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本科生課程設(shè)計(jì) 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 所在班級(jí) 機(jī)械 1061 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 教授 副 指 導(dǎo) 教 師 職稱 答辯時(shí)間 2009 年 7 月 10 日 目 錄 目 錄 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 ............................................................................................................................I 1 零件的工藝分析與生產(chǎn)類型的確定 ...........................................................................1 1.1 法蘭盤(pán)的用途 ..........................................................................................................1 1.2 法蘭盤(pán)的技術(shù)要求 ..................................................................................................1 1.3 審查法蘭盤(pán) 的工藝性 ..............................................................................................2 1.4 確定法蘭盤(pán)的生產(chǎn)類型 ..........................................................................................2 2 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 ...........................................................................................2 2.1 確定毛坯 ..................................................................................................................2 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 ..................................................................2 2.3 繪制法蘭盤(pán)鑄造毛坯簡(jiǎn)圖 ......................................................................................4 3 擬定零件工藝路線 .......................................................................................................4 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 ......................................................................................................4 3.2 表面加工方法的確定 ..............................................................................................5 3.3 加工階段的劃分 ......................................................................................................6 3.4 工序的集中與分散 ..................................................................................................6 3.5 工序順序的安排 ......................................................................................................6 3.6 確定工藝路線 ..........................................................................................................7 4 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 .......................................................................................9 4.1 機(jī)床設(shè)備的選用 ......................................................................................................9 4.2 工藝裝備的選用 ......................................................................................................9 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定 ...........................................................................9 5.1 工序十中 4 和 的尺寸計(jì)算 ......................................................................9? ?6 +0.030 5.2 加工余量的確定 ......................................................................................................9 6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 .......................................................................................9 6.1 切削用量的計(jì)算 ......................................................................................................9 7 夾具設(shè)計(jì) .....................................................................................................................11 7.1 夾具設(shè)計(jì) ................................................................................................................11 7.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .............................................................................................11 7.1.2 切削力及夾緊力計(jì)算 .....................................................................................11 7.1.3 定位誤差分析 .................................................................................................13 7.1.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .........................................................................13 設(shè)計(jì)總結(jié) ..............................................................................................................................14 目 錄 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................15 6.1，7.1 不能單獨(dú)出現(xiàn) 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 I 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程中的重要組成部分。是在理論課程學(xué)習(xí)結(jié) 束后，所進(jìn)行的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。并為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我 們不僅可以提高對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，而且還學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。 法蘭盤(pán)的加工質(zhì)量將直接影響其性能和使用壽命。本次設(shè)計(jì)旨在提高 CA6140 車(chē)床 法蘭盤(pán)的加工質(zhì)量和加工效率，我們首先對(duì)法蘭盤(pán)的結(jié)構(gòu)特征和工藝規(guī)程進(jìn)行了仔細(xì) 的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡(jiǎn)單，操作方便，并能保證 零件的加工質(zhì)量。 此外，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量，需設(shè)計(jì)專用夾具， 本次設(shè)計(jì)選擇了鉆 φ4 和 φ6 孔的專用夾具設(shè)計(jì)，以滿足加工過(guò)程的需要。 關(guān)鍵詞：法蘭盤(pán)；工藝規(guī)程；夾具設(shè)計(jì) 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 1 － 課程設(shè)計(jì)題目 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，200611411116， 指導(dǎo)教師： 1 零件的工藝分析與生產(chǎn)類型的確定 1.1 法蘭盤(pán)的用途 CA6140 臥式車(chē)床上的法蘭盤(pán)，為盤(pán)類零件，用于臥式車(chē)床上。車(chē)床的變速箱固定 在主軸箱上，靠法蘭盤(pán)定心。法蘭盤(pán)內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱 體孔相配，以保證主軸三個(gè)軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要作用是標(biāo)明刻度，實(shí) 現(xiàn)縱向進(jìn)給。 