CA6140車床法蘭盤831004的加工工藝裝備及鉆4-φ9孔夾具設(shè)計含非標(biāo)8張CAD圖
CA6140車床法蘭盤831004的加工工藝裝備及鉆4-φ9孔夾具設(shè)計含非標(biāo)8張CAD圖,ca6140,車床,法蘭盤,加工,工藝,裝備,設(shè)備,夾具,設(shè)計,非標(biāo),cad
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數(shù) 控 技 術(shù)
1、當(dāng)前世界NC機(jī)床的研究現(xiàn)狀
世界各國對數(shù)控機(jī)床、加工中心以至FMS、CIMS等各種新技術(shù)的研究與發(fā)展進(jìn)程，是與世界經(jīng)濟(jì)形勢緊密相連的。機(jī)床工業(yè)有世界經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)和發(fā)展，進(jìn)入21世界知識機(jī)警時代，人們的知識所起的作用更加突出，而機(jī)床工業(yè)作為機(jī)器制造業(yè)的基礎(chǔ)，其重點地位與戰(zhàn)略意義也更加明顯。在1991—1994年間，世界經(jīng)濟(jì)衰退，昂貴的FMS，CIMS降溫，1995—2000年間，世界經(jīng)濟(jì)在低速增長，根據(jù)當(dāng)前世界市場各方面用戶為提高生產(chǎn)率對NC機(jī)床的要求以及世界四大國際機(jī)床展（歐洲的EMO、美國的IMTS、日本的JIMTOF、中國的CIMT）上展品的分析，當(dāng)前世界NC機(jī)床的技術(shù)研究主要有以下幾點：
（1）、更加重視新技術(shù)和創(chuàng)新
在世界范圍內(nèi)，對新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新單元、新元件的研究開發(fā)工作正在大力開展，如新的刀具材料、新的主軸結(jié)構(gòu)、高速電主軸、高速直線電機(jī)等的開發(fā)研究。以加工工藝的改進(jìn)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，為加工超硬、難切削材料及特殊復(fù)合材料及復(fù)雜零件、不規(guī)則曲面等在不斷研究開發(fā)新機(jī)種。
（2）、提高機(jī)床加工的精度和研究
為了提高加工中心的加工精度，不斷提高機(jī)床的剛度、減少振動，消除熱變形，降低噪聲，提高NC機(jī)床的定位精度、重復(fù)精度、工作可靠性、穩(wěn)定性、精度保持性，世界很多國家都在進(jìn)行機(jī)床熱誤差、機(jī)床運動及負(fù)載變形誤差的軟件補(bǔ)償技術(shù)研究，并采取精度補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償?shù)却胧┘右愿纳疲械囊呀?jīng)可以使此類誤差消除60%。并在不斷開發(fā)精細(xì)加工，納米加工。
（3）、提高機(jī)床加工生產(chǎn)率的研究
世界NC機(jī)床、加工中心及相應(yīng)的高速點主軸、直線電機(jī)、測量系統(tǒng)、NC系統(tǒng)的開發(fā)，均以提高生產(chǎn)率為前提。
（4）、許多國家都已經(jīng)開始對數(shù)控系統(tǒng)的智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化研究
A、數(shù)控系統(tǒng)的智能化的研究
主要表現(xiàn)在：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，對加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成進(jìn)行研究；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，對反饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等進(jìn)行研究；還有智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面、智能診斷、智能監(jiān)控等方面的研究。
B、數(shù)控系統(tǒng)開放化研究
主要表現(xiàn)在：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終擁護(hù)，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控對象），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通行規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
C、數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式的基礎(chǔ)單元。
2、加工中心的分類
（1）按主軸加工時的空間位置分類有：臥式和立式加工中心。
臥式加工中心，是指主軸軸線水平設(shè)置的加工中心。臥式加工中心一般具有3—5個運動坐標(biāo)軸，常見的是三個直線運動坐標(biāo)軸和一個回轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)軸（回轉(zhuǎn)工作臺），它能在工件一次裝夾完成除安裝面和頂面以外的其余4個面的加工，最適合加工箱體類工件。它與力式加工中心相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，質(zhì)量大，價格高。
立式加工中心，立式加工中心主軸的軸線為垂直設(shè)置，其結(jié)構(gòu)多為固定立柱式，工作臺為十字滑臺，適合加工盤類零件，一般具有3個直線運動坐標(biāo)軸，并可在工作臺上安置一個水平軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺（第4軸）來加工螺旋類零件。立式加工中心結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，價格低，配備各種附件后，可進(jìn)行大部分工件的加工。
大型龍門式加工中心，主軸多為垂直設(shè)置，尤其使用于大型或形狀復(fù)雜的工件，像航空、航天工業(yè)及大型汽輪機(jī)上的某些零件的加工都需要用這類多坐標(biāo)龍門式加工中心。
五面加工中心，這種加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，在工件一次裝夾后，能完成除安裝面外的所有五個面的加工，這種加工方式可以使工件的形狀誤差降到最低，省去二次裝夾工作，從而提高生產(chǎn)效率，降低加工成本。
（2）按工藝用途分類有：
鏜銑加工中心，分為立式樘銑加工中心、臥式樘銑加工中心和龍門樘銑加工中心。其加工工藝以樘銑為主，用于箱體，殼體以及各種復(fù)雜零件特殊曲線和曲面輪廓的多工序加工，適合多品種小批量生產(chǎn)。
復(fù)合加工中心，主要指五面復(fù)合加工，主軸頭可自動回轉(zhuǎn)，進(jìn)行立，臥加工，在主軸自動回轉(zhuǎn)后，在水平和垂直方向?qū)崿F(xiàn)知道變換。
（3）按特殊功能分類有：
單工作臺、雙工作臺加工中心；
單軸、雙軸、三軸及可換主軸箱的加工中心；
立式轉(zhuǎn)塔加工中心和臥式轉(zhuǎn)塔加工中心；
刀庫加主軸換刀加工中心；
刀庫接寫手加主軸換刀加工中心；
刀庫加機(jī)械手加雙主軸轉(zhuǎn)塔加工中心。
3、當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢：
目前，世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。
（1）.高速度、高精度化速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。同時，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運算的速度和精度。并采用直線電動機(jī)直接驅(qū)動機(jī)床工作臺的直線伺服進(jìn)給方式，其高速度和動態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
為適應(yīng)超高速加工的要求，數(shù)控機(jī)床采用主軸電動機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)了變頻電動機(jī)與機(jī)床主軸一體化，主軸電機(jī)的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應(yīng)用。
（2）.多功能化配有自動換刀機(jī)構(gòu)(刀庫容量可達(dá)100把以上)的各類加工中心，能在同一臺機(jī)床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床還采用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級中斷控制方式，即可在一臺機(jī)床上同時進(jìn)行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對多臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。
（3）.智能化現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復(fù)功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。
（4）.數(shù)控編程自動化隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前CAD／CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，再經(jīng)計算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和后置處理，從而自動生成NC零件加工程序，以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD／CAPP／CAM集成的全自動編程方式，它與CAD／CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得。
