,,CA6140機床法蘭盤夾具設計及計算機輔助工程分析,導師： 答辯人：,,,,,,,,,,,,,,2.,工藝路線,3.,夾具設計,4.,Click here to add your text. Click here to add your text. Click here to add your text. Click here to add your text,目錄,1.,研究背景,4.,CAE有限元分析,5.,畢業(yè)設計總結,法蘭盤是用于連接管道、管件或器材的零件，也有用于兩個設備之間的連接。其連接結構是由法蘭盤、墊片及螺栓三者相互連接為一組的可拆卸密封結構，先各自固定在一個法蘭盤上，再墊上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，這樣就完成了法蘭盤連接。它可以保持管道、管件的密封性能；法蘭盤也可拆卸，便于拆開檢查管道情況。CA6140臥式車床上的法蘭盤，為盤類零件，存在于臥室車床。車床的變速箱固定在主軸箱上，依靠法蘭盤定心。法蘭盤內孔與主軸的中間軸承外圓相配合，外圓與變速箱體孔相配合，為了保證主軸上的三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合，從而保障機床的精確度。適用于工業(yè)中批量生產，夾具易于操作；選用通用設備進行加工生產；生產流程簡單明確，毛坯件節(jié)省材料。,研究背景,毛坯設計：零件年產量是大批量，零件要求材料是HT200，硬度190HBS，該灰鑄鐵耐磨性、強度、耐熱性較好，而且零件需要加工的尺寸不大，在考慮到提高生產效率保證法蘭盤IT11精度后可采用鑄造成形的金屬型鑄造。由于零件形狀不復雜，重量也不大，且零件內孔尺寸為φ20，毛坯不需要鑄出一個內孔，均滿足金屬型鑄造的要求。另外金屬型鑄造可以反復使用多次，從而節(jié)省了成本。同時考慮到節(jié)省材料來保證經濟利益，毛坯形狀應當盡量接近零件的形狀。,工藝路線,工藝路線,工序 10 鑄造毛坯工序 20 粗車100左端面及外圓柱面，粗車B面，粗車φ90外圓柱面，鉆φ20孔，擴φ20孔，粗鉸φ20孔，精鉸φ20孔工序 30 粗車φ45右端面，粗車φ90外圓柱面，粗車φ45外圓端面工序 40 半精車φ100端面，半精車φ100外圓柱面，半精車B面，半精車φ90外面柱面工序 50 半精車φ45端面，半精車φ45外圓柱面，半精車φ90右端面工序 60 精車φ100右端面，精車φ100外圓柱面，精車φ90外圓柱面工序 70 精車φ45外圓柱面，精車φ90右端面，車φ20右側倒角，車3x2 退刀槽工序 80 粗銑距中心34和24的平面，精銑距中心34和24的平面工序 90 鉆4xφ9孔工序100 鉆φ4孔，擴φ6孔工序110 粗磨B面，精磨B面工序120 磨距中心24平面工序130 φ100柱面左側倒角，車φ45過渡圓弧R5，φ90柱面右側倒角，φ20右側倒角工序140 B面拋光工序150 劃線、刻字工序160 去毛刺工序170 φ100外圓柱面鍍鉻鍍鉻工序180 終檢,夾具設計,二維圖：,夾具設計,三維圖：,CAE有限元分析,畢業(yè)設計總結,1.運用機械制造工藝課程中的基本理論，正確地歸納出零件在加工過程中的定位、夾緊等問題，比較正確地設計出零件工藝路線、工序尺寸等問題，能夠制定出保證生產質量地加工工藝規(guī)程。2.在準備階段中我通過去圖書館和上網查詢有關零件機械設計的文章資料擴展了動手能力，鍛煉了查找資料的能力，從而也擴充了在機械方面的知識面。3.獨立撰寫畢業(yè)設計說明書以及進行各種校核計算，提高了獨立動手能力以及專業(yè)知識。4.通過對CATIA有限元分析學習研究，掌握了新的軟件技術。,,,Thanks for your attention,,,,,,,,,,,,,,摘 要本次畢業(yè)設計題目是 CA6140 機床法蘭盤夾具設計及計算機輔助工程分析，主要內容是：第一，查閱書籍資料了解法蘭盤的功用、常態(tài)受力情況、機床總成中的機構位置、相應的技術要求以及工態(tài)環(huán)境，確定法蘭盤的主要工作表面和形式。。通過分析計算制定零件的毛坯種類、制造方法以及尺寸公差。第二，根據基準選擇原則確定定位基準，零件各個表面粗糙度要求不一而對應不同的加工方法，并將方法同意規(guī)劃劃分，最后確定工序集中程度以此集群劃分工序。加工工藝規(guī)程的擬定過程中會因基準選擇的不同出現(xiàn)至少兩套工藝方案，經過分析選擇經濟合理的工藝方案，確定工序使用機床并計算出每道工序的切削用量和工作工時，最后編制機械工藝卡片。第三，從加工工藝規(guī)程中選擇一道工序進行夾緊裝置的設計（本次設計選擇的工序為法蘭盤 4×?9 孔的加工工序步驟）。首選了解已選擇工序的上一步零件的加工程度及本道工序的具體加工方式與相應機床的夾緊裝置的類型，根據夾緊力的基本原則和自由度的完全限制選擇合理類型。依照夾具零件的受力分析與相對位置選擇合適的材料并進行計算。最后整理計算過程與分析材料編寫說明書，利用 CAD 軟件繪制平面圖，在 CATIA 軟件中繪制三維專配圖及零件圖。最終完成整個畢業(yè)設計任務。