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CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 全套全套 CA 图纸，图纸，PROE 图纸，动画等，联系图纸，动画等，联系 153893706 摘 要 车类机床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成型回转 表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表 面，车床的通用性又较广，因此在机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在金属切 削床中所占的比重最大，约占机床总台数的 20%35%。 作为主要的车削加工机床，CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业中，适用 于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹， 并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨 面经中频淬火，经久耐用。机床主轴孔径大，操作灵便集中，溜板设有快移机构。 机床结构刚度与传动刚度均比较高，功率利用率也比较高，适于强力高速切削。 卧式机床的加工对象，主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采用卧式 布局。其主要部件有：主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱以及床身。本设计主 要针对 CA6140 机床的主轴箱进行设计。机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。 设计的内容主要包括确定机床的主要参数，拟定传动方案和传动系统图，计算和校 核了主要零部件，并且利用专业制图软件进行了零件的设计和处理。 关键词：CA6140 机床 零件 传动 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 2 Abstract The lathe class machine tool mainly was used in to process each kind of rotation surface, like inside and outside periphery, the circular cone surface, take shape the rotation surface and the gyre end surface and so on, some lathes also can process whorl. Because the most machine part has the rotation surface, lathe versatility broader, therefore in machine shop, lathe application extremely widespread, accounts for the proportion in the metal cutting bed to be biggest, approximately composes the machine tool main station number 20% 35%. As the main turning processing machine tool, the CA6140 machine tool was widespread used in the machine-finishing profession, it is used in turning inside and outside the turning the round cylinder, taper and gyre, turning each kind of metric system, the British system, the modulus and the diameter festival thread, and can carry on the drill hole and pulls work and so on fuel tank. The lathe bed width to the common lathe , has a higher rigidity, the facade of the lead after middle frequency quenching, so it will be durable. The machine tool main axle aperture is big, the operation agile centralism, the apron is equipped with quickly moves the organization. machine tool structure rigidity and transmission rigidity quite high, the power use factor quite is also high, is suitable for the force high-speed cutting. The horizontal-type machine tool processing object, mainly is the axis class components and the diameter not too big plate class components, therefore uses the horizontal-type layout. Its major component includes: headstock, tool slide, tailstock, feedbox, apron and bed. This design mainly aims at the headstock of the CA6140 machine tool .The headstock of machine tool is a quite complex transmission part. The design content mainly includes determines the machine tools main parameter, Draws up the transmission plan and the transmission scheme, Calculated and examined the main spare part，And used specialized charting software to carry on the components design and processing. keykey wordswords：CA6140machine tool part transmission CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 3 序言 机械制造工艺学毕业设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以 及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次 深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大 学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行 一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国 的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 4 第 1 章机床的规格和用途 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制 造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机” ，习惯上简称为机床。 