法蘭盤加工工藝及夾具設(shè)計設(shè)計

1、 韋府超三大辱琴鳥學(xué)院 Qingdao Technological University Qindao College 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目：法蘭盤加工工藝及夾具設(shè)計 系另I：機電系 專 業(yè)：機械制造及其自動化 年 級：11-2 姓名：楊柳 指導(dǎo)教師：周燕 日期：2015年5月29日 摘要 工藝學(xué)是鉆研機械加工工藝技術(shù)和夾具設(shè)計為主要目的的技術(shù)學(xué)科，具有非常強的實 踐性,要求在學(xué)習(xí)過程中緊密的聯(lián)系生產(chǎn)與實踐，并且它又擁有非常強的綜合性。 本次畢業(yè)設(shè)計研究的課題為法蘭盤加工工藝及夾具的設(shè)計，其主要研究內(nèi)容為： 首先，對工件進行分析，主要是先分析零件的作用、結(jié)構(gòu)和工藝，經(jīng)由零件分析可以 了解零

2、件的基本構(gòu)造，然后通過工藝分析了解工件的加工要求。通過零件圖要求的的具體 加工，確定毛坯的制造樣式與尺寸。 其次，對基面進行選擇，確定加工的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 選好基準(zhǔn)，制定工藝加工路線, 再確定能夠使零件的形狀、尺寸精度還有位置精度等要求達(dá)到完全保證的加工工藝方案。 再次，根據(jù)已經(jīng)確定的加工工藝方案，選擇加工設(shè)備，決定每一工步的切削量和時間。 然后，設(shè)計指定法蘭盤叮T2mm斜孔的夾具。分析設(shè)計任務(wù)，確定定位基準(zhǔn)，決定夾 具結(jié)構(gòu)方案，然后對切削力、夾緊力，定位誤差進行計算。 最后，把整個設(shè)計過程整理為設(shè)計說明書和指定的圖紙，所有設(shè)計完成。 關(guān)鍵詞： 12mm斜孔法蘭盤；加工工藝；設(shè)計夾具 Abs

3、tract Tech no logy is the tech no logy research of mecha ni cal process ing tech no logy and fixture design for the main purpose, has very strong practical requirements in the learning process, con tact closely and producti on practice, and it also has a very stro ng comprehe nsive. The graduation d

4、esign topic for the flange and fixture design process, the main research contents are as follows: First of all, on the workpiece is analyzed, the main is to analyze the function, structure and process of parts, through the parts an alysis to un dersta nd the basic structure of parts, and the n throu

5、gh the process an alysis to un dersta nd the mach ining requireme nts. By draw ing the specific process ing requireme nts, determ ine the style and size of manu facturi ng bla nk. Secon dly, the selecti on of base, determ ine the process ing of coarse and fine refere nee base. Choose the benchmark,

6、the development process of processing route, and then determine the shape, size precision and can make the position precision requirements of the parts to achieve process ing scheme fully guara nteed. Aga in, accord ing to the process scheme has bee n determ in ed, the choice of process ing equipmen

7、t, decided every steps of cutting quantity and time. Then, the fixture design specified 12mm flange hole. Analysis of the design task, determine the location, determine the fixture structure, then the cutting force, clamping force, position error calculatio n. Fin ally, the whole desig n process for

8、 the desig n specificati on and desig n draw ings specified, all completed. Keywords： Fla nge; Process ing Tech no logy; Fixture Desig n. 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1機械加工的發(fā)展現(xiàn)況 1 1.2現(xiàn)代機械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)況 1 1.3機床夾具的發(fā)展趨勢 1 1.4現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢 1 第2章 零件的分析 3 2.1零件的作用及結(jié)構(gòu)分析 3 2.2研究初始資料，確定設(shè)計方案 3 2.3零件的工藝分析 4 第3章 零件

9、毛坯的選擇 5 3.1確定毛坯的制造形式 5 第4章 工藝規(guī)程的設(shè)計 6 4.1基面的選擇 6 4.2擬定工藝過程 6 4.3加工設(shè)備和工藝裝備的選擇 8 4.4確定切削用量及時間定額 9 第5章 夾具設(shè)計 18 5.1夾具設(shè)計任務(wù)的提出 18 5.2夾具結(jié)構(gòu)方案的確定 19 5.3夾緊裝置的設(shè)計 21 5.4鉆模的設(shè)計 23 5.5定位精度的計算 25 5.6繪制夾具總裝圖 27 5.7標(biāo)注夾具裝配圖上的各部分尺寸的技術(shù)條件 27 結(jié)論 27 致謝 29 參考文獻 30 第1章 緒論 1.1機械加工的發(fā)展現(xiàn)況 由于機械制造業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，機械制造工藝的內(nèi)涵和面貌下一直發(fā)生變 化，近

10、幾十年的技術(shù)進展表現(xiàn)在以下幾方面： （1）新興加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展 （2）自動化等高新技術(shù)與工藝的緊密結(jié)合 12現(xiàn)代機械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)況 機械制造是國民經(jīng)濟發(fā)展和各部門科技進步的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代化條件下機械制造的發(fā)展 方向是：開發(fā)工藝可行性廣、能保證各種原料消耗最少、可靠性和自動化精度高的新一代 技術(shù)。 機械制造工藝及其實現(xiàn)組織形成的發(fā)展趨勢，在很大程度上取決于機器結(jié)構(gòu)的發(fā)展方 向和它的技術(shù)使用特征。機器制造中的科技進步將促進以計算機和生產(chǎn)全盤自動化為基礎(chǔ) 的工序少和能源節(jié)約的工藝的建立推廣。 1.3機床夾具的發(fā)展趨勢 近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)

