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K004-CA6140车床法兰盘831004机械加工工艺规程及钻4-φ9孔夹具夹具设计[版本2](气动)(带三维)
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版本2
k004
ca6140
车床
法兰盘
机械
加工
工艺
规程
夹具
设计
版本
气动
三维
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K004-CA6140车床法兰盘831004机械加工工艺规程及钻4-φ9孔夹具夹具设计[版本2](气动)(带三维),版本2,k004,ca6140,车床,法兰盘,机械,加工,工艺,规程,夹具,设计,版本,气动,三维
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宁毕业设计(论文) 法兰盘加工工艺及夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要法兰盘是指在一个类似盘状的金属体的周边开几个固定用的孔用于连接其它东西的一种零件。主要用来使管子与管子相互连接，连接于管端。法兰盘上有孔眼，可穿螺栓，使使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成，垫片放在法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上的凹凸不平处，使联接严密补漏。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力，是管道施工的重要连接方式。关键词：法兰盘，工艺设计，夹具设计41AbstractThe flange is defined in a similar disc shaped metal body peripheral opening several fixing holes for connection to a part of something else. Mainly used to make the pipes are connected to each other, connected to the tube end. The flange plate with holes, can be worn bolt, make the two flange connect. The flange gasket seal. It can be formed by casting, also can be connected by threads or welding. Flange connected by a flange, a gasket and a nut composed of a number of bolts, the sealing surface of the flange gasket is placed in between, fastening nut, the gasket on the surface pressure reaches a certain value after the deformation, and filled with dense cover on the uneven, so closely linked traps. Flange connection is convenient to use, can withstand greater pressure, pipeline construction an important connection.Key Words: flange, process design, fixture design目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 序言51.1课题研究的意义及现状51.2课题主要研究内容51.3研究方法和手段61.4研究目标61.5方案可行性分析6第2章 零件的分析72.1零件的作用72.2零件的工艺分析7第3章 工艺规程设计83.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状83.2基准的选择83.3制定工艺路线83.3.1工艺路线方案一93.3.2 工艺路线方案二93.3.3 工艺方案的比较与分析103.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.5 确定切削用量及基本工时12第4章 加工钻4-9孔气动夹具设计294.1 夹具的设计要求294.2 定位基准的选择304.3确定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案304.4设计夹具装配图324.5切削力及夹紧力的计算334.6 误差分析与计算344.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用344.8 确定夹具体结构和总体结构364.9 夹具设计及操作的简要说明37总 结38参 考 文 献39致谢40第1章 序言1.1课题研究的意义及现状当前，我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，国外进口设备一统天下的局面已经结束，国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下：一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升，大型机械开发周期一般不超过一年。二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。三、一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。尚存问题有待解决。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时，一些潜在的问题也不容忽视。首先，我国多数机械企业规模偏小，抵抗风险能力有限，回款率低，流动资金不足。其次，也如同其他产品一样，我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少，采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异，很少有标志性的技术，原始创新很少。第三，零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力，利润损失较大，不利于进一步扩大生产。第四，对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品，由于不熟悉其市场准入和标准，经常遭遇“专利门槛”问题，对产品出口产生不利影响。认清趋势促进发展。针对上述问题，相关企业要重视创新，主动加大科技投入；树立尊重知识、保护知识产权的法律意识；企业对技术骨干要有留人和防挖办法；可在市场接受的范围内，适当进行涨价，以促进生产发展。1.2课题主要研究内容法兰盘零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准法兰盘技术条件等，根据需要标注法兰盘装配图的尺寸公差、形位公差等；2、根据法兰盘的装配图，画出法兰盘上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；3、综合运用所学知识，参考有关资料，按大批生产，安排产品的加工工艺；设计加工轴承孔夹具。1.3研究方法和手段（1）调研、消化原始资料；收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。（2）完成法兰盘的零件图及装配图；（3）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（4）设计加工轴承孔夹具；（5）完成零件图及多轴头装配图的制作。1.4研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.5方案可行性分析1）查阅相关文献，搜集有关资料。2）了解法兰盘的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的结构；3)通过老师指导,同学讨论确定方案。