法蘭盤銑側方加工工藝及銑床自動裝卸料夾具結構設計畢業(yè)設計說明書

-36-1.緒論1.1課題背景本課題來源于生產(chǎn)實踐。工裝夾具是工藝裝備的重要組成部分，是工藝過程中最活躍的因素之一，并直接影響產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)效率及加工成本。隨著科學技術的不斷進步,機械產(chǎn)品的數(shù)量遞增，與之相適應的機床夾具得到迅猛的發(fā)展。因此研究出快捷、即能保證機械加工精度,又能滿足生產(chǎn)需求的夾具設計，具有十分重要的意義!本零件因為其外形尺寸精度以及粗糙度具有較高的加工要求，所以針對此零件的加工必須有豐富的加工方面的知識，所以設計和加工的此零件不僅滿足功能要求，而且需要其在設計的加工過程更簡單，更經(jīng)濟，更經(jīng)濟，更功能。這種設計將理論與實踐結合起來，然后熟悉此零件和銑床自動裝夾夾具設計等過程，從而從事其他部分。鑒于上述要求，就需要此零件的設計需要綜合考慮功能以及加工工藝方面的要求。零件如圖1-1所示。圖1-1零件三維圖通過對零件加工工藝及銑床自動裝卸料夾具結構設計，主要為了解決一下難題：1）掌握UG軟件的三維造型模型命令使用，掌握企業(yè)此類型工件三維造型思路技巧，掌握企業(yè)此類型工件三維造型中常見問題的解決方案。NX軟件界面如REF_Ref12120\h圖1-2所示。圖1-SEQ圖\*ARABIC\s12ug界面了解工藝流程的設計規(guī)范，包括工藝流程的安排方式，工藝流程設計的順序，如何設計工藝流程以實現(xiàn)滿足圖紙要求的更高的加工效率和加工精度。3）了解夾具設計的要點，包括如何設計夾具以確保準確的定位，即如何設計定位組件以確保零件的定位精度。零件的夾緊方法的設計，即如何設計夾具的夾緊裝置，以確保零件在定位后能被有效地夾緊，從而確保零件在加工過程中不會移動。并且有必要了解和理解夾具各部分的精度要求，包括定位部件的精度要求，以確保設計的夾具可以具有更高的定位精度，并確保力的加工精度。4）理解論文的寫作過程，包括摘要和引言的寫作，使其符合文章的一般寫作過程和目的。其次，了解論文主要內(nèi)容的寫作，熟悉并掌握論文主要內(nèi)容的寫作過程和基本框架，能夠獨立完成一般技術資料的寫作。最后，了解論文的總體框架，掌握并熟悉論文的框架。1.2工藝夾具設計的研究現(xiàn)狀車床法蘭盤零件從設計到加工的過程中，工藝過程和夾具設計是零件中最重要的部分。其加工精度和設計精度確保了法蘭盤零件在使用過程中的可靠性。目前，工藝和夾具設計的研究現(xiàn)狀如下：1）零件的高加工精度不僅取決于工藝設計和夾具設計，還取決于機床的加工精度。如果機床的加工精度差，則即使夾具設計和制造精度足夠高，也無法達到合理的加工精度。所以不合理的加工工藝過程，加工出所要求的高精度零件幾乎是做不到的。因此，對于具有更高精度要求的零件，首先要確保的是更高的機器精度。目前，國外的機床由于其較高的加工精度和較好的加工穩(wěn)定性而被廣泛用于機床中。2）在確保機床的高加工精度的同時，考慮工藝安排的合理性是極為重要的。工藝規(guī)劃必須首先考慮滿足零件的更高尺寸精度和幾何公差要求。也就是說，保證了具有高精確度要求的幾何公差可以在同一工藝過程中進行加工處理，以確保它們相互的位置精度。其次，考慮盡可能縮短工藝流程以減少加工時間。3）夾具設計是零件加工中最重要的部分。夾具的設計要選擇合適的定位基準，也就是說，要保證定位基準與圖紙的設計基準能夠一致，這樣加工和設計才能更加一致。夾緊方法也很關鍵。夾緊點的選擇應合理，以確保在施加夾緊力時工件不會移動或變形，并防止彈性恢復后工件的幾何公差或尺寸公差無法滿足要求。其次，夾具的尺寸公差設計必須合理。從而確保工件在安裝后能夠正確匹配，并且不會出現(xiàn)諸如沿軸平移的問題。1.3工藝及夾具設計的發(fā)展趨勢機加工是一個系統(tǒng)的綜合項目。技術的改進通常體現(xiàn)在很多方面。要系統(tǒng)的提升機加工水平，這不是一個小環(huán)節(jié)的改進，通常是從機床，切削刀具，固定裝置，機床加工附件等方面進行的，各方面的影響很多，因此加工技術的技術改進需要集成系統(tǒng)的改進，而不是集成系統(tǒng)的某一方面的改進。機加工行業(yè)各方面的發(fā)展趨勢主要如下：1）機床的發(fā)展趨勢。當前，機床水平制造不平衡，國內(nèi)機床行業(yè)與國外機床行業(yè)之間存在許多差距。當前主要是對高精度機床的需求，特別是在機械加工行業(yè)。通常通過機加工來保證較高的精度要求，而不良的機床常常不能滿足要求。精度差的機床無法滿足市場需求，將逐步淘汰。這是發(fā)展的必然趨勢，因此我國需要盡快提高我國機床的精度，以確保更高的加工精度，開拓機床市場，實現(xiàn)國產(chǎn)機床的崛起是當務之急對于機械行業(yè)。2）刀具的發(fā)展趨勢。目前，世界著名的刀具制造商基本上都集中在國外，而國內(nèi)的刀具制造商普遍較弱。這關系到國內(nèi)的刀具刀具的研發(fā)前途。當前，刀具制造商缺乏對研發(fā)的投資是無法改進該技術的根本原因。因此，如果要提高加工水平，就必須增加對刀具研究和開發(fā)的投資，并且必須提高我國刀具設計和研究的技術水平。