摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是 CA6140 機(jī)床法蘭盤夾具設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助工程分析，主要內(nèi)容是：第一，查閱書籍資料了解法蘭盤的功用、常態(tài)受力情況、機(jī)床總成中的機(jī)構(gòu)位置、相應(yīng)的技術(shù)要求以及工態(tài)環(huán)境，確定法蘭盤的主要工作表面和形式。。通過分析計(jì)算制定零件的毛坯種類、制造方法以及尺寸公差。第二，根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則確定定位基準(zhǔn)，零件各個(gè)表面粗糙度要求不一而對(duì)應(yīng)不同的加工方法，并將方法同意規(guī)劃劃分，最后確定工序集中程度以此集群劃分工序。加工工藝規(guī)程的擬定過程中會(huì)因基準(zhǔn)選擇的不同出現(xiàn)至少兩套工藝方案，經(jīng)過分析選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案，確定工序使用機(jī)床并計(jì)算出每道工序的切削用量和工作工時(shí)，最后編制機(jī)械工藝卡片。第三，從加工工藝規(guī)程中選擇一道工序進(jìn)行夾緊裝置的設(shè)計(jì)（本次設(shè)計(jì)選擇的工序?yàn)榉ㄌm盤 4×?9 孔的加工工序步驟）。首選了解已選擇工序的上一步零件的加工程度及本道工序的具體加工方式與相應(yīng)機(jī)床的夾緊裝置的類型，根據(jù)夾緊力的基本原則和自由度的完全限制選擇合理類型。依照夾具零件的受力分析與相對(duì)位置選擇合適的材料并進(jìn)行計(jì)算。最后整理計(jì)算過程與分析材料編寫說明書，利用 CAD 軟件繪制平面圖，在 CATIA 軟件中繪制三維專配圖及零件圖。最終完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。關(guān)鍵詞：機(jī)械;法蘭盤;加工工藝;夾具設(shè)計(jì)AbstractThis graduation design topic is CA6140 machine tool flange fixture design and computer aided engineering analysis, the main content is:First, access to books data to understand the function of the flange, normal force, machine tool assembly of mechanism position, the corresponding technical requirements and working environment, and determine the flange surface of the main work and form. The types, manufacturing methods and dimensional tolerances of the parts were calculated and calculated.Second, according to the basic selection principle to determine the locating datum, parts each surface roughness requirement range corresponding to the different processing method, and the method agree with planning division, the final concentration to determine process cluster partition process. Processing procedure in the process of the proposed due to the difference of benchmark choice will appear at least two sets of process scheme, after analysis of economic and reasonable process scheme, determine the process of machine tool to be used and every working procedure to calculate the cutting parameter and working hours, finally prepare mechanical process card.Third, from the selection procedure in the machining process planning the design of the clamping device (the design selection process for the machining of the flange 4 x ? 