CA6140車床831004車床法蘭盤機加工工藝和鉆φ4孔專用夾具設計【17】

CA6140車床831004車床法蘭盤機加工工藝和鉆φ4孔專用夾具設計【17】,17,CA6140,車床,831004,法蘭盤,加工,工藝,專用,夾具,設計 前言 機械制造課程設計是學完了機械制造技術基礎和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這一次設計使我們能綜合運用機械制造工藝中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度的零件的工藝規(guī)程的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐，可為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下良好的基礎。 目錄 前言 3 1.工件的結構工藝性分析 4 1.1零件的分析 4 2.加工工藝規(guī)程設計 5 2.1確定毛配的制造形式 5 2.2基準的選擇 5 2.3工藝路線擬定及工藝方案分析 7 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.5工序設計、確定切削用量及基本工時 13 3.專用夾具的設計 16 3.1定位基準擇........................................................................16 3.2切削力及夾緊力計算..........................................................16 3.3定位基準選擇.....................................................................17 3.4切削力及夾緊力計算..........................................................17 3.5夾具方案設計及裝配圖繪制 17 3.6夾具主要零件圖繪制 17 總結 18 參考文獻 18 1.工件的結構工藝性分析 1.1零件的分析 1.1.1. 零件的作用 　CA6140臥式車床上的法蘭盤，為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給。 1.1.2. 零件的工藝分析 法蘭盤是一回轉(zhuǎn)體零件,有一組加工表面,這一組加工表面以Φ20mm的孔為中心 ,包括：Φmm的外圓柱面及左端面, 尺寸為Φmm的圓柱面,Φ90mm的外圓柱面、右端面及上面的4個Φ9mm的透孔， Φmm的外圓柱面及上面的Φ6mm，Φ4mm的孔, Φ90mm端面上距離中心線分別為34mm和24mm的兩個平面。 并且其余加工面都與它有位置關系,可以先加工它的一個端面,再借助專用夾具以這個端面為定位基準加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各表面。 2.加工工藝規(guī)程設計 2.1確定毛配的制造形式 零件材料為HT200，由于該零件是中批生產(chǎn)，而且零件輪廓尺寸不大，故采用金屬模鑄造，法蘭盤因毛坯比較簡單，采用鑄造毛坯時一般是成隊鑄造，再進行機械加工。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2基準的選擇 粗基準的選擇 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)的工序提供精基準。選擇粗基準的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的，但對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應選加工 余量最小的面為粗基準（這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ45外圓柱面和端面作為粗基準。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達到完全定位。 精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 2.3工藝路線擬定及工藝方案分析 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《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8等，其加工方法選擇如下： 一．Φ45外圓面：公差等級為IT6~IT8，表面粗糙度為0.4 , 采用粗車→半精車→磨削的加工方法。 二．Φ20內(nèi)孔：公差等級為IT7~IT8，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．Φ45外圓面：公差等級為IT13~IT14，表面粗糙度為0.8 ，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。 四．Φ90外圓：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗車—半精車—磨削。 五．Φ100外圓面：公差等級為IT11，表面粗糙度為0.8 ，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。 六．Φ45右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3 ，采用的加工方法為粗車。 七．Φ90突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6 ，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。 八．Φ90突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。 九．Φ100突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6 ，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。 十．槽3×2：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3 ，采用的加工方法為粗車。 