我国的机床工业是在新中国成立以后建立起来的。在半封建半殖民地的旧 中国，基本上没有机床制造工业。直至解放前夕，全国只有少数几个机械修配 厂生产结构简单的少量机床。1949 年机床年产量仅 1500 多台。解放后的几十 年，我国机床工业获得高速发展。目前我国已经形成了布局比较合理，比较完 整的机床工业体系。但是，我国的机床工业与世界先进水平仍有较大的差距。 所以，我国的机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须不断学习和引进国外的 先进科学技术，大力开展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。 CA6140 机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺 纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与 横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方 便。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 5 第 2 章 主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上400 毫米 在床鞍上210 毫米 工件最大长度（四种规格）750、1000、1500、2000 毫米 主轴孔径48 毫米 主轴前端孔锥度 400 毫米 主轴转速范围： 正传（24 级）101400 转 /分 反传（12 级）141580 转 /分 加工螺纹范围： 公制（44 种）1192 毫米 英制（20 种）224 牙/ 英寸 模数（39 种）0.2548 毫米 径节（37 种） 196 径节 进给量范围： CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 6 细化 0.0280.054 毫米/转 纵向（64 种） 正常 0.081.59 毫米/ 转 加大 1.716.33 毫米/转 细化 0.0140.027 毫米转 横向（64 种） 正常 0.040.79 毫米转 加大 0.863.16 毫米 /转 刀架快速移动速度： 纵向4 米/分 横向4 米/分 主电机： 功率7.5 千瓦 转速1450 转/ 分 快速电机： 功率 370 瓦 转速2600 转/分 冷却泵： 功率90 瓦 流量25 升/ 分 工件最大长度为 1000 毫米的机床： 外形尺寸（长宽高）266810001190 毫米 重量约2000 公 斤 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 7 第 3 章 零件的分析 3.1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座。它位于车床 1 轴 轴承中，主要起支撑的作用。 3.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较 差、脆性高，不适合磨削，为此以下是夹具需要加工的表面以及加工表 面之间的位置要求： 1.小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔 0.021 0 22 88M 2.大头半圆孔55 3.夹具底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中 心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。 由上面分析可知，可以粗加工夹具底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进 行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达 到的位置精度，并且此夹具零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求 采用常规的加工工艺均可保证。 3.33.3 确定生产类型确定生产类型 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 8 已知此夹具零件的生产纲领为 3000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机 械制造工艺及设备设计指导手册321 页表 15-2，可确定该夹具生产类型为大 批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工 设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 3.43.4 确定毛坯确定毛坯 3.4.13.4.1 确定毛坯种类确定毛坯种类 零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又 比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺及设备 设计指导手册324 页表 15-5 选用铸件尺寸公差等级 CT9 级。 3.4.23.4.2 确定铸件加工余量及形状确定铸件加工余量及形状 机械制造工艺及设备设计指导手册325 页表 15-7，选用加工余量为 MA- G 级，并查表 15-8 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者 及加工余量如下表所示： 简图 加 工 面 代 号 基 本 尺 寸 加 工 余 量 等 级 加工 余量 说 明 D 1 22m m G 3.0 2 孔 降 一 级 双 侧 加 工 D 2 55m m G 3.0 2 孔 降 一 级 双 侧 加 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 9 工 T 2 75m m 6.5 单 侧 加 工 T 3 58m m G2.5 单 侧 加 工 T 4 75m m 6.5 单 侧 加 工 第第 4 4 章工艺规程设计章工艺规程设计 4.1 选择定位基准选择定位基准 4.1.1 粗基准的选择粗基准的选择 以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助 粗基准。 