CA6140車床831004車床法蘭盤機加工工藝和鉆φ4孔專用夾具設(shè)計【17】
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攀枝花學(xué)院 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計
緒 論
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
機械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程就是一個不斷的制造過程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個方面的意義。
1． 社會發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān)
2． 制造技術(shù)是科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)
3． 制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱
4． 制造技術(shù)國力和國防的后盾
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械設(shè)計制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生通過機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：
（1）能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的時間知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計借據(jù)（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工的夾具的能力。
（3）學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo)
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目 錄
緒 論
一、零件的分析………………………………………………………………………………4
1.1 零件的作用………………………………………………………………………………4
1.2 零件的工藝分析…………………………………………………………………………4
二、工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………………………………………………6
2.1 確定毛坯的制造形式……………………………………………………………………6
2.2 基面的選擇………………………………………………………………………………6
2.3 制定工藝路線……………………………………………………………………………7
2.3.1 工藝路線方案一………………………………………………………………………7
2.3.2 工藝路線方案二………………………………………………………………………9
2.3.3 最終工藝路線………………………………………………………………………10
2.4選擇量具，刀具，夾具…………………………………………………………………10
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定………………………………………… 11
2.5確立切削用量 …………………………………………………………………………12
三、夾具設(shè)計…………………………………………………………………………………14
3.1定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………………………14
3.2夾緊元件…………………………………………………………………………………15
3.3夾緊力計算………………………………………………………………………………15
3.4誤差分析…………………………………………………………………………………16
四、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………17
一、零件的分析
1.1生產(chǎn)概況
CA6140車床法蘭盤，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.4kg，生產(chǎn)批量為三萬件生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯
1.2零件的工藝分析
1.2.1零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的法蘭盤。主要是用來安裝在機床上，起到導(dǎo)向的作用使機床實現(xiàn)進(jìn)給運動，零件上精度要求較高的兩個平面用以裝配，4個孔是用于連接其他機構(gòu)或零件的。
1.2.2零件的工藝分析
CA6140車床共有八處加工表面，其間有一定位置要求。以法蘭盤右端 φ45mm的外圓及 φ90mm的右端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤夾緊 φ45mm外圓可同時消除四個自由度，再以φ90mm的右端面定位可限制兩個自由度。分述如下：
1. 以φ100為基準(zhǔn)面加工表面
這一組加工表面包括： ，的右端面并導(dǎo)角
2．以??端面為基準(zhǔn)，車、、外圓，并導(dǎo)，和。
3.?以??端面為基準(zhǔn)，?先用的鉆頭鉆孔，然后再用鉸刀鉸孔,由于孔與有跳動的要求，所以要以端面為基準(zhǔn)。
4．要以孔為基準(zhǔn)，精車所有外圓面，使其達(dá)到要求。
由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。同時保證它們之間的跳動要求和尺寸要求等。
1.2.3零件的審查
（1） φ100mm左端面與孔φ20mm中心的軸向跳動度為0.03 ；
（2） φ90mm右端面與孔φ20mm中心的軸向跳動度為0.03 ；
（3） 的φ45mm外圓與孔φ20mm中心的徑向圓跳動為 0.03mm。
經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定φ45mm外圓為粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)孔φ20mm所在的加工表面，然后借助專用夾具對其他加工表面進(jìn)行加工，保證它們的位置精度。
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二、工藝規(guī)程設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
?零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中承受交變載荷及沖擊性載荷不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
2.2基面的選擇
?基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對于本零件來說，應(yīng)盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)）根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取孔外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。