9 hole process step). Preferred know already to have chosen process step on the components of the processing level and the procedure of the specific processing way and the corresponding machine tool clamping device type, according to the basic principle of clamping force and the degree of freedom completely limited choice reasonable type. According to the force analysis and relative position of the fixture part, select the suitable materials and carry out the calculation. Finally, the calculation process and analysis materials were prepared, and the CAD software was used to draw the plane graph, and the 3d special matching and part drawings were drawn in CATIA software. Finally complete the graduation design task.Key words: machine; flange; machining process; fixture design目 錄第 1 章 緒論 .1第 2 章 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 .22.1 零件的作用 22.2 零件的工藝性分析 2第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .43.1 確定毛坯的制造形式 43.2 確定基準(zhǔn) 43.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .43.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 .43.3 工藝路線的制訂 53.3.1 加工方法的確定 .53.3.2 不同工序、方式的劃分 .63.3.3 不同工序、方式的工作順序 .63.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 83.5 確定切削用量及基本工時(shí) .133.5.1 加工條件 133.5.2 計(jì)算切削用量 13第 4 章 夾具設(shè)計(jì)與分析 184.1 問題的提出 .184.2 夾具設(shè)計(jì) .184.2.1 夾具結(jié)構(gòu)和類型的選取 184.2.2 夾具定位元件的選擇 194.2.3 鉆套的設(shè)計(jì) 204.2.4 鉆模板設(shè)計(jì) 214.2.5 夾具體的設(shè)計(jì) 224.2.6 其它裝置 234.2.7 關(guān)于夾緊裝置的計(jì)算 234.2.8 切削力計(jì)算 264.2.9 機(jī)床夾具精度校核 274.2.10 繪制鉆模圖紙 .294.2.11 拆分夾具零件圖 .29第 5 章 計(jì)算機(jī)輔助工程分析 32第 6 章 全文總結(jié) 36致謝 .37參考文獻(xiàn) .381第 1 章 緒論法蘭盤突緣盤。指在一個(gè)帶階梯的中空凸臺(tái)金屬體，其較大端圓柱端面上開有若干個(gè)通孔用以連接其它零部件，它的外形因功用而有很大不同。法蘭盤在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用廣泛，作為不可或缺的連接類零部件，它的精密度直接影響到一臺(tái)機(jī)器的工作狀態(tài)，有一套良好的加工工藝規(guī)程對(duì)法蘭盤影響巨大，對(duì)整個(gè)機(jī)械行業(yè)也有不可估量的影響。因此，我們要求法蘭盤有一套質(zhì)量可靠、生產(chǎn)效率高的加工工藝規(guī)程。不僅要保證零件生產(chǎn)時(shí)的尺寸精度，還要盡量縮短法蘭盤的生產(chǎn)周期。加工過程中夾緊裝置要?jiǎng)?wù)必能確保零件的固定及相對(duì)于機(jī)床刀具的相對(duì)位置的精度。2第 2 章 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析2.1 零件的作用CA6140 機(jī)床法蘭盤為 CA6140 普通臥式車床上的盤形零件。機(jī)床中法蘭盤以中心補(bǔ)正模塊的形式實(shí)現(xiàn)固定在主軸箱上變速箱二者的同心與找正，補(bǔ)償中心誤差的位置。