机械制造技术课程设计-法兰盘机械加工工艺及车62外圆夹具设计（全套图纸） .pdf

设计说明书 题目 法兰盘机械加工工艺编制及夹具设计 专专 业：业： 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 完完 成成 时时 间：间： i 摘要摘要 工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践 性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，本次毕业 设计的课题是法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下：首先， 对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件 的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的 加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。 第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基 准，制订工艺路线。 第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选 择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。 最后，设计工序车法兰盘 62 外圆的夹具。先提出设计问题，再选择定位基准， 然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。 通过以上的概述，整个设计基本完成 关键词：工艺学、专用夹具、法兰盘、误差分析 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 i i 目 录 摘要 . ii 第 1 章 绪论 . 1 1.1 机械制造及机床夹具概述 . 1 1.2 夹具的设计要点 . 2 1.3 夹具的特点 . 2 1.4 钻床夹具概述 . 2 1.5 机床夹具的发展趋势 . 5 第 2 章 法兰盘机械加工工艺规程设计 7 2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定 . 7 2.1.1 零件的作用 . 7 2.1.2 零件的工艺分析 . 7 2.1.3 零件生产类型的确定 . 8 2.2 零件工艺规程设计 . 8 2.2.1 零件制造形式的确定 . 8 2.2.2 基准的选择 . 8 2.3 制定加工工艺路线 . 9 2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 2.5 确定切削用量及基本工时 . 11 第 3 章 专用夹具的设计 18 3.1 问题的提出 . 18 3.2 夹具设计 . 18 3.2.1 夹具体材料的确定 . 18 3.2.2 确定定位方案，选择定位元件 . 18 3.2.3 定位基准选择 . 18 3.2.4 切削力及夹紧力计算 . 18 3.2.5 确定夹紧机构 . 18 3.2.5 定位误差分析 . 19 3.2.6 夹具操作的简要说明 . 19 第 4 章 结论 20 参考文献 21 1 第第1章章 绪论绪论 1.1 机械制造及机床夹具概述机械制造及机床夹具概述 1、机械制造工业 机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支 柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防 实力。机械制造工业是制造农业机械、动力机械、运输机械、矿山机械等机械产品 的工业生产部门，也是为国民经济各部门提供冶金机械、化工设备和工作母机等设 备的部门。机械制造业是国民经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活 提供耐用消费品的产业。机械制造业的生产能力和发展标志着一个国家和地区国民 经济现代化的程度，而机械制造也生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度， 产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。 2、机械制造工艺 机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。在 20 世纪 50 年代 “刚性”生产模式下，通过大量使用的专用设备和工装夹具，提高生产效率和加工 的自动化程度，进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和 提高质量的目的。在 20 世纪 70 年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品 质量和降低成本。在 20 世纪 80 年代，较多采用数控机床、机器人、柔性制造单元 和系统等高技术的集成来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各消费群体 的不同要求。到了 90 年代，机械制造工艺技术向着高精度、高效率、高自动化发展。 3、机床夹具 在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上位置，进而正确地确定工 件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备。 机床夹具的种类很多，按机床夹具的通用特性分类有：通用夹具、专用夹具、可调 夹具、组合夹具、自动线夹具；按夹具使用的机床分类有：车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具和其他机床夹具等；按夹紧动力源分为：气动夹具、液压夹具、 气液夹具等。 