11、應(yīng)用, 對機床夾具提出了如下新的要求： （1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； （2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； （3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； （4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具； 14現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán) 保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展。 （1）高精機床加工精度提高，降低定位誤差，提高加工精度對夾具制造精度要求更高 高精度夾具定位孔距精度高達(dá) 土 5卩甲夾具支承面垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度

12、高達(dá) 0.01mm/500mm。德國demmeler （戴美樂）公司制造4m長、2m寬孔系列組合焊接夾具平 臺，其等高誤差為）.03mm；精密平口鉗平行度和垂直度5um以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝定位精 度高達(dá)5um。 （2）高效提高機床生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾夾具產(chǎn)品越來越多。減少工件安 裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快 速夾緊功能部件不斷推陳出新。新型電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具 結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。 15法蘭盤發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 法蘭盤由英國傳入我國，早期的工人將 Fla nge音譯為法蘭。法蘭盤在我

13、國機械行業(yè)、 建筑行業(yè)和水利水電行業(yè)應(yīng)用及其廣泛，自上世紀(jì)90年代以來，日本在我國開辟法蘭市 場之后，緊接著韓國和歐美等國也蜂擁而至，導(dǎo)致我國法蘭市場的份額大增。近幾年來， 我國在法蘭的制造領(lǐng)域和研發(fā)領(lǐng)域取得了一定的突破，因產(chǎn)業(yè)鏈和市場的影響，加上政策 的支持，大量的工廠和個人加工作坊開始大批量的生產(chǎn)和銷售法蘭成品。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近 幾年全球在法蘭方面的市場容量聯(lián)創(chuàng)新高，產(chǎn)銷規(guī)模大幅增加，價格也居高不下。 圖1-1數(shù)控龍門銃床上的法蘭盤 圖1-2數(shù)控龍門銃床上的法蘭盤 第2章 零件的分析 2.1零件的作用及結(jié)構(gòu)分析 法蘭（Flange）又稱法蘭盤或者突緣，通常是指在一個類似盤狀的金屬體色的周邊開

14、 上幾個固定用的孔用于連接其它東西的一種零件。主要用來使管子與管子相互連接的，連 接于管端；可用于連接其它零件或可用于增加其他零件強度的一種零件。法蘭上有孔眼， 可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。它可由澆鑄而成，也可由螺紋連接或焊接 構(gòu)成。法蘭聯(lián)接由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成，墊片放在兩法蘭密封面之 間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平 處，使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。 本次設(shè)計題目給定的法蘭盤在數(shù)控機床里起支承和導(dǎo)向作用，是回轉(zhuǎn)體零件，本法蘭 盤是回轉(zhuǎn)面和平面的結(jié)合，內(nèi)部由階梯和螺紋孔組成，此零件的結(jié)構(gòu)較

15、簡單，但是零件的 精度要求高，有良好的減振性，鑄造性能好。要求有較高的耐磨性，較高的強度和回轉(zhuǎn)穩(wěn) 定性。 確定設(shè)計 定的條件， 加工工藝 :法蘭盤 2.2研究初始資料， 方案 根據(jù)設(shè)計題目給 現(xiàn)制定該零件的機械 規(guī)程。 鉆床加工零件 零件圖： 圖2-1法蘭盤零件圖 根據(jù)要求，在搖臂鉆床上鉆法蘭斜孔3-門12mm、徑向孔3-門17.5mm。 2.3零件的工藝分析 法蘭盤是一回轉(zhuǎn)體零件共有兩組加工表面有一組加工表面以90的孔位中心包括一 個147的端面，175的兩倒角輪廓面，190的外圓面，207的圓弧階梯輪廓面，248 的階梯輪廓面及 190外圓柱上的銷孔。 并且其余加工表面都與他的位置有關(guān)系，

16、可以先加工它的一個端面，再借助專用夾 具以這個端面為定位基準(zhǔn)加工另一端面，然后再加工其他工作表面。 第3章 零件毛坯的選擇 3.1確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼?？紤]到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛。零件在工作過程 中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被折斷，保 證零件工作的可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000件，已達(dá)到大批生產(chǎn)水平，而且零件的德輪 廓尺寸不大，故采用鍛模成型。這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 根據(jù)上述材料及加工工藝，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) 外圓表面(147、1751902072483

17、20考慮到尺寸較多切相差不 大，為簡化毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取 195253325階梯軸式結(jié)構(gòu)(見圖2) (2) 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查機械制造工藝簡明手冊(以 下簡稱工藝手冊)表2.2-1,鑄件輪廓尺寸長度方向大于100160mm故長度方向偏差為 mm，長度方向余量查表2.2-4,其余量規(guī)定值為3.03.5mm現(xiàn)取3.0mm. (3) 內(nèi)孔尺寸為90參照工藝手冊表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為： (4)階梯孔尺寸為 101,參照工藝手冊 表2.3-9確定孔的加工余量分配: 鉆孔： 30.0 鉆孔： 80 車孔： 89.3 絞孔： 900+0.054