（5）.可靠性最大化數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，來提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術(shù)，對重要部件采用“冗余”設(shè)計，以實現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
（6）.控制系統(tǒng)小型化數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)?？s小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線管，將使數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在機(jī)床設(shè)備上，更便于對數(shù)控機(jī)床的操作使用。
- 4 -
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
CA6140 法蘭盤
零件名稱
CA6140 法蘭盤
共 頁
第 頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
11
鉆孔
HT200
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
100×91
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時加工件數(shù)
立式鉆床
Z525
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
復(fù)蓋式鉆模夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準(zhǔn)終
單件
工步
號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/min
mm
機(jī)動
輔助
1
鉆 4×Φ9 的孔
高速鋼直柄麻花鉆、立
式鉆床
1012
28.6
0.13
10
4
設(shè) 計（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
831004
零件圖號
產(chǎn)品名稱
CA6140 法蘭盤
零件名稱
CA6140 法蘭盤
共 1 頁
第 1 頁
材 料 牌 號
HT200
毛 坯 種 類
鑄件
毛坯外形尺寸
104×96
每毛坯件數(shù)
1
每 臺 件 數(shù)
1
備 注
工
序 號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時
準(zhǔn)終
單件
1
鑄件
鑄造毛坯
2
粗車
粗車Φ100mm 端面及外圓柱面，粗車 B 面，粗車Φ90 外圓柱面
金
工
臥式車床
專用夾具
3
粗車
粗車Φ45mm 端面及外圓柱面，粗車Φ90mm 右端面
金
工
臥式車床
專用夾具
4
鉆孔
鉆、擴(kuò)、粗鉸Φ20 的孔
金
工
臥式車床
通用夾具
5
銑床
粗銑，精銑Φ90 圓柱面上的兩個平面
金
工
立式銑床
專用夾具
6
半精車
半精車Φ100 的端面及外圓柱面，半精車 B 面，半精車Φ90 的外圓
柱面
金 工
臥式車床
專用夾具
7
半精車
半精車Φ45 的端面及外圓柱面，半精車Φ90 的右端面
金
工
臥式車床
專用夾具
8
精車
精車Φ100 的端面及外圓，精車 B 面，倒角
金
工
臥式車床
專用夾具
9
精車
精車Φ45 的外圓，精車Φ90 的右端面，倒角，車退刀槽
金
工
臥式車床
專用夾具
10
精鉸
精鉸Φ20 的孔
金
工
鉗工
通用夾具
11
鉆孔
鉆 4-Φ9 的孔
金
工
臥式車床
專用夾具
12
鉆孔
鉆Φ4 孔，鉆、擴(kuò)Φ6 孔
金
工
搖臂鉆床
專用夾具
13
磨削
磨Φ90 外圓柱面上距離軸線 24mm 的平面，粗磨、精磨 B 兩個端面
金
工
磨床
專用夾具
14
磨削
B 面拋光
金
工
磨床
專用夾具
15
刻線刻字
16
檢測入庫
設(shè) 計（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
任 務(wù) 書
一 、 設(shè)計題目:法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆Φ9 孔工序的專用夾具設(shè)計
二 、 原 始 資 料
(1) 被 加 工 零 件 的 零 件 圖 1 張
(2) 生 產(chǎn) 類 型 :（ 中 批 或 大 批 大 量 生 產(chǎn) ）
三、上交材料
1．所 加 工 的 零 件 圖 1 張
2．毛 坯 圖 1 張
3． 編 制 機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 1 套
4．編 制 所 設(shè) 計 夾 具 對 應(yīng) 的 那 道 工 序 的 機(jī) 械 加 工 工 序 卡 片 1 套
5． 繪 制 夾 具 裝 配 圖 （ A0 或 A1 ） 1 張
6． 繪 制 夾 具 中 1 個 零 件 圖 （ A1 或 A2 。 裝 配 圖 出 來 后 ， 由 指 導(dǎo) 教 師 為 學(xué) 生 指 定 需 繪 制 的 零 件 圖 ，一 般 為 夾 具 體 ）。 1 張 7．課 程 設(shè) 計 說 明 書 ，包 括 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 的 編 制 和 機(jī) 床 夾 具 設(shè)
計 全 部 內(nèi) 容 。（ 約 5000-8000 字 ） 1 份
四、進(jìn)度安排
本 課 程 設(shè) 計 要 求 在 3 周 內(nèi) 完 成 。
1． 第 l～ 2 天 查 資 料 ， 繪 制 零 件 圖 。
2．第 3～ 7 天 ，完 成 零 件 的 工 藝 性 分 析 ,確 定 毛 坯 的 類 型 、制 造 方 法 ， 編 制 機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 和 所 加 工 工 序 的 機(jī) 械 加 工 工 序 卡 片 。
3．第 8～ 10 天 ，完 成 夾 具 總 體 方 案 設(shè) 計（ 畫 出 草 圖 ，與 指 導(dǎo) 教 師 溝 通 ， 在 其 同 意 的 前 提 下 ， 進(jìn) 行 課 程 設(shè) 計 的 下 一 步 ）。
4． 第 11 ～ 13 天 ， 完 成 夾 具 裝 配 圖 的 繪 制 。
5． 第 14 ～ 15 天 ， 零 件 圖 的 繪 制 。
6． 第 16 ～ 18 天 ， 整 理 并 完 成 設(shè) 計 說 明 書 的 編 寫 。
7． 第 19 天 ～ 21 天 ， 完 成 圖 紙 和 說 明 書 的 輸 出 打 印 。 答 辯
五、指導(dǎo)教師評語
該生設(shè) 計 的 過 程 中 表 現(xiàn) 比 較 好 ， 設(shè) 計 內(nèi) 容 反 映 的 基 本 概 念 及 計 算 基 本 準(zhǔn) 確 ，設(shè) 計 方 案 合 理 ，圖 紙 表 達(dá) 基 本 清 晰 ， 說 明 書 撰 寫 合 格 ， 答 辯 表 現(xiàn) 比 較 好 。
綜合評定成績：
指導(dǎo)教師
日 期 2020.07.19
摘 要
課程設(shè)計是我們在學(xué)完課程后進(jìn)行的，是我們對學(xué)習(xí)的一次深 入的綜合性的總考核，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，這次設(shè)計使 我們能綜合運用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合實習(xí)中學(xué)到 的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。 初步具備了設(shè)計一個中 等復(fù)雜程度零件（CA6140 車床法蘭盤）的加工工藝規(guī)程的能力和運 用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu) 沒計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技 術(shù)文件等基本技能的一次實踐機(jī)會。這次設(shè)計對自己未來將從事的 工作進(jìn)行一次適應(yīng)性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能 力，對未來的工作發(fā)展打下一個應(yīng)好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞: 機(jī)械；法蘭盤；加工工藝；夾具設(shè)計
Abstract
The course design is carried out after we have finished the course. It is an in-depth and comprehensive assessment of our study, and also a training of integrating theory with practice. This design enables us to comprehensively use the basic theory of mechanical manufacturing technology and combine the practical knowledge learned from practice to analyze and solve process problems independently.It is also a practical opportunity to be familiar with and use relevant technical data such as manuals, charts and other basic skills, and compile technical documents. This design will be engaged in their future work for an adaptive psychology, exercise their ability to analyze and solve problems, to lay a good foundation for future work development.