4.1.2 精基准的选择精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原 则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头 孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 4.2 制定工艺路线制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法 所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配 以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺及设备设计指导手册346 页表 15-32、15-33、15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案 4.3 选择加工设备和工艺设备选择加工设备和工艺设备 4.3.1 机床的选择机床的选择： CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 10 工序 010060 均为铣平面，可采用 X6140 卧式铣床。 工序 070080 采用钻床。 工序 090100 采用镗床。 工序 110 采用钻床。多刀具组合机床。 工序 120 采用铣断机床。 4.3.24.3.2 选择夹具选择夹具： 该夹具的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 4.3.34.3.3 选择刀具选择刀具 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。 在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。55 13H 4.3.44.3.4 选择量具选择量具 两小头孔、中间孔均采用极限量规。 4.3.54.3.5 其他其他 对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺 寸采用通用量具即可。 4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 4.4.1 圆柱表面工序尺寸圆柱表面工序尺寸 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定 各表面的各个加工工序的加工余量如下： 工序余量加工表 面 加 工 内 容 加 工 余 量 精度 等级 工序尺寸表面粗 糙度 ()Ram 最 小 最大 铸 件 6CT9492.0 扩 孔 5.8IT1254.86.32.06.2555 13H （D2） 半 精 镗 0.2IT10 0.12 0 55 3.20.050.25 0.21 0 22 扩 孔 5.84IT1221.886.32.06.25 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 11 精 铰 孔 0.06IT7 0.21 0 22 1.60.050.25 4.4.2 平面工序尺寸平面工序尺寸 工序余量工序 号 工序 内容 加工 余量 基本 尺寸 经济 精度 工序 尺寸 偏差 最小最大 铸件2.5CT9 010粗铣 两端 小头 孔上 端面 258.512 0 0.25 1.603.60 020粗铣 中间 孔上 端面 62712 0 0.25 1.656.5 030粗铣 中间 孔下 端面 62112 0 0.25 1.756.5 040精铣 两端 小头 孔上 端面 0.55811 0 0.16 0. 351.16 050精铣 中间 孔上 端面 0.520.510 0.06 0.06 0.471.12 060精铣 中间 孔下 端面 0.52010 0.06 0.06 0.471.12 4.4.3 确定切削用量及时间定额确定切削用量及时间定额： 工序 010 以 T1 为粗基准，粗铣 22 孔上端面。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 22 孔上端面。 机床：X6140 卧式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。 故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 020 和工序 030 以 T1 及小头孔外圆为基准 55 孔上下端面。 1. 加工条件加工条件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：精铣 55 上端面。 机床：X6140 卧式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号 YG6。铣削宽度 aePcc。 故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(32+80)/475=0.09min。 工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆为基准，扩、精铰 22 孔，保证垂直度误 差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o12，二重刃长度 b=2.5mm,横刀长 b=1.5mm,宽 l=3mm,棱带长度 mml5 . 1 1 120210 0 30 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查切 rmmf/86 . 0 70 . 0 35 . 1 20 30 d l 所以， rmmf/70 . 0 按钻头强度选择 按机床强度选择rmmf/75 . 1 rmmf/53 . 0 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 14 最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成rmmf/48 . 0 max 6090FFf 功。 （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.5.mm，寿命min60T （3）切削速度 查切 修正系数 rmmvc/180 . 1 TV K0 . 1 MV K0 . 1 tv K 故。0 . 1Kxv0 . 1 1 v K10 apv Krmmvc/18 min/ 3 . 318 1000 0 r d v ns 查简明手册机床实际转速为min/272rnc 故实际的切削速度rmm nd v s c / 4 . 15 1000 0 .计算工时 min10. 0 45. 1272 1030 nf L tm 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 扩铰和精铰的切削用量如下： 扩钻： min/272rn rmmf/48 . 0 min/ 4 . 15 mvcmmd 8 . 19 0 精铰： min/272rn rmmf/48 . 0 min/ 4 . 15 mvc720 0 ITd 工序 090 和 100 T1 及小头孔外圆为基准，扩、半精镗 55 孔。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=48mm，钻头采用双头刃磨法， 后角 o11，二重刃长度 b=11mm,横刀长 b=5mm,弧面长 l=9mm,棱带长 度 mml3 1 120210 0 30 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查简明手册 rmmf/2 . 