機械制造技術(shù)課程設(shè)計-法蘭盤831004加工工藝及鉆4-φ9孔夾具設(shè)計

機床夾具設(shè)計說明書“法蘭盤(CA6140車床)”零件“鉆4-Φ9孔”工序的夾具設(shè)計全套圖紙加V信153893706或扣3346389411姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)教師：學(xué)院：2021年11月目錄一、工序設(shè)計 31.選擇加工設(shè)備與工藝裝備 32.確定工序尺寸 6二、切削用量、工時定額的計算 8工序7（半精車φ450-0.017端面外圓柱面、φ90右端面和外圓柱面） 8工序8（半精車φ100左端面、φ100外圓柱面、B面） 11工序11（鉆φ9孔） 14三、夾具總體設(shè)計 151.定位方案 152.夾緊機構(gòu) 163.對刀裝置/導(dǎo)向裝置 174.夾具與機床連接元件 185.夾具體 186.使用說明 197.結(jié)構(gòu)特點 198.夾具中標準件清單 199.夾具裝配總圖 19四、設(shè)計總結(jié) 20五、參考文獻 20六、心得體會 21一、工序設(shè)計1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機床選擇機床時,應(yīng)注意以下幾個基本原則：1.機床的加工尺寸范圍應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)。2.機床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)。3.機床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。如果工件尺寸太大、精度要求過高，沒有適當?shù)脑O(shè)備可供選擇時，應(yīng)考慮機床改裝或設(shè)計專用機床。根據(jù)以上原則，選擇機床如下：1.工序3、4是粗車。是對外圓表面、端面及倒角等的粗加工，故選擇車床來加工，且本零件外輪廓尺寸不大，CA6140型臥式車床即可滿足要求（表5-62）。2.工序5是鉆。該道工序是對毛坯上φ20的內(nèi)孔的粗加工，零件尺寸不大，為回轉(zhuǎn)體零件，可在車床上進行加工，CA6140臥式車床可滿足要求。3.工序6是粗銑。是對距軸線24mm、34mm的平面進行粗加工，此平面并非端平面，可選擇銑床進行加工。X62可滿足設(shè)計要求（表5-81）。4.工序7、8是半精車。此兩道工序是對外圓表面及端面的半精加工，依舊選擇車床進行加工，CA6140型臥式車床即可滿足要求（表5-62）。5.工序9是擴、鉸。是對φ20內(nèi)孔的半精加工及精加工，使其達到要求的加工精度，為后續(xù)加工提供精基準。由于零件尺寸不大，為回轉(zhuǎn)體零件，可在車床上進行擴、鉸，CA6140臥式車床可滿足其加工要求。6.工序10是半精銑。是對距軸線24mm、34mm的平面進行半精加工，此平面并非端平面，可選擇銑床進行加工。X62可滿足設(shè)計要求（表5-81）。7.工序11是鉆。該工序是鉆φ90端面上的4-φ9的孔，可在搖臂鉆床Z3040上進行加工（表5-69）。8.工序12也是鉆。是鉆φ45外圓柱面上φ4的孔，且孔的尺寸較小，可采用專用夾具在立式鉆床上加工，故選用Z525型立式鉆床（表5-71）。9.工序13是粗磨。是對距軸線24mm的平面進行磨削?？蛇x用M1420A進行磨削。10.工序14、15是精車。是對外圓表面、端面的精加工，故選擇車床來加工，且本零件外輪廓尺寸不大，CA6140型臥式車床即可滿足要求（表5-62）。11.工序16、17是粗磨。工序18是對φ90外圓面的進行磨削，工序19是對φ100右端面、φ450-0.017外圓面及φ90左端面進行磨削，根據(jù)待磨削表面選擇M1420A進行加工。（2）選擇夾具機床夾具種類有很多，一般可劃分為通用夾具（適用性強，加工精度不高）、專用夾具（加工精度高、針對性強、缺乏通用性）、可調(diào)夾具（調(diào)整有缺陷的夾具以及適合小批量零件的加工）以及組合夾具。本零件屬于回轉(zhuǎn)體零件，工序涉及車、銑、鉆、擴、鉸、磨。在車床上進行加工多采用通用夾具便可完成，其他的加工則需要專用夾具進行裝夾。（3）選擇刀具工序號工序內(nèi)容所選刀具3粗車φ450-0.017端面、倒角、外圓柱面、退刀槽、φ90右端面、φ90外圓柱面外圓車刀4粗車φ100-0.12-0.34端面、外圓柱面、倒角、B面、倒角外圓車刀5鉆φ20+0.0450孔直柄麻花鉆6粗銑距離φ90mm軸線34mm、24mm的平面鑲齒三面刃銑刀7半精車φ450-0.017端面外圓柱面、φ90右端面和外圓柱面外圓車刀8半精車φ100-0.12-0.34端面、φ100-0.12-0.34外圓柱面、B面外圓車刀9以φ100-0.12-0.34端面及外圓柱面定位，擴、粗鉸φ20+0.0450孔擴孔鉆、鉸刀10半精銑距離φ90mm軸線34mm、24mm的平面鑲齒三面刃銑刀11鉆4-φ9透孔直柄麻花鉆12鉆φ4的孔、粗鉸φ6的孔直柄麻花鉆13粗磨距軸線24mm的平面砂輪14精車φ100-0.12-0.34端面和φ100-0.12-0.34外圓柱面外圓車刀15精車φ90右端面、φ450-0.017外圓柱面外圓車刀16粗磨φ90外圓柱面砂輪17粗磨B面成型砂輪（4）選擇量具本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。