18、鉆孔：30.0 鉆孔：3.0 車孔：101 (5) 底面倒角圓孔采用車削可以保證其精度。 Z=0.3 3-12斜孔。均為自由尺寸精度要求?？?(6) 3- 20EQS孔、3- 17.5 3- 12直孔、 一次鉆出。 第4章工藝規(guī)程的設(shè)計 4.1基面的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇的正確與合理，可以使 加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有可能造成 零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行的情況。 4.1.1選擇粗基準(zhǔn) 因為法蘭盤可看作盤類或軸類零件，按照保證不加工表面與加工表面相互精度原則 ” 的粗基準(zhǔn)選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這

19、些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件 有若干個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基 準(zhǔn)）。同時，門320外圓既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求。固選門320 外圓及右端面為粗基準(zhǔn)。 4.1.2選擇精基準(zhǔn) 法蘭盤的外圓叮320既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計基準(zhǔn)。根據(jù)零件圖的設(shè)計基準(zhǔn)來制定工 藝的精基準(zhǔn)。由于零件的設(shè)計基準(zhǔn)為320,所以在設(shè)計工藝方案時以320外圓為精基準(zhǔn) 來加工各外圓表面，即遵循 基準(zhǔn)重合”的原則。 4.2擬定工藝過程 4.2.1選擇表面加工方法 法蘭盤的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽及小孔等。材料為45鋼，查閱10P20表 1.4-6、表1.4-7、表

20、1.4-8可得其加工方法。 422確定工藝過程方案 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量等 技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通 用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便 降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 1. 工藝路線方案一: 工序1:銑削左右兩個端面 320外圓及倒角 工序2:粗車 147175190207248 工序3:鉆、車90的孔、3-20孔、3-17.5孔。 工序4:鉆3-12直孔、3-12斜孔。 工序5車101的階梯孔。 工序6:精車 1471751902072483

21、20外卜圓及倒角。 工序7:絞90的孔。 工序8:車209的圓角。 工序9:時效處理。 工序10:檢驗、入庫。 2. 工藝路線方案二： 工序1:車削左右兩個端面。 工序2:粗車卜圓及倒角。 工序3:鉆、車90的孔、3-20EQS孔、3-17.5孔。 工序4:精車卜圓及倒角。 工序5:車101的階梯孔 工序6:。絞90的孔 工序7:車209的圓角。 工序8:鉆3-12直孔、3-12斜孔。 工序9:時效處理。 工序10:檢驗、入庫。 423工藝方案的分析 以上兩個加工方案的特點在于： 方案一是采用銑削加工端面，且是先加

22、工12孔后精加 工外圓面，方案二是使用車削加工方式加工兩個端面，12孔放在最后。兩者相比較起來可 以看出，由于零件的端面尺寸不大，應(yīng)車削端面，在中批量生產(chǎn)中，綜合考慮，選擇工藝 路線二。 但仔細(xì)考慮，在路線二中，工序 4:精車外圓及倒角。然后工序 8:鉆3-12直孔、3-O11斜孔、3-20EQS孔、3-17.5孔。這樣 由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表 面粗超度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下： 工序1:車削左右兩個端面。 工序2:粗車卜圓及倒角。 工序3:

23、精車卜圓及倒角。 工序4:101的階梯孔，90的孔、。 工序5:鉆3-12直孔、3-12斜孔。 工序6:鉆3-20孔、3-17.5孔。 工序7:絞90的孔。 工序8:車209的圓角。 工序9:時效處理。 工序10:檢驗、入庫。 以上工藝工程詳見機械加工工藝過程卡片。 4.3加工設(shè)備和工藝裝備的選擇 4.3.1機床的選擇 法蘭盤”零件材料為45岡生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用機器造形鑄造毛坯。 根據(jù)上述材料及加工工藝，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) 外圓表面(147、175190207248320考慮到尺寸較多切相差不 大

24、，為簡化毛坯的外形，現(xiàn)直接按零件結(jié)構(gòu)取 195253325階梯軸式結(jié)構(gòu)(見圖2) (2) 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查機械制造工藝簡明手冊 (以 下簡稱工藝手冊)表2.2-1,鑄件輪廓尺寸長度方向大于100160mm故長度方向偏差為 mm，長度方向余量查表2.2-4,其余量規(guī)定值為3.03.5mm現(xiàn)取3.0mm. (3) 內(nèi)孔尺寸為 90參照工藝手冊表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：30.0 鉆孔：80 車孔：89.3 絞孔： 900+0.054 (4) 階梯孔尺寸為 101,參照工藝手冊表2.3-9確定孔的加工余量分配: 鉆孔：30.0 鉆孔：30.0

25、車孔：101 (5) 底面倒角圓孔采用車削可以保證其精度。 Z=0.3 (6) 3-O20孑L、3-17.5 3-12直孔、3-12斜孔。均為自由尺寸精度要求。可一次 鉆出。 4.4確定切削用量及時間定額 工序1：車削端面及倒角。 本工序采用計算法確定切削用量。 1. 加工條件 工件材料：45剛，鑄造。 加工條件：粗車圓及倒角。無表面粗超 度要求。 機床：CA6140臥式機床。 刀具：刀片材料為 YT15,刀桿尺寸為16mm*25mm，r=15度，r =0 .5 計算切削用量 （1）粗車147端面 1. 確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊的加工余

