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哈爾濱理工大學(xué)
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計 說 明 書
設(shè)計題目： 制定CA6140車床法蘭盤的加工工藝，
設(shè)計鉆φ4mm孔的鉆床夾具
設(shè) 計 者：強 新 生
指導(dǎo)教師：敖 曉 春
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械設(shè)計制造及其自動化系
2006年9月13日
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：制定CA6140車床法蘭盤的加工工藝，設(shè)計鉆φ4
mm孔的鉆床夾具
設(shè)計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計時間： 2006.9.11~2006.9.29
設(shè)計內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、繪制毛坯圖（一張）；
4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）；
5、繪制夾具總裝圖；
6、繪制夾具零件圖；
7、說明書
班 級：機 械 03-1 班
學(xué) 生： 強 新 生
指導(dǎo)教師： 敖 曉 春
系 主 任：
2006年09月13日
目錄
序言 2
一、零件的分析 2
（一）??零件的作用 2
（二）??零件的工藝分析 2
二、工藝規(guī)程設(shè)計 3
(一)確定毛坯的制造形式 3
（二）基面的選擇 3
（三）制定工藝路線 3
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 5
（五）確立切削用量及基本工時 6
三、夾具設(shè)計： 10
（一）、設(shè)計時注意的問題 10
（二）、夾具設(shè)計 10
參考資料： 12
序言
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)課之后進行的.這是我們在進行畢業(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。
?????? 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)。
????由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
（一）??零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的法蘭盤。主要是要來安裝在機床上，起到導(dǎo)向的作用使機床實現(xiàn)進給運動。
（二）??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。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
2.?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.?以??端面為基準(zhǔn)
3．以??端面為基準(zhǔn)，車、、外圓，并導(dǎo)，和，
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。
二、??????工藝規(guī)程設(shè)計
(一)確定毛坯的制造形式
?????? 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（二）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，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。
?????? （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，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）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)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
（三）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)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,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。
?????? 1.工藝路線方案一
工序一 車端面及外圓，以為粗基準(zhǔn)，選用CA6140機床
工序二 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
工序三 以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和
工序四 以外圓面為基準(zhǔn)，并導(dǎo)，和
工序五 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),并車槽
工序六 右端面和一圓面定位,利用兩個端面夾緊,先銑粗糙度為3.2的一面。
工序七 以剛銑的平面定位,,利用兩端面夾緊,銑另外一面保證尺寸為24
工序八 以一個銑好的面定位,再利用另外一個面夾緊,鉆的通孔,再壙孔到孔,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
2.工藝路線方案二
工序一 車端面及外圓，以為粗基準(zhǔn)，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
以外圓面為基準(zhǔn)，粗車、外圓，并導(dǎo)，和
工序四。以外圓面為基準(zhǔn)，并導(dǎo)，和
工序五 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),并車槽
工序六 右端面和一圓面定位,利用兩個端面夾緊,先銑粗糙度為3.2的一面。
工序七 以剛銑的平面定位,,利用兩端面夾緊,銑另外一面保證尺寸為24
工序八 以一個銑好的面定位,再利用另外一個面夾緊,鉆的通孔,再壙孔到孔,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
雖然工序仍然是十步，多次加工表面是精度要求和粗糙度的要求和有跳動的要求所以選擇第一個方案
（四）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190～210HB，毛皮重量1.4kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
????1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（，端面）。
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ45，φ100端面長度余量均為4（均為雙邊加工）
車削加工余量為：
粗車 2mm
精車 0.7mm
? 2. 內(nèi)孔??????