法蘭盤中心軸線上的內(nèi)孔與主軸上的軸承外圓輪廓相配合，法蘭盤較小端外圓輪廓與齒輪箱蓋上的開孔相配合，保障主軸上與法蘭盤相配合的軸承孔中心軸線及齒輪箱孔孔中心軸線是一條線，減小軸上齒輪徑向跳動(dòng)，使齒輪間的傳動(dòng)嚙合無誤。2.2 零件的工藝性分析法蘭盤屬于回轉(zhuǎn)體零件，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用的法蘭盤圓盤狀的一端是 φmm 的外圓輪廓，在該端向另一端方向上有 C1.5 的倒角；過渡的是 φ mm12.034? 06.45?的圓柱，在此段兩端過渡處均有 R5 的倒圓角，該段上還有一通孔；上一段過渡到φ90mm 的圓柱，在該段中心偏移 34mm 處與延長(zhǎng)線反方向偏移 24mm 處為平面，并有 4 個(gè) φ9mm 的通孔，此段靠 φ100 mm 外圓輪廓端有 C1.5 的倒角；沿著軸34.012-?向繼續(xù)是 φ mm 的圓柱，最外端是 C7 的倒角，靠 φ90mm 圓柱端有長(zhǎng) 3mm017.5?深 2mm 的退刀槽；法蘭盤中心線處有 φ20 mm 的中心孔，該通孔在兩和端口處045.?均有 C1 的內(nèi)倒角。法蘭盤中 φ100 mm 圓柱外端面與 φ20 mm 孔中心軸的圓跳動(dòng)是34.012-? 045.?0.03；φ90mm 圓柱靠退刀槽方向的端面與 φ20 mm 中心孔軸線的圓跳動(dòng)為.0.03 ；φ45 mm 的外圓輪廓與 φ20mm 孔中心軸線的圓跳動(dòng)公差為 0.03。017.-3通過零件的工藝性分析，結(jié)合確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線或面的選擇原則，選擇合乎邏輯的定位基準(zhǔn)，加之每道工序所使用的專業(yè)夾具，以此來保障工件在被加工過程中的位置精度的等級(jí)。4第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 確定毛坯的制造形式依據(jù)本設(shè)計(jì)中法蘭盤的功用性能，因此我們選擇鑄造性能和減震性能好 HT200為零件材料。因?yàn)榉ㄌm盤工作狀態(tài)下沒有高額負(fù)載，且要求具有良好的機(jī)械性能，采用鑄造方式作為毛坯的生產(chǎn)方式。根據(jù)生產(chǎn)類型特征的劃分，選用中批生產(chǎn)。毛坯在外形上可以貼近零件樣式。依據(jù)毛坯制造的原則方法，選用金屬模鑄造的形式。在鑄造成形過程中，法蘭盤毛坯的各個(gè)孔不用澆鑄。3.2 確定基準(zhǔn)采用合乎邏輯與經(jīng)驗(yàn)來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線或面的選擇方式可以保證粗糙度、形位公差等提高到一個(gè)新水平，提高一條線上單位時(shí)間內(nèi)合格產(chǎn)品數(shù)量。反之，機(jī)制制造或加工過程中將不斷出現(xiàn)不為我們所期待的情況，甚至造成生產(chǎn)制造無法估量的損失。因此，選擇定位基面應(yīng)該要保證簡(jiǎn)單可靠。3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇選定加工工藝規(guī)程中第一道工序的確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線或面，以此基準(zhǔn)開始進(jìn)行加機(jī)械加工作業(yè)，為接下來將要進(jìn)行的精加工所需的精基準(zhǔn)做好準(zhǔn)備工作。就本設(shè)計(jì)中的法蘭盤來說，每個(gè)表面都需要加工，為了保證零件每個(gè)表面表面預(yù)留的（需切除掉的）金屬層厚度都有盈余。選取 φ45mm 的外圓柱面作為初步加工的軸向方向粗基準(zhǔn)，另外還要選擇外端平面作為毛坯上未經(jīng)加工的表面的徑向方向上的毛坯上未經(jīng)加工的表面。在機(jī)床中用裝夾裝置帶有上下契合凹凸槽扣的均布在卡盤體上的三個(gè)活動(dòng)卡爪夾住工件進(jìn)行定位加工。3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇在選擇時(shí)應(yīng)盡可能選擇被加工表面在在零件圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)為經(jīng)過機(jī)械加工表面的基準(zhǔn)，并在加工工藝規(guī)程中盡早安排加工該表面的工序步驟，使工件的加工能及時(shí)有基準(zhǔn)參照。工件以 Φ20mm 通孔的內(nèi)壁以及Φ100mm 圓柱的外端平面為經(jīng)過機(jī)械加工的面的基準(zhǔn)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，需要在零件上進(jìn)行圖像封閉環(huán)的計(jì)算，確定加工面至定位基準(zhǔn)面之間的尺寸及公差。53.3 工藝路線的制訂3.3.1 加工方法的確定銑削、磨削、鉆孔等加工方法的確定應(yīng)先從待加工工件的工作表面入手，即主要表面，再考慮其它。