零件 ?100 的外圓上標(biāo)有刻度線，用來(lái)對(duì)齊調(diào)節(jié)刻度盤(pán)上的刻度值，從而能夠直接讀出所調(diào)整 的數(shù)值；外圓上鉆定位孔，實(shí)現(xiàn)精確定位。法蘭盤(pán)中部的通孔則給傳遞力矩的主軸通過(guò)，本身沒(méi)有 受到多少力的作用。法蘭盤(pán)零件圖如圖 1-1 所示。 圖 1-1 法蘭盤(pán) 1.2 法蘭盤(pán)的技術(shù)要求 法蘭盤(pán)的技術(shù)要求如表 1-1 所示。 表 1-1 法蘭盤(pán)的技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度 Ra μm 形位公差/mm 大法蘭端左面 91 IT13 1.6 大法蘭端右面 82 IT13 0.4 小法蘭端左面 49 IT11 0.4 小法蘭端右面 41 IT11 1.6 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 2 － 100 外圓? ?100-0.12-0.34 IT11 0.8 90 外圓? Φ90 IT13 6.4 右端 45 外圓? ?45 0?0.017 IT6 0.8 左端 45 外圓? ?45 0?0.6 IT14 0.4 20 孔? ?20+0.0450 IT8 1.6 6 孔? ?6+0.030 IT9 3.2 1.3 審查法蘭盤(pán)的工藝性 根據(jù)法蘭盤(pán)的零件圖可知，其材料為 HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐 熱性及減振性，適應(yīng)于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。 該零件主要加工 ?90、?100、?45 和 ?20 等幾個(gè)面以及 4 個(gè) ?9 孔和側(cè)面的一個(gè)階梯 孔。?90 和 ?45 對(duì)Ａ面較高的平行及垂直精度，因此最好以Ａ面為精加工基準(zhǔn)，這在車(chē) 床加工中就可以得到保證。為了保證精度的要求，4X ?9 的孔最好能在一次加工中全部 加工出來(lái)。?90 兩端的尺寸大小為 34㎜和 24㎜的平面沒(méi)有精度要求，這在銑床上通過(guò) 半精加工是完全可以實(shí)現(xiàn)的。槽 3×2 未注公差等級(jí)，采用粗車(chē)的方法可以實(shí)現(xiàn)。我們 在工藝路線安排上、制造方法及裝夾、探傷和檢驗(yàn)都提出了較高的要求，因而盤(pán)的使 用壽命得到了提高，且采用專用夾具，因而生產(chǎn)效率較高。采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn) 重合，得到較高的精度。 根據(jù)相關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及車(chē)床能夠達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是 可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 1.4 確定法蘭盤(pán)的生產(chǎn)類型 設(shè)計(jì)題目給定的零件是 CA6140 車(chē)床法蘭盤(pán)（零件號(hào) 831004）零件，該零件年產(chǎn)量 為 4000 件，設(shè)其備品率 a%為 4%，機(jī)械加工廢品率 b%為 0.7%，則該零件的年生產(chǎn)綱 領(lǐng)為：N=Q m(1+ a% )(1+ b%) = 4000×1(1+ 4%)(1+ 0.7%)=4189 件/ 年。法蘭盤(pán)的年產(chǎn) 量為 4189 件，法蘭盤(pán)重量為 1.4kg，查表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 2.1 確定毛坯 由于法蘭盤(pán)在工作過(guò)程中要承受較大的應(yīng)力和較高的溫度，且要求有較高的耐磨 性，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的原則，毛坯優(yōu)先選用 HT200 材料。從附圖可以知該法蘭盤(pán)的質(zhì)量?jī)H 為 1.4㎏，且生產(chǎn)類型屬于中批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，毛坯的鑄造方法采用 的砂型鑄造，由于中間通孔是通過(guò)鉆鉸加工，故不用安放型芯。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 （以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)教程》 ）中的表 2－1 和表 2－5，由法蘭盤(pán)的功用、技術(shù)要求可知，可以確定零件所用材料灰鑄鐵 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 3 － HT200 中批量生產(chǎn)的砂型鑄造的公差等級(jí)為 11~14。 再根據(jù)機(jī)械加工后法蘭盤(pán)的重量為 1.4㎏，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鑄件的毛坯 的重量為 2㎏。由表 1 可知鑄件的公差等級(jí)為 11~14，在這里取 12。查表 2－3 可得到 如下的鑄件尺寸 基本尺寸 ?100 為 6㎜ 基本尺寸 ?90 為 6㎜ 基本尺寸 ?45 為 5.6㎜ 基本尺寸 91 為 6㎜ 基本尺寸 9 為 4.2㎜ 基本尺寸 8 為 4.2㎜ 由于 ?20、?4、?6 和 ?9 是由后來(lái)的鉆削加工直接得到，槽 3x2 都是后來(lái)的車(chē)削加 工直接得到的，?90 兩側(cè)的基本尺寸為 34 和 24 的兩個(gè)平面由銑床加工直接得到，因此 在用砂型鑄造的時(shí)候它們都不用鑄出。故在這里它們的鑄件尺寸公差不用求出來(lái)。因 此可確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于下表中： 鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量 項(xiàng)目 基本尺寸／㎜ 加工余量／㎜ 毛坯的基本尺寸 ／㎜ 法蘭盤(pán) ?100 外圓 ?100 7 107? 