车床法兰盘机械加工工艺及夹具设计

机械加工工艺及夹具设计摘要时它又具有很强的综合性。本次毕业设计的课题是CA6140车床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：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，以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，设计第三道工序—钻法兰盘孔的夹具。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：法兰盘；加工工艺；夹具设计Abstract"Mechanicalmanufacturingtechnology"isamajorcourseofmechanicalengineering,studyingmechanicalprocessingtechnologyandfixturedesignisgivenprioritytotechnologysubject,hasastrongpracticality,requirementsinthelearningprocessshouldbecloselycontactwithproductionpractice,atthesametimeithasastrongcomprehensive.ThesubjectofthisgraduationprojectisthatCA6140latheringflangeprocessingtechnologyrulesandspecial-purposejigofacertainprocessaredesigned,themaincontentisasfollows:Firstofall,analyzingthispart,itismainlyanalysisofthefunctionofthepartandcraftanalysistothepart,throughpartanalyzedcanfindoutaboutbasicsituationofpart,andcraftanalyzedmayknowtheprocessingsurfaceofthepartandisitrequiretoprocess.Theprocessingdemandputforwardaccordingtothepartpicture,confirmthemanufactureformoftheblankandsurenessofthesize.Thesecondstep,carryonthechoicethebase,confirmthickdatumandprecisedatumintheprocessingcourse.Accordingtothedatumchosen,makethecraftroute,usuallymakethecraftrouteofmorethantwokinds,withanalyzingthroughthecomparisonofthecraftscheme,andthenchoosingbeabletomakesuchspecificationrequirementsastheprecisionofgeometryform,sizeofthepartandprecisionofposition,etc.getakindofprocessoftherationalassurances.Thethirdstep,accordingtothealreadyselectedprocessroute,confirmforeverystepsofcuttingconsumptionandbasicman-hour,choosesuitablelatheandcutter.Toroughmachining,willcheckthepowerofthelathe.Finally,designthethirdprocess-thejiggettingintotheholeoftheringflange.Putforwardthequestionofdesigningfirst,andthenchoosetoorientthedatum,thenthecalculationthatbeginstocutstrength,clampstrengthandanalysisofthelocalizationerror.Thenputthedesigncourseinorderasthedrawing.Throughthesummaryoftheabove,designandfinishbasicallyentirely.Keywords:Flange;Processthecraft;Thetongsdesign目录摘要..................................................................IAbstract.................................................................II第1章引言...............................................................11.1概述..............................................................11.2课题的发展趋势.....................................................11.3课题研究的内容与意义..............................................21.3.1课题研究的内容..............................................21.3.2课题的意义..................................................2第2章零件的分析.........................................................42.1零件的工艺分析....................................................42.2确定毛坯的制造形式................................................52.3基面的选择........................................................52.4制定工艺路线......................................................52.5机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定............................82.6确定切削用量及基本工时...........................................122.6.1工序Ⅰ.....................................................122.6.2工序Ⅱ.....................................................192.6.3工序Ⅲ.....................................................312.6.4工序Ⅳ.....................................................362.6.5工序Ⅴ.....................................................402.6.6工序Ⅵ.....................................................422.6.7工序Ⅶ.....