制定CA6140法兰盘的加工工艺设计钻6孔的钻床夹具课程设计

1、不要删除行尾的分节符，此行不会被打印机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定CA6140法兰盘的加工工艺设计钻6孔的钻床夹具 专 业： 机械电子工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2013年 11 月 15 日摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自

2、己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后毕业设计打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目录摘 要I目录II第1章 绪论11.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求11.2 现代夹具的发展方向1第2章 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 基面的选择53.2.1 粗基准的选择53.2.2 精基准的选择53.3 制定工艺路线73.3.1工艺路线方案一73.2.2工艺路线方案二83.3.3工艺方案的

3、比较与分析83.4 确定工艺过程方案93.4.1选择加工设备与工艺装备93.4.2、确定工序尺寸113.4.3确定切削用量及基本工时12第4章 夹具设计144.1 定位基准的选择144.2切削力和夹紧力的计算14总结19致谢18参考文献.21摘 要I目录II第1章 绪论11.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求11.2 现代夹具的发展方向1第2章 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式53.2 基面的选择53.2.1 粗基准的选择53.2.2 精基准的选择53.3 制定工艺路线73.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定错误

4、！未定义书签。3.5 确定切削用量及基本工时错误！未定义书签。第4章 夹具设计94.1 问题的提出错误！未定义书签。4.2 定位基准的选择144.3 切削力和夹紧力的计算144.4 定位误差分析错误！未定义书签。4.5 夹具设计及操作简要说明错误！未定义书签。总结错误！未定义书签。致谢18参考文献错误！未定义书签。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工

5、件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2. 能装夹一组相似性特征的工件3. 适用于精密加工的高精度的机床4. 适用于各种现代化制造技术的

6、新型技术5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。1.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1. 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.20.5um。2. 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如

7、使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3. 柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4. 标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功

8、能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。第2章 零件的分析2.1 零件的作用CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴

9、承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的100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4 mm上部为6的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部20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。2.2 零件的工艺分析 CA6140车床法兰盘属于盘套类回转零件，它的所有表面都需要加工，其主要加工面是外圆面、端面及两平面，它们有一定的粗糙度要求。现分述如下：1.100外圆表面及端面，端面所要保证相对于轴线的圆跳动为0.03mm，外圆表面的粗糙度为6.3m，端面1.6m

10、和0.4m。2.90外圆表面、端面及两平面，端面粗糙度为0.4m和1.6m，一个端面相 对于轴线的圆跳动为0.03 mm，两平面的粗糙度为3.2m 和0.4m。3.45外圆表面及45外圆表面上的退刀槽，45外圆表面上的R5圆弧面，。4.20内孔粗糙度要求为1.6m。5.45上的销孔4和6,粗糙度为6.3m，3.2m。由上面的分析可知，对于圆跳动而言，可以先加工孔，然后以孔定位，加工端面，保证它们之间的位置精度。由先面后孔原则，先粗车端面，然后加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。 第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸

11、不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用金属铸造。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，内孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。3.2 基面的选择3.2.1 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

12、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45外圆面和90左端面为粗基准。利用三爪卡盘卡住45外圆面并靠住90左端面，消除5个自由度，达到部分定位。这里不需要完全定位。2）精基准的选择3.2.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则。基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如

13、：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则,选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设

14、计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉A在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉A零件图分析可知，该零件的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件的自由度是不够的，它只限制了五个自由度，如果采用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。为使基准统一，先选择32的孔和16的孔作为精基准。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的

15、情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，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 扩、粗绞20的孔工序2 粗车100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90的外圆柱面工序3 粗车45端面及外圆柱面，粗车90的端面工序4 粗铣90圆柱面上的两个平面工序5 半精车100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车90的外圆柱面，车100、90外圆柱面上的倒角，车45两端过渡圆弧，车20孔的左端内倒角工序6 半精车45的端面及外圆柱面，半精车90的端面，车3*2退刀槽，车45圆柱面两端的倒角，车20 内孔的右端倒角。工序7 精车100的端面

16、及外圆，精车B面工序8 精车45外圆，精车90端面工序9 精铣90圆柱面上的两个平面工序10钻、绞 4-9的孔工序11 钻4孔，扩、绞6孔工序12 磨100、45的外圆柱面工序13 去除全部毛刺工序14 B面抛光工序15 刻线刻字工序16 镀铬工序17 检验、入库3.2.2工艺路线方案二工序1 粗车100两端面和外圆，粗车90左端面和外圆，车外圆面45。工序2 扩、绞20的孔。工序3 粗车45端面及外圆柱面，粗车90的右端面。工序4 半精车、精车100左端面，车90，100的倒角，车孔20的左端倒角，车45两端的过度圆弧R5。工序5 半精车、精车90右端面，半精车45外圆面，车3*2退刀槽，车

