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1、年产5000台CA6140车床尾座体零件机加工艺规程及铣底面、钻孔工序夹具设计作 者 姓 名：XXX指 导 教 师：XXX单 位 名 称：机械工程与自动化专 业 名 称：机械工程及自动化东 北 大 学20 11年6月Annual 5,000 CA6140 lathe the tailstock body parts machining procedures and milling underside、drilling process fixture design By XXX Supervisor: Professor XXXNortheastern UniversityJune 2011毕业
2、设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：年产5000台CA6140车床尾座体零件机加工艺规程及铣底面、钻孔工序夹具设计设计(论文)的基本内容：（1） 尾座体零件图的绘制（2） 尾座体机加工艺规程的编制（3） 底面粗铣夹具的设计（4） 两工位钻床夹具的设计（5） 设计计算说明书（6） 专业外文文献翻译毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第1周指导教师签字：2011年3月5日 年产5000台CA6140车床尾座体零件机加工艺规程及铣底面、钻孔工序夹具设计摘 要CA6140车床是国内应用非常广泛的一种普通通用车床。作为CA6140的重要组成部分，
3、尾座体的加工也有很重要的意义。本次设计主要研究尾座体的加工工艺以及粗铣和钻孔的夹具设计。尾座体加工以顶面为粗基准，铣削底面和定位槽，然后以底面和定位槽为精基准加工各个孔。本工艺规程中加工重点是75H7孔。因此制定工序时应以保证75H7孔的形状、位置精度为主。由于在加工过程中，对75H7孔加工次数多。如果连续加工，容易引起工件热变形，影响工件的精度，同时，在本工艺中，还有许多其他孔的加工，而且不能一次加工完成。因此在加工75H7孔的工序中，插入其余孔的加工，这样就可以减少因为工件热变形而带来的误差。具体工艺规程如下：（1） 铣底面及定位槽（2） 粗镗75H7孔（3） 精镗75H7孔（4） 钻其它
4、孔（5） 粗珩75H7孔（6） 钻其他孔（7） 精珩75H7孔（8） 检验5%（9） 上漆（10） 实效（11） 研底平面钻卡具的定位方式都采用六点定位，以底平面和定位槽限制五个自由度，V形压块限制一个自由度。铣夹具采用六点定位方式，以60mm铸造毛坯孔两端为定位基准，两个短锥套上限制四个自由度，另以端面靠在花纹支撑限制一个自由度，再以侧面和一个可调支撑钉限制一个自由度。关键词：底片取送系统，运送小车，夹持器Annual 5,000 CA6140 lathe the tailstock body parts machining procedures and milling underside、
5、drilling process fixture design AbstractCA6140 lathe is a normal and common lathe which is widely used in our country. As the important part of CA6140, the manufacturing of tailstock is also significant.This design mostly studies the manufacturing technology of tailstock and champing apparatuss desi
6、gn of sketchy boring.The face on the top is considered to be sketchy datum while manufacturing tailstock, milling the bottom and oriented trough, and then manufacturing the other holes with the accurate datum of the face on bottom and oriented trough. The important part of manufacturing of this tech
7、nological process is the 75H7 hole, so we should guarantee the shape and the position accuracy of the 75H7 hole .During the period of manufacturing, it is needed to manufacture the75H7 hole many times, if manufacturing constantly, it is easy to result in the thermal deformity and affect the workpiec