26、量為 3mm,則毛坯長度方 向最大加工余量為4.25mm,分兩次加工，a=2mm計。長度方向取IT12級，取mm。確定 進給量f:根據(jù)切削用量簡明手冊（第三版）以下簡稱切削手冊表 1.4,當(dāng)?shù)稐U尺 寸為16mm*25mm , a=2mm時，以及工件直徑為 153時。 f=0.60.9mm/r 按CA6140車床說明書取f=0.61 （參見切削手冊表1.31） 2. 計算切削速度：按切削手冊表1.27,切削速度計算公式為（壽命 T=60min） 公式中，Cv=242, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2.kv 見切削手冊表 1.28,即 k=1.44.k=0.8, k=1.04, k

27、=0.81, k=0.97 所以 V=114.3m/min 3. 確定機床轉(zhuǎn)速： n=238r/mi n 按機床說明書，與2238r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為200 r/min及250 r/min?，F(xiàn)取250 r/min 所以實際切削速度V=120m/min。 4. 確定切削工時：按工藝手冊表 6.2-1,取 L=153-90/2=31.5, L1=2.5.L2=0,L3=0 T= ( L+ L1+ L2+ L3/nf ) *i= (31.5+2.5/250*0.6) *2=0.45min (2)粗車端面 325 1查切削手冊表1.4及表1.27 f=0.81.2 2. 按 CA6140車床說明

28、書取f=0.81 (參見切削手冊表1.31) Cv =235, Xv =0.15, yv =0.45, m=0.2. kv 見切削手冊表 1.28,即 k=1.44.k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以 vc =102.6 m/min 3. 確定機床轉(zhuǎn)速： n=100.5 r/min 按機床說明書，與100.5r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為100 r/min?，F(xiàn)取100 r/min。所以實 際切削速度 V=98m/min 4. 確定切削工時：按工藝手冊表 6.2-1，取 L=325-209/2=116, 11=2.5, 1_2=0, 1_3=0 T=( L+ L1+ L

29、2+ L3/nf)*i= ( 116+2.5/100*0.8)*2=2.96min 工序2:粗車圓及倒角。 (1) 粗車190外圓、及兩倒角 1. 進給量：根據(jù)切削手冊表 1.4,選取f=0.6mm/r。 2. 計算切削速度：見切削手冊表1.27根據(jù)公式可算得： V=114.3m/mi n 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速： n=191.5r/mi n 按機床說明書選取n=200r/min。所以實際切削速度為 V=120m/min。 4. 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 Fc=C a p fv k 公式中 C=2795, x=1.0, y=

30、0.75, n=-0.15 k=0.94, k=0.89 所以 Fc=2795*1.5*0.750.75*114.35-0.94*0.94*0.89N=1166N 切削是消耗功率為 Pc= Fc*vc /6*104=1166*120/6*104=2.3KW 由CA6140機床說明書可知，CA6410主電動機功率為7.5KW，機床可以正常運行。 5. 校驗機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力Fc=1024.5N,徑向力切削力Fp按切削手 冊表1.29所示公式計算 Fp=C ap fv k 公式中，C=1940,x=0.9, y=0.6, n=-0.3 k=0.897, k=0.5 所以 Fp=219.

31、3N 而軸向切削力 公式中,C=2880,x=1.0, y=0.5, n=-0.4 k=0.923, k=1.17 于是軸向切削力 Ff =532.4N 取機床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為 0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作 用力為 F= Ff+u( Fc + Fp)=532.4+0.1*( 1166+219.3) =670.63 N 而機床縱向進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N (見切削手冊表1.30)，故機床 進給系統(tǒng)可正常工作。 6切削工時： T=( L+L1+ L-2/nf)*i 公式中，L=88， L1=5， L2=0 所以 T=( 88+4)/250*0.6=0.78m

32、in (3) 粗車 248外圓及R21倒角 1. 進給量：根據(jù)切削手冊表 1.4，選取f=0.6mm/r。 2. 計算切削速度：見切削手冊表 1.27根據(jù)公式可算得： V=114.3m/mi n 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速： n=191.5 r/min 按機床說明書選取n=200r/min。所以實際切削速度為 V=120m/min。 切削工時： T= ( L+ L1+ L?/nf) *i 公式中，L=30， L1 =5， L2 =0 所以 T=0.58min (4) 粗車320外圓 1. 查切削手冊表1.4及表1.27 f=0.81.2 2. 按 CA6140車床說明書取f=0.81 (參見切削手冊表

33、1.31) Cv=235, xv=0.15, yv=0.45, m=0.2.kv 見切削手冊表 1.28,即 k=1.44.k=0.8, k=1.04, k=0.81，k=0.97 所以 V=102.6 m/min 3. 確定機床轉(zhuǎn)速： n=100.5 r/min 按機床說明書，與100.5r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為100 r/min。現(xiàn)取100 r/min。所以實 際切削速度 V=98m/min 4. 確定切削工時：按工藝手冊表 6.2-1,取 T= （ L+Lj + Lz/nf） *i 公式中，L=32， L1=5， L2=0 所以 T=0.93min 工序3:鉆、車 90孔、3-20EQ

