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四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
（指導(dǎo)教師填寫）
論文（設(shè)計(jì)）題目
XXX加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 院
四川大學(xué)錦城學(xué)院
?！I(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
年 級(jí)
2012
題目來源
教師科研課題
縱向課題（?。?
題目類型
理論研究（?。?
注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√”
橫向課題（ ）
教師自擬課題（√）
應(yīng)用研究（?。?
學(xué)生自擬課題（?。?
技術(shù)開發(fā)（√）
論文（設(shè)計(jì)）選題目的、工作任務(wù)：
選題目的：研究I軸法蘭盤的加工工藝及工序中所需的專用夾具，制定工藝路線，設(shè)計(jì)出銑端面、端面三孔的夾具，要求能達(dá)到零件的技術(shù)要求，保證零件的質(zhì)量并能節(jié)約加工成本。
工作任務(wù)：1.查閱相關(guān)資料；2.設(shè)計(jì)和計(jì)算（加工工藝制定、設(shè)計(jì)銑底面、三孔與四孔的夾具） ；3.完成設(shè)計(jì)圖（各零件圖、裝配圖）;4.檢查修改設(shè)計(jì)圖
上交材料：
l 英文相關(guān)文獻(xiàn)翻譯一份，字?jǐn)?shù)約3000—5000漢字(或不少于2000—3000個(gè)英文單詞）
l 開題報(bào)告一份
l 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份，6000—8000文字(不包含封面、中英文摘要、目錄)
l 零件加工工藝卡一份
l 零件圖，夾具裝配圖，夾具零件圖合計(jì)折合1.5—2張零號(hào)圖紙
目前資料收集情況（含指定參考資料）：
[1] xxx.機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.
論文（設(shè)計(jì)）完成計(jì)劃（含時(shí)間進(jìn)度）：
1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：查閱相關(guān)資料，書寫文獻(xiàn)綜述，開題報(bào)告，作好設(shè)計(jì)用物質(zhì)準(zhǔn)備（9.1-9.8）。
2、完成零件工藝性分析，確定毛坯類型，制造方法，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工藝卡片（9.9-9.20）。
3、夾具總體方案設(shè)計(jì)，具體參數(shù)計(jì)算，夾具裝配圖的繪制（9.21-10.11）。
4、整理完成說明書的編寫（10.11-10.20）。
5、總結(jié)修改階段：對(duì)論文，圖紙進(jìn)行修改以及答辯材料制作2016.4。
6、答辯：2016.5
接受任務(wù)日期： 2015 年 9 月 1日
要求完成日期： 2016 年 4月30日
學(xué)生接受任務(wù)（簽名）：
指 導(dǎo) 教 師（簽名）：
系負(fù)責(zé)人審定（簽名）：
圖：
共六張：一張零件圖A3，兩張裝配圖（直孔裝配圖A2，斜孔裝配圖A1)
，兩張夾具圖（直孔夾具A2，斜孔A1），一張斜孔夾具三維圖A2
繪圖要求：線的粗細(xì)及應(yīng)用按國(guó)標(biāo)，能用標(biāo)準(zhǔn)件的地方就用標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸標(biāo)注正確精確，零件圖也要有尺寸標(biāo)注，
文字字體大小要標(biāo)準(zhǔn)，二維繪圖用AUTOCAD，三維用UG
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份，6000—8000文字(不包含封面、中英文摘要、目錄)，能夠過查重
零件加工工藝卡 工序卡一套
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
Falanpan
零件圖號(hào)
Falanpan
產(chǎn)品名稱
法蘭盤
零件名稱
法蘭盤
共
1
頁(yè)
第
1
頁(yè)
車間
工序號(hào)
工序名稱
材 料 牌 號(hào)
機(jī)加工
90
鉆
45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
鑄造
Φ326X156
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
鉆床
Z525
Z525
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
Z001
鉆床夾具
有
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
單件
QJU001
專用器具
10 min
10 min
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
r/min
m/min
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
90
鉆大端面上3-φ12mm孔
鉆床Z525，高速鋼直柄麻花鉆Φ12
150
200
0.9
102
1
10
min
10 min
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對(duì)（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
歐慶林
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
法蘭盤
零件名稱
法蘭盤
共
1
頁(yè)
第
1
頁(yè)
材 料 牌 號(hào)
45
毛 坯 種 類
鍛造
毛坯外形尺寸
Φ326X156
每毛坯件數(shù)
1
每 臺(tái) 件 數(shù)
1
備 注
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
車
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
10
下料
機(jī)器鍛造造型
鍛造
一
鍛造機(jī)
鍛造機(jī)
20
車
車φ320mm圓柱體左端面、外圓
機(jī)加工
二
車床CA6140
車刀，三爪卡盤
2min
2min
30
車
粗車右φ190mm右端面、外圓，φ248mm外圓及臺(tái)階
機(jī)加工
二
車床CA6140
車刀，三爪卡盤
1.9mim
1.9mim
40
車
半精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
機(jī)加工
二
車床CA6140
車刀，三爪卡盤
2.8min
2.8min
50
車
精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
機(jī)加工
二
車床CA6140
鏜刀，三爪卡盤，
22min
22min
60
鏜
粗鏜孔φ209mm臺(tái)階、φ101mm內(nèi)孔臺(tái)階、φ90mm內(nèi)孔
機(jī)加工
二
車床CA6140