3）除了機床和刀具因素外，加工水平的提高還取決于工匠等的設計水平。只有穩(wěn)步，有效地提高各個環(huán)節(jié)的水平。我國的工業(yè)水平才能穩(wěn)步上升。1.4技術路線在車床法蘭盤零件加工工藝及銑床自動裝卸料夾具結構設計中，主要按照以下路線完成工藝設計和夾具設計，技術路線如下：1）首先，對法蘭盤零件零件進行三維建模，并完成法蘭盤零件的銑床自動裝卸料夾具制作，2）進行法蘭盤零件的公差設計，并完成其二維圖的創(chuàng)建。3）對法蘭盤零件的工藝進行設計并落成加工工藝設計，使法蘭盤零件的工藝設計達到實際生產(chǎn)要求。4）對法蘭盤零件進行工藝要求的銑床自動裝卸料夾具設計，使法蘭盤零件零件可以實現(xiàn)加工的精度和較高的加工效率。

零件的分析2.1零件三維圖零件圖如REF_Ref25199\h圖STYLEREF1\s2-1所示：圖STYLEREF1\s2-1法蘭盤零件2.2零件的作用法蘭盤在數(shù)控機床里起支承和導向作用是回轉體零件。該零件用于臥式車床上，車床的變速箱通過該法蘭盤定心從而固定在主軸箱上。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配合，外圓與變速箱體孔相配以保證主軸三個軸承孔同心使齒輪正確嚙合。可以承受較大應力，擁有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減震性。3.1毛坯制造形式車床法蘭盤零件對強度和剛度要求較高，所以材料選擇HT200。因為零件在工作中承受靜載荷以及動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高[1]。為了保證加工質量、提高生產(chǎn)率、降低成本、降低工人勞動強度，最終確定采用鑄造成型。2.3零件的材料結構分析該材料為HT200，為珠光體類型的灰鑄鐵。其強度、性、耐熱性均較好，減振性也良好，鑄造性能較好，但脆性較大，需進行人工時效處理。大量用于不受沖擊載荷的零部件，如承受壓力的發(fā)動機缸體、缸蓋、離合器殼及制動鼓等。也用于中等壓力的油缸、泵體、閥體以及經(jīng)表面淬火的零件。由?120外圓、?80外圓、?52外圓、?62圓孔、?36圓孔、?11通孔、?16.5埋頭孔、M64×1.5螺紋、兩個?65槽、?120上下端面、?80上端面和?52下端面構成主要表面。確定毛胚制造形式3.2加工余量計算通過查詢《機械制造技術基礎課程設計》表2-5[2]，選用熔模鑄造；表2-8可知鑄件起模斜度：外表面為1°10′，凹處內(nèi)表面為2°20′；表5-11可查出熔模鑄造等級為E級；表5-9可查出，毛坯公差等級為9級。通過表5-7鑄件尺寸公差表和表5-8和要求的鑄件機械加工余量等級可相應確定毛坯待加工表面的加工余量。寬度的機械加工余量為0.7mm，尺寸公差2.2mm，兩個加工面，即該孔的公稱尺寸的為取85.8mm?？?52mm的機械加工余量為0.4mm，尺寸公差2mm，取該公稱尺寸為49.6mm。外圓?120加工余量為1.1mm，尺寸公差2.5mm，取公稱尺寸為126.1mm尺寸60mm面加工余量為0.4mm,尺寸公差2mm,取公稱尺寸為65.2mm

4.確定設計方案4.1主要設計內(nèi)容此次法蘭盤的工藝夾具設計主要內(nèi)容有法蘭盤的三維造型及法蘭盤夾具和法蘭盤自動上下料機構以及自動生產(chǎn)線的三維造型。法蘭盤機械加工工藝制定以及法蘭盤銑側方夾具設計。其設計難點主要有以下幾點：1）法蘭盤零件的三維零件建模。2）確定法蘭盤零件的公差是設計過程中的難點。法蘭盤零件必須確保與其他零件緊密可靠地配合，這要求法蘭盤零件具有適當?shù)脑O計精度和公差要求。合理的公差要求是確保零件功能實現(xiàn)的前提。因此，確定法蘭盤零件的適當公差是設計過程中的難點。3）法蘭盤零件的工藝設計是該設計的難點。由于法蘭盤零件的加工精度非常高，所以合理的工藝設計非常重要。在過程設計中，我們必須首先確保具有更高公差要求的特征在同一過程中進行處理。通常，0.05mm是分界線。如果精度高于0.05mm，則需要一次加工，而小于0.05mm，可以分為多道工序加工。最大精度要求放在同一工序中，然后考慮使用不同的工藝流程加工來完成加工。其次，加工刀具也是重中之重。合適的刀具可以確保更高的加工精度，而不合適的刀具通常會產(chǎn)生相反的效果。4）法蘭盤零件的夾具設計是本次設計的難點。夾具的設計不僅要選擇合適的定位基準，因此，定位基準必須與圖紙的設計基準保持一致，這樣加工和設計才能更加一致。夾緊方法也很關鍵。夾緊點的選擇應合理，以確保在施加夾緊力時工件不會移動或變形，并防止彈性恢復后工件的幾何公差或尺寸公差無法滿足要求。然后，夾具的尺寸公差必須確保工件在安裝后能夠正確匹配，并且不會出現(xiàn)諸如沿軸平移的問題。滿足上述要求的固定裝置結構是合理的，可以保證零件的定位和夾緊精度。4.2確定法蘭盤零件生產(chǎn)類型本次畢設的零件是車床法蘭盤零件，給定該零件年產(chǎn)量為14000件，設其備品率為4%，機械加工的廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領為：N=14000(1+4%+1％）=16000（件/年），法蘭盤的年產(chǎn)量為16000件，查表可知該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)。