2 夹具在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工 件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随 着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效 率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发 展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第 二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高 效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子 技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融 为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。 这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可 以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。 1.2 夹具的设计要点夹具的设计要点 确定各表面加工方案，在选择各表面孔的加工方法时，需综合考虑以下因素： 1、要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方 法及分几次加工。 2、根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备；在单件 小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。 3、要考虑被加工材料的性质。 4、要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设 备，推广新技术，提高工艺水平。 5、此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工 件形状和重量等。 1.3 夹具的特点夹具的特点 1、保证工件的加工精度 2、提高生产效率 3、工艺性好 4、使用性好 5、经济型好 1.4 钻床夹具概述钻床夹具概述 一、钻床夹具的特点 3 1、钻床夹具的特点 在一般钻床上对工件进行孔加工，多具有下述特点： (1)、刀具本身的刚性较差 (2)、多刀刃的不对称，易造成孔的形位误差 (3)、普通麻花钻头起钻时，孔位精度极差 综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是要解决好工件相对刀具的正确加 工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有效地解决钻头钻孔孔位精度不稳定 问题，多直接设置带有刀具引导孔的模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制 性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时由多支钻头一次性地钻出 众多的孔，为保证加工孔系的位置精度，一定要通过一块精确的模板，把多个孔位 由引导孔限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模板，称为钻模板。 2、钻模设计和使用中应注意的问题 除上述结构特点外，设计和使用钴床夹具，尚需注意以下几个问题： (1)、应正确地确定夹具夹紧力的方向和大小 孔加工工序一般轴向力均较大，尤其是钻孔，普通钻头的横刃，极不利于钻削 的进行，将产生相当大的轴向抗力，若夹紧工件的夹紧力方向选择不当，将会严重 地影响钻削工件夹紧的可靠性，特别是当采用大直径、多钻头高速机动进给时。夹 具设计，多把夹紧力与切削轴向力取在相同方向上，并直接指向夹具的主要定位基 准面，以借助钻头的轴向切削力增大安装面上的摩擦力，保持工件加工过程中的稳 固性。 (2)、注意夹具与工作台间的牢固连接问题 当钻头即将钻通工件，钻心横刃不再受工件材料阻碍时，钻头原来所受的巨大 轴向抗力由于钻心的穿透会瞬间消失，而此时尚未切出工件的左右钻刃外缘的正前 角，由于主轴旋转的作用，使得钻头上所受的轴向力会突然反向，使进给机构的传 动间隙反向，造成钻刃进给量的突然增大，从而造成较大的拔钻力(工件孔底材料咬 住钻刃，施加给钻头的强大拉力)。这个拔钻力严重时，会把钻头从钻套中强行拉出， 若钻头装夹牢固，则旋转着的钻头可能会把夹具中的工件连同模板同时拔出，造成 事故。 二、钻床夹具的结构类型 钻床夹具应用广泛，种类较多,常用钻床夹具的结构类型矿大致可分为固定式、 回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等几种主要类型。 4 1、固定式钻模 固定式钻模是指工件装上夹具后，直至所有孔加工工序内容完成的全过程中， 工件及夹具始终保持不动的钻床夹具。夹具相对机床的位置固定不动，工件在夹具 中的位置固定不动，钻套相对刀具的精确位置可以通过严格的调装，所以固定式钻 模的钻孔位置精度较高。但钻孔的方向和位置不能变动，机动性差。一般情况下， 固定式钻模往往由于钻模板的设置使夹具的敞开性变差，装卸工件较麻烦，所以， 工件的装夹效率较低。固定式钻模一般多用于机动性较好的摇臂钻床上，以便对多 个孔依次换位钻削，或者用于组合多轴钻上，同时对多孔进行钻削，单孔加工可用 于普通立钻上。 2、回转式钴模 在中、小批量生产中，对于分布于同一圆周上的多个等直径孔的加工，往往采 用回转式钻模来装夹工件。回转式钻模可以带动工件进行回转，以完成同一圆周上 分布的多个孔的依次加工，孔的位置精度由钻套和夹具上的回转分度对定机构来保 证。根据钻模板在夹具上不同的设置，可以把回转式钻模分为模板固定式和模板回 转式两种。 3、移动式钻模 移动式钻模是指工件安装到夹具上后，可通过夹具整体的自由移动或夹具局部 结构的直线移动来依次完成多个孔的加工的钻模。 