十一. Φ100突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4 ，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。 十二. Φ90突臺距離軸線34mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2 ，采用的加工方法為粗銑→精銑. 十三. Φ90突臺距離軸線24mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4 ，采用的加工方法為粗銑→精銑→磨削. 十四.4— 9孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 6.3，采用的加工方法為鉆削。 十五. 4的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3 ，采用的加工方法為鉆削。 十六. 6的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 3.2，采用的加工方法為鉆→鉸。 制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 　　工藝路線方案1 工序1 車 柱體的右端面，粗車Φ90右端面，車槽3×2，粗車、半精車外圓 ，車右端倒角。 工序2 粗車Φ100柱體左、右端面，粗車Φ90柱體左端面，半精車 100左、右端面、 90左端面，粗車外圓Φ45 、Φ100、Φ90，半精車外圓Φ45 、Φ100、Φ90，車Φ100柱體的倒角，車Φ45 柱體的過度倒圓。 工序3 精車Φ100左端面，Φ90右端面。 工序4 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔 20mm至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。 工序5 粗銑、精銑Φ90柱體的兩側面。 工序6 鉆Φ4孔，鉸Φ6孔。 工序7 鉆 4—Φ9孔。 工序8 磨削外圓面Φ100，Φ90， 。 工序9 磨削B面，即 外圓面、Φ100右端面、Φ90左端面。 工序10 刻字刻線。 工序11 鍍鉻。 工序12 檢測入庫。 　　 工藝路線方案2 工序 1 粗車Φ100mm端面及外圓柱面，粗車B面，粗車Φ90外圓柱面 工序 2 粗車Φ45mm端面及外圓柱面，粗車Φ90mm右端面, 鉆、粗鉸Φ20的孔 工序 3 半精車Φ100mm端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90外圓柱面 工序 4 半精車Φ45mm外圓柱面，半精車、精車Φ90mm右端面，倒角，車退刀槽 工序 5 精鉸Φ20mm孔 工序 6 精車Φ100mm左端面、精車B面，并且倒角 工序 7 鉆4-Φ9mm的孔 工序 8 粗銑，精銑Φ90mm圓柱面上距離軸線24mm，34mm的兩個平面 工序 9 以Φ90mm右端面的平面及Φ20m孔定位，夾緊徑34mm端面以及軸向的Φ100mm端面，鉆Φ4mm的孔 工序 10以Φ90mm右端面的平面及Φ20mm孔定位，夾緊徑向34mm端面以及軸向的Φ100mm端面，擴Φ6mm的孔。 工序 11以Φ20 mm孔及Φ100mm端面定位，夾緊距離中心軸34mm端面，磨距軸線24mm的平面 工序 12以Φ20mm孔及Φ100mm端面定位，磨Φ90mm外圓柱面，磨Φ45mm外圓柱面 工序 13以Φ20 孔及Φ90右端面定位，夾緊Φ45外圓：磨削Φ100mm右端面；磨削R5倒角，磨削Φ45外圓部分，磨削Φ90mm左端面 工序 14去毛刺 工序 15檢驗入庫 上述兩種工藝方案的特點在于：方案2是從左端面加工到右側，以 的外圓作為粗基準加工左端面及 20mm的孔又以孔為精基準加工，而方案1則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆孔 20mm，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2作為加工工藝路線比較合理 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.4kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序及毛坯尺寸如下： 　　“法蘭盤”零件材料為HT200，硬度190HBS，毛坯重量約為2.8KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，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下： 1.mm外圓表面 此外圓表面為IT6級，參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差 精磨外圓 0.2 45 0.017 Φ 精車外圓 0.4 45.2 0.039 Φ 半精車外圓 1.4 45.6 0.1 Φ 粗車外圓 3 47 0.3 Φ 毛坯 5 50 1.0 Φ 2.外圓表面Φmm 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差 精車外圓 0.5 100 0.24 Φ 半精車外圓 1.5 100．5 0.30 Φ 粗車外圓 4 102 0.6 Φ 毛坯 6 106 1.6 Φ 3．B面Φ 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精車外圓 0.6 45 0.6 Φ 半精車外圓 1.4 45.6 0.7 Φ 粗車 2 47 1.0 Φ 毛坯 4 49 2.0 Φ 4.B面中兩個端面： 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 磨削 0.3 精車 0.7 半精車 1.3 粗車 2 毛坯 4.3 5．孔Φ20mm 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精鉸 0.1 20 0.045 Φ20 擴孔 1.7 19.7 0.1 Φ19.7 毛坯 20 0 6.Φmm外圓 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精車外圓 0.5 90 0.6 Φ 半精車外圓 1.5 90.5 0.7 Φ 粗車 4 92 1.0 Φ 毛坯 6 96 2.0 Φ 7. Φ90mm外圓右端面 工序名稱 工序余量 精車 0.7 半精車 1.3 粗車 2 毛坯 4 8.