5.機械加工工藝規(guī)程5.1基準的確定精基準的選擇應滿足以下要求：基準重合原則基準統(tǒng)一原則互為基準原則自為基準原則所以對于本零件可以先以法蘭盤左端80的外圓及80的右端面作為粗基準，利用V形塊夾緊80外圓和墊塊可同時削除五個自由度，再以80的左端面定位利用活動V形塊可削除剩下的一個自由度。5.2定位誤差分析采用本次夾具設計方案可知，專用V形塊夾具定位誤差主要為：定位塊與夾具座底座的裝配誤差。根據(jù)現(xiàn)代機床夾具設計課本，需要用到的公式有：直徑方向的公差為：定位塊與工件下端凹槽面面的公差的和除以2，查看法蘭盤零件圖計算可知:工件的圓跳動公差為0.04毫米。查看專用V型定位塊計算可知:V形塊公差為0.05毫米。計算過程：=（0.04+0.05）/2=0.045mm5.3制定工藝路線按照先粗后精，先基準后其他，先主要后次要：方案一工序01：鑄造工序02：退火工序03：粗車Φ52外圓及端面用于粗基準，掉頭粗車另一端面。粗車Φ80端面和外圓及Φ120的臺階面,粗車Φ62孔,粗車Φ58孔倒R3圓角。工序04：半精車Φ80外圓和Φ62孔工序05：精車Φ80外圓和Φ62孔并倒角，精車Φ58的孔并倒R3圓角，精車Φ120臺階面工序06：切Φ65的兩個槽工序07：攻M64×1.5的螺紋工序08：掉頭粗車Φ36孔，粗車Φ120階臺面工序09：半精車Φ52外圓，Φ120階臺面工序10：精車Φ52外圓，Φ120階臺面，切3×0.5的槽，C1倒角工序11：鉆3×Φ11的通孔，鉆Φ16.5的沉孔，鉆Φ18的埋頭孔工序12：銑寬6mm深24mm的U型槽，銑Φ120外圓上的直角面工序13：去毛刺工序14：檢驗，入庫方案二工序01：粗銑上表面見光即可，未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為12.5工序02：粗銑φ52底面，外圓，槽，φ120下端面工序03：粗銑寬6mm的U型槽工序04：鉆φ18的夾角為120°工序05：粗銑φ120外圓上的兩個斜面工序06：半精銑φ52外圓，φ120下端面工序07：精銑φ52外圓，φ120下端面，倒角工序08：鉆，以45°夾角鉆φ3的通孔工序09；粗銑，調(diào)頭粗銑上端面，銑外圓，銑內(nèi)孔，倒角工序10：鉆3-Φ11通孔鉆φ16.5沉孔工序11：粗銑φ62和φ58的孔，倒R3圓角工序12：粗銑，銑兩個φ65寬4mm的槽工序13：半精銑φ80外圓和φ120的上端面工序14；精銑，精銑φ80外圓和φ120的上端面工序15：攻，攻M64×1.5螺紋工序16：檢驗 工序17：入庫 方案三工序01：毛坯，備料用鑄造方法獲得毛坯工序02：熱處理，毛坯進行退火熱處理工序03：粗車，裝夾φ120外圓，粗車φ80大面見光即可工序04：粗車，裝夾φ80外圓，粗車φ120外圓端面，φ52外圓端面，切3x0.5槽,φ36內(nèi)孔工序05：粗車，裝夾φ120外圓,粗車φ120端面，φ80外圓端面，φ64內(nèi)孔，φ62內(nèi)孔，φ58內(nèi)孔端面R3圓角，φ65槽x2工序06：鉆孔，裝夾φ120外圓，鉆φ11工序07：鉆孔，裝夾φ120外圓，鉆φ16.5深度10沉孔工序08：粗銑，裝夾φ80外圓，銑寬4R3槽工序09：鉆孔，裝夾φ120外圓，鉆φ18孔工序10：锪孔，锪φ3孔公差等級為IT12，表面粗糙度為12.5，倒角用車刀加工工序11：精車，裝夾φ80外圓，精車φ120外圓，φ52外圓工序12：精車，裝夾φ120外圓，精車φ80外圓端面，φ120端面，鏜φ62內(nèi)孔，鏜φ58槽端面，車M64X1.5螺紋工序13：鏜孔，裝夾φ120外圓，鏜φ16.5孔底工序14：粗銑，裝夾φ80外圓，銑斜面工序15：檢驗，檢查是否符合加工圖紙要求工序16：入庫，進行清洗后入庫通過對上述三種方案可以得出，工藝路線二中的各鑄件加工用普通銑床，效率低，不利于大批量生產(chǎn)，而且本工件屬于回轉類，更適用于車床加工。而工藝路線一遵循了先主要后次要的機械加工原則，這樣保證了機械加工的幾何公差，加工效率也得到了保證。工藝路線一中的各鑄件加工用普通車床，但其加工方式屬于粗精一體，雖然遵循了先基準后其他，先主要后次要的機械加工原則，但沒有考慮熱效反應會帶來的工件變形。而方案三在方案二的基礎上就很好的考慮到了這一點，方案三采用了先粗后精原則，也很好的考慮熱效反應，加工效率也得到了保證[3]。從各方面考慮，我認為應選擇方案三作為加工方案。5.4確定切削參數(shù)以及基本工時工序03：車尺寸80mm外圓加工材料：HT200,鑄件車床選擇CA6140工件加工要求比較高(Ra1.6um)，所以分三次走刀，粗車加工余量取為0.4mm，半精車加工余量取為0.2mm，精車加工余量取為0.1mm。（1）粗車1）選擇車刀選擇直頭焊接式外圓車刀查《切削用量簡明手冊》[1]（未注明文獻皆為本書）可得CA6140車床的中心高為200mm，所以選擇刀桿尺寸為B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。