34、S孔、3-17.5孔，選用轉(zhuǎn)塔車床 C385L。 切削用量計算如下。 （1）鉆孔20mm孔 f=0.41mm/r （見切削手冊表2.7） V=12m/min （見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性質(zhì)考慮） n=159r/m in 按機床選取n=135r/min （按工藝手冊表4.2-2） 所以實際切削速度V=8.5m/min 切削時： T= （ L+ L1+ L2/nf） *i=（32+10+4）/135*0.41=0.8min 公式中：切入 L1 =10mm，切出 L2=4mm， L=32mm。 （2）鉆30mm孔 f=0.45mm/r （見切削手冊表 2.7） V=14m/min

35、 （見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性質(zhì)考慮） n=145.5r/m in 按機床選取n=135r/min (按工藝手冊表4.2-2) 所以實際切削速度V=8.5m/min 切削時： 鉆 T= ( L+ L1 + L2/nf) *i=(118+10+4)/135*0.45=2.17min 公式中：切入 L1 =10mm，切出 L2=4mm， L=118mm。 (2)鉆3-17.5孔 f=0.41mm/r (見切削手冊表2.7) V=12m/min (見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性質(zhì)考慮) n=159r/m in 按機床選取n=135r/min (按工藝手冊表4.2-

36、2) 所以實際切削速度V=8.5m/min 切削時： T=( L+ L1+ L2/nf) *i=(31+10+4)/135*0.41=0.8min 公式中：切入 L仁10mm,切出L2=4mm, L=31mm (4) 鉆80mm孔 f=0.7mm/r (見切削手冊表 2.7) V=19m/min (見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性質(zhì)考慮) n=75.5r/m in 按機床選取n=72r/min (按工藝手冊表4.2-2) 所以實際切削速度V=18m/mi n 切削時: T= ( L+ L1+ L2/nf) *i=(118+10+4)/72*0.7=2.61min 公式中：切入L仁

37、10mm,切出L2=4mm, L=118mm。 (5) 車孔，選用機床T740金剛車床。 將80mm孔車至89.3mm,單邊余量為0.1, 次車去全部余量 進給量f=0.1mm 根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛車床的切削速度為V=100m/min，貝U n=994.7r/min 由于金剛車床主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速即可作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。 切削時：當(dāng)加工孔為一時 T= ( L+ L1+ L2/nf) *i= (32+3+4) /994.7*0.1=0.39min (6) 車 30mm孔與 17.5mm孔。 工序4:鉆3-12直孔、3-12斜孔。 鉆3-12直孔選用立式鉆床Z525 f=0.25m

38、m/r （見切削手冊表2.7） V=12m/min （見切削手冊表2.13及表2.14,按5類加工性質(zhì)考慮） n=159r/m in 按機床選取n=140r/min （按工藝手冊表4.2-2） 所以實際切削速度V=5.3m/min 切削時： T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=（32+10+4）/140*0.25=3.5min 公式中：切入L仁10mm,切出L2=4mm, L=108mm。 鉆3-12斜孔 使用特殊夾具調(diào)整好角度再進行鉆孔。 工序5車101的階梯孔。 選用機床T740金剛車床。 將80mm孔車至89.3mm,單邊余量為0.1, 次車去全部余量 進給量f=0.1mm 根據(jù)有關(guān)

39、手冊，確定金剛車床的切削速度為V=100m/min，貝U n=994.7r/mi n 由于金剛車床主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速即可作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。 切削時： T= ( L+ L1+ L2/nf) *i= (26+3+4) /994.7*0.1=0.33min 工序6:精車圓及倒角。 粗進加工的切削除了進給量和切削深度外其它都相同。 進給量f根據(jù)實用機械加工工藝手冊表 2.4-2,取f=0.2mm/r （1）粗車190外圓、及兩倒角 1. 進給量：根據(jù)切削手冊表 1.4,選取f=0.6mm/r。 2. 計算切削速度：見切削手冊表 1.27根據(jù)公式可

40、算得： V=114.3m/mi n 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速： n=191.5r/mi n 按機床說明書選取n=200r/min。所以實際切削速度為 V=120m/min 4. 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 Fc=C a p fv k 公式中 C=2795, x=1.0, y=0.75, n=-0.15 k=0.94, k=0.89 所以 Fc=2795*1.5*0.750.75*114.35-0.94*0.94*0.89N=511.5N 切削是消耗功率為 P=FV/6*104=511.5*120/6*104=1.023KW 由CA6140機床說明書可知，CA6410主

41、電動機功率為7.5KW，機床可以正常運行。 5. 校驗機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力Fc=1024.5N，徑向力切削力Fp按切削手 冊表1.29所示公式計算 Fc=C a p fv k 公式中，C=1940,x=0.9，y=0.6，n=-0.3 k=0.897， k=0.5 所以 Fp=113.5N 而軸向切削力 公式中，CF=2880,x=1.0, y=0.5，n=-0.4 k=0.923，k=1.17 于是軸向切削力 Ff=307.4N 取機床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為 0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作 用力為 F= Ff+u（ Fc + Fp）=532.4+0.1*（ 116