對于左右及四周端面的加工可采用游標卡尺進行測量。φ20內(nèi)孔，由于精度要求高且為精基準，加工時每個工件都需要進行測量，故宜采用極限量規(guī)，按表5-117，根據(jù)孔徑可選三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)（GB/T6300-1986）。對φ100左端面、φ90右端面及φ450-0.017外圓柱面的跳動公差需要千分表測量。2.確定工序尺寸（1）計算過程1.φ450-0.017mm外圓柱面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=45+2X1.5+1.4=49.4mm，粗車、半精車、精車φ45mm外圓柱面，查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》可得，粗加工余量為2.8mm,粗加工后工序尺寸φ46.6mm，查表公差為0.09mm，半精加工余量為1.4mm，半精加工后工序尺寸φ45.2mm，查表公差為0.04mm，精加工余量為0.2mm，精加工后工序尺寸為φ45mm，公差為0.017mm。2.φ90外圓柱面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=90+2X1.5+1.6=94.6（mm），需要進行粗車、半精車、精車。查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》以及《設(shè)計指南》可得：粗加工余量2.6mm，加工后尺寸φ92mm，查表公差為0.13mm，半精加工余量為1.4mm，加工后工序尺寸φ90.6mm，查表公差為0.08mm，精加工余量為0.6mm，加工后工序尺寸φ90mm。3.φ100外圓柱面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=100+2X1.5+1.8=104.8（mm），需要進行粗車、半精車、精車加工。查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》以及《設(shè)計指南》可得：粗加工余量為2.8mm，粗加工后工序尺寸為Φ102mm，查表公差為0.2。半精加工余量為1.4mm，半精加工后工序尺寸為Φ100.6mm，查表尺寸公差為0.08mm，精加工余量0.6mm，精加工后工序尺寸Φ100mm，查表公差為0.02mm。4.φ450-0.06外圓柱面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=45+2X1.5+1.4=49.4（mm），需要進行粗加工、半精加工、精加工。查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》以及《設(shè)計指南》可得：粗加工余量為2.4mm，粗加工后工序尺寸為Φ47mm，查表尺寸公差為0.1mm，半精加工余量為1.7mm，半精加工后工序尺寸Φ45.3mm，查表尺寸公差為0.06mm，精加工工序余量為0.3mm，精加工后工序尺寸為Φ45mm，查表尺寸公差0.03mm。5.φ450-0.017端面查表5-2可得：R=F+RMA+CT/2=41+1.5+1.4=43.9（mm），總加工余量為2.9mm，粗加工余量1.9mm，半精加工余量1mm。φ90左右端面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=8+2X1.5+1=12（mm），兩端面總加工余量4mm，粗加工余量為1.2mm，半精加工和精加工余量1.2mm。7.φ100-0.12-0.34右端面查表5-2可得：R=F+2RMA+CT/2=9+2X1.5+1=13（mm），兩端面加工余量4mm，粗加工余量1.2mm，其余加工余量1.2mm。（2）工序尺寸列表圓柱面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精φ450-0.017外圓柱面2.81.40.2φ46.6+0.25+0.16φ45.2+0.1+0.06φ450-0.01712.53.20.8φ90外圓柱面2.61.40.6φ92+0.35+0.22φ90.6+0.080φ90+0.02012.53.20.4粗車φ100-0.12-0.34外圓柱面2.81.40.6Φ102+0.20Φ100.6+0.080Φ100-0.12-0.3412.53.20.8φ450-0.06外圓柱面2.41.70.3Φ47+0.10Φ45.3+0.060Φ450-0.0312.53.20.4各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量工序加工余量7φ450-0.017端面117φ90右端面0.80.57φ90左端面0.80.48φ100-0.12-0.34右端面0.80.48φ100-0.12-0.34左端面0.80.4二、切削用量、工時定額的計算工序7（半精車φ450-0.017端面外圓柱面、φ90右端面和外圓柱面）（1）切削用量刀具選用YG6外圓車刀，加工余量為1，選擇CA6140臥式車床。