關鍵詞：機械;法蘭盤;加工工藝;夾具設計AbstractThis graduation design topic is CA6140 machine tool flange fixture design and computer aided engineering analysis, the main content is:First, access to books data to understand the function of the flange, normal force, machine tool assembly of mechanism position, the corresponding technical requirements and working environment, and determine the flange surface of the main work and form. The types, manufacturing methods and dimensional tolerances of the parts were calculated and calculated.Second, according to the basic selection principle to determine the locating datum, parts each surface roughness requirement range corresponding to the different processing method, and the method agree with planning division, the final concentration to determine process cluster partition process. Processing procedure in the process of the proposed due to the difference of benchmark choice will appear at least two sets of process scheme, after analysis of economic and reasonable process scheme, determine the process of machine tool to be used and every working procedure to calculate the cutting parameter and working hours, finally prepare mechanical process card.Third, from the selection procedure in the machining process planning the design of the clamping device (the design selection process for the machining of the flange 4 x ? 9 hole process step). Preferred know already to have chosen process step on the components of the processing level and the procedure of the specific processing way and the corresponding machine tool clamping device type, according to the basic principle of clamping force and the degree of freedom completely limited choice reasonable type. According to the force analysis and relative position of the fixture part, select the suitable materials and carry out the calculation. Finally, the calculation process and analysis materials were prepared, and the CAD software was used to draw the plane graph, and the 3d special matching and part drawings were drawn in CATIA software. Finally complete the graduation design task.Key words: machine; flange; machining process; fixture design目 錄第 1 章 緒論 .1第 2 章 零件的結構工藝性分析 .22.1 零件的作用 22.2 零件的工藝性分析 2第 3 章 工藝規(guī)程設計 .43.1 確定毛坯的制造形式 43.2 確定基準 43.2.1 粗基準的選擇 .43.2.2 精基準的選擇 .43.3 工藝路線的制訂 53.3.1 加工方法的確定 .53.3.2 不同工序、方式的劃分 .63.3.3 不同工序、方式的工作順序 .63.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 83.5 確定切削用量及基本工時 .133.5.1 加工條件 133.5.2 計算切削用量 13第 4 章 夾具設計與分析 184.1 問題的提出 .184.2 夾具設計 .184.2.1 夾具結構和類型的選取 184.2.2 夾具定位元件的選擇 194.2.3 鉆套的設計 204.2.4 鉆模板設計 214.2.5 夾具體的設計 224.2.6 其它裝置 234.2.7 關于夾緊裝置的計算 234.2.8 切削力計算 264.2.9 機床夾具精度校核 274.2.10 繪制鉆模圖紙 .294.2.11 拆分夾具零件圖 .29第 5 章 計算機輔助工程分析 32第 6 章 全文總結 36致謝 .37參考文獻 .381第 1 章 緒論法蘭盤突緣盤。指在一個帶階梯的中空凸臺金屬體，其較大端圓柱端面上開有若干個通孔用以連接其它零部件，它的外形因功用而有很大不同。法蘭盤在機械行業(yè)應用廣泛，作為不可或缺的連接類零部件，它的精密度直接影響到一臺機器的工作狀態(tài)，有一套良好的加工工藝規(guī)程對法蘭盤影響巨大，對整個機械行業(yè)也有不可估量的影響。因此，我們要求法蘭盤有一套質量可靠、生產效率高的加工工藝規(guī)程。