整体自由移动式钻模一般适用于在台钻、立钻上钻削小尺寸孔的小型多孔工件， 由于钻削小孔，钻削扭矩较小，钻模在自身重力及摩擦力作用下，完全可以与钻削 扭力矩相平衡，加上手动进给，般不大会发生拔钻危险，所以，夹具与工作台不 需固连在一起，这样，可以利用夹具本身的移动来进行孔位的转换而加工多孔。 4、翻转式钻模 翻转式钻模属于一种活动式钻模，工件一次性安装到夹具中后，可以借助夹具 使用过程中的手动翻转，更换夹具相对刀具的加工方向和安装基面，从而可依次完 成工件不同加工面上不同方位的孔加工。只是工件的这种翻转换面是通过手动翻转 夹具实现的，所以要求工件及夹具的总质量不能太重。 5、盖板式钻模 钻床夹具最原始的形式就是一块钻模板，这就是盖板式钻模的原形，把模板盖 在大型工件上并压紧，就可以把模板上的孔系复制在工件上。为保证模板的孔系相 对工件的毛坯间较严格的位置关系，因此在模板上增加相对工件的定位元件及夹紧 5 装置。由于盖板式钻模很适合于小批量生产中大型机体、箱体工件的小孔孔系加工， 所以其结构形式被保留下来。 6、滑柱式钻模 滑柱式钻模是一种应用广泛的中小型通用夹具，它具有能够在两个滑柱的引导 下进行上下移动的钻模板，在手动或者气、液动力作用下，能够快速压紧工作，具 有工件装夹方便、夹紧动作迅速、操作简便，易于实现自动化控制等优点。尤其适 合于一些小型工件的孔加工。所以，在专业化生产和小批量生产中，滑柱式钻模都 得到广泛的应用。 1.5 机床夹具的发展趋势机床夹具的发展趋势 加工夹具是不可缺少的一部分，由机床制造技术的推动下，以高速，高精度， 复合，智能，环保方向发展，夹具移动高精技术，高效率，模块组合，整体经济的 方向。 1、高精 为了减少定位误差，随着加工精度的提高，并提高制造精度要求的夹具的精度。 5m的精密定位夹具高音调的准确性，夹具的垂直支撑面达到0.01mm/300mm ，高 平行度0.01mm/500mm 。德国demmeler （ df戴乐）制造的长4米，宽2米的孔系列 组合焊接夹具平台，轮廓误差为 0.03毫米;平行和垂直老虎钳在5m以下;定位夹具 重复安装精度高达 5m的;重复瑞士erowa柔性夹具定位精度可达2 5m的。 精密夹具及固定装置已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造 企业。事实上，为了满足不同行业和经济发展的需要，与文件夹不同型号和不同档 次的精度标准供选择。 2、效率 为了提高机器的生产效率，双面， 4枚夹紧夹具和越来越多的产品。为了减少 作业的安装时间，各种自动定心夹紧台钳，杠杆夹紧，凸轮夹紧，气动和液压夹紧， 以便快速夹紧功能前移。新的电控永磁夹具，加紧和只有1到2秒松开工件，夹具结 构简化为多台机器，多方位，多部分的过程创造了条件。为了缩短机器上安装和调 整夹具的时间，瑞典3r夹具在短短一分钟内完成安装和校准电火花加工夹具。一分 钟之内，美国杰根斯（詹金斯）的球锁装夹系统将能够找到并锁定在机床工作台上 的夹具，球锁装夹系统用于柔性生产线更换夹具，起到停机时间，提高生产效率。 3、模块、组合 组合夹具元件是一个组合的基础。采用模块化设计系列化，标准化夹具元件， 6 快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省人工，时间，材料，能源， 体现在创新的夹具系统中先进的。计算机辅助设计和装配夹具的模块化设计奠定基 础， cad技术的应用，建库，典型夹具库，标准和用户档案，进行优化夹具设计， 三维实体组装夹具的用户。切削过程仿真的工具，既为用户提供正确，合理的夹具 和零部件配套方案，而且还积累经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。 与华中科技大学合作组合夹具分会，正在努力打造一个专业的网站夹具，夹具行业 提供信息交流，装置公共平台产品的咨询和开发，力争实现通用夹具的设计和服务， 远程信息技术和业务的电子商务技术。 4、公共经济 夹具的通用性直接影响经济。模块化，组合夹具系统，一次性投资比较大，只 有夹具系统的可重构性，可重构性和可扩展性的特点，以及应用范围广，通用性好， 夹具利用率，更快的投资回报率，以反映经济性好。焊接夹具，只品种，规格很少 套件，可组装成各种焊接夹具的德国demmeler （戴美乐）的孔系列组合。强大的功 能元素，使得夹具通用性好，简洁的组件，配套成本低，经济实用的应用程序具有 推广价值。 7 第第 2 章章 法兰盘机械加工工艺规程设计法兰盘机械加工工艺规程设计 2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1.1 零件的作用零件的作用 题目给定的零件是法兰盘， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件之一。各部 分尺寸零件图中详细标注，如图 2- 1 法兰盘零件图： 1.两b面的平行度、两b面与?62d11中心线 的垂直度公差0.02mm； 2.材料：ht150。 技术要求 法兰盘 ht150 设计 校核 审核 班级 学号 比例 共 张 第 张 1:1 如图 2-1 法兰盘零件图 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1、零件材料：ht150，最低抗拉强度 150mpa，灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均 比钢低得多，通常b 约为 120250mpa，抗压强度与钢接近，一般可达 600-800mpa， 塑性和韧度近于零，属于脆性材料，不能锻造和冲压；焊接时产生裂纹的倾向大， 焊接区常出现白口组织，焊后难以切削加工，焊接性差；灰铸铁的铸造性能优良， 铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加工时呈崩碎切屑， 通常不需加切削液；灰铸铁的减振能力为钢的 5-10 倍，是制造机床床身、机座的主 要材料；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活塞环等。 