法蘭盤(pán)左端面 91 7 98 法蘭盤(pán)右端面 91 7 98 法蘭盤(pán) ?90 外圓 ?90 7 97? ?100 右端面 9 6.1 15.1 ?90 左端面 8 6.1 14.1 ?90 右端面 8 6.1 14.1 右端 ?45 外圓 ?45 6.8 51.8? 中間 ?45 外圓 ?45 6.8 51.8? 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 4 － 2.3 繪制法蘭盤(pán)鑄造毛坯簡(jiǎn)圖 3 擬定零件工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 ①精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該法蘭盤(pán)零件的技術(shù)要求的裝配要求，選擇法蘭盤(pán)的軸孔 作為精加?20 +0.0450 工的基準(zhǔn)，因?yàn)榉ㄌm盤(pán)的左端、 90 外圓的右端和 外圓對(duì) 的孔內(nèi)表? ?45 0?0.017?20+0.0450 面都有跳動(dòng)形位誤差的要求，它們的表面都要采用 內(nèi)表面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，?20 +0.0450 選擇 內(nèi)表面作為精基準(zhǔn)加工即滿足了“ 基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。同時(shí)，法蘭盤(pán)的?20 +0.0450 的軸線也是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作為精基準(zhǔn)定位加工法蘭盤(pán)的 100、 90 和?20 +0.0450 ? ? 45 外圓，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合的，保證了被加工表面的垂直度要求，符? 合了“基準(zhǔn)重合”的原則。選用法蘭盤(pán) 90 的右端平面作為精基準(zhǔn)加工 90 的左端平面? ? 和 100 的右端平面，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)這兩個(gè)尺寸也是以 90 的右端平面作為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了? 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合的，也符合了“基準(zhǔn)重合”的原則。在銑 90 兩側(cè)面的時(shí)候，? 可以先銑離軸線為 24㎜的平面，再以 24㎜的平面作為精基準(zhǔn)加工離軸線為 34㎜的平面， 這樣互為精基準(zhǔn)加工，滿足了“互為基準(zhǔn)的”的原則。有些尺寸，例如 0.3 和槽28 +? 3X2，它們的設(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(mén)計(jì) 算，此處不再重復(fù)。 ②粗基準(zhǔn)的選擇 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 5 － 對(duì)于一般的軸類零件而言，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)選取孔右端 外輪廓表面和 Ф90 的右端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤(pán)夾緊?45 0?0.017 45 外圓可同時(shí)削除五個(gè)自由度，再以 Ф90 的右端面定位可削除自由度。? 3.2 表面加工方法的確定 根據(jù)法蘭盤(pán)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的 加工方法如下表所示： 加工表面 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度 Ra/μm 加工方案 法蘭盤(pán) 100 外圓? IT11 0.8 粗車(chē)→半精車(chē)→磨削 100 右端面? IT13 0.4 粗車(chē)→半精車(chē)→磨削 法蘭盤(pán)左端面 IT13 1.6 粗車(chē)→半精車(chē)→精車(chē) 法蘭盤(pán)右端面 IT13 粗車(chē) 法蘭盤(pán) 90 外圓? IT13 6.4 粗車(chē)→半精車(chē) 90 左端面? IT11 0.4 粗車(chē)→半精車(chē)→磨削 90 右端面? IT11 1.6 粗車(chē)→半精車(chē)→精車(chē) 90 左側(cè)面? IT10 3.2 粗銑→半精銑 90 右側(cè)面? IT10 0.4 粗銑→半精銑→磨削 右端 45 外圓? IT6 0.8 粗車(chē)→半精車(chē)→磨削 中間 45 外圓? IT14 0.4 粗車(chē)→半精車(chē)→磨削 20 內(nèi)孔? IT8 1.6 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸 6 孔? IT9 3.2 鉆→鉸 4 孔? IT13 6.3 鉆 4x 9 透孔? IT13 6.3 鉆 槽 3x2 IT13 粗車(chē) 3.3 加工階段的劃分 該法蘭盤(pán)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)（ 的孔和 90 的右端平面）準(zhǔn)備好，使后?20 +0.0450 ? 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(chē)法蘭盤(pán)的右端 面、 90 右端面、槽 3x2、精銑 90 左側(cè)面和 90 右側(cè)面、鉆 20 內(nèi)孔。最后才鉆 4 孔、? ? ? ? ? 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 6 － 6 孔、 9 孔、鉸 6 孔；在精加工階段，進(jìn)行磨削 100 外圓、 100 右端面、法蘭盤(pán)? ? ? ? ? 左端面、 90 左端面、 90 右側(cè)面、 45 外圓，完成整個(gè)工序的加工。? ? ? 