8、es accuracy. Meanwhile, there are other holes needed to be manufactured and cant be finished one time. So if manufacturing the other holes during manufacturing the75H7 hole, we can lower the error because of workpieces thermal deformity.The following is the concrete technological process: (1).Millin
9、g the face on bottom and oriented trough (2).Sketchy boring75H7 hole (3). Accurate boring75H7 hole (4).Drilling the other holes (5).Sketchy grinding75H7 hole (6).Drilling the other holes (7).Accurate grinding75H7 hole (8).Examining 5% (9).Spray painting (10).Effectiveness for a given period of time
10、(11).Grinding the face on bottomThe jigs of drilling machine use six points to define work pieces position. It restricts five free-occasions by fixing surface and slot, and one free-occasion by a block whose shape likes the letter of “v”. The jigs of milling machine also choice this way to fix the p
11、arts using both sides of casting blank hole as datum. The diameter of the hole is 60mm. Except that two short taper sleeves are used to restrict four free-occasions, the jigs makes the workpieces end surface ling on the supporting face to restrict one free-occasions. The last free-occasion is define
12、d by surface in workpieces side and a supporting nail which can be adjusted.Key words: Film-catching-and-delivering system，Delivering vehicles，catching structure 目 录任务书i中文摘要iiABSTRACTiii第1章 绪论11.1 本课题的目的和意义11.1.1 本课题的目的和意义11.1.2 工艺规程的概述11.2国内外研究现状、发展动态2第2章尾座体机加工艺规程的编制52.1生产类型的确定52.2零件的分析52.2.1零件的功用5
13、2.2.2 零件的主要技术要求及其工艺分析52.3 总体布置设计62.3.1 工件的定位72.3.2粗基准的选择82.3.3 精基准的选择92.4 工艺路线的认定及工艺方案的分析92.4.1工艺路线的拟定92.4.2方案及加工方法的分析102.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.5.1 确定底面A的加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸112.5.2 镗削、珩磨、75H7孔的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸112.5.3其余孔的加工余量及工序尺寸122.6工序内容设计确定各工序的工艺装备，切削用量及工时定额13第3章夹具的设计273.1液压夹紧龙门铣床夹具设计273.1.1 夹具的作用273.1
14、.2 工件定位的实质273.1.3 机床夹具的组成283.1.4 机床夹具的分类293.1.5 夹具方案的设计303.2四工位钻孔专用夹具设计333.2.1方案设计333.2.2夹具的工作原理及动作说明343.2.3夹紧力的计算34第4章经济技术综合分析354.1 提高劳动生产率的工艺途径364.2 降低生产成本364.3工艺方案的经济性评比方法36参考文献39结束语（致谢）40附录41第1章 绪论1.1 本课题的目的和意义毕业设计是高等学校培养合格人才的一个重要环节，它的任务是在大学四年的基础上，综合所学的各门专业和基础课程所进行的一次综合行的理论联系实际的全面性专业性训练。因此它既是对我们