2.2.2精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
2.2.3工件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有個圓、內(nèi)孔、端面、車槽等，材料為HT200。參考《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8
一．φ100mm外圓面：公差等級為IT6~IT8，表面粗糙度為 0.8, 采用粗車→半精車→磨削的加工方法。
二．φ20mm內(nèi)孔：公差等級為IT8~IT9，表面粗糙度為1.6 ，采用鉆→擴→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。
三． φ45mm外圓面：公差等級為IT6~IT7，表面粗糙度為0.4 ，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。
四． φ90mm外圓：公差等級為IT6~IT7，表面粗糙度為 0.4，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削的加工方法。
2.3制定工藝路線
?制定工藝路線得出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
2.3.1.工藝路線方案一
工序一 以為粗基準(zhǔn)，粗車端面及外圓，并導(dǎo)，選用CA6140機床。
工序二 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和。
工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達(dá)到的尺寸。
工序四 導(dǎo)右端面角
工序五 以內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車左端面和右端面并保證跳動在0.03內(nèi),并切槽。
工序六 以右端面和外圓面定位,利用兩個端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。
工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。
工序八 以一個銑好的平面定位,再利用另外一個平面夾緊,鉆的通孔,再擴孔到孔,保證尺寸為L=7,再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。
工序九 以孔為基準(zhǔn)面,利用專用夾具,鉆4個孔。
工序十 再用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。
工序十一 檢查。
2.3.2.工藝路線方案二
工序一 車 柱體的右端面，粗車φ90mm右端面，車槽3×2，粗車、半精車外圓φ45 mm，車右端倒角。
工序二 粗車φ100mm柱體左、右端面，粗車φ90mm柱體左端面，半精車φ100mm左、右端面、φ90mm左端面，粗車外圓φ45mm、φ100mm、φ90mm。
工序三 半精車外圓φ45mm、φ100mm、φ90mm，車 100柱體的倒角，車φ45mm柱體的過度倒圓。
工序四 精車 100左端面，φ90mm右端面。
工序五 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔 20mm至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。
工序六 粗銑、精銑φ90mm柱體的兩側(cè)面。
工序七 鉆 φ4孔，鉸 φ6孔。
工序八 鉆 4—φ9孔。
工序九 磨削外圓面φ100mm，φ90mm。
工序十 磨削，即φ45mm外圓面、φ100mm右端面、φ90mm左端面。
工序十一 檢測入庫。
雖然工藝路線二的工序仍然是十一步，但方案一是從左端面加工到右側(cè)，以φ45 mm的外圓作為粗基準(zhǔn)加工左端面及φ20mm的孔又以孔為精基準(zhǔn)加工，而方案二則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆孔φ20mm，這時則很難保證其圓跳動的誤差精度等。因此決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。
2.3.3．最終工藝路線
工序一 以為粗基準(zhǔn)，粗車端面及外圓，并導(dǎo)，選用CA6140機床。
工序二 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和。
工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達(dá)到的尺寸。
工序四 導(dǎo)右端面角
工序五 以內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車左端面和右端面和保證跳動在0.03內(nèi),并切槽。
工序六 以右端面和外圓面定位,利用兩個端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。
工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。
工序八 以一個銑好的平面定位,再利用另外一個平面夾緊,鉆的通孔,再擴孔到孔,保證尺寸為L=7,再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。
工序九 以孔為基準(zhǔn)面,利用專用夾具,鉆4個孔。
工序十 再用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。
工序十一 終檢
2.4選擇量具,刀具，夾具
本零件屬于批量生產(chǎn)，一般情況采取通用量具，如卡板，卡尺。在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。本零件除銑，鉆孔需專用夾具，其他使用通用夾具即可。
2.5機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車床法蘭盤”，零件材料為HT200，硬度143～269HB，毛坯重量1.4kg，生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用蠟?zāi)ｈT造毛坯。
根據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 外圓表面（φ45、φ90及φ100）查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2～2.5
毛坯為鑄造件，取余量2Z＝3 mm，它們要求粗糙度相對較高，有些地方必須經(jīng)過精磨才能達(dá)到其要求，直徑余量取2Z＝3 mm已能滿足加工要求.
2. 外圓面沿軸線長度方向的加工余量及公差（φ45和φ100端面）
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-5及2.3.2：
零件全長91mm，零件直徑100mm，可知粗車端面余量z＝1精車端面余量z＝0.8mm，磨端面余量z＝0.4mm，故總余量為z=1＋0.8＋0.4＝2.2mm，取2mm.
