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哈爾濱理工大學(xué) 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 設(shè)計(jì)題目： 制定CA6140車床法蘭盤的加工工藝， 設(shè)計(jì)鉆φ6mm孔的鉆床夾具 設(shè) 計(jì) 者：強(qiáng) 新 生 指導(dǎo)教師：敖 曉 春 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系 2006年9月13日 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：制定CA6140車床法蘭盤的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆φ6 mm孔的鉆床夾具 設(shè)計(jì)要求：中批量生產(chǎn) 手動(dòng)夾緊 通用工藝裝備 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2006.9.11~2006.9.29 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書 班 級(jí)：機(jī) 械 03-1 班 學(xué) 生： 強(qiáng) 新 生 指導(dǎo)教師： 敖 曉 春 系 主 任： 2006年09月13日 目錄 序言 2 一、零件的分析 2 （一）??零件的作用 2 （二）??零件的工藝分析 2 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3 (一)確定毛坯的制造形式 3 （二）基面的選擇 3 （三）制定工藝路線 3 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 5 （五）確立切削用量及基本工時(shí) 6 三、夾具設(shè)計(jì)： 10 （一）、設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題　　　 10 （二）、夾具設(shè)計(jì) 10 參考資料： 12 序言 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。 ?????? 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 ????由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 一、零件的分析 （一）??零件的作用 題目所給的零件是CA6140車床的法蘭盤。主要是要來安裝在機(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)。 （二）??零件的工藝分析 CA6140車床共有八處加工表面，其間有一定位置要求。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 2.?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.?以??端面為基準(zhǔn) 3．以??端面為基準(zhǔn)，車、、外圓，并導(dǎo)，和， 4．要以孔為基準(zhǔn)，精車所有外圓面，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。 二、??????工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一)確定毛坯的制造形式 ?????? 零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，故選擇鑄件毛坯。 （二）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，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 ?????? （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，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）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。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，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。 （三）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。 ?????? 1.工藝路線方案一 工序一 車端面及外圓，以為粗基準(zhǔn)，選用CA6140機(jī)床 工序二 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 工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和 工序四 以外圓面為基準(zhǔn)，并導(dǎo)，和 工序五 內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車左端面和右端面和保證跳動(dòng)在0.03內(nèi),并車槽 工序六 右端面和一圓面定位,利用兩個(gè)端面夾緊,先銑粗糙度為3.2的一面。 工序七 以剛銑的平面定位,,利用兩端面夾緊,銑另外一面保證尺寸為24 工序八 以一個(gè)銑好的面定位,再利用另外一個(gè)面夾緊,鉆的通孔,再壙孔到孔,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 2.工藝路線方案二 工序一 車端面及外圓，以為粗基準(zhǔn)，選用CA6140機(jī)床 工序二以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、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 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和 工序四。以外圓面為基準(zhǔn)，并導(dǎo)，和 工序五 內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車左端面和右端面和保證跳動(dòng)在0.03內(nèi),并車槽 工序六 右端面和一圓面定位,利用兩個(gè)端面夾緊,先銑粗糙度為3.2的一面。 工序七 以剛銑的平面定位,,利用兩端面夾緊,銑另外一面保證尺寸為24 工序八 以一個(gè)銑好的面定位,再利用另外一個(gè)面夾緊,鉆的通孔,再壙孔到孔,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 雖然工序仍然是十步，多次加工表面是精度要求和粗糙度的要求和有跳動(dòng)的要求所以選擇第一個(gè)方案 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ????? ”CA6140車床法蘭盤”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.4kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： ????1. 外圓表面延軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（，端面）。