Key words: machinery; flange; processing technology; fixture design
目錄
1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 1
1.1 原始零件圖 1
1.2 零件的作用 1
1.3 零件的工藝分析 1
2 工藝規(guī)程設(shè)計 3
2.1 確定毛坯的制造形式 3
2.2 基準(zhǔn)的選擇 3
3 工藝路線的擬定 4
3.1 選擇加工方法 4
3.2 加工階段的劃分 5
3.3 工序的集中與分散 5
3.4 制定加工順序 5
3.5 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
3.6 確定切削用量即基本工時 14
4 夾具的設(shè)計與分析 18
4.1 確定加工工序 18
4.2 夾具的設(shè)計 18
4.3 切削力及夾緊力的計算 26
4.4 誤差分析與校核 26
總結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計
1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
1.1 原 始 零 件 圖
1.2 零 件 的 作 用
圖 1.1
零件圖所給定的零件是車床上的法蘭盤。臥式車床上的法蘭盤，為盤類 零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法 蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圖與變速箱體孔相配，以保證主軸 三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要的作用是標(biāo)明進(jìn)度，實現(xiàn)縱向進(jìn)給。
1.3 零 件 的 工 藝 分 析
法蘭盤是一個回轉(zhuǎn)體零件，擁有一組加工表面，以 20+0.045 為中心，包括
Φ 0
Φ45
Φ
㎜兩個端面，尺寸為 ㎜的圓柱面，兩個Φ90 ㎜的端面以及
-0.34 -0.017
兩個 100-0.12
端面上的 4 個透孔， 450
0
㎜的外圓柱面以及上面的銷孔，Φ90 ㎜端面上距
Φ -0.6
遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計
離中心線分別為 34 ㎜和 24 ㎜的兩個平面。 零件各表面之間位置精度要求主要是: (1)Φ100mm 左端面與Φ20mm 孔中
心軸的跳動度為 0.03 ; (2)Φ90mm 右端面與Φ 20mm 孔中心軸線的跳動度為
0.03 ; (3) 450
㎜的外圓與Φ20mm 孔中心軸線的圓跳動公差為 0.03。
Φ -0.017
經(jīng)過以上對加工表面的分析,我們可先選定粗基準(zhǔn),加工出精基準(zhǔn)所在的 加工表面,然后借助專用夾具對其他加工表面進(jìn)行加工,以此保證它們的位置 精度。
2 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 確 定 毛 坯 的 制 造 形 式
零件材料為 HT200，由于該零件主要承受靜壓力，因此選用鑄件。并且 生產(chǎn)批量給定為中批生產(chǎn)，零件輪廓尺寸不大，毛坯結(jié)構(gòu)比較簡單，因此毛 坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，故采用鋼模鑄造，內(nèi)孔不鑄出，單件澆 注。金屬模澆鑄有生產(chǎn)率高，單邊余量小，結(jié)構(gòu)細(xì)密等優(yōu)點。這從提高生產(chǎn) 率，保證加工精度方面考慮也是應(yīng)該的。
2.2 基 準(zhǔn) 的 選 擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與 合理，可以使加工品質(zhì)得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中 會問題百出，更嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的
工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點是:一要考慮如何分配各加工表面的余 量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個 要求常常是不能兼顧的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證 各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)(這就是粗基準(zhǔn)選擇 原則里的余量足夠原則)現(xiàn)選取中Φ45 外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床. 上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達(dá)到完全定位。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。主要以Φ20mm 內(nèi)孔和
Φ100mm 外圓左端面為精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行 尺寸換算。
3 工藝路線的擬定
3.1 選 擇 加 工 方 法
該法蘭盤零件的加工面有外圓，孔，端面，槽等，材料為 HT200，以公 差等級和表面粗糙度要求，參考查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 擬定工藝路線相關(guān)表格確定各表面加工方法如下：
Φ
㎜的左端面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度為 Ra1.6μm，
-0.34
（1） 100-0.12
需要粗車，半精車，精車。
Φ
㎜的外圓柱面：公差等級為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.8μm，
-0.34
（2） 100-0.12
需要粗車，半精車，精車。
（3）B 面：其中兩端面尺寸精度不高，外圓柱面公差等級為 IT9，但表 面粗糙度都為 Ra0.4，需要需要粗車，半精車，精車，拋光。
（4）Φ90 ㎜右端面：尺寸精度不高，表面粗糙度為 Ra1.6μm，需要粗 車，半精車，精車。
（5）Φ90 ㎜外圓柱面：為未注公差，表面粗糙度為 Ra0.4μm，需要粗 車，半精車，磨削。
（6） 450
㎜外圓柱面：公差等級為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.8μm，
Φ -0.017
需要粗車，半精車，精車。
（7） 450
㎜端面：尺寸精度不高，表面粗糙度為 Ra1.6μm，需要粗
Φ -0.017
車。
（8） 20+0.045 ㎜孔：公差等級為 IT8，表面粗糙度為 Ra1.6μm，需要鉆
Φ 0
孔，粗鉸，精鉸。
