切削力公式：Ff?412D1.2f0.75KP 式（2.17） 式中 D?10mm f?0.3mm/r 查表1?2?8得：Kp?(即：Ff?1980.69(N)

实际所需夹紧力：由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表1?2?11得：

HB0.6)?0.95 190WK?Ff?K

安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：：

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K?K0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6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1?2?1 可得：

K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25 所以 WK?K?Ff?1980.69?2.25?4456.55(N)

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

取K?2.25，?1?0.16，?2?0.2

螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：： W0?QL?(N)

?tg?1??ztg(???2)?5830式中参数由[16]《机床夹具设计手册》可查得：

???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36? 其中：L?140(mm) Q?80(N)

由[16]《机床夹具设计手册》表1?2?26得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0??WK 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

误差分析与计算

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。为了满足工序的加工要求，必须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。根据国家标准的规定，由参考文献[15]《互换性与技术测量》表1?25可知：

取m（中等级）即 ：尺寸偏差为15?0.2、107?0.3 由[16]《机床夹具设计手册》可得：

⑴、定位误差：定位尺寸公差??0.2mm，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故?D.W?0.2mm

⑵、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： ?j?j?0 ⑶、磨损造成的加工误差：?j?M通常不超过0.005mm

⑷、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?D?A?0.06mm

误差总和：?j??w?0.265mm?0.5mm

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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。

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。

结 论

通过本次的课程设计，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] 机械制造工艺学，王先逵主编

[2] 孙已德，机床夹具图册[M]，北京：机械工业出版社，1984：20-23。 [3] 机械设计 ，主编：濮良贵、纪名刚

[4] 机械设计课程设计手册，主编：罗圣国、吴宗泽

[5] 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。 [6] 《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。

[7] 李洪，机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，1990。 [8] 机械工艺生产手册，机械工艺出版社

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