42、6+219.3）=370N 而機床縱向進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N （見切削手冊表1.30），故機 床進給系統(tǒng)可正常工作。 6切削工時： T=（ L+ L1+ L2/nf）*i 公式中，L=88，L1=5，L2=0 所以 T=（ 88+4）/250*0.2=1.84min （3）粗車 248外圓及R21倒角 1. 進給量：根據(jù)切削手冊表 1.4，選取f=0.6mm/r。 2. 計算切削速度：見切削手冊表 1.27根據(jù)公式可算得： V=114.3m/mi n 3. 確定主軸轉(zhuǎn)速： n=191.5 r/min 按機床說明書選取n=200r/min。所以實際切削速度為 V=120m/min

43、 切削工時： T=( L+ L1+ L2/nf)*i 公式中，L=30，L1=5，L2=0 所以 T=0.875min (4) 粗車320外圓 1. 查切削手冊表1.4及表1.27 f=0.81.2 2. 按CA6140車床說明書取f=0.81 (參見切削手冊表1.31) Cv=235, xv=0.15, yv=0.45, m=0.2.kv 見切削手冊表 1.28,即 k=1.44.k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以 V=102.6 m/min 3. 確定機床轉(zhuǎn)速： n=100.5 r/min 按機床說明書，與100.5r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為100 r/min

44、。現(xiàn)取100 r/min。所以實 際切削速度 V=98m/min 4. 確定切削工時：按工藝手冊表 6.2-1,取 T= ( L+ L1+ L2/nf) *i 公式中，L=32 , L1=5 , L2=0 所以 T=1.85min 工序8:車209的圓角。 選用機床T740金剛車床。 單邊余量為0.1, 一次車去全部余量 進給量f=0.1mm 根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛車床的切削速度為V=100m/min，貝U n=994.7r/mi n 由于金剛車床主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速即可作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。 切削時: T= ( L+ L1+ L2/nf) *i= (6+3+4) /994.7*0.

45、1=0.13min 工序9:時效處理。 工序10:檢驗、入庫 最后，將以上各工序切削用量、工時額定的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一共填人 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中見。 第5章夾具設(shè)計 5.1夾具設(shè)計任務(wù)的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計設(shè)計工序4里鉆3-12孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525 立式鉆床，刀具12。 5.1.1明確夾具的設(shè)計任務(wù) 本夾具主要用于鉆3-12孔，此孔無表粗糙度要求，所以采用鉆的形式此道工序主要 考慮的是如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。 5.1.2研究初始資

46、料，確定設(shè)計方案 1加工零件的零件圖。 圖5-1法蘭盤零件圖 5.2夾具結(jié)構(gòu)方案的確定 5.2.1根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方案 任何未定位的工件在空間直角坐標(biāo)系中都具有六個自由度。工件定位的任務(wù)就是根據(jù) 加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六點定位原理是指用六個支撐點來分別限 制工件的六個自由度，從而使工件在空間得到確定定位的方法。 六點定則是工件定位的基本法則，工件定位的實質(zhì)就是限制工件的自由度。加工時， 工件的六個自由度被完全限制了的定位稱為完全定位。但生產(chǎn)中并不是任何工序都需要采 用完全定位的。究竟應(yīng)該限制幾個自由度和哪幾個自由度，應(yīng)由工件的加工要求決定。在 滿足加工要求的前

47、提下，采用不完全定位是允許的。根據(jù)加工要求應(yīng)該限制的自由度而沒 有限制是不允許的，這種現(xiàn)象稱為欠定位。工件的某個自由度被重復(fù)限制的現(xiàn)象稱為過定 位。一般情況下應(yīng)當(dāng)盡量避免過定位。在某些條件下，過定位的現(xiàn)象不僅允許，而且是必 要的。此時應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣叨ㄎ换鶞?zhǔn)之間及定位兀件之間的位置精度，以免產(chǎn)生 干涉。由工序切的工序簡圖一（見圖5.1）可知，需要限制了工件五個自由度。下面根據(jù)加工要 求分析其限制的自由度和其基準(zhǔn)的選擇。 方案一：工件以90HML及其端面和一個20mm孔定位，90H8孔及其端面用臺 .:- u 階定位心軸定位，這樣就限制了五個自由度，還剩下繞Z軸的轉(zhuǎn)動，通過一個長銷在 h

48、i 、.:-| I 1： ft G 20mm孔上定位；這樣，六個自由度完全限制。 . 方案二：工件以底面以及兩個G20mm孔定位，這樣六個自由度可以完全限制 L- 方案比較： 對于方案二，由于工件需要翻轉(zhuǎn)，以及加工斜孔，用門20mm長銷難以保證剛度要求, 并且兩個長銷難以保證位置精度要求。 圖5-3自由度限制圖 對于方案一，Y方向出現(xiàn)過定位，定位心軸與長銷難以保證位置要求，有可能不能插 入，但是將定位：:-20mm孔的長銷Y方向削邊便可解決問題。 通過比較，方案一比較合適。 如2-4圖，工件以門90H8孔及其端面和一個叮20mm孔定位，門90H8孔及其端面裝 在臺階定位心軸5上，然后裝上鉆模板