車刀的選擇：外圓車刀幾何形狀：Kr90°2）確定切削深度ap由于粗加工雙邊余量僅為1.4mm，可在一次走刀內(nèi)切完，即：ap＝0.925mm3)確定進給量f在粗車鋼料、刀桿尺寸為16mm×25mm，ap≤3mm以及工件直徑為50~100mm。f=0.8~1.1mm/r按CA6140車床說明書選擇：f=0.9mm/r4）確定主軸轉速n：n=1000Vc/π根據(jù)C6140車床說明書，選擇nc5)確定質合金車刀加工σb=200MPa鋼料，ap<3mm,f≤0.75mm/r，切削速度vt=90m/min。切削速度的修正系數(shù)為ktv=0.65，kkrv=1.0，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.0vc=vtkv=90×0.65×0.8m/min=46.8m/min=0.78m/svc=1000v＇cπD根據(jù)C6140車床說明書，選擇：nc=180r/min實際切削速度vc為：vc=πDnc10006）計算基本工時：tm=Lnf式中L=l+y+?，l=60mm，車削時的入切量及超切量y+?=2mm，則L=80+2mm=82mm，即：tm=63.580（2）半精車1）選擇車刀：外圓車刀幾何形狀：Kr90°2）確定切削深度ap由于半精加工雙邊余量僅為0.45mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故：ap＝0.45mm3)確定進給量f半精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制，查表1.6可得，當表面粗糙度Ra3.2μm，rε=0.5mm,v＞50m/min時f=0.15~0.25mm/r。按CA6140車床說明書選擇f=0.25mm/r4）確定主軸轉速n：nc=5005)確定切削速度vc當σb=150~164MPa，ap<1.4mm，f≤0.25mm/r，切削速度vt=163m/min。切削速度的修正系數(shù)為ktv=1.0，kkrv=1.0，ksv=0.85,，kTv=0.85，kkv=1.0v＇c=163m/minvc=1000v＇c選擇：nc=250r/min實際切削速度vc為：vc=πDnc10006）計算基本工時：tm=L式中L=l+y+?，l=33mm，車削時的入切量及超切量y+?=2mm，則L=60+2.3mm=35mm，即：tm=35250精車1）選擇車刀車刀形狀選擇平面型，刀桿尺寸及刀片厚度都和半精車一樣，刀牌號選擇YG64；車刀幾何形狀查表可知：kr=45°，k＇r=5°,α0=8°,γ0=12°，λs=2°，rε=0.7mm，γ01=-10°，bγ1=0.5mm。2）確定切削深度ap由于精加工雙邊余量僅為0.2mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故：ap＝2mm3)確定進給量f半精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制，當表面粗糙度Ra1.6μm，rε=0.5mm，v=50~100m/min時，f=0.10~0.15mm/r。按CA6140車床說明書選擇：f=0.15mm/r4）確定主軸轉速n：nc=5505)確定切削速度vc當σb=150~165MPa，ap<0.2mm，f≤0.15mm/r，切削速度vt=154m/min。切削速度的修正系數(shù)為ktv=1.0，kkrv=1.24，ksv=0.8，kTv=0.85，kkv=1.0v＇c=129.85m/minvc=1000v＇cπD根據(jù)CA6140車床說明書，選擇：nc=500r/min實際切削速度vc為：vc=πDnc6）計算基本工時tm=L式中L=l+y+?，l=33mm,查表1.26知，車削時的入切量及超切量y+?=2.0mm，則L=33+2.0mm=35mm，即：tm=35500工序04：粗車?120外圓端面，?52外圓端面，?36內(nèi)孔，切3×0.5槽加工材料：HT200，鑄件。進給量：車外圓和內(nèi)孔選擇硬質合金車刀，查《機械制造技術基礎課程設計》表5-71進給量范圍為0.8至1.2mm/r。取進給量f=0.8mm/r切削速度：根據(jù)表5-74ap=2至6mm，f=0.3至0.6mm/r內(nèi)，灰鑄鐵，硬度?。?90HBC。得到切削速度：1.333m/s。主軸轉速：V=1.1m/s=66m/min，d=103mmN=(V×1000)/πd=（66×1000）/π×103=204r/min工步工時：Tb=(L+L+L2+L3)/（f×n）×i=（35+3+3）/（2×204）×1=0.1min進給量：切3×0.5槽選擇硬質合金車刀，查《機械制造技術基礎課程設計》表5-73進給量范圍為0.11至55mm/r。取進給量f=0.11mm/r.切削速度：根據(jù)表5-73ap=2至6mm，f=0.3至0.6mm/r內(nèi)，灰鑄鐵，硬度?。?90HBC。得到切削速度范圍0.64至1.22m/s。主軸轉速：V=30m/min，d=80mmN=(V×1000)/πd=160r/min工步工時：Tb=(L+L+L2+L3)/（f×n）×i=0.3min工序05：粗車?120端面，?65槽加工材料：HT200，鑄件。