???工序尺寸加工余量：
鉆孔??2mm
擴孔??0.125mm
? 鉸孔??0.035mm
??精鉸??0mm
????? 3. 其他尺寸鑄造得到
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
取余量為：7mm
因此可以確定毛坯的尺寸（毛坯圖）
（五）確立切削用量及基本工時
序一 以外圓為粗基準(zhǔn)，粗車外圓及其右端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗車外圓，尺寸保證到。
機床：CA40車床。
刀具：YT5
確定加工時間：
工序Ⅰ：確定加工時間 由于余量為8mm，因此分二次切削，吃刀深度為=4mm
查《切削用量簡明手冊》，進給量f=0.4mm/r （表1.4）
計算切削速度，耐用度t=45min
===161m/min (2.70m/s)
確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
===15.72r/s (935r/min)
按機床取=900r/min=15r/s
實際切削速度為v=15r/s 車外圓時==15.3s (0.26min)
車端面時
工序II
查《切削用量簡明手冊》，進給量f=0.36mm/r
d取16mm時v=14m/min
根據(jù)z525鉆床說明書，可考慮選擇，故取
鉆、擴孔時= =2.65min
鉸孔時
取
工序III 車削條件和參數(shù)跟工序I一致
=
工序IV =
工序V 刀號YG6 查手冊 余量為0.6mm
取f=0.56mm/r
n=
根據(jù)CA6140 選
實際切削速度
工序VI 由于銑的量為21mm 故要三次粗銑，一次精銑
分別為
工序VII 由圖可知余量為11mm，故可分二次粗銑，一次精銑
工序Ⅷ：先用鉆頭鉆通孔，再壙孔到，再叫空鉸孔到達(dá)所要求的精度
查手冊，知鉆孔時，鉆的鉆頭孔：
查手冊去標(biāo)準(zhǔn)值
鉸孔時、、、、、、
取
工序Ⅸ：由于鉆4個孔，先用的鉆頭鉆，然后再鉸孔
鉆孔時：、
鉸孔時：、
由于速度是一樣的所以
查表可知道取
工序Ⅹ：、兩外圓面，和、兩端面，使其達(dá)到所要求的粗糙度。
1選擇砂輪：
GB46ZR1A6P
2切許用量的選擇：
N砂=1500、 V砂=27.5
軸向進給量
工件速度
徑向進給量 雙行程
3 切削工時
夾具設(shè)計：
設(shè)計加工φ4mm孔的鉆床夾具，本夾具將用于Z3025B型搖臂鉆床，刀具材料為高速鋼，在法蘭盤的外圓表面上加工孔。
（一）、設(shè)計時注意的問題
利用本夾具主要用來加工φ4mm，這個孔內(nèi)表面的粗糙度要求為
＝３．２，在加工前先加工φ４mm孔，且法蘭盤的φ45h6mm外圓表面和φ90mm段兩側(cè)平面均已經(jīng)過半精加工。加工φ4mm,φ6H9mm孔的整個過程包括鉆、擴、鉸三步，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間提高生產(chǎn)率。
（二）、夾具設(shè)計
⒈定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖知，φ4mm孔對φ90mm段右側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段右側(cè)端面為主要定位基準(zhǔn)面， 以
φ45h6mm外圓表面和φ90mm段一側(cè)小平面為輔助定位面，共限制７個自由度，其中與φ4mm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，將鉆套設(shè)計成快換鉆套，鉆模板也設(shè)計成鉸鏈?zhǔn)剑梢苑D(zhuǎn)以方便裝卸工件。
⒉切削力及夾緊力計算
鉆φ４mm孔時切削量最大，切削力和加緊力也最大， 這里只考慮鉆φ４mm孔時的切削力和加緊力。
刀具：高速鋼麻花鉆，φ４mm。
鉆孔時的軸向力
查文獻(xiàn)[２]表15-31，
由于工件所受加緊力與切削力方向相互垂直，為防止工件在切削力作用下沿φ90mm段較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力
，
摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。
安全系數(shù) ，
式中 K————基本安全系數(shù)1.5；
K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2；
K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻(xiàn)[4]表3-20查得；
K————切削特點系數(shù)1.0；
K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。
L=20mm, H=42mm, l=34mm
查文獻(xiàn)[4]表3-26，知d=10mm的螺栓許用加緊力，因
φ10mm鉤型螺栓長度小于所需夾緊長度，為方便加緊，選用φ16mm的鉤型夾緊螺栓夾緊，夾緊螺母上鉆一φ16mm斜孔使之成為可快速拆裝的螺母 且定位套在φ45h6mm外圓段的定位套對工件有輔助支撐作用，使支撐更加穩(wěn)定，因此選用該螺栓加緊足以滿足加緊要求。
⒊定位誤差分析
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φ4mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。鉆孔位置主要由鉆套鉆模套引導(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。查文獻(xiàn)[4]表3-17，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。
⒋夾具設(shè)計及操作說明
夾具體上鉆模板采用的鉸鏈形式，鉆套采用快換形式均提高了加工生產(chǎn)效率。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點設(shè)計的定位套一次限制5個自由度，外加一定位支承板限制2個自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。
參考資料：
《機床夾具設(shè)計手冊》
《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》
《切削用量簡明手冊》
《機械加工工藝手冊》
《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》
《機械精度設(shè)計基礎(chǔ)》
11