49、2,用長銷1把鉆模板2與工件、回轉(zhuǎn)分度盤8串 在一起，實現(xiàn)定位。插入開口墊圈 4,擰緊螺母3夾緊工件。 鉆徑向孔時，由支承11, 12使定位心軸5處于水平位置；鉆斜孔時，擺動部分繞支架 上的小軸14順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)支承10與13接觸時，即傾斜成所要求的角度。加工三等分 孔，采用了沿圓周方向設(shè)置的三個均布的鉆套 6、7,使用分度對定機構(gòu)9,保證鉆套位置 的正確。 該夾具既可鉆徑向孔，又可鉆斜孔，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，操作較省力。 圖5-4工件定位圖 5.3夾緊裝置的設(shè)計 夾緊裝置一般有力源裝置、中間傳力機構(gòu)、夾緊元件與夾緊機構(gòu)組成。設(shè)計夾緊裝置時, 般應(yīng)滿足以下基本要求： 5.3.1緊裝置設(shè)計的基本要求

50、夾緊裝置設(shè)計的好壞，不僅關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，而且對提高生產(chǎn)效率，降低加工成本 以及創(chuàng)造良好的工作條件等諸方面都有很大的影響。所以設(shè)計的夾緊裝置應(yīng)滿足下列基本要求。 1）夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 2） 夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動小，又要 使工件不生產(chǎn)過大的夾緊變形。 3） 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造 和維修。 4）夾緊裝置的操作要方便、安全、省力。 5.3.2夾緊力確定的基本原則 確定夾緊力的方向、作用點和大小時，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求，并結(jié)合工件加 工中受力狀況及定

51、位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等綜合考慮。 夾緊力方向： 1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 2）夾緊力的方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致。 3）夾緊力的方向應(yīng)景可能與工件剛度最大的方向一致。 夾緊力的作用點： 夾緊力的方向確定后，應(yīng)根據(jù)下述原則確定作用點的位置。 1）夾緊力的作用電應(yīng)落在定位元件的支撐范圍內(nèi)。 2）夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛度較高的部位。 3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。作用點靠近加工表面，可減小切削力對該點的力矩 和減少振動。當(dāng)作用點只能遠(yuǎn)離加工面，造成工件裝夾剛度較差時，應(yīng)在靠近加工面附近設(shè)置 輔助支承，并施加輔助夾緊力以減小加工震動。

52、5.3.3常用的夾緊裝置 夾具中常用的夾緊裝置有楔塊，螺旋，偏心輪等，它們都是根據(jù)斜面夾緊原理而夾緊工件 的。 本設(shè)計中用的是螺旋夾緊，螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊 繞在圓柱體上，轉(zhuǎn)動螺旋時即可夾緊工作. 5.3.4本夾具夾緊裝置分析 螺旋夾緊裝置特點： 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，夾緊可靠 擴力比ip大，夾緊行程S不受限制 夾緊動作慢，效率低 應(yīng)用場合：手動夾緊裝置常采用. 螺桿夾緊力計算： 0 =PL/i中 tan（ a +書 1）+r1tan 書 2（5-1） 其中:P是原始力丄是原始力作用點到螺桿中心距離,r中是螺旋中經(jīng)的一半，a是螺旋升 角,書螺母于螺桿的摩擦角,r1

53、摩擦力矩計算半徑,書2工件與螺桿頭部（或壓塊）間的摩擦角。 自鎖性能： 因為楔塊的自鎖條件為a楔塊的 ip(5-2) 多位或多件夾緊： 為了減小夾壓的輔助時間和提高生產(chǎn)率，可采用多位或多件夾緊裝置 壓塊的材料一般位45鋼,HRC:43-48 螺桿的材料一般位45鋼,HRC:3338 圖5-5夾緊裝置示意圖 5.4鉆模的設(shè)計 鉆床夾具因大都具有刀具導(dǎo)向裝置，習(xí)慣上又稱為鉆模。其實，在機床夾具中，鉆模 具有相當(dāng)大的比例。 加工中鉆模相對于工件的位置保持不變的鉆模稱為固定式鉆模，這類鉆模多用于立式 鉆床、搖臂鉆床和多軸鉆床上。 我設(shè)計的是臥斜軸回轉(zhuǎn)分分度鉆床夾具，本夾具使用在搖臂鉆床上，鉆法蘭斜孔

54、3-12mm、徑向孔3-17.5mm。，插工件以90H8孔及其端面和一個20mm孔，裝在 臺階定位心軸5上，然后裝上鉆模板2;加工三等分孔，采用了沿圓周方向設(shè)置的三個均 布的鉆套6、7,使用分度對定機構(gòu)9,保證鉆套位置的正確。 回轉(zhuǎn)式子鉆模的特點是夾具具有分度裝置，而某些分度裝置已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，設(shè)計時可 以充分利用這些裝置，我設(shè)計的分度裝置沒有標(biāo)準(zhǔn)化，但是結(jié)構(gòu)比較簡單，加工方便。 鉆模設(shè)計要點： 1、鉆套 鉆套是引導(dǎo)刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏 斜。鉆套按其結(jié)構(gòu)特點可以分為四種類型，即固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊 鉆套。固定鉆套直接壓入鉆模板和夾具體的孔中，位