車床選擇CA6140。由于工件是鍛造毛坯，加工余量達1.5mm，分1次走刀（1）粗車1)選擇車刀：直頭焊接式端面車刀2)車刀幾何形狀：kr=90°，k＇r=10°，α0=5°，γ0=6°，λs=-2°，rε=0.6mm，γ01=-10°，bγ1=0.306mm。3)確定切削深度apap＝(65?62)24)確定進給量f根據(jù)查《機械制造技術基礎課程設計》，根據(jù)工件直徑為60~100mm得f=0.24~0.32mm/r選擇：f=0.24mm/r6)確定切削速度vc查《機械制造技術基礎課程設計》得切削速度vt=114m/min切削速度的修正系數(shù)為ktv=0.65，kkrv=0.81，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04vc=vtkv=114×0.65×0.8×1.04×0.81m/min=49.94m/min=0.83m/svc=1000v＇cπL=1000根據(jù)C6140車床說明書，選擇：nc=250r/min實際切削速度vc為：vc=πLnc10007)計算基本工時tm=L式中L=D+y+?，D=62mm，查表1.26知，車削時的入切量及超切量y+?=1mm，則L=246+1mm=247mm，即：tm=0.7562工序06：鉆?11孔加工材料：HT200,鑄件。由于工件是鑄造毛坯,切削時鉆速低所以用麻花鉆加工。機床：Z525型立式鉆床1)決定進給量f查《機械制造技術基礎課程設計》表5-71進給量為0.66mm/r。2)決定切削速度由表2.14，σb=600MPa的45鋼加工性屬5類。由表2.13，當加工性為第5類，f=0.66mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，do=10.2m時，Vt=13m/min。切削速度的修正系數(shù)為：kTv=1.0，kcv=1.0，klv=1.0，ktv=1.0，故：V=Vt=13m/minn=1000Vπd0根據(jù)Z525型立式鉆床說明書，可考慮選擇nc=320r/min，但因所選轉數(shù)較計算轉數(shù)為高，會使刀具壽命下降，所以可以將進給量降低一級，即取f=0.53mm/r，也可選擇較低一級轉數(shù)nc=280r/min，仍用f=0.66mm/r，選擇： f=0.53mm/r，nc=320r/minncf=320×0.53mm/min=169.6mm/min 4)計算基本工時tm=L式中，L=l+y+Δ，l=15mm，入切量及超切量由表2.29查出y+?=6mm，則L=15+6mm=21mm，故：tm=21320工序07：鉆?16.5深度10沉孔加工材料：HT200，鑄件。鉆頭選擇：見《機械制造技術基礎課程設計》表5-34選擇A型鉆頭A6.3/16GB/T6078-2016。進給量f：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表5-78f=0.36mm/r.在中等剛度零件上鉆孔時，乘系數(shù)0.75，得f=0.27mm/r。切削速度：由《機械制造技術基礎課程設計》，表5-80得V=0.45m/s，換算單位得V=27m/min主軸轉速：n=（Vc/πd）×1000=1364r/min工步工時：Tb=i×L/(f×n)=≈0.03min工序08：粗銑寬6mmR3槽加工材料：HT200,鑄件。刀具選擇：硬質合金車刀進給量f：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表5-78f=0.36mm/r.切削速度：參考相關資料得切削速度107.3m/min主軸轉速：n=工步工時：Tb=i×L/(f×n)=≈0.23min工序09：鉆?18孔加工材料：HT200,鑄件。刀具選擇：刀具選擇直柄麻花鉆進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表5-78f=0.40mm/r.在中等剛度零件上鉆孔時，乘系數(shù)0.75，得f=0.32mm/r。切削速度：V=27m/min主軸轉速：n=1364r/min工步工時：Tb=i×L/(f×n)=1.43min工序10：锪?3孔加工材料：HT200,鑄件。刀具選擇：銑刀進給量：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表5-78f=0.15mm/r.切削速度：V=5m/min主軸轉速：n=532r/min工步工時：Tb=i×L/(f×n)=0.25min工序11：精車?120外圓，?52外圓刀具選擇：選擇硬質合金車刀進給量：《機械制造技術基礎課程設計》查表得f=0.20mm/r切削速度：V=60m/min主軸轉速：V=120r/minN=(V×1000)/πd=（120×1000）/π×89=386r/min工步工時：Tb=(L+L+L2+L3)/（f×n）×i=（32+3+5+2）/（20.56×386）×1=0.2min工序12：精車?80外圓,?120外圓端面刀具選擇：選擇外圓車刀進給量：查《機械制造技術基礎課程設計》表得f=0.18mm/r切削速度：V=100m/min主軸轉速：V=312r/minN=(V×1000)/πd=（120×1000）/π×89=386r/min工步工時：Tb=(L+L+L2+L3)/（f×n）×i=（32+3+5+2）/（20.56×386）×1=0.2min工序13：鏜?16.5孔刀具選擇：鏜床上鏜孔，選擇機夾單刃鏜刀進給量：根據(jù)表5-83硬質合金刀頭半精鏜進給量為0.2至0.8mm/r，取f=0.4mm/r。