................................................442.6.8工序Ⅷ.....................................................44第3章夹具设计..........................................................463.1问题的提出.......................................................463.2夹具设计.........................................................463.2.1定位基准的选择.............................................463.2.2切削力及夹紧力计算..........................................473.2.3定位误差分析...............................................503.2.4夹具设计及操作的简要说明...................................50第4章结论..............................................................51参考文献..............................................................52致谢.................................................................53第1章引言1.1概述机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称，机械制造过程主要是机械制造工艺的实施过程。而机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它的原则是在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。为了制定的工艺规程切实可行，一定要了解和熟悉所加工的零件的材料和结构，并注意采用机械化和自动化措施，以节省劳动力。[1]机床夹具是机械制造中一项极其重要的工艺装备。工件在机床上加工时，为了保证工件的加工精度以及提高其生产效率，必须使工件在机床上相对于刀具占有正确的位置，这个过程称之为定位。在切削过程中为了克服工件受到外力（切削力，惯性力，重力等）的作用而破坏定位，还必须对工件实施加紧力，这个过程称之为夹紧。[2]提高工件的加工精度，提高生产率，同时可以降低劳动强度，改善工人的劳动条件，而且，夹具对保证产品质量，缩短产品试制周期等都具有重要意义。[3]1.2课题的发展趋势法兰盘由英国传入我国，法兰盘在我国的制造业、建筑业以及其它行业应用非常广泛。上世纪90年代初，日本打开了我国的法兰市场，紧接着欧美等其它国也陆拥而至，这使得我国的法兰市场开始迅速壮大。[4]最近几年，我国在法兰的制造方法和使用方法方面获得了一些重大突破，受到整个制造产业链和市场需求量大的重大影响影响，加上政府政策的支持，大量的工厂和个人加工作坊逐渐开始大批量制造法兰成品。通过调查发现，近几年全球在法兰方面的市场容量特别大，产量规模急剧增加，价格也十分昂贵，这也导致了我国加快我研发法兰新产品的脚步，这才有了近几年各种新类型、新功能的法兰大量浮出水面的壮观。[5]现代先进的工业科技是机械制造业最坚实的后盾，为其提供了先进的技术指导。因此，在现代化条件下，机械制造业正朝着减少原料消耗、提高生产效率、加强稳定性和可靠性、提高加工精度的新技术方向发展。其主要表现为：(1)不断优化的常规工艺(2)不断发展的新兴加工方法(3)加工工艺与自动化等高新技术的结合[6]由于现代加工设备的大量应用，使得传统机械加工的指导方法发生了重大6由于夹具是机械加工不可缺少的部件，而机械加工正朝着着高效率、高精度方向发展，所以夹具技术也需沿着高精度、高效率、通用性好、经济适用程度高的方向发展。[7]1.3课题研究的内容与意义1.3.1课题研究的内容（1）绘制法兰盘零件图，进行工艺分析。（2）制定工艺路线，确定加工工艺规程。（3）设计工艺过程中的夹具（4）绘制毛坯图、夹具图。1.3.2课题的意义此次毕业设计的意义是提高学生理论联系实际的能力，并能综合运用所学的机械加工工艺及夹具设计的知识，完成一次零件的加工，提高学生的分析和解决实际工程问题的能力。通过此次毕业设计，可以达到如下目的：（1）培养学生正确安排工艺规程。运用机械加工工艺规程与工艺装备设计的基本理论，并理论联系实际，能够正确安排零件在机械加工中的定位、夹紧以及工艺路线。（2能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、经济且合理而又能保证加工质量的夹具。（3能够找到可以参考的书籍，利用已经验证的理论、公式设计出合理的零件。（4）提高学生计算机绘图能力。根据已知的数据和所设计的零件的结构，绘制出正确的零件图，装配图。总之，希望通过这次设计可以提高学生分析问题、解决问题的能力，为将来所从事的机械行业打下一定的基础。第2章零件的分析此次题目所给的零件是CA6140车床上的法兰盘（见图2-1），法兰盘是车床上起联接作用的重要零件。图2-1零件图2.1零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ20为中心,包括:两个Φmm的端面,尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔.Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔,Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。这组加工表面是以Φ20mm为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面。2.2确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，年产量大约为1000件，属于中批生产类型，而且零件的轮廓尺寸不大，所以采用金属模铸造，同时，由于法兰盘毛坯比较简单，为了提高生产率和保证加工精度，在铸造毛坯时采用成队铸造，然后再进行机械加工。2.3基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要过程之一。基面选择得正确与合理，不仅可以保证加工质量，还可以提高生产率。否则，在加工工艺过程中就会出现错误，甚至还会造成零件大批报废，造成生产无法正常进行。[8]（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。9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Φ45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，消除工件的六个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择选择精基准时主要应该考虑基准重合的问题。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。2.4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。[9]除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。