3.4 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排法蘭盤(pán)的加工工序。由于該法蘭盤(pán)的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)， 可以采用普通機(jī)床進(jìn)行加工，但夾具都采用專用的夾具進(jìn)行裝夾，以提高生產(chǎn)率；而 且運(yùn)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(shí)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(duì)位置精度要求，例如表面 的跳動(dòng)位置誤差。 3.5 工序順序的安排 ⑴機(jī)械加工工序 ①遵循“先基準(zhǔn)后其他”的原則，首先加工精基準(zhǔn)——法蘭盤(pán)的 45 外圓和 90 的右? ? 端平面。 ②遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 ③遵循“先主后次”的原則，先加工主要表面——法蘭盤(pán)的左端面和 20 內(nèi)孔，后加? 工次要表面—— 4 孔、 6 孔、 9 孔和槽 3x2。? ? ? ④遵循“先面后孔”原則，先加工法蘭盤(pán) 45 外面和法蘭盤(pán)的左端面，再鉆 20 內(nèi)孔，? ? 最后鉆 4、 6、 9 孔。? ? ? ⑵輔助工序 機(jī)械加工完成后，還要對(duì) 100 右端平面、 外圓和 90 左端平面進(jìn)行拋光處? ?45 0?0.6 ? 理；還要對(duì) 外圓進(jìn)行無(wú)光鍍鉻處理。?100 ?0.12?0.34 綜上所述，該法蘭盤(pán)工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工——主要表面粗加工及一些表面 余量大的表面粗加工——主要表面半精加工及次要表面加工——主要表面精加工及磨 削加工 3.6 確定工藝路線 1.工藝路線方案一： 工序一 在普通外圓車(chē)床上粗車(chē)各端面及各個(gè)外圓 工序二 在銑床上銑上下兩個(gè)平面 C、D，精銑上平面 D 工序三 精車(chē)各個(gè)表面 工序四 在鉆床上鉆出四個(gè)孔 φ9，臺(tái)階孔 工序五 進(jìn)行精鉸四個(gè)小孔，臺(tái)階孔 工序六 φ100 的左端面刻字 工序七 鉗工去毛刺，進(jìn)行最終處理 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 7 － 工序八 入庫(kù) 2.工藝路線方案二： 工序一 粗車(chē) φ100、左邊 φ45、φ90 外圓，粗車(chē)各端面，粗車(chē) φ90 的倒角， φ100 的倒角 工序二 粗車(chē)右 φ45 的外圓，粗車(chē) 3×2 的槽，粗車(chē) R5 的圓角 工序三 半精車(chē)左端 φ100，左右端 φ45 的外圓以及各端面，3×2 的槽，R5 的圓 角 工序四 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精絞 φ20 的孔. 工序五 檢驗(yàn)（利用超聲波進(jìn)行探傷） 工序六 粗銑 C.D 面 工序七 半精銑 C.D 面 工序八 精銑 D 面 工序九 鉆四個(gè) φ9 的小孔 工序十 鉆、鉸左面 F 面上的臺(tái)階孔 工序十一 鉗工去毛刺 工序十二 粗磨外圓至 φ100.1、φ90.1、φ45.1，精磨外圓至 φ100、φ90、 φ45 工序十三 對(duì) B 面進(jìn)行拋光 工序十四 φ100 的左端面刻字 工序十五 φ100 的外圓無(wú)光渡鉻 工序十六 熒光檢驗(yàn)等 工序十七 入庫(kù) 比較兩種工藝路線方案，可知，兩種加工方案均能夠加工出法蘭盤(pán)，但第二種工藝 路線方案中效率較高，而且位置精度較易保證。工序安排使時(shí)間較為合理，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和 工藝基準(zhǔn)重合，能夠較好的保證零件加工的表面質(zhì)量和粗糙度。 最終的工藝路線 在綜合以上各種工序的情況下，得到的最終工藝路線如表 4 所示： 表 4 法蘭盤(pán)工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 粗車(chē) φ100、左邊 φ45、φ90 的外圓，粗車(chē)各端面，粗車(chē) φ90 的倒角，φ100 的倒角 CA6140 機(jī)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 2 粗車(chē)右 Φ45 外圓、3×2 的槽、 R5 的圓角 CA6140 機(jī)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 8 － 3 半精車(chē)左端 φ100，左右端 φ45 的外圓以及各端面， 3×2 的槽，R5 的圓角 CA6140 車(chē)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 4 以 φ20 孔上端面為精基準(zhǔn)， 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 φ20 孔,孔 的精度達(dá)到 IT7 立式鉆床 525 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 5 檢驗(yàn) 塞規(guī)、百 分表等 6 粗銑 C、D 面 臥式銑床 X61 銑刀 游標(biāo)卡尺 7 半精銑 C.D 面 臥式銑床 X61 銑刀 8 精銑 D 面 臥式銑床 X61 銑刀 9 鉆四個(gè) φ9 的小孔 立式鉆床 Z525 麻花鉆 10 鉆、鉸左面 F 面的臺(tái)階孔 立式鉆床 Z525 麻花鉆、鉸刀 11 鉗工去毛刺 鉗工臺(tái) 平銼 12 粗磨外圓至 φ100.1、φ90.1、φ45.1， 精磨外圓至 φ100、φ90、φ45 外圓磨床 13 對(duì) B 面進(jìn)行拋光 14 φ100 的左端面刻字 15 φ100 的外圓無(wú)光渡鉻 16 熒光檢驗(yàn)等 17 入庫(kù) 4 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 4.1 機(jī)床設(shè)備的選用 在中批生產(chǎn)條件下，選用通用機(jī)床比較合理些。