鏜刀，三爪卡盤，
30min
30min
70
鏜
半精鏜φ90mm內(nèi)孔
機(jī)加工
二
車床CA6140
鏜刀，三爪卡盤，
8min
8min
80
鏜
精鏜φ90mm內(nèi)孔
機(jī)加工
二
車床CA6140
鏜刀，三爪卡盤，
2min
2min
90
鉆
鉆大端面上3-φ12mm孔
機(jī)加工
二
鉆床Z525
高速鋼直柄麻花鉆Φ12，專用夾具
10min
10min
100
鉆
鉆大端面上斜孔3-φ12mm孔
機(jī)加工
二
鉆床Z525
高速鋼直柄麻花鉆Φ12，專用夾具
9min
9min
110
鉆
鉆、擴(kuò)大端面上3-φ20mm孔
機(jī)加工
二
鉆床Z525
高速鋼直柄麻花鉆Φ15，
高速鋼直柄麻花鉆Φ20，專用夾具
15min
15min
120
鉆
鉆φ190mm外圓圓周方向上的3-φ17.5mm孔
機(jī)加工
二
鉆床Z525
高速鋼直柄麻花鉆Φ17.5，專用夾具
22min
22min
130
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)入庫(kù)
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對(duì)（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
歐慶林
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
大學(xué)
畢業(yè)論文
法蘭盤零件加工工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
目 錄
目 錄 II
第1章 序 言 4
第2章 零件的分析 4
2.1零件的形狀 4
2.2零件的工藝分析 5
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
3.1 確定毛坯的制造形式 6
3.2 基面的選擇 6
3.3 制定工藝路線 7
3.3.1 工藝路線方案一 7
3.3.2 工藝路線方案二 7
3.3.3 工藝方案的比較與分析 8
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 9
3.4.1 機(jī)床選用 9
3.4.2 選擇刀具 9
3.4.3 選擇量具 9
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
3.5.1 外圓加工表面及端面 11
3.5.2 兩孔的加工余量 11
3.6確定切削用量及基本工時(shí) 11
4 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 23
4.1定位基準(zhǔn)的選擇 23
4.2定位元件的設(shè)計(jì) 23
4.3定位誤差分析 23
4.4鉆削力與夾緊力的計(jì)算 23
4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 24
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 25
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 27
第1章 序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
法蘭盤零件加工工藝及鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)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，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是法蘭盤零件，主要作用是起固定連接作用。主要是用來安裝在機(jī)床上，起到導(dǎo)向的作用使機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，零件上精度要求較高的兩個(gè)平面用以裝配，3個(gè)孔是用于連接其他機(jī)構(gòu)或零件的。零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。具體尺寸，公差如下圖所示。
零件主視圖
零件左視圖
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT200，具有較高強(qiáng)度。
法蘭盤共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
(1)．以 Φmm外圓為中心的加工表面：
這一組加工表面包括：左端面，Φ320外圓，Φ248外圓，Φ207外圓 、Φ190外圓倒角，鉆孔Φ12。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，其要求并不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。
(2). 以Φ90mm的孔為中心加工表面：：
這一組加工表面包括：Φ101的沉頭孔；鏜Φ90的中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，強(qiáng)度較高，塑性很韌性較好，用于制造受載荷較大的消截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng)力較小的大型正火零件，以及對(duì)心部強(qiáng)度要求不高的表面淬火件：如曲軸，齒輪，蝸桿，鍵，銷等。水淬時(shí)候有形成裂紋的傾向，形狀復(fù)雜的零件應(yīng)在熱水油中淬火，其焊接性較差。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)像法蘭盤這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對(duì)本零件來說，如果以外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對(duì)稱，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(shí)，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。零件圖中給出了以中心軸線為基準(zhǔn)，加工時(shí)零件繞基準(zhǔn)軸線作無(wú)軸向移動(dòng)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，在任一測(cè)量平面內(nèi)的徑向跳動(dòng)量均不得大于公差值0.04。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不在重復(fù)。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
10 機(jī)器鍛造造型
20 粗車φ320mm圓柱體左端面、外圓
30 粗車右φ190mm右端面、外圓，φ248mm外圓及臺(tái)階
40 半精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
50 精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
60 粗鏜孔φ209mm臺(tái)階、φ101mm內(nèi)孔臺(tái)階、φ90mm內(nèi)孔
70 半精鏜φ90mm內(nèi)孔