根據(jù)工件加工要求的表面粗糙度、相對(duì)位置關(guān)系、結(jié)構(gòu)的難易、表面輪廓的復(fù)雜程度選擇劃算且適宜的加工方案。通過了解《現(xiàn)代制造技術(shù)基礎(chǔ)》 [1]得如下信息： SurfaceSurface roughness/RaProcessing methods017.45??外 圓 表 面 0.8， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車2.034外 圓 表 面 1.6， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車 刻 字 劃 線 鍍 鉻9?外 圓 表 面 .4， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車06.45?外 圓 表 面 0.， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光12.034?右 端 面 .4， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光9左 端 面 0.， ， ， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 粗 磨 精 磨 拋 光12.034??左 端 面 1.6， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車9右 端 面 .， ， ，毛 坯 粗 車 半 精 車 精 車017.45??右 端 面 6.3， ，毛 坯 粗 車 半 精 車0. 2?內(nèi) 孔 1.， ， ， ，毛 坯 鉆 擴(kuò) 粗 鉸 精 鉸表 3-1 法蘭盤表面的加工方法63.3.2 不同工序、方式的劃分通過一定工序和方式將原材料、半成品轉(zhuǎn)化為目標(biāo)需求的過程大致可以劃分成以下步驟： 1) 粗加工：快速切除毛坯零件表面預(yù)留的（需切除掉的）金屬層的厚度，在較短的時(shí)間內(nèi)切除盡可能多的切屑。 2) 半精加工：對(duì)上一步工序留下的一些缺陷進(jìn)行修正，使工件初步達(dá)到觀測(cè)值與真值的較為接近得程度。3) 精加工：保證有較高工藝性要求得表面達(dá)到理論上的技術(shù)要求。4) 光整加工：針對(duì)工件某些接觸面的特殊功用性，有極高的精度要求。為提升加工效率，保證零件加工技術(shù)，將加工工藝過程大體劃分為“毛坯鑄造階段”、“粗加工階段”、“半精加工”、“精加工”、“光整加工階段”五個(gè)階段。3.3.3 不同工序、方式的工作順序按照“先粗加工再精加工、先主要表面再次要表面、先基面再其他面”的準(zhǔn)則，聯(lián)系已選擇的加工方法和劃分的加工階段，擬定出下面兩種加工工藝路線方案，對(duì)比擇優(yōu)使用。（1）工藝路線方案一工序 10 鑄 造 毛 坯工序 20 柱 體 左 右 端 面 及 外 圓粗 車 φ10m工序 30 、φ9090φ45、945工序 40 2 工序 50 R5×30工序 60 10φ1工序 70 φ9 9工序 80 、×4工序 90 6 工序 100 、4590φ10工序 110 34m距 中 心 表 面 3.2， ，毛 坯 粗 銑 精 銑距 中 心 表 面 0.4， ， ，毛 坯 粗 銑 精 銑 磨7工序 120 、B工序 130 工序 140 工序 150 φ10工序 160 （2）工藝路線方案二 工序 10 、工序 20 、φ20φ90B、1工序 30 45945工序 40 φ90、101工序 50 、φ90、φ4545車工序 60 101工序 70 2×3 29φ工序 80 434、工序 90 94工序 100 φ6工序 110 B工序 120 24工序 130 、φ0、φ90R541工序 140 B工序 150 工序 160 工序 170 φ10工序 180 、（3）工藝方案的比較分析8對(duì)比兩套方案，方案二中將 φ20 孔觀測(cè)值與真值的接近程度極大提高，并以此作為加工基準(zhǔn)；而方案一是從 φ45 圓柱外端面開始沿中心軸線向反方向一步一步加工到另一端面，完成所有工序后再進(jìn)行中心軸線的鉆孔，這種情況很困難去保證其圓跳動(dòng)等加工后零件表面的實(shí)際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度要求。故選擇方案二是更為有效合理的。3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定、材 料 硬 度 重 量 生 產(chǎn) 類 型 生 產(chǎn) 方 式法 蘭 盤 HT20BS192.8kg中 批 生 產(chǎn) 鑄 造根據(jù)上述原始資料及加工工藝，查詢《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 [2]，分別確定毛坯各加工表面的機(jī)械加工余量等數(shù)據(jù)：（單位 mm）1) 外 圓 表 面017.45φ?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 0.6450.17017.45φ?