CA6140机床后托架铣底面夹具设计

CA6140机床后托架铣底面夹具设计

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。

2.各种计算

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40、30.2、25.5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。 定位基准的选择

由零件图可知：粗铣平面对孔40、30.2、25.5的中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求，其设计基准为孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用V形块定心自动找到中心线，这种定位在结构上简单易操作。

采用V形块定心平面定位的方式，保证平面加工的技术要求。同时，应加一

侧面定位支承来限制一个沿Y轴移动的自由度。 切削力及夹紧分析计算

刀具材料：W18Cr4V（高速钢端面铣刀）

刀具有关几何参数：0100~150 080~120 n50~80

150~250 D63mm Z8 af0.25mm/z ap2.0mm

由资料《机床夹具设计手册》表1-2-9得，铣削切削力的计算公式：

.10.72FCCpa1D1.1B0.9zKP 式（2.1） pfz查资料《机床夹具设计手册》表1210得：Cp294

HB0.55对于灰铸铁：Kp() 取HB175 ， 即Kp0.96

190由式2.1得，FC2942.01.10.250.72631.1600.980.96640.69(N) 由资料《金属切削刀具》表1-2可得：

垂直切削力 ：FCN0.9FC576.62(N)（对称铣削） 式（2.2） 背向力：FP0.55FC352.38(N) 式（2.3） 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

WKKF 式（2.4）

安全系数K可按下式计算：

KK0K1K2K3K4K5K6 式（2.5）

式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见资料[10]《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

由式2.4得 WKKFC640.692.251441.55(N) WKKFCN576.722.251297.62(N) WKKFP352.382.25792.86(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。

单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： W0QLtg1ztg(2) 式（2.6）

式中参数由资料《机床夹具设计手册》可查得：

0 219 2950 其中：L80(mm) Q25(N)

由式2.6得，螺旋夹紧力：W02564(N) 易得：W0WK

经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

误差分析与计算

该夹具以平面定位V形块定心，V形块定心元件中心线与平面规定的尺寸公差为370.07。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。

jwg 式（2.7）

与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：

jWZDADWjjjM 式（2.8）

由资料《机床夹具设计手册》可得：

①平面定位V形块定心的定位误差 ：DW0

②夹紧误差 ：jj(ymaxymin)cos 式（2.9） 其中接触变形位移值：

y(kRaZRaZkHBNc1)(Z)n0.004mm 式（2.10） HB19.62l由式2.9得，jjycos0.0036mm

③磨损造成的加工误差：jM通常不超过0.005mm ④夹具相对刀具位置误差：DA取0.01mm 误差总和：jw0.0522mm0.07mm

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。 切削用量和工时计算

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：

n1000V10001.260（1.1） 363.97r/min，n370r/min 式

d03.1463实际铣削速度V：Vd0n10003.14633701.22m/s 式（1.2）

100060进给量Vf：VfafZn0.186370/606.66mm/s 式（1.3） 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

af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，

ll1l2762520.26min 式（1.5） fm399.6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

夹具设计及操作的简要说明

如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹

紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。

此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，支承钉和V形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。 4.工序情况 工序号 010 020 030 040 050 060 工 种 铸造 清砂 热处理 检验 铣 粗镗 工作内容 金属型铸造 除去浇冒口，锋边及型砂 退火 检验毛坯 粗铣、精铣底平面A 粗镗镗孔： .03.02.02525.50300400000，， 070 080 铣 半精镗 精镗 钻 粗铣油槽 半精镗镗孔： .03.02.02525.50300400000，， 090 精镗镗孔： .03.02.02525.50300400000，， 100 将孔213、210、220110 钻到直径d10mm 扩孔钻 锪孔钻 铰 钳 钻 攻丝 钳 检验 入库 将213扩孔到要求尺寸 120 锪孔13、220到要求尺寸 精铰锥孔210 去毛刺 钻孔M6、6 攻螺纹M6 倒角去毛刺 清洗，涂防锈油 130 140 150 160 170 180 190

4.课程设计总结

夹具是为了提高加工精度以及加工速度效率而产生的工具，在日常的工业生产应用当中是必不可少的。

夹具设计作为工艺课程的一个重要必修项目，其分量亦是举足轻重，因为工艺课里面学到的大部分知识都能够运用重现到夹具设计之上，所以夹具设计也是检验我们工艺课的学习掌握程度的一个重要测试！

对于设计的夹具，虽然了解程度不够高，但是这也是让我们在出社会正式面对实际工件的一个很好的预备，而对于这次的设计也会是洛阳实习的一个良好的铺垫!

这次夹具设计还是有不少的收获的，对于CAD的操作更加熟练之余，对于一些我们很容易忽略的数据也有了更多的把握，感谢这次的设计，让我获益良多！