（9）距軸線 34 ㎜平面：尺寸精度不高，表面粗糙度為 Ra3.2μm，需要 粗銑，精銑。
（10）距軸線 24 ㎜平面：尺寸精度不高，表面粗糙度為 Ra0.4μm，需 要粗銑，精銑，磨削。
（11）4 個Φ9 ㎜的孔：為未注尺寸公差，公差等級按 IT14，表面粗糙 度為 Ra6.3μm，需要鉆孔。
（12）Φ4 ㎜和Φ6 ㎜孔：Φ4 ㎜孔公差等級按 IT14，表面粗糙度為 Ra6.3 μm，Φ6 ㎜孔公差等級為 IT9，表面粗糙度為 Ra3.2μm，需要鉆孔，擴(kuò)孔。 3.2 加 工 階 段 的 劃 分
零件的加工質(zhì)量要求較高或結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時，一般工藝路線較長，工序 較多，通常在安排工藝路線時，將其分成幾個階段。
該法蘭盤的加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工、 精加工階段和磨削加工。
在精加工階段，首先將精基準(zhǔn)( 20+0.045 的孔和Φ90 的右端面）準(zhǔn)備好，
Φ 0
使后續(xù)工序都可采用精定位加工，保證其他加工表面的精度要求;然后粗車法 蘭盤的右端面、Φ90 右端面、槽 3x2、精銑Φ90 左側(cè)面和Φ90 右側(cè)面、鉆φ 20 內(nèi)孔。最后才鉆Φ4 孔、Φ6 孔、Φ9 孔、鉸Φ6 孔;在精加工階段，進(jìn)行 磨削Φ100 外圓、Φ100 右端面、Φ90 左端面、Φ90 右側(cè)面、Φ45 外圓， 完成整個工序的加工。
3.3 工 序 的 集 中 與 分 散
選用工序集中原則安排法蘭盤的加工工序。由于該法蘭盤的生產(chǎn)類型為 中大批生產(chǎn)，而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔 助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面,有利于保證各加工表面之間 的相對位置精度要求，例如表面的跳動位置誤差。
3.4 制 定 加 工 順 序
制定工藝路線得出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精 度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采 用萬能性機(jī)床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外， 還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
⑴ 工藝路線方案一
工序 1 粗銑Φ20 孔兩端面 工序 2 鉆、粗鉸孔Φ20
工序 3 粗銑Φ90 外圓柱面上平行于軸線的兩個平面 工序 4 精銑Φ20 孔兩端的端面
工序 5 精絞Φ20 的孔
工序 6 粗車Φ45、Φ90、Φ100 的外圓，粗車 B 面與Φ90 的右端面工 序 7 半精車Φ45、Φ90、 Φ100 的外圓，半精車 B 面與Φ90 的端面，對 Φ100、Φ90、Φ45 的圓柱面倒角，倒Φ45 兩端的過度圓弧，車退刀槽，車 Φ20 內(nèi)孔兩端的倒角
工序 8 精車Φ100 外圓面，精車 B 面，精車Φ90 的右端面，精車Φ45 的圓柱面
工序 9 精銑Φ90 外圓柱面上平行于軸線的兩個平面 工序 10 鉆 4-Φ9 透孔
工序 11 鉆Φ4 孔，鉆鉸Φ6 的銷孔 工序 12 磨Φ45、Φ100 的外圓
工序 13 磨Φ90 外圓柱面上距離軸線 24mm 的平面 工序 14 磨 B 面
工序 15 刻字劃線
工序 16 Φ100 外圓無光鍍鉻 工序 17 檢查
⑵ 工藝方案二
工序 1 粗車Φ100mm 端面，粗車Φ100mm 外圓柱面，粗車 B 面，粗車 Φ90 的外圓柱面
工序 2 粗車Φ45 端面及外圓柱面 工序 3 鉆粗絞Φ20 的內(nèi)孔
工序 4 半精車Φ100 的端面及外圓面，半精車 B 面，半精車Φ90 的外 圓柱面，對Φ100、Φ90 的外圓柱面進(jìn)行倒角，車Φ45 兩端的過渡圓弧，車 Φ20 孔的左端倒角
工序 5 半精車Φ45 的端面及外圓柱面，車Φ20 孔的右端倒角，車Φ 45 的倒角，車 3*2 的退刀槽
工序 6 精車Φ100 的端面及外圓面，精車 B 面 工序 7 精車Φ45 端面及外圓柱面
工序 8 精絞Φ20 的孔 工序 9 鉆 4—Φ9 透孔
工序 10 鉆Φ4 孔，鉆絞Φ6 孔
工序 11 銑Φ90 圓柱面上的兩個平面 工序 12 磨 B 面
工序 13 磨Φ90 外圓柱面上距離軸線 24mm 的平面 工序 14 劃線刻字
工序 15 Φ100 外圓無光鍍鉻 工序 16 檢查
⑶ 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一采用同時銑削加工兩個端面，可以提
高效率，而方案二采用車削端面，可以保證精度，方案一的效率雖高但精度 不能保證，應(yīng)把保證精度放在首位，故選用方案二車削兩端面。由于各端面 及外圓柱面都與Φ20 軸線有公差保證，所以加工各端面及外圓柱面時應(yīng)盡量 選用Φ20 孔為定位基準(zhǔn)。經(jīng)過比較修改后的具體工藝過程如下:
工序 1 鑄造毛坯
工序 2 粗車Φ100 端面及外圓柱面，粗車 B 面，粗車Φ90 的外圓柱面， 選用 CA6140 臥式車床。
工序
3
粗車Φ45 端面及外圓柱面，粗車Φ90 右端面。
工序
4
鉆、擴(kuò)、粗鉸Φ20 的孔 。
工序
5
粗銑，精銑Φ90 圓柱面上的兩個平面，選用 X52K 立式銑床。
工序
6
半精車Φ100 的端面及外圓柱面，半精車 B 面，半精車Φ90 的
外圓柱面
工序
7
半精車Φ45 的端面及外圓柱面，半精車Φ90 的右端面。
工序 8 精車Φ100 的端面及外圓，精車 B 面，倒角，選用 CA6140 臥式 車床。
工序 9 精車Φ45 的外圓，精車Φ90 的右端面，倒角，車退刀槽。 工序 10 精鉸Φ20 的孔，選用 Z525 立式鉆床。
工序 11 鉆 4-Φ9 的孔，選用 Z525 立式鉆床。
工序 12 鉆Φ4 孔，鉆、擴(kuò)Φ6 孔，選用 Z525 立式鉆床及專用夾具。 工序 13 磨Φ90 外圓柱面上距離軸線 24mm 的平面，粗磨、精磨 B 兩個
端面選用 M1420A 磨床。 工序 14 B 面拋光。 工序 15 刻線刻字。
工序 16 檢測入庫。
3.5 機(jī) 械 加 工 余 量 ， 工 序 尺 寸 及 毛 坯 尺 寸 的 確 定
“CA6140 車床法蘭盤”；零件材料為 HT200，硬度 190～210HB，毛坯重 量 1.4kg，生產(chǎn)類型為中大批量，金屬型鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，參考《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 5-28
到表 5-39 分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.Φ 45
0
-0.017
mm 外圓表面
參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-1
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸公差