制定工艺方案如下：工艺方案一：工序Ⅰ粗精铣Φ20mm孔两端面工序Ⅱ钻铰孔Φ20并倒角工序Ⅲ粗车Φ100,Φ45,Φ90的外圆，粗车B面与Φ90的端面工序Ⅳ精车B面与Φ90切越程槽工序Ⅴ粗精铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序Ⅵ钻4×Φ9透孔，钻Φ4孔，钻铰Φ6的销孔工序Ⅶ磨Φ45，Φ100的外圆，磨Φ90上铣销掉的一平面工序Ⅷ抛光B面工序Ⅸ刻字划线工序ⅩΦ100外圆无光镀铬工序Ⅺ检查工艺方案二：工序Ⅰ车Φ100mm端面，车Φ100mm外圆柱面工序Ⅱ车Φ端面及外圆柱面工序Ⅲ钻孔Φ19.5mm，绞孔至Φ20mm工序Ⅳ钻4×Φ9透孔工序Ⅴ钻Φ4孔，再钻Φ6孔工序Ⅵ铣Φ90圆柱面上的两个平面工序Ⅶ磨B面及Φ90外圆柱面工序Ⅷ磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面工序Ⅸ抛光B面工序Ⅹ划线刻字工序ⅪΦ100外圆无光镀铬工序Ⅻ检查工艺方案的比较与分析：上述两个方案的特点在于：方案一采用同时铣削加工两个端面，可以提高效率，而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的生产率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，故选用方案二车削两端面。两个方案在加工深孔Φ20时都采用了先钻再铰的方案。但由于此孔长度为91mm属于深孔，且要求粗糙度为1.6，精度要求较高，采用铰的话不仅效率低而且不能达到精度。所以在钻孔完毕后再到拉床上进行拉削加工。由于各端面及外圆柱面都与Φ20Φ20孔为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下：工序Ⅰ车Φ100mm端面，车Φ100mm外圆柱面,倒角及粗车。工序Ⅱ车Φmm端面及外圆柱面,倒角。工序Ⅲ钻、扩、铰孔Φ20mm，钻4—Φ9mm透孔工序Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔工序Ⅴ钻4—Φ9mm透孔工序Ⅵ铣Φ90mm圆柱面上的两个平面工序Ⅶ磨B面及Φ90mm外圆柱面工序Ⅷ磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面工序Ⅸ抛光B面工序Ⅹ划线刻字工序ⅪΦ100mm外圆无光镀铬工序Ⅻ检查上述加工方案看起来是合理的.但如果仔细考虑零件的技术要求和可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,主要表现在工序Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4Φ6mm孔工序前.并且工序Ⅲ与工序Ⅴ序可并为一个工序,否则就有点繁琐。因此最后确定的加工工艺路线如下：工序Ⅰ车Φ100mm100mmBΦmm的端面及外圆柱面定位。选用CA6140卧式车床。工序Ⅱ车Φmm90mm100mm端面及外圆柱面定位。选用CA6140卧式车床并加专用夹具。工序Ⅲ19.8mm再铰至Φ204-Φ9mm100mm外圆柱面及端面定位，选用Z525立式钻床并加以专用夹具。工序Ⅳ铣Φ90mm圆柱面上的两个平面，以Φ100mm端面及Φ19.8mm孔定位，选用X52K立式铣床及专用夹具。工序Ⅴ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔，以Φ45mm端面与Φ20mm内圆柱面及Φ90mm圆柱面上距离轴线34mm的平面定位。选用Z525立式钻床并加以专用夹具。工序Ⅵ磨B面及Φ90mm外圆柱面，以Φ20mm孔及Φ100mm端面，Φmm端面定位。选用M1420A精密万能外圆磨床及专用夹具。工序Ⅶ磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面。以Φ100mm端面，Φmm端面及Φ20mmMG7125高精度卧轴矩台平面磨床及专用夹具。工序Ⅷ抛光B面工序Ⅸ划线刻字工序ⅩΦ100mm外圆无光镀铬工序Ⅺ检查以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。2.5机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘零件材料为HT200200HBS2.8KG型为中批生产，采用铸造毛坯。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下：(1)Φmm外圆表面此外圆表面为IT6级，参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量,见表3-1。[10]表3-1加工余量表工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6450.017Φ半精车外圆1.445.60.1Φ（续表）粗车外圆347+0.3Φ毛坯5500.5Φ(2)Φmm外圆表面参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量，见表3-2。表3-2加工余量表工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6100-0。46Φ半精车外圆1.4100．6粗车外圆4102毛坯61060.8Φ(3)B面中外圆柱面参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量，见表3-3。表3-3加工余量表工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精磨外圆0.245-0.6Φ粗磨外圆0.845.2半精车外圆146粗车247毛坯601061Φ1（4）Φ20mm的孔参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量，见表3-4。表3-4加工余量表工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差拉孔0.220+0.045Φ20扩孔0.919.8+0.1Φ19.8钻孔918+0.6Φ18毛坯10（5）Φmm的端面1）按照《机械制造工艺设计简明手册》表6-28，铸件重量为2.8kg，Φmm端面的单边加工余量为2.0～3.0，取Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为；[11]2）精车余量：单边为0.2mm（见《实用机械加工工艺手册》中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；30.6mm11-27半精车公差的加工精度为IT9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分。Φmm端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图，如图3-2所示。图3-2加工余量图由图3-1可知：毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）精车后尺寸为94mm最终确定的加工余量，见表3-5。表3-5加工余量表工序铸造毛坯粗车半精车精车加工尺寸及公差加工前尺最大96.795.294.6寸最小95.294.8894.48加工后尺最大96.795.294.694.04寸最小95.294.8894.4893.96（续表）加工余量21.20.60.2加工公差1.50.320.120.08法兰盘的铸件毛坯图见毛坯图。2.6确定切削用量及基本工时2.6.1工序Ⅰ工序Ⅰ：车削Φ100mm端面及外圆柱面，倒角，粗车B面。加工条件：工件材料：HT200δb=220MPa模铸加工要求：车削Φ100mm端面及外圆柱面，粗车B面机床：CA6140卧式车床刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15,=12,=0.5mm计算切削用量：（1）粗车Φ100mm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f2.4-3,当刀杆尺寸为16×25mm>3~5mm,以及工件直径为100时，f=0.7~1.0mm/r。