所選用的通用設(shè)備應(yīng)提出機(jī)床型 號(hào)，如：臥式銑床 X61。 4.2 工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應(yīng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出它們的名稱，如 “鉆頭” 、 “百分表” 、 “車(chē)床夾具”等。 本次法蘭盤(pán)的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，所選用的夾具均為專用夾 具。 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 9 － 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定 由于這次課程設(shè)計(jì)采用分組的形式，我們這組主要是對(duì)法蘭盤(pán)進(jìn)行加工，分配給 我的任務(wù)是：對(duì)工序十中先鉆 4 孔再鉸 6 孔。? ? 5.1 工序十中 4 和 的尺寸計(jì)算? ?6 +0.030 鉆孔 ?4 的深度為 7mm，再鉸孔 ，其深度同樣為 7mm，查表得公差等級(jí)為?6 +0.030 IT9，由粗糙度 Ra=3.2,從《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》中查表 1-7 得加工 方案為：鉆→鉸。 5.2 加工余量的確定 由表 2-28 得使用麻花鉆加工 ?4 孔時(shí)加工余量為 0.1mm，擴(kuò)孔 時(shí)加工余量為?6 +0.030 0.1mm。 6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 6.1 切削用量的計(jì)算 6.1.1 加工條件：工件材料 HT200 σ b=0.18GPa HB=200 金屬鑄造 6.1.2 加工要求：鉆孔 4、孔 60+0。03 臺(tái)階孔? 機(jī)床：立式鉆床 Z525 6.1.3 刀具：直柄麻花鉆 H—4GB/T 6153.3-1996 直柄短麻花鉆 H—6GB/T6135.2-1996 鉸刀 6GB—1132-1984 機(jī)床功率 2.8KW 6.1.4 鉆孔 4 ? 6.1.4.1 查表 5-22 f=0.07~0.12mm 取 f=0.1mm v=16~24m/min 取 v=18m/min ns=1000v/ ，取 n=1360r/min.min/2.1380rd??? 則實(shí)際切削速度 v= in/17046n?? 6.1.4.2 校驗(yàn)機(jī)床功率，切削力 F =419Df k =419f8.0p N86.23.148? 切削時(shí)消耗功率 P = ，符合條件f pKWvFf ???07.0176 6.1.4.3 切削工時(shí) 41?l2l5.l 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 10 － min13.013652421 ?????nflltj 6.1.5 鉆 孔 ? 6.1.5.2 查表 5-22，取 f=0.1mm v=18m/min N= 參照表 4-9 n=960r/min 4.9561.380??dv? 實(shí)際切削速度 min/1.8106.3dn??? 6.1.5.3 功率校驗(yàn)與 2）相同，得出 p 符合所選功率t? 6.1.5.4 切削工時(shí) =7 41?lll min1.0967212???nfltj 6.1.6 鉸 孔.? 查表 5-31 v=2-6(m/min)，取 v=2m/min f=0.3~0.50mm/r,取 f=0.30r/min n= ,取 n=140r/min in/1064.3210rdv???mi/.n? 校驗(yàn)后得，實(shí)際消耗功率 P P。符合要求?f 切削工時(shí) 查表 5-42，5-41 2)~1(.01??l 0l7?lmin31.9.73??fnltj 故切削總工時(shí) =0.13+0.11+0.31=0.55min321jjjtt?總 其余工序分析所得數(shù)據(jù)均已填入相應(yīng)的工序卡中 7 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。我負(fù)責(zé) 的是設(shè)計(jì)該第十道工序的專用夾具設(shè)計(jì)—鉆 Φ4mm 孔，再擴(kuò) Φ6mm 深為 7mm 孔的鉆床夾 具。本夾具將用于 Z525 鉆床，刀具為直柄麻花鉆 H—4GB/T 6153.3-1996，直柄短麻花 鉆 H—6GB/T6135.2-1996 鉸刀 6GB—1132-1984，分別對(duì)工件的臺(tái)階孔進(jìn)行加工。 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 11 － 7.1 夾具設(shè)計(jì) 7.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，Φ4mm 及 Φ6mm 的孔時(shí)，工件以 外圓表面及 ?90 右端面和平面?45 0?0.6 為定位基準(zhǔn)，在 V 形塊 1 和擋銷(xiāo) 2、3 上實(shí)現(xiàn)完全定位。 7.1.2 切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：直柄麻花鉆 D=Φ4mm 由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》P 可查得 16 切削扭矩 M= )·(0 30mNkfxdCym? 軸向力 F= FF 切削功率 Pm=2πM·n·10 (kw)3? 式中： C =225.63m x =1.9 y =0.8 m C =558.6F x =1 y =0.8 F d =4 或 6 0 k = =0.87 m 8.0)19(HB k =0.9F f=0.13 n=2012 或 1426 所以當(dāng)鉆 Φ4mm 孔時(shí)有 M=225.63x4x1.9x0.13 x0.87x10 =0.291(N·m)8.03? 