4）根据国家有关标准，设计产品第2章 零件的分析2.1零件的作用 题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘， 主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的100mm外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为20 mm上部为20 mm 的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。 该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+)=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。2.2零件的工艺分析 法兰盘是一回转体零件,法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：1.以 mm外圆为中心的加工表面： 这一组加工表面包括：45mm 外圆、端面及倒角；100mm外圆，过度倒圆R5； 20内孔及其左端倒角C1.5。2.以外圆为中心的加工表面： 这一组加工表面包括： 端面，90mm外圆，端面，倒角C1.5；切槽32； 内孔的右端倒角C1。3. 以20mm的孔为中心加工表面： 这一组加工表面包括： 45mm外圆，端面； 100mm外圆，端面，侧面； 90mm外圆； 45mm外圆，过度圆角R5；4X9mm孔和同轴的6mm孔。 它们之间有一定的位置要求，主要是：（一） 左端面与20mm孔中心轴的跳动度为0.03 ；（二） 右端面与20mm 孔中心轴线的跳动度为0.03 ；（三） 45mm的外圆与20mm孔的圆跳动公差为0.03 。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。3.2基准的选择 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1）粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。2）精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以20mm孔为精基准。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3制定工艺路线 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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案一工序1： 粗车45mm柱体的右端面，粗车右端面，车槽32mm，粗车、 半精车外圆，车右端倒角。工序2： 粗车100mm柱体左、右端面，粗车90mm柱体左端面，半精车 100mm左、右端面、90mm左端面，粗车外圆 45mm、100mm， 半精车外圆45mm、100mm、90mm，车100mm柱体的倒角， 半精车45mm柱体的过度倒圆。工序3： 精车 100mm左端面， 90mm右端面。工序4： 钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角工序5： 粗铣、精铣 900mm柱体的两侧面。工序6： 钻4mm孔，扩、铰6mm孔 工序7： 钻 4X9mm透孔。工序8： 磨削外圆面100mm， 90mm 。工序9： 磨削B面，及45mm 外圆面、100mm右端面、90mm左端面。工序10： B面抛光。工序11： 100mm外圆刻字刻线。工序12： 100mm外圆无光镀铬。工序13： 检测入库。3.3.2 工艺路线方案二工序 1 粗车100mm柱体左端面、外圆，粗车B面工序 2 钻中心孔18mm，扩孔19.8mm，粗铰19.94mm、精绞20mm孔工序 3 粗车右45mm柱体右端面、外圆，90mm外圆及右端面，工序 4 半精车100mm左端面、外圆，半精车B面并倒角C1.5，半精车 90mm外圆，20左侧倒角C1工序 5 半精车右45mm外圆及右端面，倒角C7，半精车90mm右侧面，切槽32mm，车20mm孔右端倒角C1工序 6 精车100mm柱体左端面、外圆，精车B面，车过渡圆角R5工序 7 粗铣、精铣90mm柱体的两侧面工序 8 钻4X9mm透孔工序 9 钻4mm孔，扩、铰6mm孔工序 10 磨削B面工序 11 磨削外圆面100mm、90mm工序 12 磨削90mm凸台距离轴线24mm的侧平面工序 13 金刚石车45mm外圆、90mm右侧面工序 14 B面抛光工序 15 100mm划线刻字工序 16 100mm外圆无光镀铬工序 17 检测入库。3.3.3 工艺方案的比较与分析 表面是多次加工的基准，方案一中在加工其外圆表面的同时进行了导角，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，由于各端面及外圆柱面都与20轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用孔20为定位基准，故选用方案二。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，参照实用机械加工工艺手册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：（单位mm）加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（Ra ）公差等级公差右端面粗车36.3毛坯390突台右端精车0.841IT70.02541 1.6半精车1.041.8IT90.06241.8 0.0313.2粗车1.242.8IT110.16042.8 0.086.3毛坯3442.244 1.1槽32粗车2Z=941IT130.3941 6.3毛坯2Z=9502.050 1.045 外圆磨削2Z=0.345IT60.01745 0.8半精车2Z=1.045.3IT90.06245.3 3.2粗车2Z=3.746.3IT110.16046.3 6.3毛坯2Z=5502.050 1.0内孔20铰2Z=0.220IT80.04520 1.6扩2Z=1.819.8IT100.08419.8 6.3钻2Z=1818IT120.1818 12.5毛坯实心100左端面精车Z=0.891IT80.05491 1.6半精车0.791.8IT90.08791.8 3.2粗车1.592.5IT110.2292.5 0.116.3毛坯3942.294 1.1100外圆磨削2Z=0.4100IT80.054100 0.8半精车2Z=1.1100.4IT110.22100.4 3.2粗车2Z=3.5101.5IT110.22101.5 6.3毛坯2Z=51052105 1.0100右端面磨削Z=0.441IT70.01741 0.4半精车Z=1.141.4IT90.06241.4 3.2粗车Z=442.5IT110.1642.5 6.3毛坯Z=3442.044 1.045 外圆磨削2Z=0.345IT70.01745 0.4半精车2Z=1.045.3IT90.06245.3 3.2粗车2Z=3.746.3IT110.16046.3 6.3毛坯2Z=5502.050 1.090突台左端磨削Z=0.48IT80.0228 0.4半精车Z=1.18.4IT90.0368.4 3.2粗车Z=1.59.5IT110.099.5 6.3毛坯Z=3110.290外圆磨削2Z=0.490IT80.05490 0.8半精车2Z=1.190.4IT90.08790.4 3.2粗车2Z=3.591.5IT110.2291.5 6.3毛坯2Z=5952.095 1.04孔铰2Z=0.14IT100.0484 6.3钻2Z=3.93.9IT110.0753.9 12.5毛坯实心6孔铰2Z=0.26IT100.0486 3.2钻2Z=1.85.8IT110.0755.8 12.5毛坯2Z=44IT110.0754 12.590（左）两侧面精铣1.058IT90.07458 3.2粗铣31.059IT120.359 12.5毛坯3290IT130.5490 90右侧面磨削0.424IT80.3324 0.4毛坯6.34X9孔钻2Z=99IT130.229 12.5毛坯实心3.5 确定切削用量及基本工时工序 1 粗车100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90的外圆柱面1. 