工序尺寸及公差
精車外圓
0.6
45
0.017
Φ 450
-0.017
半精車外圓
1.4
45.6
0.1
Φ 45.60
-0.1
粗車外圓
2
47
0.3
Φ 47+0.1
-0.2
毛坯
4
49
0.5
Φ49+0
-0.5
-0.34
2.外圓表面Φ100-0.12 mm
參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-2
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸公差
工序尺寸及公差
精車外圓
0.6
100
0.22
Φ100-0.12
-0.34
半精車外圓
1.5
100.6
0.87
100.6-0.34
-0.43
粗車外圓
2.5
102.1
0.35
102.1-0.17
-0.18
毛坯
4.6
104.6
0
104.6-0.8
-0.8
3．B 面中外圓柱面 參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-3
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸公差
工序尺寸及公差
精磨外圓
0.3
45
0.6
Φ45-0.6
粗磨外圓
0.3
45.3
0.7
+ 0 .4
Φ45 .3 - 0 .3
半精車外圓
1.4
45.6
0.8
+ 0 .6
Φ45 .6 - 0 .2
粗車
2
47
1
+ 1
Φ47 0
毛坯
4
49
2
+ 1
Φ49 -1
0
4．孔Φ20 +0.045 mm 參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-4
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸公差
工序尺寸及公差
鉸孔
0.3
20
0.045
Φ20 +0.045 0
擴(kuò)孔
1.7
19.7
0.1
Φ19.7 +0.1
0
遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計
鉆孔
18
18
0.6
Φ18 +0.6
0
毛坯
20
5.B 中兩個端面 參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-5
工序名稱
工序余量
精磨
0.1
粗磨
0.8
半精車
1
粗車
1.6
毛坯
3.5
6.Φ90 外圓
參照相關(guān)書籍確定各工序尺寸及加工余量
表 3.5-6
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車外圓
0.4
90
0.6
Φ 900
-0.6
半精車外圓
1.5
90.4
0.7
Φ 90.4+0.3
-0.3
粗車外圓
2.5
91.9
1.0
Φ 91.9+0.5
-0.5
毛坯
4.4
94.4
2.0
Φ94.4+1
-1
7.Φ 45
0
-0.017
mm 的端面
-0.34
1）按照書上，鑄件重量為 1.4kg，Φ100-0.12 mm 端面的單邊加工余量為
-0.8
2.0～3.0，取 Z=2.0mm，鑄件的公差按照表，材質(zhì)系數(shù)取 M 1 ，復(fù)雜系數(shù)取 S2 ， 則鑄件的偏差為 +0.7 ；
2）精車余量：單邊為 0.2mm，精車公差既為零件公差-0.08；
3）半精車余量：單邊為 0.6mm，半精車公差的加工精度為 IT9，因此可 以知道本工序的加工公差為-0.12mm；
4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為 Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為 IT11 級，因此，
可以知道本工序的加工公差為-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有 加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加 工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
-0.017
Φ 450 mm 端面的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下圖：
由圖可以知道：
毛坯名義尺寸為：94+2=96（mm）
圖 3.1
毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm） 毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm） 粗車后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm） 粗車后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）
半精車后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm） 半精車后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm） 精車后尺寸為 94mm
加工余量計算 表 3.5-7
工序
加工尺寸
鑄 造 毛 坯
粗車
半精車
精車
及公差
最 大
96.7
95.2
94.6
加工前
尺寸
最 小
95.2
94.88
94.48
加工后
最 大
96.7
95.2
94.6
94.04
尺寸
最 小
95.2
94.88
94.48
93.96
加工余量
2
1.2
0.6
0.2
加工公差
+0.7
-0.8
-0.32
-0.12
-0.08
8.Φ90 右端面工序余量
表 3.5-8
工序名稱
工序余量
精車
0.1
半精車
0.4
粗車
1.5
9.Φ90 圓柱面上距Φ20 孔中心線 34mm 的面余量
表 3.5-9
工序名稱
工序余量
精銑
0.7
粗銑
10.3
毛坯
11
10.Φ90 圓柱面上距Φ20 孔中心線 24mm 的面
表 3.5-10
工序名稱
工序余量
精磨
0.05
精銑
0.15
半精銑
0.7
粗銑
20.1
毛坯
21
綜合以上數(shù)據(jù)繪制出毛坯圖：
圖 3.2
3.6 確 定 切 削 用 量 即 基 本 工 時
確定工序 1： 粗車Φ100 端面及外圓柱面，粗車 B 面，粗車Φ90 的外圓 柱面的切削用量及基本工時:
1.加工條件
工件材料: HT200 δb= 220MPa 機(jī)床: CA6140 臥式車床
刀具:采用刀片材料為 YT15，刀桿尺寸 16x25 mm2
, Kγ =90,
γ0 =15°,
α0 =12°, γε =0.5mm 2.計算切削用量
（1）粗車Φ100mm 端面
a)已知毛坯長度方向的加工余量為 3+0.8-0.7mm,考慮的模鑄拔模斜度，
ap = 4mm
p
b)進(jìn)給量 f 根據(jù)材料中,當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16x25 mm2 ， a >3--5mm,以及工件