2、组成表面分析： 87mm 和62mm 外圆柱面及其所在端面；31mm、40mm 及50mm 内圆柱面； 8 2x0.5mm 的槽；4x7 的通孔；4x11 的孔；各外轮廓表面；倒角；圆角等。 3、主要表面分析：零件62mm 外圆柱面为主要定位工作面，表面粗糙度要求 ra1.6m。 4、主要技术要求：两 b 面的平行度、两 b 面与62mmd11 中心线的垂直度公差 为 0.02mm。未注铸造圆角 r2；未注倒角 c1；未注尺寸公差按不加工处理。 2.1.3 零件生产类型的确定零件生产类型的确定 零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决 定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同 的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产 品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领 n 可按下式计 算： (1%)(1%) a b nqmab=+ 式中 n-零件的生产纲领 q-产品的年产量（台、辆/年） m-每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆） %-备品率，一般取2%-4% %-废品率，一般取0.3%-0.7% 根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件 的生产类型。 根据本文的设计任务书及机械制造技术基础课程设计指导教程可知该零件 年产量为 500 套为小批量生产的轻型零件。 2.2 零件工艺规程设计零件工艺规程设计 2.2.1 零件制造形式的确定零件制造形式的确定 灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得多， 通常b约为120250mpa， 抗压强 度与钢接近，一般可达600- 800mpa，塑性和韧度近于零，属于脆性材料；灰铸铁的 铸造性能优良，铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加 工时呈崩碎切屑；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活 塞环等。零件材料为ht150。 2.2.2 基准的选择基准的选择 基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面的选择的正确与合理可以使加 工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 9 定位基准分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗 基准，使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行精 基准的选择，保证各加工表面按图纸加工出来，再考虑用什么样的粗基准来加工精 基准。 1.粗基准的选择原则 为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽量选光滑平 整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。 2.精基准的选择原则 “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不 重合引起的定位误差。 “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表 面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 “自为基准“原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选 该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 “互为基准“原则 当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时， 可采用“互为基准”方法，反复加工。 根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，根据座架零件图，本零件是带有 孔比较简单的零件。 粗基准的选择：87外圆及所在端面的主要设计基准，也比较适合作零件上众 多表面加工的定位基准。 精基准的选择：对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。本次设计采用 62d11及所在端面作为精基准。 2.3 制定加工工艺路线制定加工工艺路线 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术 要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万 能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经 济效果，以便使用生产成本下降： 工艺路线方案： 工序1：铸造 工序2：热处理 工序3：粗车62所在的上端面，保证尺寸12 10 工序4：粗车62d11的外圆柱面 工序5：半精车62d11的外圆柱面 工序6：精车62d11的外圆柱面 工序7：粗车87所在的上端面 工序8：半精车87所在的上端面 工序9：精车87所在的上端面，保证尺寸12 工序10：切2x0.5的槽 工序11：粗车31的圆柱孔 工序12：半精车31的圆柱孔 工序13：精车31的圆柱孔，保证ra3.2 工序14：粗车50x12的圆柱孔 工序15：半精车50x12的圆柱孔 工序16：精车50x12的圆柱孔，保证ra3.2 工序17：钻4x7的通孔 工序18：钻4x11x6的孔 工序19：粗铣r10所在的圆弧面 工序20：倒角，去毛刺 工序21：清洗 工序22：终检 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片” 。 