15、四年来的学习生活的总结，又为我们今后走向工作岗位打下了坚实的理论和实践基础，锻炼了我们学会理论与实际相结合的实际技能，因此毕业设计在大学的整个教学过程中是一个非常重要的环节，我们应该采取认真、谨慎的态度面对它。 本人所选择的题目属工艺制定范围，内容是CA6140车床尾座体的零件设计，工艺规程的制定，及粗铣和钻孔加工两工件的两套卡具的设计，这是一个传统工艺设计，我在借鉴以往的设计经验的同时，力争吧自己的设计思想融入其中，并对原有的规程和图纸进行了修改，力争做到每一个数据都有理有据。对于刨削尾座底面而设计的液压龙门刨床卡具过程中，对液压缸的各种参数、结构有了更深的了解。对于各种接触表面的配合有了新
16、的认识。 通过这次设计，我学会了运用所学的知识，熟悉了各类手册的查找方法，全面掌握结构分析、工序安排、零件设计、撰写说明书等诸多技能，提高了自己吧理论运用于实际和分析问题、解决问题的能力。1.1.1 车床尾座体的作用车床尾座一般是在加工时对工件起铺助支承作用，它是由尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装顶针，套筒可以自动伸出和缩回，实现顶尖对工件的支撑作用。机床配件尾座的作用是用于钻孔、铰孔加工中的辅助支撑。为了保证尾座顶尖套伸缩精度，应保证尾座顶尖套与尾座体之间的配合间隙在合理的范围内，保证顶尖套在尾座体孔内伸缩灵活且不松动。此外，还要保证顶尖套在伸缩行程范
17、围内其中心线对于床身导轨的平行度要求，所以加工出合格的尾座具有十分重要的意义。1.1.2 工艺规程的概述a 工艺规程的概念1、生产过程：我们把原材料到成品之间的全部生产活动称为生产过程它包括材料的运输、保管、生产准备、毛坯供应、零件制造附件配套、装配试车验收、油漆包装等。2、工艺过程：生产过程中把型材加工到所需要的尺寸和形状的过程叫工艺过程b 机加工艺过程的组成1、工序：一个工人在固定的地点或一台机床上对一个或一批工件所完成的工件加工过程叫工序如一批轴套加工包括车、刨、钻叫三个工序。2、安装：在一道工序上零件的加工位置可能只装夹一次或几次零件在一次装夹中所完成的一部分工艺过程称为安装。3、工位
18、：一次安装后工件在机床上所占的位置称为工位。4、工步：在工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工当加工表面切削刀具与切削用量中的速度和进给量都保持不便的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。5、走刀：当加工表面刀具和切削用量中的速度和进给量都保持不变切去一层金属称为走刀。本课题主要是针对机床尾座体的机加工艺规程的编排，其主要内容有：1产品特征，质量标准。 2原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。 3生产工艺流程。 4主要工艺技术条件、半成品质量标准。 5生产工艺主要工作要点。 6主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。 7工艺技术指标的检查项目及次数。 8专
19、用器材特征及质量标准。c 工艺规程的主要形式1、 工艺过程卡2、 工艺卡3、 工序卡由于本工艺规程的对象是成批生产的，所以我选择采用工艺卡片d 工艺规程作用1. 工艺规程是指导生产的主要技术文件 机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。 2. 工艺规程是生产准备工作的主要依据 车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或
20、自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。 3. 工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件 新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。1.2国内外研究现状、发展动态计算机辅助工艺规程设计（Computer Aided
21、Process Planning，简称CAPP）是随着计算机科学与技术的发展，在20世纪60年代兴起的一种工艺规程设计技术。在机械制造领域内，工艺设计自动化是发展最迟的部分。NC技术、CAD技术早在20世纪50、60年代已应用于实践，而工艺设计由于涉及的因素非常多，随机性大，很难用简单的数学模型进行理论分析，所以，长期处于手工操作、凭经验办事、效率很低的状态。 世界上最早进行研究的国家是挪威。从1966年开始研制到1969年正式发表了AUTOPROS系统。这是世界上第一个CAPP系统，是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺来制定相应零件的工艺规程。 美国在1976年推出了具有
22、里程碑意义的CAM-IS系统。CAPP从20世纪60年代末开始研制，到目前虽只有30多年的历史，但已研制出很多CAPP系统，而且有不少系统已投入生产实践中使用。目前，世界各国的CAPP系统主要用于回转体零件，其次为棱柱体零件和板块类零件，其他非回转体零件应用较少，而且多应用于单件小批量生产类型。 从80年代起，我国一些高校和工厂在推广和应用成组技术的基础上，也开始研究和开发计算机辅助工艺规程设计系统。最早进行这项研究工作的是同济大学，他们在1982年研制成功了TOJICAPP系统，并通过了国家教委组织的鉴定，并于1985年在国际CIRP会议上正式发表。随后北京理工大学也研制出适用于车辆中回转体