直 徑 為 100 時 ， f=0.7--1.0mm/r 按 CA6140 車 床 說 明 書 ( 見 切 削 手 冊 ) 取 f=0.9mm/r
c)計算切削速度，按《切削手冊》,切削速度的計算公式為(壽命 T=60min)
vc =
Cv K
p
T maxv f yv y
（3-1）
其中: Cv=342，Xv=0.15, yv=0.35,m=0.。修正系數(shù) kv 見《切削手冊》, 即 KMv=1.44 ， KNv=0.8 Kkv=1.04 ， Kkrv=0.81 ， KBv=0.97 。 所 以 Vc=158.6(m/min)
d)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns =1000Vc/πdw=1000×158.6/π×100=504r/min 按機(jī)床說明書見《工藝手冊》,與 504r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 480r/min
及 600r/min。現(xiàn)選取 nw=480r/min。所以實際切削速度 v=110r/min。 切削工時，按《工藝手冊》相關(guān)表取
L = 100 - 20 = 40mm
2
l1 = 20
l2 = 0
（3-2）
m
t = 1+ l1 + l2 + l3 =
nw f
40 + 2
480 ′ 0.9
= 0.09(min)
（1）粗車中 100mm 外圓柱面，同時應(yīng)檢驗機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 a)切削深度，單邊余量 Z=2mm,分二次切除。
b)進(jìn)給量，取 f=0.9mm/r
Cv
c)計算切削速度 vc =
m xv
y Ky
v
T ap f
d)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns =1000Vc/πdw=1000×132/π×100=420r/min 按機(jī)床說明書見《工藝手冊》與 420r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 480r/min。
現(xiàn)選取 480r/min,所以實際切削速度 Vc=πdns/1000=150m/min e)檢驗機(jī)床功率主切削力 F 按《切削手冊》所示公式計算
F = C a
f
xFc
c Fc p
yFc
v
nFc c
FFc
（3-3）
其中 CFc=2985，xFc=1.0，yFc=0.65，nFc=0.15,
所以 Fc= 2985×1.0×0.5^0.65×0.63×0.89 =1122.4(N)
切削時消耗功率 Pc=1122.4×150/6×10^4=2.81（KW） 由《實用機(jī)械加工工藝手冊》中 CA6140 機(jī)床說明書可知，CA6140 主電機(jī)
功率為 7.5kw.轉(zhuǎn)速為 480r/min 時主軸傳遞的最大功率為 4. 5kw.所以機(jī)床功 率足夠，可以正常加工。
f)校驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主切削力 Fc=1122.4N.徑向切削力 Fp 按
《切削手冊》所示公式計算
F = C a
f
xFp
p Fp p
yFp
nFp c
KFp
（3-4）
v
其中 CFp=1940， xFp=0.9, yFp=0.6, nFp=-0.3, Kkr=0.5。所以 Fp=1940
×1.5^0.9×0.5^0.6×150^-0.3×0.59×0.5=203（N）
而軸向切削力 Ff=2882×1.5×0.5^0.5×150^-0.4×0.34×1.17=442(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn) 給機(jī)構(gòu)的作用力為 F=Ff+μ(Fc+ Fp)= 442+0.1x(1122.4+ 203)= 442+132.5= 574.5N
而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為 3530 N 見《切削手冊》故機(jī) 床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
g)切削工時: t = 1+ l1 + l2 + = 10 + 40 + 2 = 0.1(min)
nw f
480 ′ 0.9
(3) 粗 車 B 面
a) 切 削 深 度 。 單 邊 余 量 Z= 55-50-1/2=2mm, 分 一 次 切 除 。 b) 進(jìn) 給 量 根 據(jù) 《 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊 》 取 f=0. 9mm/r
c) 計 算 切 削 速 度
vc =
Cv K
p
T maxv f yv y
其中：cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2
修正系數(shù)見《切削手冊》表,即 KMv=1.44，KNv=0.8 ，Kkv=1.04, Kkrv=0.81， KBv=0.97
所以 Vc=126m/min
d)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/πdw=1000×126/π×106=378r/min,按 機(jī)床說明書見《工藝手冊》, 與 378r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 400r/min?，F(xiàn)選 取 nw =400r/min.
所以實際切削速度 Vc=π×106×400/1000=133r/min e) 切削工時，按《工藝手冊》表,
m
t = 1+ l1 + l2 + i =
nw f
2
400 ′ 0.9
= 0.833(min)
確定工序 10：鉆 4-Φ9 的孔 1.加工條件
機(jī)床: Z525 立式搖臂鉆床 刀具:根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表選取高 速鋼麻花鉆Φ9。
2.計算切削用量
a)進(jìn)給量查表取 f=0.13mm/r，因為是透孔，所以根據(jù)零件圖要求切削深 度取 10mm。
b)切削速度根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表，查得 V=30m/min。 c)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
Ns=1000vc/πdw=1000×90/π×9=1061r/min 按機(jī)床說明書見《工藝手冊》,與 1061r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 1012r/min。
現(xiàn)選取 nw=1012r/min.
所以實際切削速度 Vc=π×9×1012/1000=28.6m/min 切削工時，按《工藝手冊》表,
m
t = 1+ l1 + l2 i
nw f
其中 l=8mm;
l1 =4mm;
l2 =3mm
所以 tm=0.11（min）,由于有四個孔所以切削工時為 4tm =0.44min.