半 精 車 16.39039.6?粗 車 2.0470. 2.0147φ?毛 坯 .915.09?2) 、10φ2.34?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 0.5100.2412.034φ?半 精 車 15.303.5?9粗 車 2.51020.630.12φ??毛 坯 4.4.51. 8.054?3) 、5φB06.?面工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差磨 0.450.606.45φ?半 精 車 16.73.04 ??粗 車 2471.05.07φ?毛 坯 492. 0.149?4) 面 中 兩 個(gè) 端 面B工序名稱 工序余量精 磨 0.1粗 磨 8半 精 車粗 車 1.6毛 坯 355) 孔045.φ2?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 0.1200.45045.φ2?鉸 孔 .98063.219?擴(kuò) 孔 1.7.70.1.0φ7?10鉆 孔 18180.66.0φ18?毛 坯 206) 外 圓90φ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 0.5900.606.9φ?半 精 車 15.73.045??粗 車 2.5921.0.0592φ?毛 坯 4.4.52. 0.14?7) 的 右 端 面017.45φ?如 下 ：、、45φ017.?11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 0.2940.606.94?半 精 車 .8.2.73.042?粗 車 2951.05.09?毛 坯 372. 0.17?8) 、10φ2.34?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 0.2910.606.91?半 精 車 .8.2.73.042?粗 車 2.591.05.09?毛 坯 3.4.5.606.49) 、90?工序名稱 工序余量12精 車 0.1半 精 車 4粗 車 .5毛 坯 210) 、34m20、9045.??工序名稱 工序余量半 精 銑 0.7粗 銑 13毛 坯11) 、24m20、9045.??工序名稱 工序余量精 磨 0.5精 銑 1半 精 銑 .7粗 銑 20毛 坯 1.根據(jù)加工余量等數(shù)據(jù)，畫出毛坯圖（如下）：133.5 確定切削用量及基本工時(shí)確定工序 20 ：粗車 Φ100 端面及外圓柱面，粗車 B 面,鉆、擴(kuò)、鉸 Φ20 的中心孔的切削用量及基本工時(shí):3.5.1 加工條件20HT工 件 材 料 ： 20MPab?δ臥 式 車 床機(jī) 床 ： 614CA, , ,，15、、Y625m×90=?K?15?,?2=0?.m???3.5.2 計(jì)算切削用量(1) 粗車 Φ100mm 端面a) 已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量為 3+0.8-0.7mm,考慮的模鑄拔模斜度， 4m?pab) 進(jìn)給量 f 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中表 2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為， ,以及工件直徑為 100 時(shí)，f =0.5~1.2mm/r25×165~3?pa按 CA6140 車床說明書（見切削手冊(cè)）取 f =0.9mm/rc) 計(jì)算切削速度，按 《切削手冊(cè)》 [7]表 1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命毛坯圖14T=60min)(m/in)vyxpckfaTCvv?其中： , , ， 。修正系數(shù) 見《切削手冊(cè)》342?vC15.0vx3.v0.2?vk表 1.28,即 , , , , 。所以 .1Mk8sk4?k81krv97.Bvn)5.6(m/i.97.x.5.0463.2.0vxvcd) 確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 r04π10d1nsW??c按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表 4.2-8),與 504r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min 及 600r/min?，F(xiàn)選取 。所以實(shí)際切削速度 。48r/in?w 10r/inv?切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表 6.2-1。, ， ，m4021??L21l02l(min)9.48f×n3????t(2) 粗車 Φ100mm 外圓柱面，同時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度a) 切削深度，單邊余量 Z=2mm,分二次切除。