不僅要保證零件生產時的尺寸精度，還要盡量縮短法蘭盤的生產周期。加工過程中夾緊裝置要務必能確保零件的固定及相對于機床刀具的相對位置的精度。2第 2 章 零件的結構工藝性分析2.1 零件的作用CA6140 機床法蘭盤為 CA6140 普通臥式車床上的盤形零件。機床中法蘭盤以中心補正模塊的形式實現(xiàn)固定在主軸箱上變速箱二者的同心與找正，補償中心誤差的位置。法蘭盤中心軸線上的內孔與主軸上的軸承外圓輪廓相配合，法蘭盤較小端外圓輪廓與齒輪箱蓋上的開孔相配合，保障主軸上與法蘭盤相配合的軸承孔中心軸線及齒輪箱孔孔中心軸線是一條線，減小軸上齒輪徑向跳動，使齒輪間的傳動嚙合無誤。2.2 零件的工藝性分析法蘭盤屬于回轉體零件，本次畢業(yè)設計所采用的法蘭盤圓盤狀的一端是 φmm 的外圓輪廓，在該端向另一端方向上有 C1.5 的倒角；過渡的是 φ mm12.034? 06.45?的圓柱，在此段兩端過渡處均有 R5 的倒圓角，該段上還有一通孔；上一段過渡到φ90mm 的圓柱，在該段中心偏移 34mm 處與延長線反方向偏移 24mm 處為平面，并有 4 個 φ9mm 的通孔，此段靠 φ100 mm 外圓輪廓端有 C1.5 的倒角；沿著軸34.012-?向繼續(xù)是 φ mm 的圓柱，最外端是 C7 的倒角，靠 φ90mm 圓柱端有長 3mm017.5?深 2mm 的退刀槽；法蘭盤中心線處有 φ20 mm 的中心孔，該通孔在兩和端口處045.?均有 C1 的內倒角。法蘭盤中 φ100 mm 圓柱外端面與 φ20 mm 孔中心軸的圓跳動是34.012-? 045.?0.03；φ90mm 圓柱靠退刀槽方向的端面與 φ20 mm 中心孔軸線的圓跳動為.0.03 ；φ45 mm 的外圓輪廓與 φ20mm 孔中心軸線的圓跳動公差為 0.03。017.-3通過零件的工藝性分析，結合確定生產對象上幾何關系所依據的點、線或面的選擇原則，選擇合乎邏輯的定位基準，加之每道工序所使用的專業(yè)夾具，以此來保障工件在被加工過程中的位置精度的等級。4第 3 章 工藝規(guī)程設計3.1 確定毛坯的制造形式依據本設計中法蘭盤的功用性能，因此我們選擇鑄造性能和減震性能好 HT200為零件材料。因為法蘭盤工作狀態(tài)下沒有高額負載，且要求具有良好的機械性能，采用鑄造方式作為毛坯的生產方式。根據生產類型特征的劃分，選用中批生產。毛坯在外形上可以貼近零件樣式。依據毛坯制造的原則方法，選用金屬模鑄造的形式。在鑄造成形過程中，法蘭盤毛坯的各個孔不用澆鑄。3.2 確定基準采用合乎邏輯與經驗來確定生產對象上幾何關系所依據的點、線或面的選擇方式可以保證粗糙度、形位公差等提高到一個新水平，提高一條線上單位時間內合格產品數(shù)量。反之，機制制造或加工過程中將不斷出現(xiàn)不為我們所期待的情況，甚至造成生產制造無法估量的損失。因此，選擇定位基面應該要保證簡單可靠。3.2.1 粗基準的選擇選定加工工藝規(guī)程中第一道工序的確定生產對象上幾何關系所依據的點、線或面，以此基準開始進行加機械加工作業(yè)，為接下來將要進行的精加工所需的精基準做好準備工作。就本設計中的法蘭盤來說，每個表面都需要加工，為了保證零件每個表面表面預留的（需切除掉的）金屬層厚度都有盈余。選取 φ45mm 的外圓柱面作為初步加工的軸向方向粗基準，另外還要選擇外端平面作為毛坯上未經加工的表面的徑向方向上的毛坯上未經加工的表面。在機床中用裝夾裝置帶有上下契合凹凸槽扣的均布在卡盤體上的三個活動卡爪夾住工件進行定位加工。3.2.2 精基準的選擇在選擇時應盡可能選擇被加工表面在在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的基準為經過機械加工表面的基準，并在加工工藝規(guī)程中盡早安排加工該表面的工序步驟，使工件的加工能及時有基準參照。工件以 Φ20mm 通孔的內壁以及Φ100mm 圓柱的外端平面為經過機械加工的面的基準。當基準不重合時，需要在零件上進行圖像封閉環(huán)的計算，確定加工面至定位基準面之間的尺寸及公差。53.3 工藝路線的制訂3.3.1 加工方法的確定銑削、磨削、鉆孔等加工方法的確定應先從待加工工件的工作表面入手，即主要表面，再考慮其它。根據工件加工要求的表面粗糙度、相對位置關系、結構的難易、表面輪廓的復雜程度選擇劃算且適宜的加工方案。通過了解《現(xiàn)代制造技術基礎》 [1]得如下信息： SurfaceSurface roughness/RaProcessing methods017.45??外 圓 表 面 0.8， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車2.034外 圓 表 面 1.6， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車 刻 字 劃 線 鍍 鉻9?外 圓 表 面 .4， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車06.45?外 圓 表 面 0.， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光12.034?右 端 面 .4， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光9左 端 面 0.， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光12.034??左 端 面 1.6， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車9右 端 面 .， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車017.45??右 端 面 6.3， ，毛 坯 粗 車 半 精 車0. 2?內 孔 1.