距Φ90mm中心線32mm的端面 工序名稱 工序余量 精銑 1.0 粗銑 10 毛坯 11 9.距Φ90mm中心線24mm的端面 工序名稱 工序余量 磨削 0.2 精銑 1.0 粗銑 19.8 毛坯 21 2.5. 工序設計、確定切削用量及基本工時 工序 1 粗車Φ100端面及外圓柱面 粗車Φ100端面 選擇刀具 選用93°偏頭端面車刀，刀具材料為YG8硬質(zhì)合金，前刀面形狀為平面帶倒棱形，前角為10°，后角為6°，主偏角為93°，副偏角為10°，刀尖角圓弧半徑為0.5，刃傾角為-10°，刀桿橫截面B×H=16×25 確定切削用量 確定背吃刀量 粗車的余量為2mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成，即 確定進給量f 根據(jù)手冊，得f=0.6-0.9mm/r，取f=0.65mm/r 確定切削速度 當使用YG8硬質(zhì)合金刀加工HT200（190HBS），，f=0.65mm/r，查出，由于實際情況，在車削過程中使用條件的改變，查切削速度修正系數(shù)為： Vc= 則根據(jù) 按CA6140車床的轉(zhuǎn)速列表查得與150.15r/min相近的轉(zhuǎn)速為n=160r/min，得實際切削速度為 確定，f=0.65mm/r，n=160r/min，v=53.28m/min 計算基本工時 ，d=106， =0 其中，取， 所以， 工序16 鉆Ф 4mm孔，鉸Ф6mm孔 1)鉆Ф 4mm孔 (1)刀具及機床選擇 選用Ф4高速鋼錐柄標準麻花鉆。選用Z525型搖臂鉆床。 (2)確定切削用量： 查《切削用量手冊》f=0.10～0.15mm/r，由鉆床取f=0.13mm/r.由《切削用量手冊》得，取。由Z525鉆床取n =1360r/min。故。 (3)基本工時： 2)鉸Ф6孔 (1)刀具選擇： Ф6高速鋼錐柄機用鉸刀，刀具磨鈍標準為0.4—0.6，耐用度T=60min。 (2)確定切削用量： （a）加工余量為2mm，故背吃刀量。查《切削用量手冊》f=0.15mm/r。 (b)確定切削速度： 查得v=30.5m/min，算得n=1618r/min，根據(jù)鉆床選取實際轉(zhuǎn)速為1360r/min，則實際切削速度為25.6m/min (3)基本工時： 其余工序切削用量及基本工時略 3.專用夾具的設計 3.1定位基準選擇 　　由零件圖知，φ4mm孔對φ90mm段右側端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段右側端面為主要定位基準面，以φ45mm外圓表面和φ90mm段一側小平面為輔助定位面，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，將鉆套設計成快換鉆套，鉆模板也設計成鉸鏈式，可以翻轉(zhuǎn)以方便裝卸工件。 3.2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。 刀具選用：高速鋼麻花鉆，φ４mm。 鉆孔時的軸向力 查文獻[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，f=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 Q=9.81x1.5x1.2x1.5x1.0x1.3x640x20÷(0.25x42+34)=9904N 查文獻[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φ18mm的鉤型夾緊螺栓夾緊，夾緊螺母上鉆一φ18mm斜孔使之成為可快速拆裝的螺母 且定位套在φ45mm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 3.3.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，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[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。 3.4.夾具設計及說明 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)該法蘭盤結構特點設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。 3.5夾具方案設計及裝配圖繪制 詳細請看CAD圖紙 3.6夾具主要零件圖繪制 詳細請看CAD圖紙 總結 通過本次持續(xù)三周的夾具設計，首先通過零件圖來確定加工余量，會毛坯圖，而后通過小組的合作分工計算切削余量，繪制工藝卡。通過繪制工藝卡片，確定每道工序的定位與夾緊方式，有老師分配任務進行夾具設計。整個過程中對以往所學的知識進行了回顧和復習，同時也是一種查缺補漏的鞏固過程。 本次的課程設計，培養(yǎng)了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和理論聯(lián)系實際，應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力；在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。 但是由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正 參考文獻 1.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》第2版 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 2.《機床夾具設計手冊》王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔? 3.《機械制造裝備》黃鶴汀主編 機械工業(yè)出版社 4.《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社 5.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社 6.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立主編 上海科學技術出版社