切削速度：根據(jù)表5-83在硬質合金刀頭切削速度Vc在1至1.60m/s，取Vc=1m/s。換算單位得Vc=60m/min。主軸轉速：V=60m/min，D=21.8mmN=V/πD=（60×1000）÷（π×21.8）=876r/min工步工時：Tb=L/（f×n）×i=150/（0.4×887）×1=0.43min工序14：粗銑34.5平面加工材料：HT200,鑄件1）選擇刀具表3.1可作為初步參考。根據(jù)表3.1，銑削寬度ae≤45mm時，直徑為d=60mm，ap≤70mm。選擇d=16mm，齒數(shù)z=8的硬質合金立銑刀。銑刀幾何形狀：γ0=15°，α0=12°2）決定銑削寬度ae由于加工余量較大，故可在9次走刀內(nèi)切完，則：ae=?93)決定每齒進給量fz：依據(jù)XA6132型銑床說明書，其功率為7.5kW，屬于中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表3.3，fz=0.20~0.30mm/z，取：fz=0.25mm/z。4)決定切削速度vc和每分鐘進給量vf由《機械制造技術基礎》中的公式計算。當d0=15mm，z=8，ap=10~25mm，ae=3mm，fz≤0.25mm/z時，vct=22m/min，nt=86r/min，vft=49mm/min.各修正系數(shù)為：kMv=kMn=1.15，ksv=ksn=0.8故：vc=vtkv=22×1.15×0.8m/min=20.24n/minn==ntkn=86×1.15×0.8r/min=79.12r/minvf=vftkv=49×1.15×0.8mm/min=45.08mm/min根據(jù)XA6132銑床說明書，選擇nc=85r/min,vfc=48mm/min。所以實際切削速度和每齒進給量為：vc=πd0nfzc=vfcnc5）計算基本工時tm=L式中，L=l+y+?,l=98.18mm。根據(jù)表3.25，入切量及超切量y+?=10mm，則L=108.18mm，即：tm=108.1848=2.25min6）輔助工時：根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表3-19根據(jù)各種動作時間相加輔助工時≈1.5min

6.夾具設計6.1夾具概述在加工零件的過程中，當無法用通用夾具定位和夾緊工件時，有必要設計一種專用夾具來夾緊工件。但會增加加工成本。因此，可以嘗試使用通用夾具以降低加工成本。使用專業(yè)的夾具進行批量生產(chǎn)可降低成本并縮短加工時間?；Q是一種廣泛使用的通用夾具。它適用于在鉆孔和銑床上夾緊工件，以確保工件在夾緊力的作用下不會流失。本次夾具設計的整體布局可以參考虎鉗。而且當需要在機床上加工某些毛坯時，此時需要確保毛坯和機床的相對位置，來保證它們之間的相互位置關系，然后在機床上加工零件的定位和夾緊組件刀具稱為夾具。其主要功能是確保加工過程中工件與機床的相對位置，夾緊工件，防止工件相對于機床晃動，從而影響毛坯的加工精度。銑削夾具通常結構簡單，主要確保零件的加工中心在銑床的銑削中心上，并夾緊工件以防止工件相對于機床運動，從而提高了加工精度。銑削夾具主要用于將毛坯零件固定在加工中心上，以防止零件在加工過程中相對于機床移動。6.2夾具的方案確定6.2.1夾具設計方案本設計的夾具一共只有1道工序，其中一個是用于銑法蘭盤零件的側方的銑床夾具。1）定位方式的選擇銑法蘭盤零件的側邊時，其他加工面均加工完畢，因此我們采用法蘭盤底面和φ80外圓定位，定位方式為一面一孔定位。此時采用氣動V形塊進行夾緊，一邊采用輔助氣缸進行預緊，限制工件的五個個自由度（分別為X軸旋轉，X軸移動，Y軸移動，Y軸旋轉，Z軸移動）。如圖6-1所示。圖6-SEQ圖\*ARABIC\s11限位機構2）夾緊方式的選擇夾具的夾緊方法的選擇應合理且有充分根據(jù)。夾緊方式的選擇不合理，會導致夾緊過程中零件的彎曲變形，刀具和夾具的干涉以及加工過程中的振動。選擇必須足夠可靠，沒有任何問題。為了確定比較合理的夾緊方案，按如下步驟設計夾緊方案：1)根據(jù)工件的形狀、大小、加工要求、定位裝置的結構和布置情況等，確定夾緊點與作用方向。2)分析工件的受力情況，運用類比、試驗或估算等方法，確定所需夾緊力的大小。3)按所需夾緊力，并根據(jù)生產(chǎn)批量，選擇或設計夾緊裝置。4)在設計時，盡可能采用已有的、可靠的夾緊方式，這樣可以免除復雜的設計計算，加快設計過程。在考慮到以上問題的基礎上確定夾緊方案，夾緊方案的確定，其實就是夾緊力的確定。夾緊力的確定就是確定夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。在進行這項工作時，必須結合定位裝置的結構形式和布置方式，并分析工件的結構特點、加工要求及其他作用于工件上的外力情況。