23、零件的BITCAPP系统，北京航空航天大学研制了BHCAPP系统，华中科技大学研制出了Inter CAPP系统，还有一些高校和工厂合作研制的CAPP系统也相继获得成功。据初步统计，在国内各种学术会议和刊物上正式发表的CAPP系统已有100多个，有的已用于生产实际。 从国内外发表的CAPP系统来看，它们主要包括以下功能。1. 接收或生成零件信息。 2. 检索标准工艺文件。 3. 选择加工方法。 4. 安排加工路线。 5. 选择机床、刀具和夹具等。 6. 确定切削用量。 7. 计算切削参数、工时定额和加工费用等。 8. 计算工序尺寸和公差，确定毛坯类型和尺寸。 9. 绘制工序图。 10. 生成工艺
24、文件。 11. 刀具路径规划和NC编程。第二章 尾座体机加工艺规程的编制2.1生产类型的确定确定生产类型的依据是零件的生产纲领，包括备品和废品在内的年产量，一般按下式计算： N = Qn（1+%）（1+B%） 式中： N - 零件的生产纲领（件/年） Q - 产品的年生产量（台/年） n - 每台产品中该零件的数量 %- 备品率 B% - 废品率根据数目给定数据：Q = 5000，n = 1取% = 5%，B% = %，则N = 5000x（1+5%）（1+%）= 5355件/年，根据零件的生产纲领及零件的数量，参照原机械部标准，确定该零件为大批量生产。2.2 零件的分析2.2.1零件的功用在
25、CA6140型普通车床中，尾座体与尾座地板及套筒等零件组合，装在床身的尾架导轨上，它可以根据被加工零件的长短调整在床身导轨的纵向位置，在车削较长的圆锥零件时，可以调整尾座体底板上的横向位置，位置调整妥当后夹紧，尾架套筒安装在尾座体的75孔中，有导向键，套筒前端的锥孔，可以安装顶尖支撑工件，或安装钻头，铰刀等对零件进行孔加工，其中75孔主要用来安装套筒，底面A用以与底座配合，槽B用来使A在地面上定位。2.2.2 零件的主要技术要求及其工艺分析（1）75H7的圆柱度为0.008mm，表明粗糙度Ra=0.2m在75孔内装有套筒，故应该保证套筒在孔内移动的轻松具有稳定的定心精度，故有上述尺寸精度。 （
26、2）底平面A的平面度为0.02mm，表面粗糙度Ra=1.6m，为保证平面A与尾座体底板上面的接触良好、平稳，要求底平面与75H7孔的平面度为0.02/400，且由于车床的装配要求，只允许前端向上。 （3）导向面B的表面粗糙度为Ra=3.2m，槽底面Ra=3.2m，要求导向面B与75H7孔的垂直度为0.03/300，以保证尾座体的横向移动精度。 （4）75H7孔与后端面垂直度为0.05，保证后端面装配精度使套筒移动螺纹副运动轻快。 （5）尾座体与底板配合面需配磨及刮研，以保证尾座体与底板装配后的中心高尺寸为 （6）32H7、45H7的同轴度为0.02mm，各自的表面粗糙度均为Ra1.6m，用样板
27、检查导向面B与45斜面，间隙小于0.05mm。 （7）40H7、12孔与75H7孔交叉相交，垂直度为0.08，使套筒锁紧可靠。 （8）由于75H7要求精度高，对铸件进行人工时效，以提高机械加工的可切削行及减小变形。2.3 基准的选择基准：基准是确定生产对象上的几何要素间关系所依据的点、线、面简单说基准就是依据的意思。在机械加工工艺过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度和互换位置精度起决定性作用。定位基准有粗基准和精基准两种，毛坯在开始加工时，它的表面都是未经过加工的毛坯表面，所以最初的工序中只能以毛坯表面定位（或根据某毛坯表面找正），这中基准面称为粗基准。在以后的工序中，用已加工过的表面
28、作为定位基准，这中基准面称为精基准基准分为：设计基准和工艺基准。工艺基准分为：定位基准和测量基准。设计基准：设计图样上采用的基准称为设计基准。定位基准：在加工中用于定位的基准称为定位基准。如图2-1所示，定位基准一经确定工件其他部位的位置随之确定如图轴承座用底平面A和侧面B来定位。因为工件是个整体当表面A和B确定内孔的位置也就确定了。表面A和表面B就是轴承座定位基准工件定位时作为定位基准点和线往往某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基准。例如两用两顶尖车轴时轴的两顶尖中心孔就是定位基准，它所体现的定位基准是轴和线。 图2-1尾座体的材料是HT150，其铸造性能及可切削行均佳，且该零件属大批生
29、产，采用金属机械造型铸造可得到级精度的铸件。在机械加工工艺过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度和互换位置精度起决定性作用。定位基准有粗基准和精基准两种，毛坯在开始加工时，它的表面都是未经过加工的毛坯表面，所以最初的工序中只能以毛坯表面定位（或根据某毛坯表面找正），这种基准面称为粗基准。在以后的工序中，用已加工过的表面作为定位基准，这中基准面称为精基准。2.3.1 工件的定位工件的定位：确定工件在机床上或装夹中占有正确位置的过程叫做工件的定位。工件定位是靠工件上某些表面和夹具中的定位元件想接触来实现的，工件的定位必须使一批工件逐次放入夹具中都能追赶有同一位置，能否保证工件位置的一致性，直