b) 進(jìn)給量， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取 f=0.9mm/rc) 計(jì)算切削速度 m/in132??vyxpmckfaTCvvd) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 i/04π0dWrnsc??按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表 4.2-8)與 410r/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 min/1504810dnvsc ????e) 檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 FC按《切削手冊(cè)》表 1.29 所示公式計(jì)算cFccnyxpkvfa其中 ， ， ， ，2985?cFC0.1?cFx65.cF15.0?c1563.0)5()650(.??MpnbkF? 61.0?kr)(4.289.35.1298NFc ?切削時(shí)消耗功率 ）（ KWxvPc0644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。f) 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力 .徑向切削力 按《切削NFc412?pF手冊(cè)》表 1.29 所示公式計(jì)算pFpFpncyxkvfaC?其中 ， ， ， ， 1940?pFC9.pFx6.0p 3.0??p 5.kr5.)62()5(8.nbMk?所以 ）（ Nc 2035.915019403.69???而軸向切削力 ffFffFf ncyxpkvaC?f其中 ， ， ， , 280?fFC0.1fFx4.0?f 34.0652)0(.1??）（FnbM?17.k軸向切削力 ）（ Nf 4217.3015.0284.???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 57.=3.+)(2+4=)μ(+=Fpcf而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為 3530 N(見《切削手冊(cè)》表 1.30)故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。g)切削工時(shí)： fnw21lt??其中 ml10?41lml1所以 in1.0948?t16(3)粗車 B 面a) 切削深度。單邊余量 .分 1 次切除mZ2150??b) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取 f=0.9mm/rc) 計(jì)算切削速度 vyxpmCkfaTvv其中： , , , m=0.2。342?vc15.0vx3.?v修正系數(shù) 見《切削手冊(cè)》表 1.28,即 ， , , k 4.1Mvk8.0?svk04.1kv, 81.0krv97.Bv所以 m/in269780.9.0463235150 ????vcd) 確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 in/3162πdWrncs ??π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。w所以實(shí)際切削速度 min/13046π1dnvsc ???πe) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表 6.2-1。 ;其中 ilfntw21m??3ml min83.0159.402fnlw21???it工序 90 鉆、絞 4×Φ9mm 透孔機(jī)床：Z525 立式搖臂鉆床 刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 10-61 選取高速鋼麻花鉆 Φ9。a) 進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 28-13，取 f=0.13mm/rb) 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=30m/min。c) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 106r/min9π3d10nsW???cv17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 102r/min=wn所以實(shí)際切削速度 min/6.28109πdvsc ????切削工時(shí)，按《 工藝手冊(cè) 》表 6.2-1。 ；ifltw21?其中 ; ; ，8m?l41lml32?0.(in).1325fnltw1???