， ， ， ，毛 坯 鉆 擴 粗 鉸 精 鉸表 3-1 法蘭盤表面的加工方法63.3.2 不同工序、方式的劃分通過一定工序和方式將原材料、半成品轉化為目標需求的過程大致可以劃分成以下步驟： 1) 粗加工：快速切除毛坯零件表面預留的（需切除掉的）金屬層的厚度，在較短的時間內切除盡可能多的切屑。 2) 半精加工：對上一步工序留下的一些缺陷進行修正，使工件初步達到觀測值與真值的較為接近得程度。3) 精加工：保證有較高工藝性要求得表面達到理論上的技術要求。4) 光整加工：針對工件某些接觸面的特殊功用性，有極高的精度要求。為提升加工效率，保證零件加工技術，將加工工藝過程大體劃分為“毛坯鑄造階段”、“粗加工階段”、“半精加工”、“精加工”、“光整加工階段”五個階段。3.3.3 不同工序、方式的工作順序按照“先粗加工再精加工、先主要表面再次要表面、先基面再其他面”的準則，聯(lián)系已選擇的加工方法和劃分的加工階段，擬定出下面兩種加工工藝路線方案，對比擇優(yōu)使用。（1）工藝路線方案一工序 10 鑄 造 毛 坯工序 20 柱 體 左 右 端 面 及 外 圓粗 車 φ10m工序 30 、φ9090φ45、945工序 40 2 工序 50 R5×30工序 60 10φ1工序 70 φ9 9工序 80 、×4工序 90 6 工序 100 、4590φ10工序 110 34m距 中 心 表 面 3.2， ，毛 坯 粗 銑 精 銑距 中 心 表 面 0.4， ， ，毛 坯 粗 銑 精 銑 磨7工序 120 、B工序 130 工序 140 工序 150 φ10工序 160 （2）工藝路線方案二 工序 10 、工序 20 、φ20φ90B、1工序 30 45945工序 40 φ90、101工序 50 、φ90、φ4545車工序 60 101工序 70 2×3 29φ工序 80 434、工序 90 94工序 100 φ6工序 110 B工序 120 24工序 130 、φ0、φ90R541工序 140 B工序 150 工序 160 工序 170 φ10工序 180 、（3）工藝方案的比較分析8對比兩套方案，方案二中將 φ20 孔觀測值與真值的接近程度極大提高，并以此作為加工基準；而方案一是從 φ45 圓柱外端面開始沿中心軸線向反方向一步一步加工到另一端面，完成所有工序后再進行中心軸線的鉆孔，這種情況很困難去保證其圓跳動等加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度要求。故選擇方案二是更為有效合理的。3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定、材 料 硬 度 重 量 生 產 類 型 生 產 方 式法 蘭 盤 HT20BS192.8kg中 批 生 產 鑄 造根據上述原始資料及加工工藝，查詢《機械加工工藝手冊》 [2]，分別確定毛坯各加工表面的機械加工余量等數(shù)據：（單位 mm）1) 外 圓 表 面017.45φ?工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差精 車 0.6450.17017.45φ?半 精 車 16.39039.6?粗 車 2.0470. 2.0147φ?毛 坯 .915.09?2) 、10φ2.34?工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差精 車 0.5100.2412.034φ?半 精 車 15.303.5?9粗 車 2.51020.630.12φ??毛 坯 4.4.51. 8.054?3) 、5φB06.?面工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差磨 0.450.606.45φ?半 精 車 16.73.04 ??粗 車 2471.05.07φ?毛 坯 492. 0.149?4) 面 中 兩 個 端 面B工序名稱 工序余量精 磨 0.1粗 磨 8半 精 車粗 車 1.6毛 坯 355) 孔045.φ2?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 鉸 0.1200.45045.φ2?鉸 孔 .98063.219?擴 孔 1.7.70.1.0φ7?10鉆 孔 18180.66.0φ18?毛 坯 206) 外 圓90φ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 0.5900.606.9φ?半 精 車 15.73.045??粗 車 2.5921.0.0592φ?毛 坯 4.4.52. 0.14?7) 的 右 端 面017.45φ?如 下 ：、、45φ017.?11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 0.2940.606.94?半 精 車 .8.2.73.042?粗 車 2951.05.09?毛 坯 372. 0.17?8) 、10φ2.34?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 0.2910.606.91?半 精 車 .8.2.73.042?粗 車 2.591.05.09?毛 坯 3.4.5.606.49) 、90?工序名稱 工序余量12精 車 0.1半 精 車 4粗 車 .5毛 坯 210) 、34m20、9045.??工序名稱 工序余量半 精 銑 0.7粗 銑 13毛 坯11) 、24m20、9045.??工序名稱 工序余量精 磨 0.5精 銑 1半 精 銑 .7粗 銑 20毛 坯 1.根據加工余量等數(shù)據，畫出毛坯圖（如下）：133.5 確定切削用量及基本工時確定工序 20 ：粗車 Φ100 端面及外圓柱面，粗車 B 面,鉆、擴、鉸 Φ20 的中心孔的切削用量及基本工時:3.5.1 加工條件20HT工 件 材 料 ： 20MPab?