①半精車φ450-0.017端面，加工余量1mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=1mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出Vc=110.41m/min。代入數(shù)據(jù)求出n=780.9r/min,查表5-63，選擇n=900r/min,則實際切削速度為Vc=128.9r/min。②半精車φ450-0.017外圓柱面，加工余量為0.7mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.7,mmf=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=116.5r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=824.1r/min,查表5-63，選擇n=900r/min，則實際切削速度為Vc=128.9r/min。③半精車φ90右端面，加工余量為0.6mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.6mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=122.5r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=433.3r/min,查表5-63，選擇n=450r/min，則實際切削速度為Vc=129.5r/min。④半精車φ90外圓柱面，加工余量為0.7mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.7mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=116.5r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=412r/min，查表5-63，選擇n=400r/min，則實際切削速度為Vc=115.6r/min。（2）工時定額計算：基本時間：①半精車φ450-0.017mm端面所需基本時間，查表2-24可知其中l(wèi)=12.5,l1=2,l2=l3=0,代入數(shù)據(jù)求出L=14.5，Tj=58s。②半精車φ450-0.017mm外圓柱面所需基本時間，查表2-24可知其中l(wèi)=41,l1=2,l2=0,l3=4,代入數(shù)據(jù)求出L=47，Tj=188s。③半精車φ90右端面所需要基本時間，查表2-24可得其中l(wèi)=22.5,l1=2,l2=l3=0,代入數(shù)據(jù)求出L=24.5，Tj=98s。④半精車φ90外圓柱面所需基本時間，查表2-24可知，其中l(wèi)=8,l1=2,l2=0,l3=4,代入數(shù)據(jù)求出L=14，Tj=56s。（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s110.25128.99005820.70.25128.990018830.60.25129.54509840.70.25115.640056工序8（半精車φ100左端面、φ100外圓柱面、B面）（1）切削用量①半精車φ100左端面。刀具選用YG6外圓車刀，加工余量為0.6，選擇CA6140臥式車床。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.6mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出Vc=119.2m/min。代入數(shù)據(jù)求出n=379.4r/min,查表5-63，選擇n=400r/min,則實際切削速度為Vc=125.6r/min。②半精車φ100外圓柱面，加工余量為0.7mm。根據(jù)計算公式式中Cv=116.5，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.7mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=121.4r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=370.8r/min,查表5-63，選擇n=400r/min，則實際切削速度為Vc=126.7r/min。③半精車φ100右端面，加工余量為0.6mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.6mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=119.2r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=379.4r/min,查表5-63，選擇n=400r/min，則實際切削速度為Vc=125.6r/min。