加工条件工件材料：HT200 b=220MPa 砂型铸造机床：CA6140卧式车床 刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15,=12,=0.5mm2计算切削用量(1) 粗车100mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm，35mm,以及工件直径为100时，f =0.71.0mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 504r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。L=40mm, =2mm, =0, =0 tm=0.098(min)(2) 粗车100mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1) 切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。2) 进给量，根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3)计算切削速度132m/min4)确定机床主轴转速 ns= 420r/min 按机床说明书(见工艺手册表4.2-8)与420r/min相近的机床转速为480r/min。现选取480r/min 所以实际切削速度= 5) 检验机床功率主切削力按切削手册表1.29所示公式计算其中2985，1.0，0.65，-0.15， =0.63 =0.61 =29851.00.51500.630.89=1122.4(N) 切削时消耗功率2.81(KW) 由实用机械加工工艺手册表7-4中CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度已知主切削力1122.4N.径向切削力按切削手册表1.29所示公式计算其中1940，0.9，0.6，-0.3，=0.59 =0.5 所以 =19401.50.51500.590.5=203(N) 而轴向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.34 =1.17 轴向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=+(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N(见切削手册表1.30)故机床进给系统可正常工作。7)切削工时：t=其中l=10mm =4mm =2mm 所以t=0.1min(3)粗车B面1) 切削深度。单边余量Z=2mm.分1次切除2) 进给量根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3) 计算切削速度 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=126m/min4) 确定机的主轴转速 ns= 378r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与378r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=30mm t=i=15=0.83(min)工序 2 钻、扩、铰20的中心孔(1) 钻18mm孔机床：Z525摇臂钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.1)进给量 据切削手册表10-66,当铸铁HB200时，D=18时，取f=0.3mm/r2) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=35m/min.3)确定机床主轴转速ns= 619.2r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-2),与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。所以实际切削速度=4) 削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.63(min)(2) 19.8mm孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量。现已知=0.36mm/r(切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 切削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 271.8r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-2),与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度=4) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.78(min)(3) 粗绞孔至19.94mm、精绞孔至20mm1) 进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 298.3r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-2),与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度=4) 工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =7mm; =3mm; t= =0.73(min)工序 3 粗车45端面及外圆柱面，粗车90右端面机床：CA6140卧式车床 刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm(1) 粗车mm端面1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm2) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=187m/min3) 确定机床主轴转速ns= 553r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=25mm; =4mm; =2mm; t=i=x1=0.06(min)(2) 粗车mm外圆柱面1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min 按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.09(min)(3) 粗车90mm端面1) 切削深度 单边余量为Z=1.2mm 一次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=122m/min4) 确定机床主轴转速ns= 431r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与431r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1t=i ;其中l=22.5mm; =4mm; =0mm; t=i=0.07(min)工序 4 半精车100端面及外圆柱面，半精车B面，半精车90外圆柱 面，车100、90外圆柱面上的倒角C1.5，车20孔左端倒角C1(1) 半精车100mm端面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f 根据实用机械加工工艺手册表2.4-2.取f0.5mm/r机床主轴转速480r/min所以切削工时tm=0.44（min）(2) 半精车100mm外圆柱面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略进给量f 根据机械加工工艺手册表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n=480r/min 所以切削工时t=0.17min(3) 半精车B面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f 根据实用机械加工工艺手册表2.4-2.