4 夾具的設(shè)計與分析
4.1 確 定 加 工 工 序
本次參考機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計機(jī)床專用夾具圖冊設(shè)計一個工序 10 的鉆孔夾具，為了縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低夾具制造成本，互換性好，節(jié)省 裝夾時間，夾具設(shè)計應(yīng)做到結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便，多采用標(biāo)準(zhǔn)件等。
本工序所要鉆的 4 個孔相對位置固定，有一定的公差要求。為了使鉆孔 的位置精確，提高加工精度，必須對零件進(jìn)行定位，使之滿足使用要求。由 于 4 個孔均為透孔，因此要求限制除了 Z 的移動的 5 個自由度。
4.2 夾 具 的 設(shè) 計
1.夾具結(jié)構(gòu)和類型的選取
圖 4.1
鉆床類夾具構(gòu)造主要分為固定模板式鉆模，復(fù)蓋式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模和 回轉(zhuǎn)式鉆模四種。其中固定式鉆模應(yīng)用于鉆模本身質(zhì)量較大或鉆直徑較大平
行孔系時;
復(fù)蓋式鉆?？尚?，工作時可直接復(fù)在工件上;用銷釘或鉸鏈與夾具體聯(lián) 接。翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工不同方向的孔?；剞D(zhuǎn)式鉆模加工沿圓周分布的 孔。
本工序采用復(fù)蓋式鉆模較合理，初步設(shè)計出用心軸聯(lián)接鉆模板的復(fù)蓋式 鉆模方案如圖：
圖 4.2
2.夾具定位元件的選擇
定位元件的作用是確定工件在夾具上的正確位置。如夾具上的圓柱銷、 菱形銷和支承板都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據(jù)了正確的位置。 由鉆 4-Φ9 孔工序圖可知，待加工的 4 個孔與Φ20 孔中心以及Φ90 外圓上兩 個平面之間有相對位置要求，對Φ100 底端面也有垂直度要求，其設(shè)計基準(zhǔn) 為Φ20 孔的中心線。該工序?qū)庸ぞ纫蟛皇呛芨?，要求限制工?5 個自 由度。選擇以Φ20 內(nèi)孔和Φ100 大端面為組合定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合誤
遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計
差。其中Φ100 端面處以大平面定位，限制 X 旋轉(zhuǎn)、Y 旋轉(zhuǎn)、Z 移動；Φ20 內(nèi)孔處以短圓柱銷定位，限制 X 移動、Y 移動。另選用Φ90 外圓面上距中心 線 24mm 的平面作為基準(zhǔn)定位，限制 Z 旋轉(zhuǎn)。初步設(shè)計出兩種銷釘方案，方案 1：將鉆模板下部分做成一個內(nèi)腔，其內(nèi)部有一個平面與距中心線 24 的平面 貼合來實現(xiàn)定位。方案 2：用一塊連接板將定位銷聯(lián)接在鉆模板本體上，其 中連接板以兩個螺釘緊固在鉆模板邊緣。與方案 1 相比，方案 2 結(jié)構(gòu)簡單、 工藝性好，利于制造，調(diào)節(jié)方便。因此，此處定位方式選擇方案 2。
圖 4.3
這樣一來，實際限制了工件的 6 個自由度，實現(xiàn)了完全定位，達(dá)到了正 確限
定工件位置的目的，也符合“六點定位”法則。 3.鉆套的設(shè)計
a)鉆套種類的選擇
鉆套是鉆床上特有的-種元件，用來確定刀具的位置和在加工中引導(dǎo)刀 具。-般有①固定鉆套、②可換鉆套、③快換鉆套三種。當(dāng)工件形狀或工序的
加工條件不適宜采用_上述標(biāo)準(zhǔn)鉆套時，就要根據(jù)具體情況設(shè)計特種鉆套。例 如:該工序被加工Φ9 孔與Φ45 外圓之間距離比較小，需要設(shè)計出特種鉆套。
b)鉆套內(nèi)徑尺寸、公差及配合的選擇
鉆套內(nèi)徑 d 應(yīng)按鉆頭的引導(dǎo)部分來確定，即鉆套內(nèi)徑的基本尺寸，應(yīng)等 于鉆
頭的最大極限尺寸。
該工序選用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭Φ9，直柄麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn) GB/T6135.3- 1996.其結(jié)構(gòu) 及相關(guān)尺寸如下圖:
圖 4.4
鉆頭最大尺寸Φ9,切削部分長度為 81mm,鉆頭剛度一般 ,取鉆套內(nèi)徑 d=9mm,公差采用 F7，采用加長鉆套。
c)鉆套與工件距離 S
鉆套與工件表面的距離 S 的選擇主要考慮排屑和引偏量的問題。間隙過 小，排屑不利。間隙過大會使引偏量過大，加工誤差增大。據(jù)《現(xiàn)代制造工 藝基礎(chǔ)》介紹，加工鑄鐵等脆性材料時常取間隙為(0.3--0.7) d。此處取 S=6mm。
圖 4.5
鉆套總高約按 H/d=2--2.5 取得 H=21mm,需要指出,為了有利于鉆頭的引 進(jìn)，鉆套內(nèi)徑進(jìn)口處做成圓角，為了排屑容易，內(nèi)徑下端也作了倒角，并且 在鉆套與鉆模板配合的地方設(shè)計為燕尾槽形式。
圖 4.6
d)鉆套的材料
鉆 套 材 料 一 - 般 選 擇 硬 度 高 、 耐 磨 性 好 的 材 料 。 常 用 材 料 為 T10A,T12A,CrMn
鋼或 20 鋼滲碳淬火。當(dāng)鉆套內(nèi)徑 d≤10mm 時常采用 CrMn 鋼。本工序鉆 套內(nèi)徑為 9mm，材料采用 CrMn 鋼，經(jīng)熱處理后硬度達(dá)到 HRC60--64。
4.鉆模板設(shè)計 生產(chǎn)中，鉆模板在保證有足夠剛度的前提下要盡量減少其重量。其厚度
通常按鉆套高來確定，一般取 12--30mm。此處，由于鉆套高 H=21mm,且加工 孔徑不是很大，軸向切削力較小，鉆模板厚度采用 15mm 即可保證有足夠剛度。 其結(jié)構(gòu)設(shè)如圖：
圖 4.7
5.夾具體(底座)的設(shè)計
夾具體是夾具的基座和骨架，用來安裝和固定定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)和鉆 模板的實體。具體大小根據(jù)整個機(jī)構(gòu)的大小而調(diào)整，要保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定，所 以形位公差有較嚴(yán)格的要求。因為本工件外形和被加工孔的尺寸都不大，所 以沒有將夾具體固定。
本鉆模中底座屬于夾具體，關(guān)于底座的設(shè)計有兩點值得提及，第一:定位 面圖示 B 面的大小一定要比Φ100 外圓端面小。因為 B 面是零件的一個定位 面，若 B 面較大，經(jīng)過多個工件的加工之后，在 B 面上會因磨損而留下痕跡， 致使零件定位誤差加大，甚至產(chǎn)生廢品。當(dāng)然，用三個支撐釘代替大平面來 定位也是可取的。第二:底座的支腳設(shè)計為四個而不是三個，這是為了便于發(fā) 現(xiàn)支腳下面是否粘有切屑等污物，以保證鉆模能處于正確位置(防止歪斜時影 響加工精度，或折斷鉆頭)。