夾具的建立首先要考慮機床工作臺的結構，其次要考慮其定位方法的設計，最后要考慮夾緊方法的設計。而且需要根據(jù)設計與機床連接時夾具能夠保持穩(wěn)定可靠。設計完成如圖6-2的銑床夾具。圖6-2銑床夾具6.2.2夾具的誤差分析1、夾具制造誤差本夾具因為采用普通的配合，所以其精度要求一般，但是加工精度只能保證0.02mm的誤差，所以針對此夾具的制造誤差為0.02mm。2、對刀誤差在進行毛坯的坐標系的原點的確定時，需要拿對刀儀尋找其坐標系零點，此時工件的毛坯的加工精度都會影響此坐標系原點的創(chuàng)建，進而影響加工精度，所以對于毛坯的加工，對刀誤差也是較大的誤差來源。通常為0.02mm。3、工件定位誤差⑴基準不符:=定位基準到設計基準的尺寸公差⑵基準位移:一般由夾具與工件配合間隙產(chǎn)生的⑶=+此公式為向量和綜合以上分析，夾具總的加工誤差為0.02mm6.3相關力的計算6.3.1切削力的計算切削方式：銑面工件材料:HT200刀具：硬質合金銑刀切削力公式：徑向力公式-軸向力公式-修正系數(shù)計算公式：工件材料系數(shù)計算公式：=（HB/150）符號解釋：背吃刀量，單位mm每轉進給量，單位mm修正系數(shù)工件材料系數(shù)刀具主偏角系數(shù)刀具圓弧半徑系數(shù)刀具前角系數(shù)刃傾角系數(shù)HB工件材料的布氏硬度n工件材料指數(shù)值符號數(shù)值的選擇：=1.5mm(工序卡指定)=0.1mm/r(工序卡指定)=1.11=1.0=1.0=0.5HB=200Mpan=(=0.8)\(=1.0)n=(=0.8)\(=1.0)計算過程：=（HB/150）=-=（200/150）=1.2587=（HB/150）=-=（200/150）=1.3333-=1.333×1.11×1.0×1.0×0.5=0.7399-=1.2587×1.11×1.0×1.0×0.5=0.6985=530×=56.0266N=451×1.5×0.3981×0.6985=118.1162N6.3.2夾緊力的計算夾緊力計算公式:安全系數(shù)計算公式:符號解釋：實際所需夾緊力安全系數(shù)切削力方向到支撐面的距離摩擦系數(shù)軸向切削力H工件總高l支撐點到中軸線的距離考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)=1.5加工性質中的粗加工=1.2刀具鈍化程度=1.9切削特點中的連續(xù)切削=1.0夾緊力的穩(wěn)定性的中的手動夾緊=1.3手動夾緊的手柄位置中的操作方便=1.0僅有力矩使工件回轉時工件與支撐面接觸的情況中的接觸點不確定=1.5計算過程：=1.5×1.2×1.9×1.0×1.3×1.0×1.5=6.669所以實際所需夾緊力為：=6.69×（56+118）×102÷（0.16×143+53）=6.69×174×102÷（22.8+53）=518.32N本次設計采用的是氣缸推動夾緊。氣缸的選型，采用的是亞德客氣缸，氣缸的參數(shù)如表6-1所示。表6-1氣缸參數(shù)動作形式往復型工作壓力0.1-1.2MPa工作溫度-20°-70°夾緊力100KG-150KG接口直徑M5×0.8型號TCL12x30S標準大氣壓0.7兆帕下的推力為562.8N，大于切削力518.32N所以該氣缸可以夾緊工件。夾緊力必須大于加工時工件的切削力，并且夾緊力不能使工件在夾緊過程中變形，該氣缸符合要求。

7.自動上下料機構設計7.1機構設計當夾具設計好后，需要考慮設計零件的自動裝夾機構，經(jīng)過初步的對比分析，本次設計的機構采用的是氣缸驅動，分別有幾個自由度，分別是機械手部的Z軸旋轉，還有機械爪整體部分的的X軸移動、Z軸移動、Z軸的旋轉。如圖7-1所示，采用Z軸的升降功能，以及X軸的橫移功能，在配合Z軸旋轉機構，可以把產(chǎn)品移動到指定的位置。圖7-1整體機構7.2手指部分設計7.2.1手爪背景及抓取原理夾持式手部結構由手指(或手爪)和傳力機構所組成。其傳力結構形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式:按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式(或內(nèi)漲式)和外夾式兩種:按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉型，二支點回轉型和移動型(或稱直進型)，其中以二支點回轉型為基本型式。當二支點回轉型手指的兩個回轉支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉型手指;同理，當二支點回轉型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型?；剞D型手指開閉角較小，結構簡單，制造容易，應用廣泛。移動型應用較少，其結構比較復雜龐大，當移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應不同直徑的工件[16]。根據(jù)設計要求，本次手指結構需要夾取的零是：車床法蘭盤，自重：1.36KG。