80 精鏜φ90mm內(nèi)孔
90 鉆大端面上3-φ12mm孔。
100 鉆大端面上斜孔3-φ12mm孔
110 鉆φ190mm外圓圓周方向上的3-φ17.5mm孔
120 鉆、擴(kuò)大端面上3-φ20mm孔
130檢驗(yàn)入庫(kù)
3.3.2 工藝路線方案二
10 機(jī)器鍛造造型
20 粗車φ320mm圓柱體左端面、外圓
30 粗車右φ190mm右端面、外圓，φ248mm外圓及臺(tái)階
40 半精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
50 精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
60 鉆大端面上3-φ12mm孔。
70 鉆大端面上斜孔3-φ12mm孔
80 鉆φ190mm外圓圓周方向上的3-φ17.5mm孔
90 鉆、擴(kuò)大端面上3-φ20mm孔
100 粗鏜孔φ209mm臺(tái)階、φ101mm內(nèi)孔臺(tái)階、φ90mm內(nèi)孔
110 半精鏜φ90mm內(nèi)孔
120 精鏜φ90mm內(nèi)孔
130檢驗(yàn)入庫(kù)
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺(tái)設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數(shù)，但是要及時(shí)更換刀具，因?yàn)橛行┕ば蛟谲嚧采弦部梢约庸?，鏜、鉆孔等等，需要換上相應(yīng)的刀具。以上加工方案大致看來大致還是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問題。在加工過程要防止圓跳動(dòng)的問題，上述方案在防止圓跳動(dòng)方面仍不佳，而且在磨削過程中有一定難度，夾具設(shè)計(jì)有一定困難，所以經(jīng)過再一次詳細(xì)的分析，最終確定加工路線如下：
10 機(jī)器鍛造造型
20 粗車φ320mm圓柱體左端面、外圓
30 粗車右φ190mm右端面、外圓，φ248mm外圓及臺(tái)階
40 半精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
50 精車右φ190mm外圓臺(tái)階，φ248mm外圓及臺(tái)階
60 粗鏜孔φ209mm臺(tái)階、φ101mm內(nèi)孔臺(tái)階、φ90mm內(nèi)孔
70 半精鏜φ90mm內(nèi)孔
80 精鏜φ90mm內(nèi)孔
90 鉆大端面上3-φ12mm孔。
100 鉆大端面上斜孔3-φ12mm孔
110 鉆φ190mm外圓圓周方向上的3-φ17.5mm孔
120 鉆、擴(kuò)大端面上3-φ20mm孔
130檢驗(yàn)入庫(kù)
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140型臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表４.２-７。
②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Z525鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)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，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以后簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊(cè)》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鑄造方法
公差等級(jí)CT
灰鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
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(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.5.1 外圓加工表面及端面
由零件圖已知數(shù)據(jù)可知，對(duì)外圓和外圓的要求精度較高，經(jīng)過粗車—半精車—精車。由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。
兩端面的精度要求也較高，也由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1—26可知，單邊余量已能滿足加工要求。
3.5.2 兩孔的加工余量
孔的精度要求相對(duì)不高，孔內(nèi)粗糙度值為25，直接采用直徑為的麻花鉆頭鉆孔即可。
孔的精度要求相對(duì)不高，采用鉆孔、擴(kuò)孔加工過程滿足加工要求。
詳細(xì)尺寸標(biāo)注見零件毛坯圖
3.6確定切削用量及基本工時(shí)
切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度。現(xiàn)根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版，艾興、肖詩(shī)綱編，1993年機(jī)械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號(hào)，與《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》的表區(qū)別。
3.6.1確定車φ320mm圓柱體左端面切削用量
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1，由于CA6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3，可在一次走刀內(nèi)完成，故
=3mm （3-1）
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
⑦. 計(jì)算基本工時(shí)
（3-7）
式中=++，=
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.26，車削時(shí)的入切量及超切量+=，則=+=
== （3-8）
3.6.2車Φ320圓柱面，同時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度
1) 切削深度，單邊余量Z=3mm,分二次切除。
2) 進(jìn)給量，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.9mm/r
3)計(jì)算切削速度＝132m/min
4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 420r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-8)與420r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min。現(xiàn)選取480r/min
所以實(shí)際切削速度==
5) 檢驗(yàn)機(jī)床功率主切削力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
＝
其中＝2985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15，