30、接影响工件的加工精度。工件定位方法：1、工件以平面定位当工件以平面定位时，由于工件定位平面和定位件的表面不可能绝对的理想（特别是毛坯件、铸件）只能有突起的三四点接触并且一批工件工这三点的位置都不一样，有可能这三点之间的距离很近，使工件定位不稳，为了保证定位的可靠性应采用三点定位法，并尽量支撑间的距离使三点构成的支撑三角面积尽可能大。在用大平面，定位时可以把定位平面中间部分做成凹的，这样可使工件定位基准的中部不和定位件接触，既可减少定位基准的加工量，又可减少定位基准的加工量，又可提高工件定位的稳定性。2、工件以外圆定位工件以外圆定位，最常见的定位元件有V形铁，半圆弧定位等装置。3、工件以内孔定位
31、在车削齿轮内孔、套筒、盘类等零件的外圆时，一般以加工好的孔作为定位基准比较方便，并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度的要求。4、工件以两孔一面定位当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时，可用一个圆柱销、一个削边销和一个平面作定位元件来定位。2.3.2粗基准的选择选择粗基准时，必须达到以下两个基本要求：首先应该保证所有加工表面都有足够的加工余量；其次应保证零件上加工表面和不加工表面之间具有一定的定位精度。（1）应该选择不加工表面作为粗基准（2）对所有表面都要加工的零件，应根据加工余量最小的表面找正。这样不会应位置偏移而早成余量少的部分车不出来。（3）应该选用比较牢固可靠的表面作为基准
32、，否则会是工件夹坏或松动。（4）粗基准应选择平整光滑的表面。铸件装夹时应让浇冒口部分。（5）粗基准不能重复使用。为获得最主要的技术要求，应选择粗基准，在保证粗基准可靠的前提下，选择精基准。根据零件的结构，按照粗基准的选择原则应合理分配加工表面的加工余量，同时尽量使加工余量分布均匀，尾座体的套筒孔与底平面及导向槽均有尺寸要求，故以铸造出的75H7孔及端面为粗基准，加工底面和导向槽，这样在加工75H7孔时的加工余量均匀，同时在加工时，以底平面的精基准及导向槽的精基准统一及互为基准原则。2.3.3 精基准的选择精基准的选择如下：（1）尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准。一般的套、齿轮坯和带轮，
33、精加工时，多数利用心轴以内孔作为定位基准来加工外圆及其它表面。这样，定位基准与装配基准重合，装配时较容易达到设计所要求的精度。（2）尽可能使定位基准和测量基准重合。（3）尽可能是基准统一。除第一道工序，其余加工表面尽量采用同一个精基准，因为基准统一，可以减少定位误差，提高加工精度，使装夹时方便。如一般轴类零件的中心孔在车、铣、磨等，始终用它作为精基准。必须指出，当本原则跟上述原则（2）相抵触而不能保证加工精度时，就必须放弃这个原则。（4）选择精度较高、装夹稳定可靠的表面作为精基准，并尽可能选用形状简单和尺寸较大的表面精基准，这样可以减少定位误差和使定位稳固。 精基准的选择与保证尾座体的主要技术
34、要求有很大关系，而该零件的75H7孔是其主要加工部分，其它相关表面均以此孔为基准设计的，而且该孔与底面A导向面B有尺寸要去和位置精度要求。在选择精基准时考虑到保证产品质量，尽可能在多个工序时采用同一基准，减少基准更换时的误差，故选用底面A及槽B为精基准，这样定位准确，夹紧方便可靠，并且装卸方便，在加工所有表面时，消除了基准不重合的误差。2.4 工艺路线的认定及工艺方案的分析2.4.1工艺路线的拟定由于尾座体的生产类型为大批量生产，所以采用通用机床并配以专用的夹具、刀具且考虑工序集中，用来提高生产效率，减小机床的数量，降低成本，经过对零件的加工工艺技术要求分析，且采用金属模机械造型铸造，铸件精度
35、为级，并经过人工时效处理，消除铸件的内应力，改善了工件的可切削性。现确定工艺路线如下：.铸造.人工时效.喷漆01. 粗铣、精铣A面、导向槽B及45斜面02. 粗镗75H7孔及锪前后端面03. 半精镗、精镗75H7孔及精锪后端面04. 扩铰32H7，45H7孔钻2-20孔，锪2-40平面，攻4-M8深25螺纹孔05. 粗珩磨75H7孔06. 扩铰40H7孔，钻、扩、铰12H7孔，钻6、2-13、2-20孔，钻、扩、铰10孔，钻、攻螺纹2-M807. 精珩磨孔75H708. 检查、抽检5%10%09. 钳工修毛刺、锐边10. 喷漆11. 以75H7为基准配合研磨A面，保持尺寸2.4.2方案及加工方
36、法的分析底平面A、导向槽及45斜面，加工面小尤其导向槽B属于空而长的加工面，每次加工时装夹十件，每件间隙较大，所以采用龙门铣床，铣刀结构简单可更换，并且在一次装夹，一次走到中完成对底平面A的粗铣、精铣及导向槽B、45斜面的加工，此外铣削加工精度较高，可为后来的加工选用精基准作出保证。平面A的最后加工采用了磨削并配以刮研，保证了尾座的加工精度。75H7孔采用粗镗、半精镗、精镗、粗珩、精珩工序，保证了孔的尺寸精度、表面粗糙度及形状精度。75H7的前后端面加工有垂直度要求，采用与75H7孔加工时在一次安装中锪出端面。其余孔的加工，采用专用回转夹具，在决定其加工顺序时，根据零件的特点，按照加工阶段的划分原则及零件精度的获得方法，充分发挥设备优势，采用工序集中，提高了设备利用率。为此先以铸出孔62（75加工前）为粗基准，加工底平面A及导向槽B，然后以底面A的精基准加工75孔，在加工过程中，依据各加工面所需要达到的精度要求粗、精分开。例如：在精镗与珩