整體機構三維如圖7-2所示：圖7-2手部機構三維工作與原理：本次設計的夾持機構采用一夾放機構，在加工完成后，機械手夾持一個為加工零件，然后移動指定位置后，一端空的機械手夾持加工零件并取出后，旋轉氣缸運動，把未加工的零件放入夾具，機械手移出，其中機械手夾持采用定點定位，內(nèi)撐夾緊方式，定位銷采用的是錐度定位銷，能夠保證每次夾取，放件的準確性。7.2.2握力計算所以在設計機械手機構的時候，為了達到使用的工作效果，還需要設計機械手的旋轉機構，本次設計的機械手旋轉機構采用的是180°的回轉氣缸。已知：本次設計的氣缸為：HRW40×180°氣缸壓強為：p=0.4MPa氣缸轉角速度為：ω則力矩為：M=pd(R尺寸校核：已知設計手爪旋轉部分的整體重量為：7.5kg，在通過部件的指令分部情況是在一個r=37.5的圓盤上的，那么轉動的慣性為：=0.75Kg.m計算他的總的慣性力為：=0.75=270(N)計算他的摩擦力為：根據(jù)機械手冊選取K=0.2，則M=270×0.2計算他的總驅動力為：M驅==54+270=324(N)得：當M驅7.3機械臂的X/Z移動機構設計本次設計的機械臂的X/Z方向的移動采用的是氣缸來進行移動的，配合光軸導軌的一個機構，讓X、Z軸的移動具有導向性，從而實現(xiàn)機構X/Z方向的移動，如圖所示：圖7-3（a）X軸氣缸三維結構圖圖7-3（b）Z軸氣缸三維結構圖X/Z軸手臂功能的工作原理是：以單杠氣缸為動力源，以螺紋相連，從而帶滑臺的的移轉，從圖上我們可以看出在滑臺是固定于光軸導軌上的，而氣缸則是固定在氣缸支架上的，這樣的配合能夠使設備在運動的過程中更為的順暢。7.3.1X軸氣缸的尺寸設計以及校核氣缸運行長度為：l=210，缸徑為：6nn氣缸的運行加速度為?t則驅動力為：G=450(N)尺寸校核算：測量移動機構的重量為：10.43KG，則重量為:G=mg=10.43×10=104.3(N)當加速度為：a=5(m/s)，他的慣性力為：G1=ma=10.43×5=52.15(N)他的摩擦系數(shù)為：Gm=K1×G1=0.1×52.15=5.22(N)總受力就是：Gq=G1+Gm+G=104.3+52.15+5.22=161.67(N)那么Gq＜G0所以設計的尺寸符合實際要求7.3.2Z軸氣缸的尺寸設計以及校核氣缸運行長度為：l=210mm，缸徑為10mm氣缸的運行加速度為?t則驅動力為：G=550(N)尺寸校核算：測量移動機構的重量為：35.4KG，則重量為:G=mg=35.4×10=354(N)當加速度為：a=5(m/s)，他的慣性力為：G1=ma=35.4×5=177(N)他的摩擦系數(shù)為：Gm=K1×G1=0.1×177=17.7(N)總受力就是：Gq=G1+Gm+G=354+177+17.7=531(N)那么Gq＜G0所以設計的尺寸符合實際要求7.4機械臂的旋轉機構設計本次設計的機械臂的除了機械收位置的選擇機構，整體也是有旋轉機構的，采用的是氣缸進行旋轉，氣缸的規(guī)格為：QGK63的旋轉氣缸，整體結構安裝如圖6-4所示。圖7-4整體旋轉機構氣缸的工作原理是通氣缸內(nèi)部的推桿帶動蝸輪蝸桿的運動的一個過程，從而實現(xiàn)氣缸的360旋轉的一個目的，而且通過蝸輪蝸桿帶動，他的一個扭矩很大，一般都是用于大重量的旋轉機構上使用的一種氣缸。已知：氣缸的設計，本次設計的氣缸為：QGK63°氣缸壓強為：p=1.5MPa?t=3s則力矩為：M==3150(N)尺寸校核：已知設計旋轉設計部分的整體重量為：48.9kg，在通過部件的指令分部情況是在一個r=37.5的圓盤上的，那么轉動的慣性為：=0.489Kg.m計算他的總的慣性力為：=176.04(N)計算他的摩擦力為：根據(jù)機械手冊選取K=0.2，則M=176.01×0.2=88.02(N)計算他的總驅動力為：M驅==88.02+176.04=264.06(N)得：當＜M，則滿足使用要求7.5回轉軸承的選擇（1）軸承的選擇因為該軸承需要承載幾乎整個手臂機構的重量，所以選擇軸向承載能力很大的推力滾子軸承，其主要作用是在于承受機械臂的軸向力，并且減小摩擦力可以讓氣缸帶動機械臂的穩(wěn)定運行旋轉。推力滾子軸承是市場上常見的標準件。具有穩(wěn)定性強，噪音小，抗疲勞，耐磨損等特點，而且推力滾子軸承可以作為標準件采購這樣當產(chǎn)品損壞時便于維修和更換。滾子軸承如圖7-5所示。詳細參數(shù)見表3-17。圖7-5滾子軸承圖3-16推力滾子軸承外徑內(nèi)徑寬度承重90064150200kg回轉軸承載校核根據(jù)機械手冊查得軸向載荷公式為：Cp=Fa+其中：Cp——Fa——軸向力代入公式得：Cp=2000+通過計算可以看出，回轉軸的軸向承載為92.8Kg，而本次選取的回轉軸承載范圍為200Kg，完全符合本次所設計的要求。7.6機械手滑軌選擇本次設計的導向裝置在方案開始時選擇了固定在擋板上的雙光軸導軌，將卡在導軌上的直線軸承與光軸導軌合稱為光軸導軌，簡稱滑軌?；壍膬?yōu)勢在于其工作精度非常的高，傳動比大大降低：由于光軸導軌的摩擦力很小，使工作臺移動只需很小的功率，大大降低了工作臺的功耗，摩擦產(chǎn)生的熱量也很小，適用于高速、頻繁啟動和反轉的運動部件。而且潤滑結構簡單：直線導軌滑塊上設有注油杯，可直接用注油器注油，也可連接供油機供油管自動潤滑，