55、置精度較高，但磨損后不宜拆卸， 故多用于中小批量生產(chǎn)。 2、我設(shè)計的臥斜軸回轉(zhuǎn)分度鉆床上用的是固定式鉆套，為了保證較高的位置精度。可換 鉆套以間隙配合安裝在襯套中，而襯套則壓入鉆模板和夾具體的孔中。為防止鉆套在 襯套中轉(zhuǎn)動，一般加一固定螺釘?？蓳Q鉆套在磨損后可以更換，故多用于大批大量生 產(chǎn)。我設(shè)計的加工撥叉的固定式鉆床夾具中用的就是可換鉆套。再就是快速更換鉆套， 快速更換套具有快速更換的特點，更換時不需用擰動螺釘，而只需要將鉆套逆時針轉(zhuǎn) 動一個角度，使螺釘頭部對準(zhǔn)鉆套缺口，即可取下鉆套，快換鉆套一般用于同一孔須 經(jīng)多個工步加工的情況，例如在斜面上鉆孔，在工件凹陷處鉆孔，鉆多個小間距孔等 等。此

56、時不宜使用標(biāo)準(zhǔn)鉆套，可根據(jù)特殊要求設(shè)計專用鉆套。 鉆套中引導(dǎo)孔的尺寸及其偏差應(yīng)根據(jù)所引導(dǎo)的刀具尺寸來確定。通常取刀具的最大極 限尺寸為引導(dǎo)孔的基本尺寸，孔徑公差依加工精度要求來確定。鉆空擴孔時可取F7,粗鉸 時取G7,精鉸時取G6。若鉆套引導(dǎo)的不是刀具的切削部分，而是刀具的導(dǎo)向部分通常取 配合 H7/f7,/H7/g6,H6/g5。 鉆套的高度H直接影響鉆套的導(dǎo)向性能，同時影響刀具與鉆套之間的摩擦情況，通常 取H等于1到2.5）倍的直徑。對于精度要求較高的孔，直徑較小的孔和刀具剛性較差的 孔時應(yīng)取較大值。 鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙，此間隙不宜過大，以免影響導(dǎo)向作用，一般可 取0.3到1

57、.2倍的直徑。加工鑄鐵和黃銅等脆性材料時，可取較小值，加工剛性韌性材料 時，應(yīng)取較大值。當(dāng)孔的位置精度要求很高時也可一不留間隙。 2、鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具體的聯(lián)結(jié)方式有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、分離 式和懸掛式等幾種。 固定式鉆模板直接固定在夾具體上，結(jié)構(gòu)簡單，精度較高。當(dāng)使用固定式鉆模板裝卸 工件有困難時，可采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板。鉸鏈?zhǔn)姐@模板可以方便的拆卸，這種鉆模板通過鉸 鏈與夾具體相連，由于鉸鏈處存在間隙，因而精度不高。還有就是分離式鉆模板，分離式 鉆模板是可以拆卸的，工件每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。與鉸鏈?zhǔn)姐@模板一樣，它 也是為了裝卸方便而設(shè)計的，但在某些情況下，精度比鉸鏈?zhǔn)?/p>

58、鉆模板要高。 3、夾具體 鉆模的的夾具體一般不設(shè)定位或?qū)蜓b置，夾具通過夾具體底面安放在鉆床 工作臺上，可直接用鉆套找正并用壓板壓緊或在夾具體上設(shè)置耳座用螺栓壓緊。對于翻轉(zhuǎn) 式鉆模，通常要求在相對于鉆頭送進方向設(shè)置支腳。支腳可以直接在夾具上做出，也可以 作成裝配式。支腳一般應(yīng)有4個，以檢查夾具安放是否歪斜。支腳的寬度或直徑應(yīng)大于機 床工作臺T形槽的寬度。 4、回轉(zhuǎn)分度裝置的工作原理 加工分布在同一圓周上的平行孔系或徑向孔系則使用回轉(zhuǎn)式鉆模。此設(shè)計中的鉆床就 是用來加工法蘭盤工件上等分徑向孔和徑向孔的回轉(zhuǎn)式分度鉆模（工件圖見CAD圖）。工 件巾90H8孔、端面和 巾20外圓在分度盤9上的芯軸5的

59、巾30g6外圓，長銷1上定位，限 制6個自由度。由螺母3和開口墊片4夾緊工件。分度裝置由分度盤 9、等分定位套、拔 銷14和鎖緊螺母13組成；工件分度時，松開鎖緊螺母 13,拔出拔銷14,旋轉(zhuǎn)分度盤9 帶動工件一起分度，當(dāng)轉(zhuǎn)至拔銷 14對準(zhǔn)下一個定位套時，將拔銷 14插入，鎖緊分度盤， 實現(xiàn)分度定位，即可加工工件上另一個孔。鉆頭由安裝在固定式鉆模板上的鉆套上導(dǎo)向。 5.5定位精度的計算 5.5.1夾具定位誤差分析計算方法 所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差。因為對一 批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的， 所以定位誤差就是

60、工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。 分析 總 其中總為多種原因產(chǎn)生的誤差總和，5是工件被加工尺寸的公差，總包括夾具在機 床上的裝夾誤差，工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差，機床調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)的彈性 變形和熱變形誤差，機床和刀具的制造誤差及磨損誤差等。 定+ 3其中，3除定位誤差外，其他因素引起的誤差總和，可按加工經(jīng)濟精度 查表確定。 所以由和知道：定-3 （是驗算加工工件合格與否的公式） 或者：定 1/3 5也是驗算加工工件合格與否的公式） 定位誤差的組成 1、定義：定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準(zhǔn)造成的加工面相對于工序基 準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動量。 2、定位誤差的組成