10 . 1 按钻头强度选择 按机床强度选择rmmf/2rmmf/53 . 0 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 15 最终决定选择 Z550 机床已有的进给量 经校验rmmf/40 . 0 校验成功。 max 2452012260FFf （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.81.2mm，寿命min140T 扩孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.9.mm，寿命min60T 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为.mm，寿命 min120T （3）切削速度 查切 修正系数 rmmvc/200 . 1 TV K0 . 1 MV K0 . 1 tv K 故。0 . 1Kxv0 . 1 1 v K10 apv Krmmvc/20 min/ 6 . 132 1000 0 r d v ns 查简明手册机床实际转速为min/125rnc 故实际的切削速度rmm nd v s c / 8 . 18 1000 0 扩铰和半精铰的切削用量同理如下： 扩钻： min/125rn rmmf/40 . 0 min/ 5 . 19 mvcmmd75.49 0 半精铰： min/125rn rmmf/40 . 0 min/ 6 . 19 mvc750 0 ITd .计算工时 min52 . 0 53 . 0 125 1817 nf L tm 所有工步工时相同。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 16 第第 5 章章 夹具设计夹具设计 5.15.1 CA6140CA6140机床夹具夹具的分析机床夹具夹具的分析 5.1.15.1.1 根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法：根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法：a)找正安装 法b)夹具安装法 5.1.25.1.2 基本定位原理分析：基本定位原理分析： 这里讨论6点定位中，6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方 案一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、Z轴的平移运动，分别 记为 。X1、Y1、Z1；绕X、y、Z轴的转动，记为x 、y 、z ，习惯上，把上述6 个独立运动称作6个自由度如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度， 则物体被完全定位例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束 点，在侧面布置2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制 X2、Y2 、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制 y。这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度 5.1.35.1.3 夹紧力夹紧力“两要素两要素”，方向与作用点：，方向与作用点： 夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小确定夹紧力作用点的 位置时应不破坏定位夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切 削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动应保证 夹紧变形不影响加工精度夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均 匀，接触变形小 5.25.2 定位夹紧方案的确定定位夹紧方案的确定 一般的定位方法有：一面两销定位法和两面一销定位法。通过比较分析决定 采用两面一销定位法。在钻孔加工时，底面和侧面采用定位板进行定位，端面 采用定位钉来限制工件自由度。通过分析发现，该工件被完全定位。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 17 5.35.3 刀具选择及切削用量的选取刀具选择及切削用量的选取 5.3.15.3.1 技术分析：技术分析： 孔的类型：螺纹孔M6 精度等级：6H 材料： 灰铸铁 硬度： HB190 左端面为通孔 加工深度L=10mm 右端面为盲孔 加工深度L=15mm 5.3.25.3.2 刀具选择：刀具选择： 一般的钻头类型决定于加工性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量 及经济性等。此工序中的螺纹孔无特别加工要求，属于直径小、深度浅、生产 批量大、材料为常用铸铁。参考组合机床设计P500所述，推荐使用标准高 速锥柄麻花钻。但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大， 股组合机床上的位置精度较低，大约0.2左右。若想提高精度，可采用以下几项 措施： （1） 适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。 （2） 减少导向套和钻头间隙。 （3） 减少钻头的制造公差和倒锥度。 此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但 其切削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。 5.3.35.3.3切削用量的选取：切削用量的选取： 由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀， 而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。 总体上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据 现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量 约30%左右。 查阅组合机床设计P47表2-7 加工直径：d=5.2mm 切削速度：v=12m/min n=732r/min 进给量： f=0.1mm/r 钻头的实际参数，查阅金属机械加工工艺人员手册P838表10-22续： 5.3.45.3.4工作行程的确定和钻模板的设计工作行程的确定和钻模板的设计 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 18 （1）钻模板设计： 钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。他应有足够的强度和刚度，避免因 变形而影响钻套的导向精度。