按CA6140车床说明书（见切削手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算(寿命T=60min)：(m/min)（2-1）式中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,[12]=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，按式2-2计算：ns=（2-2）所以ns==504r/min按机床说明书(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=110m/min。5)切削工时，按式2-3计算：tm=（2-3）L==40mm,=2mm,=0,=0所以tm===0.098(min)(2)精车Φ100mm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f＝0.2mm/r机床主轴转速＝480r/min所以切削工时：tm==＝0.44（min）(3)粗车Φ100mm外圆柱面，同时检验机床功率和进给机构强度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/r。3)计算切削速度，按式2-1计算：＝132m/min4)确定机床主轴转速ns==420r/min按机床说明书(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式2-4计算:＝(2-4)式中＝2985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15，===0.63=0.61所以=29851.00.51500.630.89=1122.4(N)切削时消耗功率,按式2-5计算：＝（2-5）由此，得＝＝＝2.81(KW)7-4中CA6140CA6140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.径向切削力按式2-6计算：＝（2-6）式中＝1940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3===0.59=0.5所以=19401.50.51500.590.5=203(N)轴向切削力按式2-7计算：＝（2-7）式中＝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μ=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=+μ(+)=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《切削用量手册》表1.30)故机床进给系统可正常工作。[13]7)切削工时，按式2-3计算：t=式中l=10mm=4mm=2mm所以t=＝0.1min(4)半精车Φ100mm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《实用机械加工工艺手册》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(5)精车Φ100mm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《实用机械加工工艺手册》表2.4-2取f=0.2mm/r主轴转速n=480r/min所以切削工时t==0.33min(6)粗车B面1)切削深度单边余量Z==30mm，分15次切除2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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带入式2-1中，得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(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，按式2-8计算：t=i（2-8）式中l=30mm;=0mm;=0mm所以t=i=15=1.25(min)2.6.2工序Ⅱ工序Ⅱ：车Φmm端面及外圆柱面有,车Φ90mm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Φmm端面1)切削深度。单边余量Z=1.2mm2)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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，带入式2-1，得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(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，按式2-8计算：t=i式中l=25mm;=4mm;=2mm;所以t=i=x1=0.06(min)(2)半精车Φmm端面1)切削深度单边余量Z=1.2mm2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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(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，按式2-8计算：t=i式中l=25mm;=4mm;=2mm所以t=i=1=0.26(min)(3)精车Φmm端面1)切削深度单边余量Z=1.2mm2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取f=0.1mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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(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，按式2-8计算：t=i式中l=25mm;=4mm;=2mm;t=i=x1=0.26(min)(4)粗车Φmm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《实用机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算:式中：=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/min4)确定机床主轴转速ns==753r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-8计算：t=I式中l=41mm;=4mm;=0mm所以t=i=x2=0.09(min)(5)半精车Φmm外圆柱面1)切削深度单边余量为Z=0.7mm2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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(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，按式2-8计算：t=i式中l=41mm;=4mm;=0mm所以t=i==0.37(min)(6)精车Φmm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《实用机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