圖 4.8
6.其他裝置
連接板:連接板用于將定位銷與鉆模板連接起來，是在對 2.夾具定位元 件的選擇中所述定位方案 1 的簡化、改進(jìn)過程中設(shè)計出來的。其中連接板以 兩個螺釘緊固在鉆模板邊緣,定位銷又通過螺母聯(lián)接在連接板上。方便制造和 裝配，并且螺母、螺釘都選用了標(biāo)準(zhǔn)件，降低了夾具制造成本,符合夾具設(shè)計 的總原則。
圖 4.9
7.夾緊裝置的設(shè)計
夾緊裝置的作用是將工件夾緊夾牢，保證工件在加工過程中正確位置不 變。
工件是在立式鉆床上進(jìn)行加工，加工力及振動較大，要求夾緊裝置具有
足夠的強(qiáng)度。鑒于該工件較小，批量又不大，并考慮到使夾具結(jié)構(gòu)簡單，降 低生產(chǎn)成本，因此，本設(shè)計采用由螺桿、螺母和開口墊片組成了螺母夾緊機(jī) 構(gòu)。其中螺桿與定位短銷組合成一根心軸圖 4.10，使其同時具有定位和加緊 作用。定位心軸的右端即定位短銷所在端，圖 4.11 用螺母緊固在底座上， 另一端通過螺母壓在鉆模板_上進(jìn)行夾緊，配合上具有快卸功能的開口墊片圖 4.11，加工前擰緊螺母，夾緊工件，以防工件旋轉(zhuǎn)，加工后松開螺母不用全 部旋出，即可依次取下墊片、鉆模板和工件，實現(xiàn)了快速加緊和松夾，提高 了生產(chǎn)效率。
圖 4.10
圖 4.11
4.3 切 削 力 及 夾 緊 力 的 計 算
1.夾緊力的確定 本夾具采用的是螺旋夾緊中的螺母加緊機(jī)構(gòu)。查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計》，
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的計算。
該設(shè)計為“用扳手的六角螺母”,螺紋直徑 10mm,螺距 1.5mm,手柄長度 120.mm,作用力 45N，夾緊力 3550N。
力源裝置的選用：由于螺旋加緊機(jī)構(gòu)增力比較大，實際上所需原動力很 小。并且操作簡單，因此采用手動即可。
2.切削力的計算 工件材料:灰鑄鐵(HB190) 刀具材料:高速鋼 鉆削力矩 M:
M = 0.21D2 f
K
0.8
p
（4-1）
鉆削力 F:
Ff = 419Df
0.8
K
p
（4-2）
其中 f-----每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，mm D------鉆頭直徑，mm Kp-----修正系數(shù)
D=10mm, f=0.13mm/r, Kp=(HB/150)^0.6=(190/150)^0.6=1.15 所以，鉆削力矩 M =0.21×10^2 ×0.13^0.8x1.15=4.27N·m 鉆削力 Ff=419×10×0.13^0.8×0.15=942N
4.4 誤 差 分 析 與 校 核
該鉆模能否確保工件的精度要求，下面將進(jìn)行有關(guān)誤差的分析和校核: 工件上被加工的 4 個Φ9 孔未注公差值，查《公差與配合實用手冊》， 得基 本尺寸 20mm 對應(yīng)的公差為±0.12mm:尺寸 12mm 對應(yīng)的公差為±0.10mm。定位 簡圖如圖所示：
圖 4.12
(1)影響尺寸 20mm 的誤差分析。 定基誤差：由于基準(zhǔn)重合，所以定基誤差δ定基=0 定位誤差：本工序定位方式為一孔一面定位。查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計》
表，定位誤差計算。知:工件在夾具中的定位誤差δ定位:δ定位=δD+δd+
△mi
其中△mi 為定位孔與定位銷間的最小間隙。
查得δd=-0.021，△mi=+0.039, 由零件圖知δD=+0.045 所以δ定位
=0.045+(-0.021)+0.039=0.063
夾緊誤差：在夾緊工件時，定位面接觸變形甚小，工件壁部彈性變形可 能使被加工孔的軸線在卸下工件后變斜，但其值較小，估計不會大于 0.01mm, 可按δ夾緊=0.01 來估算。
安裝誤差：鉆模不需要在鉆床上安裝，因此不考慮。 調(diào)整誤差：調(diào)整誤差可分兩項，一項是鉆套座孔軸線對定位端面的的距
離尺寸(即工件相應(yīng)尺寸的平均尺寸，此處是 12)公差，其值可取工件相應(yīng)尺 寸公差(O.12mm)的 1/3 至 1/5，今按 1/5 取為+0.024mm;另-項是鉆套內(nèi)外圓 的同軸度允差，一般取 0.01 至 0.005mm，今取為 0.01 mm。這兩項之和為 0.058mm。
對刀誤差：對刀誤差即鉆頭在加工過程中的偏斜誤差。刀具與鉆套的最 大配合間隙 Xmax 會引起刀具的偏斜，將導(dǎo)致加工孔的偏斜量 X2 :
（4-3）
式中 B: 工件厚度 H:鉆套高度 S:排屑空間的高度
工件厚時，按 X2 計算對刀誤差:δ對刀=X2 工件薄時，按 Xmax 計算對刀誤差: δ對刀=Xmax。
而該工序中雖然不算深孔，但由于孔所在平面距零件上表面較遠(yuǎn)，仍視 為厚工件情形進(jìn)行計算。
由零件圖知: B=8mm; 由前面設(shè)計內(nèi)容知:H=21 mm，S=6mm， 鉆頭按
0 +0.028
Φ9-0.09 mm，鉆套內(nèi)孔按Φ9+0.013 mm,鉆頭磨損量定為 0.02mm，則有:δ對刀
=X2=[(B+S+H/2)/h]Xmax=[（8+6+21/2）/21](0.028+0.09+0.02)=0.061
以上各項誤差，按最大值相加時，其總和 δ總=0.063+0.01+0.058+0.061=0.192mm<0.24 mm
(2)影響尺寸 12mm 的誤差分析(與尺寸 20mm 同理)。 a) δ定基=0
b) δ定位=0.063mm c) δ夾緊=0.01 mm d) δ安裝 不考慮
e) δ調(diào)整=1/5×0.20+0.01=0.05mm
f) δ對刀=0.061
δ總=0.063+0.01+0.05+0.061=0.184mm 小于允差 0.20mm。尚有一定的精 度儲備，所以可以認(rèn)為該鉆模能保證工件的加工精度要求。
總結(jié)
此次課程設(shè)計接近一個月的時間，通過本次設(shè)計使自己對零件的加工工 藝有了進(jìn)一步的了解，也在 CAD 的繪制和 word 的編寫方面做到了熟練生巧， 能夠自己繪制出不是特別復(fù)雜的零件圖。培養(yǎng)了我的綜合運用機(jī)械制造技術(shù) 基礎(chǔ)課程及其他方面的知識來解決實際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。 在此期間我通過上網(wǎng)查閱資料和查閱相關(guān)書籍完成相關(guān)的任務(wù)設(shè)計，雖然可 能這次設(shè)計過程中存在著些許的問題，但是對我在知識方面的掌握和接下來 畢業(yè)設(shè)計的制作起到很大的幫助。
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