17、 45圆柱面两端的倒角，车20 内孔的右端倒角。工序6 磨削45外圆面。工序7 粗铣、精铣90面上离中心线34mm的平面，粗铣离中心线24mm的平面。工序8 钻孔49透孔。工序9 钻4孔，扩、绞6孔。工序10 去除全部毛刺工序11 B面抛光，90外圆面抛光，90上离中心线24mm的平面抛光。工序12100的左端面刻字工序13 100的外圆无光渡铬工序14 检验，入库3.3.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工20内孔，然后以孔定位，加工端面，保证它们之间的位置精度。方案二则先是先粗车端面，然后加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。跟据先面后孔的原则，应车端面。而

18、且有几个面精度要求不高，只需粗车就可达到要求，而方案一过多的加工了这些面。综上分析，选择方案二为加工方案。3.4 确定工艺过程方案3.4.1选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 根据不同的工序选择机床。工序1、3.、4、5是粗车、半精车和精车，本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不高，故选用最常用的卧式车床CA6140。工序2、8、9 为扩、铰孔以及钻孔，选用立式钻床Z525。 工序6为磨削外圆，选用磨床M1420。工序7为铣平面，选用X62型铣床。（2）选用夹具 本零件除了车端面用三爪卡盘定心夹紧，其他各工序使用专用夹具。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金

19、车刀。加工硬质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30.切槽刀宜用高速钢。铣刀根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40。钻孔 ，根据机械加工工艺手册表10-61选取高速锥柄标准麻花钻，高速锥柄扩孔钻，高速锥柄铰刀。（4）选择量具 本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下。选择各外圆加工面得量具。本零件各外圆加工面得量具见表2 表2工序加工面尺寸尺寸公差量具11000.56读数值为0.02、测量范围0150游标卡尺（

20、设计指南表5-108）450.6900.54346.50.39545.30.1读数值为0.01、测量范围2550外径千分尺（设计指南表5-108）6450.017选择加工孔的量具，见表3 表 3工序加工尺寸尺寸公差量具219.80.54读数值为0.05、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）200.045读数值为0.01、测量范围530内径千分尺（设计指南表5-108）890.54940.54读数值为0.05、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）60.03读数值为0.01、测量范围530内径千分尺（设计指南表5-108）选择加工轴向尺寸所用的量具 由于该零件的轴向精度不高

21、，均选用读数值为0.02、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）3.4.2、确定工序尺寸确定圆柱面得工序尺寸 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表4。 表4加工表面工序双边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6Ra6.34.90.1Ra6.3a0.4904.90.190.1Ra6.30.43.51.20.3Ra6.33.20.82019.820203.21.63.4.3确定切削用量及基本工时切削用量包括背切刀量、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定、f，再确定v。工件9（4孔，扩、绞6）切削用量及基本时间的确定切削用量 本工序为钻孔。已知材

22、料为45钢，铸件；机床为Z525立式钻床；刀具高速钢麻花钻4。 (1)钻4mm孔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

23、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) 第4章 夹具设计4.1 定位基准的选择由零件图知，6H9mm孔

24、对90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以90mm段右侧端面为主要定位基准面，以45h6mm外圆表面和90mm段一侧小平面为辅助定位面，使用定位套限制5个自由度，而在其中距90mm为34mm的平面下有一定位挡销限制转动自由度。在6H9mm孔轴线下方有一可调支撑起辅助作用，来提高工件切削部位的刚度和抗震性。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套。4.2切削力和夹紧力的计算钻mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻mm孔时的切削力和加紧力。刀具：高速钢麻花钻，mm。钻孔时的轴向力查表1-2-7文献1，由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在

25、切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为： ， 摩擦系数查4表3-19，=0.25。 安全系数 ，式中 K基本安全系数1.5； K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5，由文献4表3-20查得；K切削特点系数1.0；K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查表3-26文献4，知d=10mm的螺栓许用加紧力，因10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用16mm的钩形夹紧，螺栓加紧定位套在45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3.使用说明安装工件时，先将定位套装在夹具上，工件通过心轴和定位套初步定位，然后在下方加入定位挡销，并通过可调支撑的调节来固定好工件。最后旋紧螺母夹紧工件。4、结构特点 该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零件装夹完毕，有利于提高生产效率。5. 定位误差分析 夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对6H9mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献