2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为ht150，砂型铸件。灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得多，通 常b约为120250mpa，抗压强度与钢接近，一般可达600-800mpa。根据上述原始资 料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、粗车62所在的上端面，保证尺寸12mm，参照机械加工工艺手册 （以下 简称工艺手册 ） ，确定工序尺寸为 z=4mm，加工余量为： 粗车：62mm z=4mm 2、车62d11的外圆柱面，参照工艺手册 ，确定工序尺寸为 z=4mm，加工余 量分别为： 粗车：62d11mm z=2mm 半精车：62d11mm z=1.5mm 11 精车：62d11mm z=0.5mm 3、车87所在的上端面，保证尺寸12mm，参照工艺手册 ，确定工序尺寸为 z=4mm，加工余量分别为： 粗车：87mm z=2mm 半精车：87mm z=1.5mm 精车：87mm z=0.5mm 4、切2x0.5的槽，参照工艺手册 ，确定工序尺寸为 z=2mm，加工余量为： 车削：2x0.5mm z=2mm 5、车31的圆柱孔，保证ra3.2，参照工艺手册 ，确定工序尺寸为 z=4mm， 加工余量分别为： 粗车：31mm z=2mm 半精车：31mm z=1.5mm 精车：31mm z=0.5mm 6、 车50x12的圆柱孔， 保证ra3.2， 参照 工艺手册 ， 确定工序尺寸为 z=5mm， 加工余量分别为： 粗车：50mm z=2.5mm 半精车：50mm z=2mm 精车：50mm z=0.5mm 7、钻4x7的通孔，参照工艺孔的加工余量分配手册 ，确定加工余量分别为： 钻孔：7mm z=0.5mm 8、钻4x11x6的孔，参照工艺孔的加工余量分配手册 ，确定加工余量分别 为： 钻孔：11mm z=0.5mm 9、粗铣r10所在的圆弧面，参照工艺手册 ，确定工序尺寸为 z=2mm，加工余 量为： 铣削：r10mm z=2mm 由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、 最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 切削用量包括背吃刀量 p a 、进给量 f 和切削速度v。确定顺序是确定 p a 、 f ，再确 定v及基本时间： 12 工序 1：铸造 工序 2：热处理 工序 3：粗车62 所在的上端面，保证尺寸 12 本工序为粗车端面。已知加工材料为 ht150，铸件，有外皮；机床为 ca6140 型卧式 车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2mm。 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.18mm/r。 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金车刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床 夹具课程设计指导得： f=0.18mm/r、vc=60m/min。n=1000vc/d=273r/min。 由 ca6140 说明书取 n=267r/min 故实际切削速度 vc=nd/1000=58.7m/min 取 ap=2mm ， 校 核 功 率 ： pm=kc ap f vc/60000=2305 2 0.66 58.7/60000=5.9kw 由于机床说明书查得 pc=7.5 kw，效率为=0.8，机床功率 pc pm ， 所 以 机 床 功 率 足 够 ， 实 际 取 值 为 vc=58.7m/min 、 n=267r/min 、 f=0.25mm/r、ap=2mm。 4、基本时间 根据机械制造工艺学车端面时间为：j l ti fn = 式 中 ：35lmm=， 1 (2 3)5 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.18/fmm r=， 267 / minnr=，1=i 则 3554 0.66min 267 0.25 tj + + = 工序 4：粗车62d11 的外圆柱面 本工序为粗车外圆。已知加工材料为 ht150，铸件，有外皮；机床为 ca6140 型卧式 车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。 所选刀具为 yt15 硬质合金车刀，由于 ca6140 机床的中心高为 200mm，故选用刀杆 尺寸 bh=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm。 1、确定背吃刀量 p a 由于粗车双边余量为 3mm，则 p a 2.5mm。 2、确定进给量 f 在粗车钢件、刀杆尺寸为mmmm2516、mmap3、工件直径 13 为50 70mm时，0.3 0.5/fmm r=。按 ca6140 机床的进给量选择0.4/fmm r=。 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金车刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床 夹具课程设计指导得： f=0.4mm/r、vc=60m/min。 n=1000vc/d=273r/min 由 ca6140 说明书取 n=267r/min 故实际切削速度 vc=nd/1000=58.7m/min 实际取值为 vc=58.7m/min、n=267r/min、f=0.4mm/r、ap=2.5mm。 