④半精車φ450-0.06外圓柱面，加工余量為0.85mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.85mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=113.2r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=800.7r/min，查表5-63，選擇n=710r/min，則實際切削速度為Vc=104.8r/min。⑤半精車φ90左端面，加工余量為0.4mm。根據(jù)計算公式式中Cv=189.8，xv=0.15,yv=0.2,m=0.2,T=60min，ap=0.4mm，f=0.25mm/r,kv=1,代入公式可以求出vc=126.7r/min。代入數(shù)據(jù)求出n=448r/min，查表5-63，選擇n=400r/min，則實際切削速度為Vc=115.6r/min。（2）工時定額計算：基本時間：①半精車φ100左端面所需基本時間，查表2-24可知其中l(wèi)1=2,l2=l3=0,代入數(shù)據(jù)求出L=42，Tj=168s。②半精車φ100外圓柱面所需基本時間，查表2-24可知其中l(wèi)=9,l1=2,l2=0,l3=4,代入數(shù)據(jù)求出L=25，Tj=100s。③半精車φ100右端面所需要基本時間，查表2-24可得其中l(wèi)1=2,l2=l3=0,代入數(shù)據(jù)求出L=34.5，Tj=138s。④半精車φ450-0.06外圓柱面所需基本時間，查表2-24可知，其中l(wèi)=32,l1=2,l2=0,l3=4,代入數(shù)據(jù)求出L=38，Tj=152s。⑤半精車φ90左端面所需基本時間，查表2-24可知其中l(wèi)1=2,l2=l3=0,代入數(shù)據(jù)求出L=24.5，Tj=98s。（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s10.60.25125.640016820.70.25126.740010030.60.25125.640013840.850.25104.871015250.40.25129.545098工序11（鉆φ9孔）（1）切削用量本工序為鉆Φ9孔。刀具選用直柄麻花鉆，選用Z3040搖臂鉆床。確定進給量f：該孔的深度為8mm。根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-135得：進給量f（mm/r）的范圍為0.47-0.57，選擇進給量f=0.5mm/r。選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度。刀具材料為高速鋼，根據(jù)《設(shè)計指南》，查表5-138得知：鉆頭后刀面最大磨損限度（mm）為0.6～0.9。根據(jù)刀具直徑d=9mm，知刀具壽命T=35min。確定切削速度VC。按表2-13的計算公式確定。查表得，,,,,,；取標準壽命等于實際壽命則，代入公式有，。查表5-72有取。則實際切削速度為：（2）工時定額計算：基本時間：鉆Φ9mm孔，查表2-26可得，將數(shù)據(jù)代入計算公式可知l1=5.5，Tj=11s。（3）本工序切削用量及基本時間列表工步ap/mmf/(mm/r)vc/(m/s)n/(r/s)Ti/s14.50.517.0863011三、夾具總體設(shè)計1.定位方案（1）定位方案設(shè)計因為加工的是孔，所以水平放置，便于加工。將其完全定位，可以采用：一個大平面加一個短圓柱銷定位，這樣可以限制5個自由度，再在側(cè)面以一個銷釘定位，達到完全定位。一底面限制的自由度有3個，一個短圓柱銷限制兩個自由度，側(cè)面的長銷釘限制一個自由度，定位可靠，加工穩(wěn)定，所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的6個自由度，屬于完全定位，不存在過定位。在該定位方案中，1個支撐面（位于XOY平面），限制了Z軸的移動，X軸的轉(zhuǎn)動，Y軸的轉(zhuǎn)動3個自由度。1個短圓柱銷限制了X軸的移動，Y軸的移動。一個銷釘限制了Z軸的轉(zhuǎn)動，一共6個自由度被限制。（2）定位方案草圖如下圖所示，采用底板及短圓柱銷及側(cè)面的支承釘進行定位，一共限制6個自由度，可以完全定位。其定位方案如下圖所示：（3）定位誤差計算該工序采用1平面、1短圓柱銷、1支承釘進行定位。查《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計》P136，表4-28，定位誤差計算。知：工件在夾具中的定位誤差：其中：為定位孔與定位銷間的最小間隙。查得，=+0.039，由零件圖知所以2.夾緊機構(gòu)（1）夾緊方案設(shè)計螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊行程大，具有增力比大、自鎖性能好兩大特點，為了減少夾緊和松開工件用時（輔助時間），使用快速裝卸螺旋夾緊機構(gòu)。快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。（2）夾緊方案草圖該工序采用兩個螺旋夾緊機構(gòu)對稱布置零件底平面進行夾緊。