δ臥 式 車 床機 床 ： 614CA, , ,，15、、Y625m×90=?K?15?,?2=0?.m???3.5.2 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， 4m?pab) 進給量 f 根據《實用機械加工工藝手冊》中表 2.4-3,當?shù)稐U尺寸為， ,以及工件直徑為 100 時，f =0.5~1.2mm/r25×165~3?pa按 CA6140 車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/rc) 計算切削速度，按 《切削手冊》 [7]表 1.27,切削速度的計算公式為(壽命毛坯圖14T=60min)(m/in)vyxpckfaTCvv?其中： , , ， 。修正系數(shù) 見《切削手冊》342?vC15.0vx3.v0.2?vk表 1.28,即 , , , , 。所以 .1Mk8sk4?k81krv97.Bvn)5.6(m/i.97.x.5.0463.2.0vxvcd) 確定機的主軸轉速 r04π10d1nsW??c按機床說明書(見《工藝手冊》表 4.2-8),與 504r/min 相近的機床轉速為480r/min 及 600r/min?，F(xiàn)選取 。所以實際切削速度 。48r/in?w 10r/inv?切削工時，按《工藝手冊》表 6.2-1。, ， ，m4021??L21l02l(min)9.48f×n3????t(2) 粗車 Φ100mm 外圓柱面，同時應檢驗機床功率及進給機構強度a) 切削深度，單邊余量 Z=2mm,分二次切除。b) 進給量， 根據《機械加工工藝手冊》取 f=0.9mm/rc) 計算切削速度 m/in132??vyxpmckfaTCvvd) 確定機床主軸轉速 i/04π0dWrnsc??按機床說明書(見《工藝手冊》表 4.2-8)與 410r/min 相近的機床轉速為480r/min?，F(xiàn)選取 480r/min所以實際切削速度 min/1504810dnvsc ????e) 檢驗機床功率 主切削力 FC按《切削手冊》表 1.29 所示公式計算cFccnyxpkvfa其中 ， ， ， ，2985?cFC0.1?cFx65.cF15.0?c1563.0)5()650(.??MpnbkF? 61.0?kr)(4.289.35.1298NFc ?切削時消耗功率 ）（ KWxvPc0644由《實用機械加工工藝手冊》表 7-4 中 CA6140 機床說明書可知，CA6140 主電機功率為 7.5kw.轉速為 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 .徑向切削力 按《切削NFc412?pF手冊》表 1.29 所示公式計算pFpFpncyxkvfaC?其中 ， ， ， ， 1940?pFC9.pFx6.0p 3.0??p 5.kr5.)62()5(8.nbMk?所以 ）（ Nc 2035.915019403.69???而軸向切削力 ffFffFf ncyxpkvaC?f其中 ， ， ， , 280?fFC0.1fFx4.0?f 34.0652)0(.1??）（FnbM?17.k軸向切削力 ）（ Nf 4217.3015.0284.???取機床導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對進給機構的作用力為 57.=3.+)(2+4=)μ(+=Fpcf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》表 1.30)故機床進給系統(tǒng)可正常工作。g)切削工時： fnw21lt??其中 ml10?41lml1所以 in1.0948?t16(3)粗車 B 面a) 切削深度。單邊余量 .分 1 次切除mZ2150??b) 進給量 根據《機械加工工藝手冊》取 f=0.9mm/rc) 計算切削速度 vyxpmCkfaTvv其中： , , , m=0.2。342?vc15.0vx3.?v修正系數(shù) 見《切削手冊》表 1.28,即 ， , , k 4.1Mvk8.0?svk04.1kv, 81.0krv97.Bv所以 m/in269780.9.0463235150 ????vcd) 確定機的主軸轉速 in/3162πdWrncs ??π按機床說明書(見《工藝手冊》表 4.2-8),與 378r/min 相近的機床轉速為 400r/min?，F(xiàn)選取 =400r/min。w所以實際切削速度 min/13046π1dnvsc ???πe) 切削工時，按《工藝手冊》表 6.2-1。 ;其中 ilfntw21m??3ml min83.0159.402fnlw21???it工序 90 鉆、絞 4×Φ9mm 透孔機床：Z525 立式搖臂鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表 10-61 選取高速鋼麻花鉆 Φ9。a) 進給量 查《機械加工工藝師手冊》表 28-13，取 f=0.13mm/rb) 切削速度 根據《機械加工工藝手冊》表 10-70,及 10-66,查得 V=30m/min。c) 機床主軸轉速 106r/min9π3d10nsW???cv17按機床說明書(見《工藝手冊》表 4.2-5),與 1061r/min 相近的機床轉速為1012r/min?，F(xiàn)選取 102r/min=wn所以實際切削速度 min/6.28109πdvsc ????切削工時，按《 工藝手冊 》表 6.2-1。 ；ifltw21?其中 ; ; ，8m?l41lml32?0.(in).1325fnltw1???由于有四個孔所以切削工時為 0.4it18第四章 夾具設計與分析4.1 問題的提出為了縮短準備階段的工時，讓要求的加工工藝得以實現(xiàn)，降低所需的技術要求。為此設計一個用于鉆床的夾具裝置。為了提高效率，降低夾緊裝置的生產成本，零件間具有良好替換性，節(jié)省工裝準備時間，設計應考慮做到結構簡單，裝夾方便，盡量使用標準零件等。