由于有四個(gè)孔所以切削工時(shí)為 0.4it18第四章 夾具設(shè)計(jì)與分析4.1 問題的提出為了縮短準(zhǔn)備階段的工時(shí)，讓要求的加工工藝得以實(shí)現(xiàn)，降低所需的技術(shù)要求。為此設(shè)計(jì)一個(gè)用于鉆床的夾具裝置。為了提高效率，降低夾緊裝置的生產(chǎn)成本，零件間具有良好替換性，節(jié)省工裝準(zhǔn)備時(shí)間，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾方便，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)零件等。本工序要求加工四個(gè)通孔在圖紙上相對(duì)于中心來說有自己的固定位置。為了使機(jī)床刀具加工時(shí)工件穩(wěn)定不發(fā)生位置變化，提高理想幾何參數(shù)的符合程度，必須對(duì)零件進(jìn)行裝夾，使之不發(fā)生滑動(dòng)、振動(dòng)等位置變化。由于四個(gè)孔均為通孔，因此除了法蘭盤中心軸線方向上的自由度以外的其它平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方式均得到了限制。4.2 夾具設(shè)計(jì)4.2.1 夾具結(jié)構(gòu)和類型的選取鉆床類夾具主要類型分為固定式鉆模、蓋板式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模和四種。其中固定式鉆模在工作中位置是保持不動(dòng)的，有一定的加工精度，主要用于鉆床需要加工較大半徑的內(nèi)孔；蓋板式鉆模比較特殊，其本身沒有夾具體，可隨時(shí)拆卸，工作時(shí)可直接附在工件上；翻轉(zhuǎn)式鉆模可以加工多個(gè)角度上的孔，由于它避免了工件頻繁的裝夾于拆卸，間接地提高了被加工孔的位置準(zhǔn)確度；回轉(zhuǎn)式鉆模上有分度裝置，改變加工表面的位置。鉆 4×?9 孔工序圖-——19本工序采用蓋板式鉆模較合理，初步設(shè)計(jì)出兩種方案，本設(shè)計(jì)中采用方案 1鉸鏈聯(lián)接模板的蓋板式鉆模，方案 2 為用心軸（即變形的銷釘）聯(lián)接模板的蓋板式鉆模。通過對(duì)比分析，目標(biāo)通孔加工處距離零件的最外端面不是很貼近，如果選用方案1，鉆孔完畢后卸下鉆模板（方案一中的鉆套較長(zhǎng)）將會(huì)十分困難，而且鉆套進(jìn)入蓋板后的長(zhǎng)度過長(zhǎng)導(dǎo)致其容易發(fā)生細(xì)微彈性形變，加工誤差也隨之增大。因此選用方案2 為夾具結(jié)構(gòu)。4.2.2 夾具定位元件的選擇定位元件可以用來輔助支撐工件或夾具體某零部件從而限制工件的自由度，以此保證工件在加工時(shí)的正確位置，使其不發(fā)生改變。由鉆 4×φ9 孔工序圖可知，待加工的 4 個(gè)通孔與法蘭盤中心軸線以及 φ 外圓上分別相距中心線 34mm、24mm06.9?的兩個(gè)平行于中心軸線的平面有相互參考關(guān)系，此外，4 個(gè)通孔的軸向方向也要與Φ100 底端面成垂直關(guān)系，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為法蘭盤的中心軸線。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為法蘭盤的中心軸線。該工序應(yīng)當(dāng)限制加工工件 5 個(gè)自由度。定位基準(zhǔn)選擇為工件中心軸線與 Φ100 的外端面。其中 Φ100 圓柱外端面以其工件中最大的外輪廓面進(jìn)行定位，限制 、 、 ； Φ20 內(nèi)孔處以短圓柱銷定位，限制 、 ；此外利用 Φ90x?y?z? x?y外圓輪廓中距離中心軸線 24mm 的平面作為基準(zhǔn)定位，限制 。z?20通過上述的定位限制，限制了工件的全部自由度，達(dá)到了理論上穩(wěn)定高效的加工工件的目的。4.2.3 鉆套的設(shè)計(jì)a) 鉆套種類的選擇鉆套一般只應(yīng)用于鉆床加工工件的場(chǎng)合，在鉆床工作過程中用來引導(dǎo)鉆頭進(jìn)行加工。鉆套的種類有固定式、可換式、快換式以及特殊鉆套四種。特殊鉆套是一般針對(duì)于前三類標(biāo)準(zhǔn)鉆套不適宜使用的場(chǎng)合而專門制作對(duì)應(yīng)某道工序夾具的鉆套。b) 鉆套內(nèi)徑尺寸、公差及配合的選擇鉆套內(nèi)孔直徑應(yīng)按刀具的最大極限尺寸來衡量。該工序選用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭 ?9，直柄麻花鉆， 標(biāo)準(zhǔn) GB/T6135.3-1996.其結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸如下 ：鉆頭最大尺寸為 ?9，切削部分長(zhǎng)度為 81mm，鉆頭剛度一般，取鉆套內(nèi)徑 d=9mm，公差采用 F7，采用加長(zhǎng)鉆套。