其草圖如下：（3）夾緊力計算與校驗工件的夾緊形式為為：以大平面定位，查表3-6，切削力與切削力一致，僅需較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產(chǎn)生震動和轉(zhuǎn)動，可忽略不計。本夾具采用的是螺旋夾緊機構(gòu)。查《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計》，表4-23，螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力的計算，摘得表4-1：該設(shè)計為“用扳手的六角螺母”，螺紋直徑10mm，螺距1.5mm，手柄長度120mm，作用力45N，夾緊力3550N。3.對刀裝置/導(dǎo)向裝置（1）設(shè)計說明鉆套是鉆床上特有的一種元件，用來確定刀具的位置和在加工中引導(dǎo)刀具。一般有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套三種。由于待加工零件為中批量生產(chǎn)，且該工序僅鉆孔一個工步。可以選用可換鉆套，鉆套磨損后，可以迅速更換。夾具設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟性較好，易于維修成，本較低。（2）對刀裝置/導(dǎo)向裝置二維工程圖4.夾具與機床連接元件（1）設(shè)計說明因為加工此零件選用的機床為Z3040搖臂鉆床，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：主軸端面到工作臺到導(dǎo)軌面距離為140-1100mm，Z3040鉆床工作臺上T型槽數(shù)為3個，兩槽間距為200mm，槽寬28mm。一般設(shè)計鉆床夾具，不需要安裝另外的定位元件，定位是依靠鉆套來完成的，這里采用在夾具體上設(shè)計座耳，用T型螺栓固定，根據(jù)T型槽尺寸，選擇公稱尺寸為M12的T型槽快卸螺栓（參看JB/T8007.2-1999），如果損壞易于更換，技術(shù)經(jīng)濟性較好，成本較低。根據(jù)T型槽快卸螺栓尺寸，參考設(shè)計手冊相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計了座耳的結(jié)構(gòu)，在夾具體上表面和下表面分別有凸臺，在進行機加工時只需要加工凸臺即可，節(jié)省加工時間，加工成本較低。（2）夾具與機床連接元件二維工程圖5.夾具體（1）設(shè)計說明夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具的其它各種元件、機構(gòu)和裝置等要安裝在夾具體上。我所設(shè)計的加工工序的專用夾具需要一個底平面、一個短圓柱銷及一個支承釘，以及安裝在夾具體上的安裝一個螺紋夾緊機構(gòu)。為了留出足夠的安裝空間，我們的夾具體總長為250mm，總寬為220mm，總高為125mm。夾具體通過鑄造得到，因為鑄造容易加工，抗壓強度和抗振性好。（2）夾具體二維工程圖6.使用說明①本夾具是固定鉆模，用于加工CA6140車床上4-Φ9的通孔，使用可換鉆套，可以對工件進行鉆孔加工，在使用時直接將零件放置在夾具上，然后將工件夾緊，進行加工即可。②夾緊機構(gòu)使用螺紋壓緊機構(gòu)，增力比大，可用較小力便可夾緊。③進入裝配的零件及部件（包括外購件、外協(xié)件），均必須具有檢驗部門的合格證方能進行裝配。④零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。⑤裝配前應(yīng)對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關(guān)精度進行復(fù)查。7.結(jié)構(gòu)特點本夾具具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作方便的特點。由于鉆床的切削力與夾緊力方向一致，所以夾具的夾緊力不大，且鉆孔直徑為9mm，深度為8mm，尺寸較小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。為了提高生產(chǎn)力，使用速螺旋夾緊機構(gòu)。本夾具使用的標準件數(shù)量較多，經(jīng)濟性較好，安裝方便，如有損壞更換簡單，成本較低。8.夾具中標準件清單名稱數(shù)量材料備注定位銷245JB/T8029.2-1999彈簧265MnGB/T2089-1994墊片245GB/T97.1-2002球面墊圈245GB/T850-1988球面墊圈245GB/T849-1988螺母M10245GB/T6172.1-2000雙頭螺柱M10X60245GB/T898-1988螺釘M8X25245GB/T70.1-2000銷245GB/T119.1-2000鉆套螺釘445JB/T8045.5-1999襯套A15X28445JB/T8045.4-1997鉆套445JB/T8045.2-1999支承釘145JB/T8029.2-1999固定式定位銷145JB/T8014.2-19999.夾具裝配總圖四、設(shè)計總結(jié)本次課程設(shè)計，完成了此法蘭盤的加工工藝規(guī)程編制和工序“鉆4-?9孔”的專用夾具設(shè)計。在工藝規(guī)程的編制中，首先通過分析零件圖，具體計算出了各