===0.63 =0.61
=29851.00.51500.630.89=1122.4(N)
切削時(shí)消耗功率＝＝＝2.81(KW)
由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表7-4中CA6140機(jī)床說明書可知，CA6140主電機(jī)功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時(shí)主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
6) 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主切削力＝1122.4N.徑向切削力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算＝
其中＝1940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3，
===0.59 =0.5
所以 =19401.50.51500.590.5=203(N)
而軸向切削力 ＝
其中＝2880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4，
===0.34 =1.17
軸向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N
而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為3530N(見《切削手冊(cè)》表1.30)故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
7)切削工時(shí)：t=其中l(wèi)=10mm =4mm =2mm
所以t=＝0.1min
工序 車右φ190mm右端面、外圓，φ248mm外圓及臺(tái)階
1) 切削深度。單邊余量Z=3mm.分1次切除
2) 進(jìn)給量根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.9mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=126m/min
4) 確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 378r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-8),與378r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min?，F(xiàn)選取=400r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=0.83(min)
工序 確定粗鏜φ209mm臺(tái)階φ101mm內(nèi)孔臺(tái)階、φ90mm孔的切削用量及基本工時(shí)
所選用刀具為硬質(zhì)合金（鎢鈷類），圓形鏜刀。
①.確定切削深度
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.5可知，當(dāng)粗鏜鑄件時(shí)，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長(zhǎng)度為時(shí)：
=0.15～0.40
按CA6140機(jī)床的進(jìn)給量（表4.2—9），選擇，
=0.25
③.確定切削速度
= （3-9）
式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15
（3-10）
=37
== （3-11）
按CA6140機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇
=160=2.6
④.計(jì)算基本工時(shí)
選鏜刀的主偏角=，則=，，，，，，，則：
==117
工序 確定半精鏜、精鏜的切削用量
所選用的刀具為YG6X硬質(zhì)合金圓形鏜刀，主偏角為K=HT200，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。
①.確定切削深度 a
②.根據(jù)表1.5，當(dāng)半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a≤，鏜刀伸出長(zhǎng)度時(shí)，進(jìn)給量為：。
③ .確定切削速度 按表1.27的計(jì)算公式確定
V = （3-16）
式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20
V=124.6
選擇C6140機(jī)床轉(zhuǎn)速：n=
n =1200=20
實(shí)際切削速度為： v = 2.08
工序 確定鉆孔大端面上3-φ12mm孔的切削用量
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
類型
直徑范圍（mm）
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0～20.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長(zhǎng)麻花鉆
1.0～31.5
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長(zhǎng)麻花鉆
5.0～50.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用Z525鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為HT20000，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長(zhǎng)，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度（摘自GB6137-85） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔）
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T=60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時(shí)切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。
V=12=10.32 （3-17）
則 = =131 （3-18）
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實(shí)際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時(shí)間
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時(shí)加工機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： T= （3-19）
其中 l= l=5 l=2～3
則： t= =9.13
工序 鉆、擴(kuò)Φ20的中心孔
(1) 鉆底孔Φ18mm孔
機(jī)床：Z525搖臂鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼鉆頭W18Cr4V.