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下稱《工藝手冊(cè)》）表2.2～2.5，取φ45，φ100端面長(zhǎng)度余量均為4（均為雙邊加工） 車削加工余量為： 粗車 2mm 精車 0.7mm ? 2. 內(nèi)孔?????? ???工序尺寸加工余量： 鉆孔??2mm 擴(kuò)孔??0.125mm ? 鉸孔??0.035mm ??精鉸??0mm ????? 3. 其他尺寸鑄造得到 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。 取余量為：7mm 因此可以確定毛坯的尺寸（毛坯圖） （五）確立切削用量及基本工時(shí) 序一 以外圓為粗基準(zhǔn)，粗車外圓及其右端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。 加工要求：粗車外圓，尺寸保證到。 機(jī)床：CA40車床。 刀具：YT5 確定加工時(shí)間： 工序Ⅰ：確定加工時(shí)間 由于余量為8mm，因此分二次切削，吃刀深度為=4mm 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，進(jìn)給量f=0.4mm/r （表1.4） 計(jì)算切削速度，耐用度t=45min ===161m/min (2.70m/s) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ===15.72r/s (935r/min) 按機(jī)床取=900r/min=15r/s 實(shí)際切削速度為v=15r/s 車外圓時(shí)==15.3s (0.26min) 車端面時(shí) 工序II 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，進(jìn)給量f=0.36mm/r d取16mm時(shí)v=14m/min 根據(jù)z525鉆床說明書，可考慮選擇，故取 鉆、擴(kuò)孔時(shí)= =2.65min 鉸孔時(shí) 取 工序III 車削條件和參數(shù)跟工序I一致 = 工序IV = 工序V 刀號(hào)YG6 查手冊(cè) 余量為0.6mm 取f=0.56mm/r n= 根據(jù)CA6140 選 實(shí)際切削速度 工序VI 由于銑的量為21mm 故要三次粗銑，一次精銑 分別為 工序VII 由圖可知余量為11mm，故可分二次粗銑，一次精銑 工序Ⅷ：先用鉆頭鉆通孔，再壙孔到，再叫空鉸孔到達(dá)所要求的精度 查手冊(cè)，知鉆孔時(shí)，鉆的鉆頭孔： 查手冊(cè)去標(biāo)準(zhǔn)值 鉸孔時(shí)、、、、、、  取 工序Ⅸ：由于鉆4個(gè)孔，先用的鉆頭鉆，然后再鉸孔 鉆孔時(shí)：、 鉸孔時(shí)：、 由于速度是一樣的所以 查表可知道取 工序Ⅹ：、兩外圓面，和、兩端面，使其達(dá)到所要求的粗糙度。 1選擇砂輪： GB46ZR1A6P 2切許用量的選擇： N砂=1500、 V砂=27.5 軸向進(jìn)給量 工件速度 徑向進(jìn)給量 雙行程 3 切削工時(shí) 夾具設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)加工φ6H9mm孔的鉆床夾具，本夾具將用于Z3025B型搖臂鉆床，刀具材料為高速鋼，在法蘭盤的外圓表面上加工孔。 （一）、設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題　　　 利用本夾具主要用來加工φ6H9mm，這個(gè)孔內(nèi)表面的粗糙度要求為 ＝３．２，在加工前先加工φ４mm孔，且法蘭盤的φ45h6mm外圓表面和φ90mm段兩側(cè)平面均已經(jīng)過半精加工。加工φ6H9mm孔的整個(gè)過程包括鉆、擴(kuò)、鉸三步，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時(shí)間提高生產(chǎn)率。 （二）、夾具設(shè)計(jì) ⒈定位基準(zhǔn)的選擇 　　由零件圖知，φ6H9mm孔對(duì)φ90mm段右側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段右側(cè)端面為主要定位基準(zhǔn)面，　以 φ45h6mm外圓表面和φ90mm段一側(cè)小平面為輔助定位面，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，將鉆套設(shè)計(jì)成快換鉆套，鉆模板也設(shè)計(jì)成鉸鏈?zhǔn)?，可以翻轉(zhuǎn)以方便裝卸工件。 ⒉切削力及夾緊力計(jì)算 鉆φ４mm孔時(shí)切削量最大，切削力和加緊力也最大，　這里只考慮鉆φ４mm孔時(shí)的切削力和加緊力。 刀具：高速鋼麻花鉆，φ４mm。 鉆孔時(shí)的軸向力 查文獻(xiàn)[２]表15-31， 由于工件所受加緊力與切削力方向相互垂直，為防止工件在切削力作用下沿φ90mm段較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力 ， 摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K————基本安全系數(shù)1.5； K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻(xiàn)[4]表3-20查得； K————切削特點(diǎn)系數(shù)1.0； K————考慮加緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm 查文獻(xiàn)[4]表3-26，知d=10mm的螺栓許用加緊力，因 φ10mm鉤型螺栓長(zhǎng)度小于所需夾緊長(zhǎng)度，為方便加緊，選用φ16mm的鉤型夾緊螺栓夾緊，夾緊螺母上鉆一φ16mm斜孔使之成為可快速拆裝的螺母 且定位套在φ45h6mm外圓段的定位套對(duì)工件有輔助支撐作用，使支撐更加穩(wěn)定，因此選用該螺栓加緊足以滿足加緊要求。 ⒊定位誤差分析 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)的專用件，各定位面加工后對(duì)φ6H9mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計(jì)。鉆孔位置主要由鉆套鉆模套引導(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。查文獻(xiàn)[4]表3-17，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。 ⒋夾具設(shè)計(jì)及操作說明 夾具體上鉆模板采用的鉸鏈形式，鉆套采用快換形式均提高了加工生產(chǎn)效率。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的定位套一次限制5個(gè)自由度，外加一定位支承板限制2個(gè)自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計(jì)而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。 參考資料： 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 《機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 11