CA6140車(chē)床831004車(chē)床法蘭盤(pán)機(jī)加工工藝和鉆φ4孔專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)【17】,17,CA6140,車(chē)床,831004,法蘭盤(pán),加工,工藝,專(zhuān)用,夾具,設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 緒 論 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 機(jī)械制造技術(shù)是一門(mén)非常重要的技術(shù)，人類(lèi)的發(fā)展過(guò)程就是一個(gè)不斷的制造過(guò)程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個(gè)方面的意義。 1． 社會(huì)發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān) 2． 制造技術(shù)是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ) 3． 制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱 4． 制造技術(shù)國(guó)力和國(guó)防的后盾 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生通過(guò)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉： （1）能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的時(shí)間知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。 （2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)借據(jù)（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工的夾具的能力。 （3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱(chēng)、出處，能夠做到熟練運(yùn)用。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指導(dǎo) 2 目 錄 緒 論 一、零件的分析………………………………………………………………………………4 1.1 零件的作用………………………………………………………………………………4 1.2 零件的工藝分析…………………………………………………………………………4 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………6 2.1 確定毛坯的制造形式……………………………………………………………………6 2.2 基面的選擇………………………………………………………………………………6 2.3 制定工藝路線……………………………………………………………………………7 2.3.1 工藝路線方案一………………………………………………………………………7 2.3.2 工藝路線方案二………………………………………………………………………9 2.3.3 最終工藝路線………………………………………………………………………10 2.4選擇量具，刀具，夾具…………………………………………………………………10 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定………………………………………… 11 2.5確立切削用量 …………………………………………………………………………12 三、夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………14 3.1定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………………………14 3.2夾緊元件…………………………………………………………………………………15 3.3夾緊力計(jì)算………………………………………………………………………………15 3.4誤差分析…………………………………………………………………………………16 四、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………17 一、零件的分析 1.1生產(chǎn)概況 CA6140車(chē)床法蘭盤(pán)，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.4kg，生產(chǎn)批量為三萬(wàn)件生產(chǎn)類(lèi)型大批量，鑄造毛坯 1.2零件的工藝分析 1.2.1零件的作用 題目所給的零件是CA6140車(chē)床的法蘭盤(pán)。主要是用來(lái)安裝在機(jī)床上，起到導(dǎo)向的作用使機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，零件上精度要求較高的兩個(gè)平面用以裝配，4個(gè)孔是用于連接其他機(jī)構(gòu)或零件的。 1.2.2零件的工藝分析 CA6140車(chē)床共有八處加工表面，其間有一定位置要求。以法蘭盤(pán)右端 φ45mm的外圓及 φ90mm的右端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤(pán)夾緊 φ45mm外圓可同時(shí)消除四個(gè)自由度，再以φ90mm的右端面定位可限制兩個(gè)自由度。分述如下： 1. 以φ100為基準(zhǔn)面加工表面 這一組加工表面包括： ，的右端面并導(dǎo)角 2．以??端面為基準(zhǔn)，車(chē)、、外圓，并導(dǎo)，和。 3.?以??端面為基準(zhǔn)，?先用的鉆頭鉆孔，然后再用鉸刀鉸孔,由于孔與有跳動(dòng)的要求，所以要以端面為基準(zhǔn)。 4．要以孔為基準(zhǔn)，精車(chē)所有外圓面，使其達(dá)到要求。 由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。同時(shí)保證它們之間的跳動(dòng)要求和尺寸要求等。 1.2.3零件的審查 （1） φ100mm左端面與孔φ20mm中心的軸向跳動(dòng)度為0.03 ； （2） φ90mm右端面與孔φ20mm中心的軸向跳動(dòng)度為0.03 ； （3） 的φ45mm外圓與孔φ20mm中心的徑向圓跳動(dòng)為 0.03mm。 經(jīng)過(guò)對(duì)以上加工表面的分析，我們可先選定φ45mm外圓為粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)孔φ20mm所在的加工表面，然后借助專(zhuān)用夾具對(duì)其他加工表面進(jìn)行加工，保證它們的位置精度。 4 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1確定毛坯的制造形式 ?零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中承受交變載荷及沖擊性載荷不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。 2.2基面的選擇 ?基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于一般的軸類(lèi)零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對(duì)于本零件來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)）根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取孔外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。 