算：式中：=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(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，按式2-8计算：t=i式中l=41mm;=4mm;=0mmt=i==0.75(min)(7)粗车Φ90mm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《实用机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度，按公式2-1计算：式中：=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(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，按式2-8计算t=i式中l==22.5mm;=4mm;=0mmt=i==0.07(min)(8)半精车Φ90mm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《实用机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度，按式2-1计算式中：=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。由此，得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《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-8计算：t=i式中l==22.5mm;=4mm;=0mm所以t=i==0.28(min)(9)精车Φ90mm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《实用机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度，按式2-1所示计算式中：=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《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-8计算：t=i其中l==22.5mm;=4mm;=0mm所以t=i==0.31(min)2.6.3工序Ⅲ工序Ⅲ：钻、扩、铰Φ20mm孔，钻4×Φ9透孔。(1)钻Φ18mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.1)进给量根据《切削用量手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ18时,取f=0.3mm/r。2)切削速度:据《实用机械加工工艺手册》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《机械制造工艺设计简明手册》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)切削工时，按公式2-8计算：t=i式中l=91mm;=10mm;=4mm;所以t===0.63(min)(2)扩Φ19.8mm孔查相关资料知：在用钻头进行扩钻时，其切削速度与进给量和钻同样尺寸的实心孔时的切削速度与进给量之关系为：式中的、——加工实心孔进的切削用量.现已知=0.36mm/r(《切削用量手册》表2.7)=42.25m/min(《切削用量手册》表2.13)1)进给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)切削速度v=0.4×42.25=16.9m/min3)确定机床主轴转速ns==271.8r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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==5)切削工时，按式2-8计算：t=i式中l=91mm;=10mm;=4m所以t===0.78(min)(3)绞孔至Φ20mm1)进给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)切削速度按切削手册选取v=0.4×48.25=19.3m/min.3)确定机床主轴转速ns==298.3r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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)切削工时，按公=式2-8计算：t=i式中l=91mm;=7mm;=3mm所以t===0.73(min)(4)钻4×Φ9mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9.1)给量查《切削用量手册》表28-13，取f=0.13mm/r2)切削速度根据《切削用量手册》表10-70,及10-66,查得v=30m/min.3)确定机床主轴转速，按式2-1计算：ns==1061r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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)切削工时，按式2-8计算：t=i式中l=8mm;=4mm;=3mm;所以t===0.11(min)由于有四个孔所以切削工时为4t=0.44min2.6.4工序Ⅳ工序Ⅳ：铣Φ90mm圆柱面上的两个平面(1)铣距中心线34mm的平面。机床：X63T卧式铣床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金圆柱铣刀YT15。铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=401)切削深度2=10mm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=0.2~0.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿。[14]3)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得v=115min/s.即v=6.9m/min4)确定机床主轴转速，按式2-1计算：ns==21.97r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-9计算;t=所以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：X63T卧式铣床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金圆柱铣刀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=0.2~0.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得v=115min/s.即v=6.9m/min4)确定机床主轴转速，按式2-1计算：ns==21.97r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-9计算：t=所以t===1.5(min)铣4次的总时间为4t=4×1.5=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10-118与表10-119按机床选取f=0.2mm/齿3)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得v=190min/s.