本工序要求加工四個通孔在圖紙上相對于中心來說有自己的固定位置。為了使機床刀具加工時工件穩(wěn)定不發(fā)生位置變化，提高理想幾何參數(shù)的符合程度，必須對零件進行裝夾，使之不發(fā)生滑動、振動等位置變化。由于四個孔均為通孔，因此除了法蘭盤中心軸線方向上的自由度以外的其它平動、轉動方式均得到了限制。4.2 夾具設計4.2.1 夾具結構和類型的選取鉆床類夾具主要類型分為固定式鉆模、蓋板式鉆模、翻轉式鉆模、回轉式鉆模和四種。其中固定式鉆模在工作中位置是保持不動的，有一定的加工精度，主要用于鉆床需要加工較大半徑的內孔；蓋板式鉆模比較特殊，其本身沒有夾具體，可隨時拆卸，工作時可直接附在工件上；翻轉式鉆模可以加工多個角度上的孔，由于它避免了工件頻繁的裝夾于拆卸，間接地提高了被加工孔的位置準確度；回轉式鉆模上有分度裝置，改變加工表面的位置。鉆 4×?9 孔工序圖-——19本工序采用蓋板式鉆模較合理，初步設計出兩種方案，本設計中采用方案 1鉸鏈聯(lián)接模板的蓋板式鉆模，方案 2 為用心軸（即變形的銷釘）聯(lián)接模板的蓋板式鉆模。通過對比分析，目標通孔加工處距離零件的最外端面不是很貼近，如果選用方案1，鉆孔完畢后卸下鉆模板（方案一中的鉆套較長）將會十分困難，而且鉆套進入蓋板后的長度過長導致其容易發(fā)生細微彈性形變，加工誤差也隨之增大。因此選用方案2 為夾具結構。4.2.2 夾具定位元件的選擇定位元件可以用來輔助支撐工件或夾具體某零部件從而限制工件的自由度，以此保證工件在加工時的正確位置，使其不發(fā)生改變。由鉆 4×φ9 孔工序圖可知，待加工的 4 個通孔與法蘭盤中心軸線以及 φ 外圓上分別相距中心線 34mm、24mm06.9?的兩個平行于中心軸線的平面有相互參考關系，此外，4 個通孔的軸向方向也要與Φ100 底端面成垂直關系，其設計基準為法蘭盤的中心軸線。其設計基準為法蘭盤的中心軸線。該工序應當限制加工工件 5 個自由度。定位基準選擇為工件中心軸線與 Φ100 的外端面。其中 Φ100 圓柱外端面以其工件中最大的外輪廓面進行定位，限制 、 、 ； Φ20 內孔處以短圓柱銷定位，限制 、 ；此外利用 Φ90x?y?z? x?y外圓輪廓中距離中心軸線 24mm 的平面作為基準定位，限制 。z?20通過上述的定位限制，限制了工件的全部自由度，達到了理論上穩(wěn)定高效的加工工件的目的。4.2.3 鉆套的設計a) 鉆套種類的選擇鉆套一般只應用于鉆床加工工件的場合，在鉆床工作過程中用來引導鉆頭進行加工。鉆套的種類有固定式、可換式、快換式以及特殊鉆套四種。特殊鉆套是一般針對于前三類標準鉆套不適宜使用的場合而專門制作對應某道工序夾具的鉆套。b) 鉆套內徑尺寸、公差及配合的選擇鉆套內孔直徑應按刀具的最大極限尺寸來衡量。該工序選用標準鉆頭 ?9，直柄麻花鉆， 標準 GB/T6135.3-1996.其結構及相關尺寸如下 ：鉆頭最大尺寸為 ?9，切削部分長度為 81mm，鉆頭剛度一般，取鉆套內徑 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 的選擇主要考慮排除鉆進時孔底被鉆頭破碎的鐵屑和引偏量的問題。鉆套與工件表面距離較小會導致鐵屑無法正常順著刀具被排出，而該距離較大則會導致引起的偏差量增大，影響加工精度。據《現(xiàn)代制造工藝基礎》147 頁介紹，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。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，鉆套內徑進口處做成圓角，為了排屑容易，內徑下端也作了倒角，并且在鉆套與鉆模板配合的地方設計為燕尾槽形式。標準直柄麻花鉆尺寸21d) 鉆套的材料鉆套的材料多采用優(yōu)質碳素工具鋼。例如 T8A，T10A，等，淬火 HRC60 以上，由于本設計中鉆套的內徑值較小，故采用 CrMn 鋼作為鉆套材料。4.2.4 鉆模板設計加工過程中，鉆模板首先應保證有一定的受力抵抗彈性變形的能力，其次還應盡量減輕其比重。鉆模板的板材厚度的計算取決于鉆套的高度高低，一般取11~28mm。鉆套高 H=21mm,且加工內徑較小，受軸向方向的力不大，鉆模板厚度采用15mm 即可保證有足夠抵抗變形的能力。224.2.5 夾具體（底座）的設計夾具體相當于整個夾具中的基石。首先，它要有足夠的抵抗破壞的能力抵抗變形的能力，其次是夾具體安裝在工作機床上要保證能夠固定住實現(xiàn)裝夾工件時的平穩(wěn)，再是設計時要注意夾具體應具備的良好工藝性能，最后預防排除鉆進時孔底被鉆頭破碎的鐵屑的堆積情況的發(fā)生。在本設計中，要求加工的的法蘭盤體積不大，因此不再固定基礎元件。本次設計中夾具體有兩點需要注意，首先，零部件某一特定表面長時間發(fā)生接觸應力容易導致形變甚至損壞，所以在選擇定位面的問題上我們采用比法蘭盤最大表面輪廓 ?100 的圓柱外端作為定位基面；其次，設置了三個以上的支撐點是為了方便我們更容易地去發(fā)現(xiàn)底座下的排屑物、廢料或其它雜質，以此確保鉆模加工時位置精度不受影響。234.2.6 其他裝置連接板作為連接為某一部件的構件，在本設計中的任務是連接銷釘、螺釘與鉆模板。為了提高生產效率，銷釘類零件一律采用標準件，這也符合了裝配設計的原則。4.2.7 關于夾緊裝置的計算夾緊裝置要求能夠快速、方便地完成裝夾工件地行程，裝夾力合適，既不產生造成工件發(fā)生形變或損害地影響，又要保持穩(wěn)定良好的裝夾狀態(tài)。夾緊裝置主要有夾緊元件、中間傳力機構及動力源。a) 夾緊裝置的選用24由于選用的機床為立式鉆床，該鉆床適合較小零部件的加工生產，主軸轉速的變動范圍較大，在加工過程中可能會使被加工工件產生振動，影響形狀和位置誤差及觀測值與真值的接近程度。從簡單方便的角度考慮，此次加緊機構采用心軸加緊（見下圖），心軸 M10 端配合 1 型六角螺母以及快換墊圈組成，固定夾緊鉆模板的 ?53 圓柱外端面，心軸 M12 則配合六角薄螺母進行固定夾緊 150×104 的面。