2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。 2.2.3工件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有個(gè)圓、內(nèi)孔、端面、車(chē)槽等，材料為HT200。參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8 一．φ100mm外圓面：公差等級(jí)為IT6~IT8，表面粗糙度為 0.8, 采用粗車(chē)→半精車(chē)→磨削的加工方法。 二．φ20mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT8~IT9，表面粗糙度為1.6 ，采用鉆→擴(kuò)→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車(chē)刀加工。 三． φ45mm外圓面：公差等級(jí)為IT6~IT7，表面粗糙度為0.4 ，采用粗車(chē)→半精車(chē)→磨削的加工方法。 四． φ90mm外圓：公差等級(jí)為IT6~IT7，表面粗糙度為 0.4，采用的加工方法為粗車(chē)→半精車(chē)→磨削的加工方法。 2.3制定工藝路線 ?制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),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)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)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。 2.3.1.工藝路線方案一 工序一 以為粗基準(zhǔn)，粗車(chē)端面及外圓，并導(dǎo)，選用CA6140機(jī)床。 工序二 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車(chē)、外圓，并導(dǎo)，和。 工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達(dá)到的尺寸。 工序四 導(dǎo)右端面角 工序五 以?xún)?nèi)孔為基準(zhǔn)精車(chē)左端面和右端面并保證跳動(dòng)在0.03內(nèi),并切槽。 工序六 以右端面和外圓面定位,利用兩個(gè)端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。 工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。 工序八 以一個(gè)銑好的平面定位,再利用另外一個(gè)平面夾緊,鉆的通孔,再擴(kuò)孔到孔,保證尺寸為L(zhǎng)=7,再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。 工序九 以孔為基準(zhǔn)面,利用專(zhuān)用夾具,鉆4個(gè)孔。 工序十 再用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。 工序十一 檢查。 2.3.2.工藝路線方案二 工序一 車(chē) 柱體的右端面，粗車(chē)φ90mm右端面，車(chē)槽3×2，粗車(chē)、半精車(chē)外圓φ45 mm，車(chē)右端倒角。 工序二 粗車(chē)φ100mm柱體左、右端面，粗車(chē)φ90mm柱體左端面，半精車(chē)φ100mm左、右端面、φ90mm左端面，粗車(chē)外圓φ45mm、φ100mm、φ90mm。 工序三 半精車(chē)外圓φ45mm、φ100mm、φ90mm，車(chē) 100柱體的倒角，車(chē)φ45mm柱體的過(guò)度倒圓。 工序四 精車(chē) 100左端面，φ90mm右端面。 工序五 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸孔 20mm至圖樣尺寸并車(chē)孔左端的倒角。 工序六 粗銑、精銑φ90mm柱體的兩側(cè)面。 工序七 鉆 φ4孔，鉸 φ6孔。 工序八 鉆 4—φ9孔。 工序九 磨削外圓面φ100mm，φ90mm。 工序十 磨削，即φ45mm外圓面、φ100mm右端面、φ90mm左端面。 工序十一 檢測(cè)入庫(kù)。 雖然工藝路線二的工序仍然是十一步，但方案一是從左端面加工到右側(cè)，以φ45 mm的外圓作為粗基準(zhǔn)加工左端面及φ20mm的孔又以孔為精基準(zhǔn)加工，而方案二則是從右端面開(kāi)始加工到左端面，然后再鉆孔φ20mm，這時(shí)則很難保證其圓跳動(dòng)的誤差精度等。因此決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 2.3.3．最終工藝路線 工序一 以為粗基準(zhǔn)，粗車(chē)端面及外圓，并導(dǎo)，選用CA6140機(jī)床。 工序二 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車(chē)、外圓，并導(dǎo)，和。 工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達(dá)到的尺寸。 工序四 導(dǎo)右端面角 工序五 以?xún)?nèi)孔為基準(zhǔn)精車(chē)左端面和右端面和保證跳動(dòng)在0.03內(nèi),并切槽。 工序六 以右端面和外圓面定位,利用兩個(gè)端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。 工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。 工序八 以一個(gè)銑好的平面定位,再利用另外一個(gè)平面夾緊,鉆的通孔,再擴(kuò)孔到孔,保證尺寸為L(zhǎng)=7,再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。 工序九 以孔為基準(zhǔn)面,利用專(zhuān)用夾具,鉆4個(gè)孔。 工序十 再用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。 工序十一 終檢 2.4選擇量具,刀具，夾具 本零件屬于批量生產(chǎn)，一般情況采取通用量具，如卡板，卡尺。在車(chē)床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車(chē)刀和鏜刀。本零件除銑，鉆孔需專(zhuān)用夾具，其他使用通用夾具即可。 2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “CA6140車(chē)床法蘭盤(pán)”，零件材料為HT200，硬度143～269HB，毛坯重量1.4kg，生產(chǎn)類(lèi)型為批量生產(chǎn)，采用蠟?zāi)ｈT造毛坯。 根據(jù)以上原始資料及加工路線，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. 外圓表面（φ45、φ90及φ100）查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2～2.5 毛坯為鑄造件，取余量2Z＝3 mm，它們要求粗糙度相對(duì)較高，有些地方必須經(jīng)過(guò)精磨才能達(dá)到其要求，直徑余量取2Z＝3 mm已能滿足加工要求. 2. 外圓面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（φ45和φ100端面） 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-5及2.3.2： 零件全長(zhǎng)91mm，零件直徑100mm，可知粗車(chē)端面余量z＝1精車(chē)端面余量z＝0.8mm，磨端面余量z＝0.4mm，故總余量為z=1＋0.8＋0.4＝2.2mm，取2mm. 3. 