在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工 方法外，多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加 工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是： 1）保证刀具对工件的正确位置。 2）保证各刀具相互间的正确位置。 3）提高刀具系统的支承刚度。 已知钻头直径d=5.2mm，参照组合机床设计P221表3-3，选择钻模板厚度 为L=22mm。钻模板形式为固定式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损 后可以快速更换。钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数机床夹具设计 手册 P298：可换钻套 图2-1-46 P308：钻套用衬套 图2-1-85 内径:d=12mm ；外径：D=16mm P310：钻套用螺钉 图2-1-60 M6 钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4mm。 （1（ 工作行程的确定： 在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样， 故其工作循环也一样： 由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式： 图5-1 工作行程图 设计过程中注意的因素： 1）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少，因此。 快进距离不宜过长。 2）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 19 3）每次钻孔前至少在加工表面前3mm处开始工进。 从而确定： 工进距离 15318Lmm 工 考虑到大批量生产、导向原因等因素取30Lmm 工 快退距离 48Lmm 工 5.4 夹具体设计夹具体设计 5.4.1 定位支撑的选择：定位支撑的选择： 根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度； 侧面为一窄长平面限制两个自由度；端面为一定位销限制一个自由度。 结合实际生产情况：批量大，生产率高。这样的话，加工过程中，会频繁的 移动工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。 基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。这样更换较 方便，成本较低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。 选用支撑板及销的情况如下图： 图 5-2 定位元件 支撑板的选用参照机床夹具设计手册P272 图 2-1-10 支撑钉的选用参照机床夹具设计手册P271 图 2-1-9 5.4.2 夹具结构设计及尺寸确定：夹具结构设计及尺寸确定： （1）设计原则： CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 20 由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求： 1）安装方便，夹紧迅速可靠 2）结构刚度好 3）夹具设计误差小最好采用一体结构。 （2）方案确定 图 5-3 钻孔工序的定位与夹紧示意图 基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具 情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构： 结构特点： 1）各定位面之间的位置精度好: 由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证， 可消除分散机构因装配产生的装配误差。 2）结构简单： 采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部， 向下压紧工件，操作方便。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 21 3）尺寸的确定： 由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为 4mm，具体结构如 下： 图 5-4 夹具结构图 箱体壁厚：经验值推荐 25-30mm，由于箱体顶部承受工件压紧力反作用力，选 用 26mm 壁厚来保证其强度。两侧厚度根据钻模板类型选取 25mm 壁厚，被保 证其强度要求采用加强肋板结构。 1 定位基准选择 底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要 定位基准由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为辅 助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件 的大小孔的中心距的公差要求.为了提高加工效率,现决定采用两把麻 花钻同时加工出两个8mm 的通孔. 2 切削力及夹紧力计算 由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方 向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个 V 型块适当夹 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 22 紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算. 3定位误差分析 零件图规定大孔与小孔的中心距为 65mm.采用自动对中夹具后, 定位误差取决于对中块螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利 用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有 0.08mm.在后 续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为 0.05mm.因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为 0.08+0.05=0.13 0.2mmA 所以能满足精度要求. 5.5 问题的提出问题的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计 专用夹具。并设计工序 110钻 2-锥销孔。本夹具将用于组合8 机床，刀具为两根麻花钻，对两个孔同时加工。 本夹具是用来钻两个22mm 的小头孔,零件图中大小孔的中心距 有公差要求,因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求.另外, 此中心线为三个侧平面的设计基准,有一定的垂直公差要求.