即v=11.4m/min4)确定机床主轴转速，按式2-1计算：ns==36.3r/min按机床说明书(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，按式2-9计算:t=所以t===1.125(min)铣2次的总时间为2t=21.125=2.25min2.6.5工序Ⅴ工序Ⅴ：钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔(1)钻Φ4mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ4.1)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《实用机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得v=24~34m/min.取v=30m/min3)确定机床主轴转速，按式2-1计算：ns==2388r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-8计算：t=i式中l=13mm;=4mm;=3mm所以t===0.08(min)(2)扩Φ6mm孔刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6.1)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《实用机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得v=24~34m/min.取v=30m/min3)确定机床主轴转速ns==1592r/min按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》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，按式2-8计算：t=i式中l=7mm;=4mm;=3mm所以t===0.07(min)2.6.6工序Ⅵ工序Ⅵ：磨B面及Φ90mm外圆柱面(1)粗磨B面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P350×40×12746#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×1272)切削用量的选择。查《实用机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18m/min纵向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)切削深度＝0.0157mm/st3)切削工时，按公式2-10计算：（2-10）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代入式2-10中，得＝2.5(min)(2)精磨B面切削用时，按式3-10计算：＝2.8(min)(3)磨Φ90mm外圆柱面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P3504012746#,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《实用机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18m/min纵向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)切削深度＝0.0157mm/st3)切削工时，按公式2-10计算代入式2-10中，得＝0.55(min)2.6.7工序Ⅶ工序Ⅶ：磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P3504012746#,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《实用机械加工工艺手册》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轴向进给量＝0.5B＝20mm(双行程)切削深度＝0.015mm/st3)切削用时，用公式3-10计算代入式2-10，得＝0.53(min)2.6.8工序Ⅷ工序Ⅷ：抛光B面查《实用机械加工工艺手册》表10-253选取抛光磨料为碳化硅.由《实用机械加工工艺手册》表10-254选取磨料精度为46#由《实用机械加工工艺手册》表10-255选取抛光轮速度v=30~35m/s最后，将上述工序的工时定额和切削用量的计算结果，以及其它加工数据，填入机械加工工艺卡片。第3章夹具设计为了保证加工精度，提高生产率和降低劳动强度，有些工艺过程需要设计专4mm6mm深为7mm孔的钻4×Φ9Z525立式钻床，刀具为Φ4mm、Φ6mm和Φ9高速钢直柄麻花钻。3.1问题的提出第一套夹具主要用来钻Φ4mm孔和扩Φ6mm的孔，此孔的表面技术要求和形位公差均不高，无特殊要求，且加工此孔时Φmm孔的外端面及Φ20孔的内表面和Φ90圆柱面上的两平行平面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证精度和提高生产率的同时可以设计较之简单的夹具。第二套夹具主要用来钻4×Φ9mm的孔，此孔的表面技术要求和形位公差均不高，无特殊要求，且加工此孔时Φmm孔的端面及Φmm孔的外圆面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证精度和提高生产率的同时可以设计较之简单的夹具。3.2夹具设计3.2.1定位基准的选择对于第一套夹具，由零件图可知，Φ4mm及Φ6mm的孔的轴线对Φ20的轴线有对称度要求，对Φ90的两平行面有垂直度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。为了使定位误差为0Φ20的孔定位的自动定心夹具，但这种定心Φ20孔的内Φ45mm的端面和Φ90圆柱面上距离轴线34mm平面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺旋夹紧的方式。对于第二套夹具，由零件图可知，Φ9mm的孔的轴线对Φ20的轴线有平行度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。所以，本设计选用以Φmm孔的端面为主Φmm计选择采用螺旋夹紧的方式。3.2.2切削力及夹紧力计算钻φ4孔扩φ6孔：刀具：高速钢钻头D=Φ4mm由《机械制造工艺设计手册》P可查得切削扭矩M=（3-1）轴向力F=(3-2)切削功率Pm=2πM·n·10(kw)(3-3)式中：C=225.63x=1.9y=0.8C=558.6x=1y=0.8d=4或6k==0.87k=0.9f=0.13n=2012或1426所以当钻Φ4mm孔时有M=225.63x4x1.9x0.13x0.87x10=0.291(N·m)F=558.60x4x1x0.13x0.9=393.15(N)Pm=2πx0.291x2012x10=3.676(kw)同理扩Φ6孔mm时有M=225.63x6x1.9x0.13x0.87x10=0.439(N·m)F=558.60x6x1x0.13x0.9=589.73(N)Pm=2πx0.439x1426x10=3.931(kw)钻4×φ9孔：刀具：高速钢钻头D=Φ9mmM==225.63x9x1.9x0.13x0.87x10=0.656(N·m)F==558.60x9x1x0.13x0.9=884.59(N)Pm=2πM·n·10(kw)=2πx0.656x1012x10=4.169(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不仅结构简单、容