c) 鉆套與工件距離 S鉆套與工件表面的距離 S 的選擇主要考慮排除鉆進(jìn)時(shí)孔底被鉆頭破碎的鐵屑和引偏量的問題。鉆套與工件表面距離較小會(huì)導(dǎo)致鐵屑無法正常順著刀具被排出，而該距離較大則會(huì)導(dǎo)致引起的偏差量增大，影響加工精度。據(jù)《現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)》147 頁(yè)介紹，加工鑄鐵等脆性材料時(shí)常取間隙為（0.3~0.7）d。此處取 S=6mm。鉆套總高約按 H/d=2~2.5 取得 H=21mm，需要指出，為了有利于鉆頭的引進(jìn)，鉆套內(nèi)徑進(jìn)口處做成圓角，為了排屑容易，內(nèi)徑下端也作了倒角，并且在鉆套與鉆模板配合的地方設(shè)計(jì)為燕尾槽形式。標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆尺寸21d) 鉆套的材料鉆套的材料多采用優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。例如 T8A，T10A，等，淬火 HRC60 以上，由于本設(shè)計(jì)中鉆套的內(nèi)徑值較小，故采用 CrMn 鋼作為鉆套材料。4.2.4 鉆模板設(shè)計(jì)加工過程中，鉆模板首先應(yīng)保證有一定的受力抵抗彈性變形的能力，其次還應(yīng)盡量減輕其比重。鉆模板的板材厚度的計(jì)算取決于鉆套的高度高低，一般取11~28mm。鉆套高 H=21mm,且加工內(nèi)徑較小，受軸向方向的力不大，鉆模板厚度采用15mm 即可保證有足夠抵抗變形的能力。224.2.5 夾具體（底座）的設(shè)計(jì)夾具體相當(dāng)于整個(gè)夾具中的基石。首先，它要有足夠的抵抗破壞的能力抵抗變形的能力，其次是夾具體安裝在工作機(jī)床上要保證能夠固定住實(shí)現(xiàn)裝夾工件時(shí)的平穩(wěn)，再是設(shè)計(jì)時(shí)要注意夾具體應(yīng)具備的良好工藝性能，最后預(yù)防排除鉆進(jìn)時(shí)孔底被鉆頭破碎的鐵屑的堆積情況的發(fā)生。在本設(shè)計(jì)中，要求加工的的法蘭盤體積不大，因此不再固定基礎(chǔ)元件。本次設(shè)計(jì)中夾具體有兩點(diǎn)需要注意，首先，零部件某一特定表面長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生接觸應(yīng)力容易導(dǎo)致形變甚至損壞，所以在選擇定位面的問題上我們采用比法蘭盤最大表面輪廓 ?100 的圓柱外端作為定位基面；其次，設(shè)置了三個(gè)以上的支撐點(diǎn)是為了方便我們更容易地去發(fā)現(xiàn)底座下的排屑物、廢料或其它雜質(zhì)，以此確保鉆模加工時(shí)位置精度不受影響。234.2.6 其他裝置連接板作為連接為某一部件的構(gòu)件，在本設(shè)計(jì)中的任務(wù)是連接銷釘、螺釘與鉆模板。為了提高生產(chǎn)效率，銷釘類零件一律采用標(biāo)準(zhǔn)件，這也符合了裝配設(shè)計(jì)的原則。4.2.7 關(guān)于夾緊裝置的計(jì)算夾緊裝置要求能夠快速、方便地完成裝夾工件地行程，裝夾力合適，既不產(chǎn)生造成工件發(fā)生形變或損害地影響，又要保持穩(wěn)定良好的裝夾狀態(tài)。夾緊裝置主要有夾緊元件、中間傳力機(jī)構(gòu)及動(dòng)力源。a) 夾緊裝置的選用24由于選用的機(jī)床為立式鉆床，該鉆床適合較小零部件的加工生產(chǎn)，主軸轉(zhuǎn)速的變動(dòng)范圍較大，在加工過程中可能會(huì)使被加工工件產(chǎn)生振動(dòng)，影響形狀和位置誤差及觀測(cè)值與真值的接近程度。從簡(jiǎn)單方便的角度考慮，此次加緊機(jī)構(gòu)采用心軸加緊（見下圖），心軸 M10 端配合 1 型六角螺母以及快換墊圈組成，固定夾緊鉆模板的 ?53 圓柱外端面，心軸 M12 則配合六角薄螺母進(jìn)行固定夾緊 150×104 的面。快換墊圈的存在使得每次加工結(jié)束后不用將夾具體完全拆卸，只需通過擰動(dòng)圓螺母使其松動(dòng)，之后取下快換墊圈便可按順序拆卸墊片、鉆模板等零部件。這種夾緊機(jī)構(gòu)的存在讓工時(shí)縮短，提高了本道工序加工的生產(chǎn)效率。b）夾緊力的確定本夾具采用的是螺旋夾緊中的螺母加緊機(jī)構(gòu)。查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 [11]25摘得下表：通過表格選定螺紋直徑為 10mm 的使用扳手的六角螺母，其夾緊力為 3550N。結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖螺紋直徑/mm螺距/mm手柄長(zhǎng)度/mm作用力/N夾緊力/N81.25052006197.78316210400.5465312.710780690.524952431012840.783595612048.24305751.0.106264表 4-1 螺母夾緊力表 螺母夾緊力