CA6140車床法蘭盤831004的鉆4-φ9孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備含CATIA三維及非標8張CAD圖

CA6140車床法蘭盤831004的鉆4-φ9孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備含CATIA三維及非標8張CAD圖,ca6140,車床,法蘭盤,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,catia,三維,非標,cad 任 務(wù) 書 一 、 設(shè)計題目:法蘭盤機械加工工藝規(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 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 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 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 的 編 制 和 機 床 夾 具 設(shè) 計 全 部 內(nèi) 容 。（ 約 5000-8000 字 ） 1 份 四、進度安排 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 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 和 所 加 工 工 序 的 機 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 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 確 ，設(shè) 計 方 案 合 理 ，圖 紙 表 達 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會。這次設(shè)計對自己未來將從事的 工作進行一次適應(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 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。主要的作用是標明進度，實現(xiàn)縱向進給。 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,加工出精基準所在的 加工表面,然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工,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 的 選 擇 定位基準的選擇是工藝規(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，更嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)的 工序提供精基準。選擇粗基準的出發(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(這就是粗基準選擇 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。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，達到完全定位。 （2）精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合與統(tǒng)一基準原則。主要以Φ20mm 內(nèi)孔和 Φ100mm 外圓左端面為精基準。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行 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( 20+0.045 的孔和Φ90 的右端面）準備好， 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)當考慮經(jīng)濟效果，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。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、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 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)進給量 f 根據(jù)材料中,當?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)確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns =1000Vc/πdw=1000×158.6/π×100=504r/min 按機床說明書見《工藝手冊》,與 504r/min 相近的機床轉(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)檢驗機床功率及進給機構(gòu)強度 a)切削深度，單邊余量 Z=2mm,分二次切除。 b)進給量，取 f=0.9mm/r Cv c)計算切削速度 vc =  m xv y Ky v T ap f d)確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns =1000Vc/πdw=1000×132/π×100=420r/min 按機床說明書見《工藝手冊》與 420r/min 相近的機床轉(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《實用機械加工工藝手冊》中 CA6140 機床說明書可知，CA6140 主電機 功率為 7.5kw.轉(zhuǎn)速為 480r/min 時主軸傳遞的最大功率為 4. 5kw.所以機床功 率足夠，可以正常加工。 f)校驗機床進給系統(tǒng)強度已知主切削力 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,則切削羅在縱向進給方向?qū)M 給機構(gòu)的作用力為 F=Ff+μ(Fc+ Fp)= 442+0.1x(1122.4+ 203)= 442+132.5= 574.5N 而機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為 3530 N 見《切削手冊》故機 床進給系統(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 給 量 根 據(jù) 《 機 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)確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/πdw=1000×126/π×106=378r/min,按 機床說明書見《工藝手冊》, 與 378r/min 相近的機床轉(zhuǎn)速為 400r/min。現(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 機床: Z525 立式搖臂鉆床 刀具:根據(jù)《機械加工工藝手冊》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)《機械加工工藝手冊》表，查得 V=30m/min。 c)機床主軸轉(zhuǎn)速 Ns=1000vc/πdw=1000×90/π×9=1061r/min 按機床說明書見《工藝手冊》,與 1061r/min 相近的機床轉(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 本次參考機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計機床專用夾具圖冊設(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，多采用標準件等。 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?？尚叮ぷ鲿r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。回轉(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 為Φ20 孔的中心線。該工序?qū)庸ぞ纫蟛皇呛芨撸笙拗乒ぜ?5 個自 由度。選擇以Φ20 內(nèi)孔和Φ100 大端面為組合定位基準，避免基準不重合誤 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。當工件形狀或工序的 加工條件不適宜采用_上述標準鉆套時，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。 該工序選用標準鉆頭Φ9，直柄麻花鉆，標準 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，鉆套內(nèi)徑進口處做成圓角，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、夾緊機構(gòu)和鉆 模板的實體。具體大小根據(jù)整個機構(gòu)的大小而調(diào)整，要保證機構(gòu)的穩(wěn)定，所 以形位公差有較嚴格的要求。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、螺釘都選用了標準件，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行加工，加工力及振動較大，要求夾緊裝置具有 足夠的強度。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 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構(gòu)。查《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計》， 螺旋夾緊機構(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，仍視 為厚工件情形進行計算。 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。 參考文獻 [1］崇凱主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南［M］.-北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 12 [2］李日。邵東向，王杰等著.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計機床專用夾具圖冊［M］.一 2 版.一哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2005.2 [3] 東北重型機械學(xué)院 . 機床夾具設(shè)計手冊［M］. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1980.1 [4] 徐灝. 機械設(shè)計手冊［M］. 北京：機械工業(yè)出版社 1991.9 [5］周昌治，楊忠鑒，趙之淵 . 機械制造工藝學(xué)［M］. 重慶：重慶大學(xué)出版社 1994.10 [6］肖繼德，陳寧平 . 機床夾具設(shè)計［M］. 北京：機械工業(yè)出版社 2005.3 [7］孫麗媛. 機械制造工藝及用夾具設(shè)計指導(dǎo) ［M］. 北京：冶金工業(yè)出版社 2002.5 [8］朱龍根 . 機械零件設(shè)計手冊［M］. 北京：機械工業(yè)出版社 2005.8 [9] 四川大學(xué)研究所 . 機床夾具設(shè)計圖冊［M］. 北京：機械工業(yè)出版社 2003.10 [10]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1991. 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