快換墊圈的存在使得每次加工結束后不用將夾具體完全拆卸，只需通過擰動圓螺母使其松動，之后取下快換墊圈便可按順序拆卸墊片、鉆模板等零部件。這種夾緊機構的存在讓工時縮短，提高了本道工序加工的生產效率。b）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。查《現(xiàn)代機床夾具設計》 [11]25摘得下表：通過表格選定螺紋直徑為 10mm 的使用扳手的六角螺母，其夾緊力為 3550N。結 構 簡 圖螺紋直徑/mm螺距/mm手柄長度/mm作用力/N夾緊力/N81.25052006197.78316210400.5465312.710780690.524952431012840.783595612048.24305751.0.106264表 4-1 螺母夾緊力表 螺母夾緊力產 品 型 號 CA6140 法蘭盤 共 17 頁工 序 目 錄零 組 件 號 第 1 頁工序號工 序 名 稱 設 備 工序卡片數(shù) 附注（頁碼）10 毛坯 金屬鑄造機床 1 220 車 CA6140 車床 1 330 粗車 CA6140 車床 1 440 半精車 CA6140 車床 1 550 半精車 CA6140 車床 1 660 精車 CA6140 車床 1 770 精車+倒角 CA6140 車床 1 880 銑平面 銑床 1 990 鉆 4Xφ9 孔 鉆床 1 10100 鉆 φ4、φ6 孔 鉆床 1 11110 磨 B 面 磨床 1 12120 磨平面 磨床 1 13130 倒角 CA6140 車床 1 14140 拋光 拋光機 1 15150 刻字劃線 激光雕刻機 1 16160 去毛刺 鉗工臺 17170 鍍鉻 電鍍池180 終檢 檢測臺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 毛坯 10設 備 金屬模澆鑄機床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 2 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤HT200 190HBS 車 20設 備 CA6140 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 3 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 粗車 φ104 右端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺2 粗車 φ104 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺3 粗車 B 面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺4 粗車 φ94 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺5 鉆 φ18 孔 三爪卡盤 鉆頭 游標卡尺6 擴 φ19.8 孔 三爪卡盤 擴孔刀 游標卡尺7 粗鉸 φ19.94 孔 三爪卡盤 鉸刀 游標卡尺8 精鉸 φ20 孔 三爪卡盤 鉸刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 粗車 30設 備 CA6140 車床定 位 夾緊 共 17 頁 第 4 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 粗車 φ49 右端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺2 粗車 φ94 右端面 同上 同上 游標卡尺3 粗車 φ49 外圓柱面 同上 外圓車刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 半精車 40設 備 CA6140 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 5 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 半精車 φ101 端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺2 半精車 φ101 外圓柱面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺3 半精車 B 面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺4 半精車 φ91 外面柱面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 半精車 50設 備 CA6140 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 6 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 半精車 φ45.6 端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺2 半精車 φ45.6 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺3 半精車 φ91 右端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 精車 60設 備 CA6140 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 7 