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 12 － F=558.60 x4x1x0.13 x0.9=393.15(N)8.0 Pm=2πx0.291x2012x10 =3.676(kw) 3? 同理擴(kuò) Φ6 孔 mm 時(shí)有 M=225.63x6x1.9x0.13 x0.87x10 =0.439(N·m)8.03? F=558.60 x6x1x0.13 x0.9=589.73(N). Pm=2πx0.439x1426x10 =3.931(kw)3? 由于 V 形塊和擋銷(xiāo)的作用下工件無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，因此只需算出橫向的夾緊力能否滿足要 求。 根據(jù)夾緊狀態(tài)下 V 形塊的受力情況和力矩平衡條件 FJ=KFsin(a/2)/(f3sin(a/2)+f4) 式中 f3—工件與壓板間的摩擦系數(shù)，取 0.2； f4—工件與 V 形塊間的軸向摩擦系數(shù)，取 0.2； 安全系數(shù) K 取 3； a =100° FJ=3×589.73×sin50°/(0.2×sin50°+0.2)= 3836.92N 因此 FJ=3836.92N>F 故本夾具可安全工作。 7.1.3 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為 V 形塊和擋銷(xiāo)。V 形塊的尺寸與公差都是選取的標(biāo)準(zhǔn)件，其 公差由標(biāo)準(zhǔn)件決定，并且在夾具裝配后的技術(shù)要求統(tǒng)一磨，V 形塊定為表面與夾具體 底面平行度誤差不超過(guò) 0.01；定位銷(xiāo)選取標(biāo)準(zhǔn)件，夾具體上裝定位銷(xiāo)銷(xiāo)孔的軸線與夾 具體底面的 垂直度誤差不超過(guò) 0.01。 夾具的主要定位元件為兩個(gè)擋銷(xiāo)限制了兩個(gè)自由度,V 形塊限制四個(gè)自由度,工件的 六個(gè)自由度完全被限制。因零件對(duì)形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采 用標(biāo)準(zhǔn)件，故定位誤差在此可忽略。 7.1.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，從該零件的生產(chǎn)規(guī)模來(lái)看屬于中批量生產(chǎn)，從保證產(chǎn) 品的質(zhì)量和考慮盡量提高生產(chǎn)效率的問(wèn)題來(lái)考慮，為此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾緊而不 采用手動(dòng)夾緊。這里采用氣動(dòng)夾緊裝置比較高效和省力。而且這是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的 重要途徑之一。 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 13 － 設(shè)計(jì)總結(jié) 夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，我組三名同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，取 得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí) 踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。 本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階 段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、 時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。 由附圖可知，其材料為 HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減振性， 適應(yīng)于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。該零件主要加工個(gè)面以及六個(gè)孔，需要有較高 的平行及垂直精度，為此，最好能夠同時(shí)加工出更多的面和孔。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)上采用了較 低的安全系數(shù)，在選擇材料上也提出了較高的要求，工藝路線安排上、制造方法及裝夾、 探傷和檢驗(yàn)都提出了較高的要求，因而盤(pán)的使用壽命得到了提高，多采用專用夾具，因 而效率較高，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，因而精度較高。根據(jù)相關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精 度及車(chē)床能夠達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也 是可行的。 廣東海洋大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) － 14 － 參考文獻(xiàn) － 15 － 參考文獻(xiàn) 1、駿一，鄒青. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 2、鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 3、趙家齊.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 4、李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 5、艾興，肖詩(shī)剛主編. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 6、吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社，2006