4、基本时间 根据机械制造工艺学车外圆时间为：j ll tii fnfn = 式 中 ：17lmm=， 1 (2 3)3 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.4/fmm r=， 267 / minnr=，1=i 则 1734 0.23min 267 0.4 tj + + = 工序 5：半精车62d11 的外圆柱面 计算方法与工序 4 基本一致，在此不再累赘。 工序 6：精车62d11 的外圆柱面 计算方法与工序 4 基本一致，在此不再累赘。 工序 7：粗车87 所在的上端面 本工序为粗车端面。已知加工材料为 ht150，铸件，有外皮；机床为 ca6140 型卧式 车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2mm 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.6mm/r 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金车刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床 夹具课程设计指导得： f=0.6mm/r、vc=75m/min。 n=1000vc/d=275r/min 由 ca6140 说明书取 n=267r/min 故实际切削速度 vc=nd/1000=73m/min 取 ap=2mm，校核功率： pm=kcapfvc/60000=230520.6673/60000=5.6kw 由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为=0.8，机床功率pcpm，所以机床功 率足够，实际取值为 vc=73m/min、n=267r/min、f=0.6mm/r、ap=2mm。 14 4、基本时间 根据机械制造工艺学车端面机动时间为：j ll tii fnfn = 式 中 ：49lmm=， 1 (2 3)3 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.6/fmm r=， 267 / minnr=，1=i 则 4934 0.35min 267 0.6 tj + + = 工序 8：半精车87 所在的上端面 计算方法与工序 7 基本一致，在此不再累赘。 工序 9：精车87 所在的上端面，保证尺寸 12 计算方法与工序 7 基本一致，在此不再累赘。 工序 10：切 2x0.5 的槽 本工序为切槽。加工材料为 ht150，机床为 ca6140 型卧式车床，工件装夹在三爪自 定心卡盘中。 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2mm。 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.1mm/r。 3、确定切削速度 v 根据计算得 vc=nd/1000=39.5m/min 4、机床转速 n 根据计算圆整得 n=525r/min 实际取值为 vc=39.5m/min、n=525r/min、f=0.1mm/r、ap=2mm。 5、基本时间 根据机械制造工艺学车端面机动时间为：j ll tii fnfn = 式 中 ：2lmm=， 1 (2 3)3 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.1/fmm r=， 525 / minnr=，1=i 则 234 0.2min 525 0.1 tj + + = 工序 11：粗车31 的圆柱孔 本工序为粗车圆柱孔。加工材料为 ht150，机床为 ca6140 型卧式车床，工件装夹在 三爪自定心卡盘中。 15 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2.25mm。 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.18mm/r。 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金车刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床 夹具课程设计指导得： f=0.18mm/r、vc=40m/min。n=1000vc/d=411r/min。 由 ca6140 说明书取 n=423r/min 故实际切削速度 vc=nd/1000=41m/min 实际取值为 vc=41m/min、n=423r/min、f=0.18mm/r、ap=2.25mm。 4、基本时间 根据机械制造工艺学车端面机动时间为：j ll tii fnfn = 式 中 ：17.5lmm=， 1 (2 3)3 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.18/fmm r=， 423 / minnr=，1=i 则 17.534 0.2min 423 0.18 tj + + = 工序 12：半精车31 的圆柱孔 计算方法与工序 11 基本一致，在此不再累赘。 工序 13：精车31 的圆柱孔，保证 ra3.2 计算方法与工序 11 基本一致，在此不再累赘。 工序 14：粗车50x12 的圆柱孔 本工序为粗车外圆。加工材料为 ht150，机床为 ca6140 型卧式车床，工件装夹在三 爪自定心卡盘中。 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2.5mm。 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.25mm/r。 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金车刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床 夹具课程设计指导得： f=0.25mm/r、vc=60m/min。n=1000vc/d=382r/min。 