但此工序 只是粗加工,因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳 动强度,而精度则不是主要问题. CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 23 第第 6 6 章章 经济性分析经济性分析 任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新 产品，从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产， 都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批 量来确定其工艺方案，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准， 采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达 到生产批量的能力，同时投资小，见效快，成本低，从而获得企业的最大经济 效益。 6.16.1箱体结合件加工工艺的制定：箱体结合件加工工艺的制定： 对箱体的加工，以前采用的是分散加工法，人工操作复杂，单件加工耗时时 间长，占用机床，劳动强度大。目前，采用组合加工工艺，一次装夹，可加工 多个部位，既保证了加工精度，还大大提高了生产效率，节省了加工时间。 例如以下工艺路线： 40# 钻 6 光孔，攻制 2 螺钉 M10X30 螺纹孔 65# 粗、半精、精镗 75 孔，刮环槽 93.5 70# 钻两端面 6X10 孔，攻制 6-M6-6H 螺纹孔 55# 粗、半精、精镗 75 孔，刮环槽 55 60# 粗、半精、精镗 75、90 孔 85# 锪 12 孔，钻、攻制 M12 螺纹孔 90# 锪 12 孔，钻、攻制 M12 螺纹孔 95# 钻、攻制侧面 M12 螺纹孔 大大节省了装夹时间、换刀时间、对正时间，降低了单位时间成本。 6.2 夹具定位加紧分析夹具定位加紧分析 初步设计时有两种方案，或者说是两种类型的夹具代表： （1） 整体铸造： 采用箱体铸造样式，液压夹紧装置。这种夹紧方案成本较高，加工精度高， 装夹方便。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 24 （2） 组合结构： 各部分单独设计，单独制造，最后装配。本次夹具设计中，压块与液压缸之 间及压块与工件之间就是采用组合结构。这种设计方案成本低，但由于通过螺 栓联接。加工过程中的振动容易产生松动，定位精度较低。 6.3 组合机床应用分析组合机床应用分析 以镗 75 孔为例：共有粗、半精、精镗 75 孔，刮环槽 93 等加工步骤。如 果单独采用多步骤镗削，必须经过 16 次镗削，假设每次的镗削成本为 5 元，共 计 80 元每加工完一个零件。如果采用组合机床，组合机床设计制造成本为 8 万 元，每件加工成本以 10 元计。年产量按 10000 件计算，则每年减少加工成本 70 万元。扣除组合机床的制造成本，每年节省 60 万元。 通过以上分析可以得出，在本次设计中，组合机床的广泛应用大大减少生产 了成本；生产批量决定工艺方案，工艺方案决定经济效益；合理选择定位基准 可以降低加工时间。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 25 结论结论 由本文的论述，我们了解到，通过对CA6140夹具工艺的研究与应用，在机 床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率 和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得 了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。 本成果设计制造的机床为六轴钻孔双面卧式组合机床。我们将钻削主轴设 为机械传动，而进给系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。 作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动 和直线运动的同步进行，非常实用。 本机床所用夹具的通用性强，工件采用液压定位夹紧，快速方便。定位采 用两面一销的定位方式，夹紧采用液压加紧，采用这种方式完全能够满足精度 要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。 在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用 麻花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜。在刀具的几 何角度方面，麻花钻头的螺旋角即是其轴向前角。当加工工件时，切削力和切 削热随钻头螺旋角的增大而减小(减 少)，切削轻快，刀具耐用度高。为此，我 们选取钻头螺旋角为32，在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度， 提高了刀具使用寿命和生产效率。 通过本成果的实施，进排气摇臂的深孔加工质量和生产效率得到较大幅度 提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直 接经济效益方面，节省了大量加工工时。 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 26 致致 谢谢 首先，我要感谢我的指导教师张敬老师。 在这次设计过程中，张敬老师多次给予我宝贵的建议和指点，并多次牺牲 休息时间为我讲解和演示，不断发现和指出我工作和设计中的错误和纰漏，使 我能够顺利的进行设计工作，最终完成毕业设计。 再次对张敬老师致以诚挚和衷心的感谢！ CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 27 附附 参考资料参考资料 1.任殿阁，张佩勤.设计手册 辽宁科学技术出版社1991 年 9 月 2.东南大学机械学学科组 郑文纬，吴克坚 机械原理 高等教育出版 社1997 年 7 月 3.付铁.计算机辅助机械设计实训教程 北京理工大学出版社 4.查康，杨万能，董敏 产品造型设计白金案例 山东电子音响出版 社2005 年 1 月 5.方世杰 机械优化设计 机械工业出版社2003 年 3 月 6.曹桄，高学满 金属切削机床挂图 上海交通大学出版社1984 年 8 月 7.吴宗泽，罗圣国 机械设计课程设计手册 高等教育出版社1982 年 12 月 8.华东纺织工学院，哈尔滨工业大学，天津大学 机床设计图册 上海科学 技术出版社 9.易新 金属切削机床课程设计指导书 机械工业出版社1985 年 11 月 10.戴曙 金属切削机床 机械工业出版社2000 年 5 月 11.机械设计手册编写组.机械设计手册 机械工业出版社1986 年 12 月 12.周四新 PROE 实用设计百例 清华大学出版社2005 年 3 月 13.翁世修，王良申 金属切削机床设计指导书 上海交通大学出版社1987 年 8 月 14.邱宣怀 机械设计 高等教育出版社2004 年 5 月 15.李华，李焕峰. 机械制造技术 .机械工业出版社出版 16.叶伟昌，林岗.机械工程及自动化简明设计手册.机械工业出版社出版 17.卜炎.机械传动装置设计手册.机械出版社出版 18.徐锦康.机械设计.高等教育出版社出版 19.大连理工大学画教研室.机械制图.高等教育出版社出版 20.隋明明，史艺农.机械设计基础.机械工业出版社出版 21.余玲芬，游文明.工程材料及热加工.扬州职业大学 CA6140 普通车床床头 1 轴轴承座夹具设计 28
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