取f0.5mm/r机床主轴转速400r/min t=i ;其中l=30mm t=i=15=2.25(min)工序 5 半精车45的端面及外圆柱面，半精车90的端面，车3X2退刀槽， 车45圆柱面右端的倒角C7，车20 内孔的右端倒角C1(1) 半精车mm端面1) 切削深度 单边余量Z=1.2mm2) 进给量根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=187m/min4) 确定机床主轴转速ns= 553r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度 =5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=25mm; =4mm; =2mm; t=i=1=0.26(min)(2) 半精车mm外圆柱面1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速 ns= 578r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与578r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=0.37(min)(3) 半精车90mm端面1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm 一次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=134m/min4)确定机床主轴转速ns= 458r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8,与458r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=22.5mm; =4mm; =0mm; t=i=0.28(min)工序 6 精车100的端面及外圆，精车B面，车过渡圆角R5(1) 精车100mm端面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f 根据实用机械加工工艺手册表2.4-2.取f0.2mm/r机床主轴转速480r/min所以切削工时tm=0.44（min）(2)精车100mm外圆柱面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略进给量f 根据机械加工工艺手册表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n=480r/min 所以切削工时t=0.33 min(3) 精车B面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f 根据实用机械加工工艺手册表2.4-2.取f0.2mm/r机床主轴转速480r/min t=i ;其中l=30mm t=i=15=4.7min工序 7 粗、精铣90圆柱面上的两个平面(1) 粗铣距中心线34mm的平面。机床：X63铣床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15. 铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=401) 削深度 2=10mm 所以有=5mm2) 给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119得,进给量f=0.20.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min4) 定机床主轴转速ns= 21.97r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。所以实际切削速度=当=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)， 查机床说明书有=60(mm/min)5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=1.5(min) t=0.75(min)铣两次的总时间为t=1.5+0.75=2.25min(2) 粗铣距中心线24mm的平面。机床：X63铣床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15. 铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40/1) 切削深度 4=20mm 所以有=5mm2) 进给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119得,进给量f=0.20.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min4) 确定机床主轴转速ns= 21.97r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。所以实际切削速度=当=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min) 查机床说明书有=60(mm/min)5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=1.5(min) 铣4次的总时间为4t=4x1.5 =6min(3) 精铣上两平面1) 切削深度 查机械加工工艺师手册表10-119,取=1mm2) 进给量 查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=190min/s. 即V=11.4m/min4) 确定机床主轴转速ns= 36.3r/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与36.3r/min相近的机床转速为37.5r/min。现选取=37.5r/min。所以实际切削速度=当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fZ=0.21037.5=75(mm/min) 查机床说明书有=80(mm/min)5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=1.125(min) 铣2次的总时间为2t=21.125=2.25min工序 8 钻、绞 4X9mm透孔(1) 4X9mm孔机床：Z525立式摇臂钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻9.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=30m/min.3) 定机床主轴转速ns= 1061r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与1061r/min相近的机床转速为1012r/min。现选取=1012r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=8mm; =4mm; =3mm;t= =0.11(min)由于有四个孔所以切削工时为4 t=0.44min工序 9 钻4孔，扩6孔(1)钻4mm孔机床：Z525立式摇臂钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻4.1)进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 2388r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=13mm; =4mm; =3mm; t= =0.08(min)(2) 扩6mm孔 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min3) 确定机床主轴转速ns= 1592r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=7mm; =4mm; =3mm; t= =0.07(min)工序 10 磨削B面(1) 磨B面机床M114W万能外圆磨床1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350401272) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min 切削深度0.0157mm/st纵向进给量 0.5B20mm(双行程)3) 切削工时式中 D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量2.5(min)工序 11 磨100、90的外圆柱面(1) 磨100mm外圆柱面机床M114W万能外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min 