由 ca6140 说明书取 n=423r/min 故实际切削速度 vc=nd/1000=66m/min， 实际取值为 vc=66m/min、n=423r/min、f=0.25mm/r、ap=2.5mm。 4、基本时间 根据机械制造工艺学车端面机动时间为：j ll tii fnfn = 16 式 中 ：12lmm=， 1 (2 3)3 tan p a lmm =+=， 2 4lmm=0.25/fmm r=， 423 / minnr=，1=i 则 1234 0.18min 423 0.25 tj + + = 工序 15：半精车50x12 的圆柱孔 计算方法与工序 14 基本一致，在此不再累赘。 工序 16：精车50x12 的圆柱孔，保证 ra3.2 计算方法与工序 14 基本一致，在此不再累赘。 工序 17：钻 4x7 的通孔 在 z525 立式钻床和专用夹具上进行加工，选用 d=7 的麻花钻钻孔。 选用=7mm 高速钢锥柄麻花钻（工艺表）由切削表和工艺表查得 0.2mm/fr= 机 ，5/ min c vm=。 2、进给量的确定 1000*5 =227 / min *7 nr 机 按机床选取=195 / minnr 机 *7*195 =4.3m/ min 10001000 dn n 机 c机 3、工时的确定 l=12mm， 1 l = 8mm, 2 l =3mm. 基本工时： 12 1233 =0.46min 195*0.2 lll l n f + + 机机 工序 18：钻 4x11x6 的孔 在 z525 立式钻床和专用夹具上进行加工，选用 d=11 的麻花钻钻孔 选用=11mm 高速钢锥柄麻花钻（工艺表）由切削表和工艺表查得 0.28/fmm r= 机 ，8/ min c vm=。 2、进给量的确定 1000*16 =463 / min *11 nr 机 17 按机床选取=392 / minnr 机 *11*392 =13.5m/ min 10001000 dn n 机 c机 3、工时的确定 l=6mm， 1 l = 8mm, 2 l =3mm. 基本工时： 12 633 =0.11min 392*0.28 lll l n f + + 机机 工序 19：粗铣 r10 所在的圆弧面 本工序为粗铣圆弧面。加工材料为 ht150，机床为 x52k 立式铣床，工件装夹在专用 夹具中。 1、确定背吃刀量 p a 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 ap=2mm。 2、确定进给量 f 查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导取 f=0.12mm/r。 3、确定切削速度 v 当用 yt15 硬质合金铣刀加工钢材时，查 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导 ： f=0.12mm/r、vc=95m/min。刀具80= w dmm、10=z 10001000 95 378 / min 80 s w v nr d = 由 x52k 立式铣床说明书取 n=380r/min 故实际切削速度 0 80 380 95.4/ min 10001000 d n vm = 4、基本时间 根据机械制造工艺学铣面机动时间为：j ll tii fnfn = 式中：78.5lmm=，0.12/fmm r=，380 / minnr=，1=i 则 78.533 1.85min 380 0.12 tj + + = 工序 20：倒角，去毛刺 工序 21：清洗 工序 22：终检 18 第第 3 章章 专用夹具的设计专用夹具的设计 专用夹具的设计，方便操作者的加工及装卸，节省时间，提高工作效率。本文 设计的夹具是车 62 外圆。用于在 ca6140 卧式车床上加工。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具用于车 62 外圆。本工序前50 内圆柱孔、上下和前后两端面、圆柱面均 已加工过。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 3.2 夹具设计夹具设计 3.2.1 夹具体材料的确定夹具体材料的确定 夹具体可分为以下 4 类：1、铸造夹具体；2、焊接夹具体；3、锻造夹具体；4、 型材夹具体。 在本次设计中采用铸造夹具体，立板、底板的材料均采用灰铸铁（ht200） 。该 材料的强度、耐磨性、耐热性、减振性较好，铸造性能也较好，使用前需要进行人 工时效处理。 3.2.2 确定定位方案，选择定位确定定位方案，选择定位元元件件 本夹具以菱形销、底面、立面进行定位限制五个自由度，又以工件的底平面进 行定位，限制一个自由度，实现完全定位，本夹具在使用时一次只能安装一个工件。 夹具采用手动活动 v 型块方头螺栓传力并夹紧工件、夹紧工件时，拧紧方头螺 栓，在工件的前端面上采用 2 个六角螺栓带动夹紧块压紧工件，保证与钻孔时工件 不发生抖动。为更有效的加工工件在定位套上采用 2 个钻模板加工工件。 3.2.3 定位基准选择定位基准选择 因需加工的工序是工件 62 孔外圆。本夹具采用工件的底平面、立面、菱形销作 为主要基准。为了提高加工效率，采用手动夹紧工件快换装置。 3.2.4 切削切削力力及夹及夹紧力紧力计计算算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 主切削力 c f 按设计指南中表 2-10 所示公式计算 c f c c f c f c f c f n c yx pf kvfac 其中 c f c 900， c f x 1.0， c f y0.75， c f n 0， 19 mp k= f n hbs) 190 (= 8 . 0 ) 190 220 (=1.12 kr k =0.61 c f =9000.60.480.7519800.61=190(n) 由设计指南表 3-6 查得 lhf kfl fj + = 1 k=1.8 l=41 f1=0.1 h=91 可得 fj=230n 可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求 3.2.5 确定