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 精車 φ100 右端面 三爪卡盤 端面車刀 游標卡尺2 精車 φ100 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺3 精車 φ90 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 精車+ 倒角 70設 備 CA6140 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 8 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 精車 φ45 外圓柱面 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺2 精車 φ90 右端面 三爪卡盤 外圓車刀 深度尺3 車 φ20 右側倒角 三爪卡盤 外圓車刀 角度尺4 車 3x2 退刀槽 三爪卡盤 切槽刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤HT200 190HBS 銑平面 80設 備 銑床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 9 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 粗銑距中心 34mm 的平面 專用夾具 圓柱周銑刀 游標卡尺2 粗銑距中心 24mm 的平面 專用夾具 圓柱周銑刀 游標卡尺3 精銑距中心 34mm 的平面 專用夾具 圓柱周銑刀 游標卡尺4 精銑距中心 24mm 的平面 專用夾具 圓柱周銑刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 鉆孔 90設 備 鉆床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 10 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 鉆 4xΦ9 孔 專用夾具 鉆頭 錐柄圓柱塞規(guī)零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤HT200 190HBS 鉆孔 100設 備 鉆床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 11 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 鉆 Φ4 孔 專用夾具 鉆頭 游標卡尺2 擴 Φ6 孔 專用夾具 擴孔刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤HT200 190HBS 磨 B 面 110設 備 磨床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 12 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 粗磨 B 面 三爪卡盤 砂輪 游標卡尺2 精磨 B 面 三爪卡盤 砂輪 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 磨平面 120設 備 磨床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 13 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 磨距中心 24mm 平面 專用夾具 砂輪 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 倒角 130設 備 車床 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 14 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 φ100 柱面左側倒角 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺2 車 φ45 過渡圓弧 R5 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺3 φ90 柱面右側倒角 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺4 φ20 右側倒角 三爪卡盤 外圓車刀 游標卡尺零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 拋光 140設 備 鉗工臺 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 15 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 B 面拋光 拋光砂紙 目測零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 刻字劃線 150設 備 激光雕刻機 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 16 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 劃線、刻字 激光鉆頭零 件 名 稱 材 料 硬 度 工序名稱 工 序 號工 序 卡 片CA6140 法蘭盤 HT200 190HBS 鍍鉻 160設 備 電鍍池 定 位 夾 緊 共 17 頁 第 17 頁序 號 加 工 要 求 說 明 夾 具 刀 具 量 具1 ?100 外圓柱面鍍鉻，對兩端面進行防護 電鍍掛具