3. 車φ45外圓面尺寸工序及余量
毛坯名義尺寸： φ48 mm
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，表2.3－2，L<100,d=45可知
粗車： φ46 mm 2Z=2mm
精車： φ45.4mm 2Z=0.6mm
磨削： φ45mm 2Z=0.4mm
4. φ20的內(nèi)孔 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》
鉆孔φ16
擴孔 φ19.5
鉸孔φ20
2.6確立切削用量
1：車φ45的外圓 由于余量為2mm，因此分二次切削，吃刀深度為=1mm，查《切削用量簡明手冊》
第16頁，根據(jù)B×H為16×25查得進(jìn)給量f=0.4mm/r，
第41頁查得，，，m＝0.2，t＝45min
==1.76m/s=105.6m/min
轉(zhuǎn)速n＝1000v/3.14d=747r/min
按機床取=900r/min=15r/s
基本時間T＝
2： 粗車右端面時：吃刀深度=2mm, f=0.4mm/r,v=1.76mm/s，T=7.17s
3: 車槽時：切斷刀寬度為3mm，吃刀深度為=2mm,查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》查表5－117，f=0.15mm/r查表5－118，v=65m/min
4：車削條件和參數(shù)跟工序I一致，加工左側(cè)
5：加工φ20的孔，查《切削用量簡明手冊》
第65頁表6查得f=0.32mm/r
第76頁，根據(jù)深徑比<3,d=16由表14查得V=0.208m/s
轉(zhuǎn)速n=1000v/3.14d=4.14r/s取n=5
根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》39頁公式:
鉆孔T=s
擴孔T=s
鉸孔T=s
6 ：由圖可知零件左邊余量為11mm，故可分二次粗銑，一次精銑，分別取，查《切削用量簡明手冊》選用，
根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》39頁表2－28的不對稱銑削公式:l=8,=28,=3,=4,
得=(8+28+3)/0.36＝108s,= (8+28+3)/0.18=216s
由于零件的右邊銑削余量為21mm ，故采用三次粗銑，一次精銑，分別取，，，查《切削用量簡明手冊》選，用，，
根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》39頁表2－28的不對稱銑削公式: l=8,=28,=3,=4,
得=(8+28+3)/0.36＝108s,= (8+28+3)/0.25=156s
=(8+28+3)/0.18=217s
7:鉆4個φ9的孔，先用φ8.4的鉆頭鉆，再鉸孔
查《切削用量簡明手冊》第53頁表2－7，由鉆頭直徑8.4，硬度為200選取：鉆孔時，f=0.5mm/r, 第58頁表2－13，v=19m/min
查《切削用量簡明手冊》第56頁表2－10，鉆頭直徑小于15，硬度為200查表選?。恒q孔時，f=0.7mm/r, 第58頁表2－13，v=17m/min
由于速度是一樣的，所以轉(zhuǎn)速
查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》表5－56，轉(zhuǎn)速取295r/min
T
三、夾具設(shè)計
3.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖知，φ6H9mm孔對φ90mm段左側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段左側(cè)端面為主要定位基準(zhǔn)面，以φ45h6mm外圓表面和φ90mm的一個端面為輔助定位面。
定位套限制了兩個移動的自由度，即X,Z方向的移動自由度；
兩個支撐釘限制了一個移動自由度和一個旋轉(zhuǎn)自由度，即Z方向的移動自由度和Y方向的轉(zhuǎn)動自由度；
兩個支撐釘與定位套相配合又限制了兩個旋轉(zhuǎn)自由度，即X和Z方向的轉(zhuǎn)動自由度
定位套與軸套夾具體配合限制了一個移動自由度，即Y的移動自由度。
共限制７個自由度，其中與φ6H9mm孔軸線同方向的自由度被重復(fù)限制，但起到增強定位穩(wěn)定性的作用，因此這一定位方案可行。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，將鉆套設(shè)計成可換鉆套。因孔離鉆模板較遠(yuǎn)，所以采用特殊鉆套。
3.2夾緊元件
工件的軸向夾緊可用夾緊螺母進(jìn)行夾緊；
3.3夾緊力計算
查《機床夾具設(shè)計手冊》第30頁查得計算公式為：
實際夾緊力
安全系數(shù)
查《機床夾具設(shè)計手冊》第56頁，表1－2－25，夾緊力W=7870N,
查《機床夾具設(shè)計手冊》第30頁，表1－2－1：
式中 ————基本安全系數(shù)1.5；
————加工性質(zhì)系數(shù)1.2；
————刀具鈍化系數(shù)1.0，由表1－2－2查得；
————切削特點系數(shù)1.0；
————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。
————手動夾緊時的手柄位置1.0
————工件與支承面接觸的情況1.5
即K＝3.51
=7870N×3.51＝27624N
3.4誤差分析
夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對φ6mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。
鉆φ6mm孔的設(shè)計基準(zhǔn)為軸線，定位基準(zhǔn)為銑平面，
故基準(zhǔn)部重合誤差為0 ，基準(zhǔn)位移誤差為0.03
所以誤差為0.03
加工的時候鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。
查《機床夾具設(shè)計手冊》第298頁，鉆套的上偏差為0.028，下偏差為0.013，所以誤差為0.015
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