切削深度0.0157mm/st 纵向进给量 0.5B20mm(双行程) 3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数 V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.55(min)(2) 磨90mm外圆柱面机床M114W万能外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min切削深度0.0157mm/st纵向进给量 0.5B20mm(双行程) 3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数 V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.3(min)工序 12 磨90外圆柱面上距离轴线24mm的平面机床M114W万能外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有砂轮轮速n=1500r/min (见机床说明书) v=27.5m/s工件速度10m/min 切削深度0.015mm/st轴向进给量 0.5B20mm(双行程)3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度 Z-单边加工余量K-系数 V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.53(min)工序 13 金刚石精车45的外圆，精车90的右测面(1) 精车mm外圆柱面 1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm; t=i=0.75(min)(2) 精车90mm端面1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 一次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=134m/min 4)确定机床主轴转速ns= 458r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8,与458r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=22.5mm; =4mm; =0mm; t=i=0.31(min)最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺综合卡片，见所附卡片。第4章 加工钻4-9孔气动夹具设计4.1 夹具的设计要求下面具体阐述一下夹具的设计原理:（1）六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。（2）、应用定位原理几种情况完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。A、一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。B、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。4.2 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：定位、夹紧方案有：方案：选底平面和一面2孔定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的气缸联动压板来夹紧。通过比较分析满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择外圆和侧面支撑钉来定位，从而保证其尺寸公差要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。4.3确定夹具结构，确定夹紧机构（气压夹紧）方案1夹紧装置的组成工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：1）动力装置：产生夹紧动力的装置。2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。2对夹紧装置的要求1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。3）操作安全、省力。4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。典型夹紧机构1斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的，常用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、气压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。2螺旋夹紧机构采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。3偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型，它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。4定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。5铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力装置，它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。6联动夹紧机构图23双向作用固定式活塞气缸图1前盖2气缸体3活塞杆4活塞5密封圈6后盖联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个动力装置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。夹紧的动力装置在大批大量生产中，为提高生产率、降低工人劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸附等多种形式。1气动夹紧装置气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。2气压夹紧装置气压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力气压。与气压夹紧装置相比，气压夹紧具有以下优点：传动力大，夹具结构相对比较小； 气压液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳； 噪声小。它的不足之处是须设置专门的气压系统，应用范围受限制。4.4设计夹具装配图由零件图可知：利用底面等为粗定位基准来设计夹具，从而保证其尺寸公差要求。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。气压缸左腔进气压时，活塞和缸筒分别向两侧移动，各铰链和连杆运动，使压板头向下压紧工件；气压缸右腔进气压时，活塞和缸筒都向内移动，压板头抬起松开工件。4.5切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头。 则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此应先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的夹具就选择了气动夹紧方式。本工序因为是粗加工，毛坯材料又是铝合金，切削力不是很大，为了夹紧工件，势必要增大气压缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的杠杆夹紧机构；三是在可能情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加气压缸推力。结果本夹具总的感觉还是比较紧凑18，可以满足要求。 夹具在装夹时，由在定位时造成圆周上存在定位误差；夹具体在零件的内孔端面上定位时，也存在定位误差，从而会造成由原来的面接触变成点接触，从而使零件在定位时发生误差，进而影响加工精度，只要误差在允许范围内就可以满足加工要求。4.6 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F
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