車(chē)φ45外圓面尺寸工序及余量 毛坯名義尺寸： φ48 mm 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.3－2，L<100,d=45可知 粗車(chē)： 　　　　φ46 mm　　　　　　　 2Z=2mm 精車(chē)： 　　　　φ45.4mm　　　　　　　2Z=0.6mm 磨削： φ45mm 2Z=0.4mm 4. φ20的內(nèi)孔 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 鉆孔φ16 擴(kuò)孔 φ19.5 鉸孔φ20 2.6確立切削用量 1：車(chē)φ45的外圓 由于余量為2mm，因此分二次切削，吃刀深度為=1mm，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》 第16頁(yè)，根據(jù)B×H為16×25查得進(jìn)給量f=0.4mm/r， 第41頁(yè)查得，，，m＝0.2，t＝45min ==1.76m/s=105.6m/min 轉(zhuǎn)速n＝1000v/3.14d=747r/min 按機(jī)床取=900r/min=15r/s 基本時(shí)間T＝ 2： 粗車(chē)右端面時(shí)：吃刀深度=2mm, f=0.4mm/r,v=1.76mm/s，T=7.17s 3: 車(chē)槽時(shí)：切斷刀寬度為3mm，吃刀深度為=2mm,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》查表5－117，f=0.15mm/r查表5－118，v=65m/min 4：車(chē)削條件和參數(shù)跟工序I一致，加工左側(cè) 5：加工φ20的孔，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》 第65頁(yè)表6查得f=0.32mm/r 第76頁(yè)，根據(jù)深徑比<3,d=16由表14查得V=0.208m/s 轉(zhuǎn)速n=1000v/3.14d=4.14r/s取n=5 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》39頁(yè)公式: 鉆孔T=s 擴(kuò)孔T=s 鉸孔T=s 6 ：由圖可知零件左邊余量為11mm，故可分二次粗銑，一次精銑，分別取，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》選用， 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》39頁(yè)表2－28的不對(duì)稱(chēng)銑削公式:l=8,=28,=3,=4, 得=(8+28+3)/0.36＝108s,= (8+28+3)/0.18=216s 由于零件的右邊銑削余量為21mm ，故采用三次粗銑，一次精銑，分別取，，，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》選，用，， 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》39頁(yè)表2－28的不對(duì)稱(chēng)銑削公式: l=8,=28,=3,=4, 得=(8+28+3)/0.36＝108s,= (8+28+3)/0.25=156s =(8+28+3)/0.18=217s 7:鉆4個(gè)φ9的孔，先用φ8.4的鉆頭鉆，再鉸孔 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》第53頁(yè)表2－7，由鉆頭直徑8.4，硬度為200選?。恒@孔時(shí)，f=0.5mm/r, 第58頁(yè)表2－13，v=19m/min 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》第56頁(yè)表2－10，鉆頭直徑小于15，硬度為200查表選取：鉸孔時(shí)，f=0.7mm/r, 第58頁(yè)表2－13，v=17m/min 由于速度是一樣的，所以轉(zhuǎn)速 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5－56，轉(zhuǎn)速取295r/min T 三、夾具設(shè)計(jì) 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖知，φ6H9mm孔對(duì)φ90mm段左側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段左側(cè)端面為主要定位基準(zhǔn)面，以φ45h6mm外圓表面和φ90mm的一個(gè)端面為輔助定位面。 定位套限制了兩個(gè)移動(dòng)的自由度，即X,Z方向的移動(dòng)自由度； 兩個(gè)支撐釘限制了一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，即Z方向的移動(dòng)自由度和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度； 兩個(gè)支撐釘與定位套相配合又限制了兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，即X和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 定位套與軸套夾具體配合限制了一個(gè)移動(dòng)自由度，即Y的移動(dòng)自由度。 共限制７個(gè)自由度，其中與φ6H9mm孔軸線同方向的自由度被重復(fù)限制，但起到增強(qiáng)定位穩(wěn)定性的作用，因此這一定位方案可行。 為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，將鉆套設(shè)計(jì)成可換鉆套。因孔離鉆模板較遠(yuǎn)，所以采用特殊鉆套。 3.2夾緊元件 工件的軸向夾緊可用夾緊螺母進(jìn)行夾緊； 3.3夾緊力計(jì)算 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第30頁(yè)查得計(jì)算公式為： 實(shí)際夾緊力 安全系數(shù) 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第56頁(yè)，表1－2－25，夾緊力W=7870N, 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第30頁(yè)，表1－2－1： 式中 ————基本安全系數(shù)1.5； ————加工性質(zhì)系數(shù)1.2； ————刀具鈍化系數(shù)1.0，由表1－2－2查得； ————切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； ————考慮加緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 ————手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置1.0 ————工件與支承面接觸的情況1.5 即K＝3.51 =7870N×3.51＝27624N 3.4誤差分析 夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計(jì)的專(zhuān)用件，各定位面加工后對(duì)φ6mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計(jì)。 鉆φ6mm孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸線，定位基準(zhǔn)為銑平面， 故基準(zhǔn)部重合誤差為0 ，基準(zhǔn)位移誤差為0.03 所以誤差為0.03 加工的時(shí)候鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第298頁(yè)，鉆套的上偏差為0.028，下偏差為0.013，所以誤差為0.015