1)進(jìn)給量 據(jù)《切削手冊(cè)》表10-66,當(dāng)鑄鐵≤HB200時(shí)，D=Φ18時(shí)，取f=0.3mm/r
1） 切削速度根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得V=35m/min.
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 619.2r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-2),與619.2r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為555r/min。現(xiàn)選取=555r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
第二章 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=91mm; =10mm;
=4mm; t= ==0.63(min)
(2) 擴(kuò)Φ19.8mm孔
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時(shí)的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
式中的、——加工實(shí)心孔進(jìn)的切削用量?，F(xiàn)已知
=0.36mm/r(《切削手冊(cè)》)表2.7 =42.25m/min (《切削手冊(cè)》)表2.13
1) 進(jìn)給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機(jī)床選取0.5mm/r
2) 切削速度v=0.4×42.25=16.9m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 271.8r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-2),與271.8r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為275r/min?，F(xiàn)選取=275r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
4) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=91mm; =10mm;
=4mm; t= ==0.78(min)
(3)擴(kuò)孔至Φ20mm
1) 進(jìn)給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機(jī)床選取0.5mm/r
2) 切削速度按切削手冊(cè)選取v=0.4×48.25=19.3m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 298.3r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-2),與298.3r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為275r/min。現(xiàn)選取=275r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
4) 工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=91mm; =7mm;
=3mm; t= ==0.73(min)
工序 鉆φ190mm外圓圓周方向上的3-φ17.5mm孔
機(jī)床：Z525鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ17.5
1) 進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 削速度根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得V=30m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1061r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-5),與1061r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1012r/min?，F(xiàn)選取=1012r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=8mm; =4mm; =3mm;t= ==0.11(min)
由于有3個(gè)孔所以切削工時(shí)為3t=0.33min
工序 檢驗(yàn)入庫(kù)
4 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì)
4.1定位基準(zhǔn)的選擇
在加工3-￠12螺紋孔工序時(shí)，Φ90孔以及Φ148端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和Φ90孔以及Φ148端面加上一組調(diào)節(jié)菱形釘防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.2定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面2銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)短圓柱銷進(jìn)行設(shè)計(jì)
4.3定位誤差分析
機(jī)械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素于機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05622
可見這種定位方案是可行的。
4.4鉆削力與夾緊力的計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攻螺紋切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用移動(dòng)壓板夾緊，移動(dòng)壓板主要靠移動(dòng)壓板上的螺母來實(shí)現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]可知該機(jī)構(gòu)屬于單個(gè)螺旋夾緊。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
12
20
20
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
20
+0.034
+0.016
20
14
+0.023
+0.012
0.5
2
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本套夾具用于加工孔。要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動(dòng)壓板夾緊。工件加工完成后，向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進(jìn)行加工了。加工完成以后將移動(dòng)壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。
結(jié) 論
通過近一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
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