CA6140車床法蘭盤加工工藝設(shè)計(jì)鉆Φ3孔的鉆床夾具

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1、哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目： 制定CA6140車床法蘭盤加工工藝, 設(shè)計(jì)鉆 3的鉆床夾具_(dá)專 業(yè)： 機(jī)械電子工程_班 級(jí)： 機(jī)電12-2班_學(xué) 號(hào)： _姓 名： _指導(dǎo)教師： _機(jī)械工程系2015年 11月 20日目 錄序 言.2第1章 零件的分析.31.1 零件的作用.31.2 零件的工藝分析.3第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)52.1 毛坯選擇與毛坯圖說明.52.2 基面的選擇.62.3 制訂工藝路線.62.4 機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定.82.5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算.8 2.6時(shí)間定額的計(jì)算.11第3章 夾 具 設(shè) 計(jì).143.1 問題的提出143.2 定位

2、基準(zhǔn)的選擇143.3 切削力和卡緊力計(jì)算143.4 定位誤差分析153.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明16總 結(jié).17參 考 文 獻(xiàn).18 序 言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)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(shí)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。通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：1 能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，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，保證零件

3、的加工質(zhì)量。2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運(yùn)用。就我個(gè)人而言，我希望通過本次課程設(shè)計(jì)對(duì)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，為今后參加生產(chǎn)實(shí)踐打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚存在許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師予以指教。第一章 零件的分析1.1零件的作用法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法

4、蘭連接。如果在一個(gè)鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，到處都是法蘭連接的管道和器材。法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個(gè)鍋爐房或者生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，到處都是法蘭連接的管道和器材。該法蘭盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有外圓、圓孔，端面，其次就是11孔及16.5孔，孔的加工表面在圓周上，通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。1.2零件的工藝分析法蘭

5、盤共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：1以80孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：62±0.015孔及其倒角以及與其垂直的端面，80h11外表面，兩個(gè)M64×1.5的槽，36 0+0.62孔以及與其垂直的端面，52g6外表面B及退刀槽，三個(gè)互成120°的16.5階梯孔的兩端面。2以A面為基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：三個(gè)互成120°的16.5階梯孔，一個(gè)側(cè)面C,一個(gè)平面D。這兩組表面之間有著一定的位置要求，主要是：62±0.015孔對(duì)B端面的徑向圓跳動(dòng)公差為0.04mm。由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加

6、工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1毛坯選擇與毛坯圖說明根據(jù)零件材料HT150確定為鑄件，可知毛坯的鑄造方法選用永久型鑄造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。鑄件尺寸公差為12級(jí)，又由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造采用永久型鑄造。公差等級(jí)為CT9級(jí)（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)P38），選取鑄件錯(cuò)箱值為0.1mm。對(duì)中批量生產(chǎn)的鑄件加工鑄件加工余量中查機(jī)械制造工藝補(bǔ)充教材P359360，選取等級(jí)精度為2級(jí)。各加工表面總余量7mm。2.2基面的選擇法蘭盤的外圓52g6既是裝配圖基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生

7、的誤差，選用外圓52g6為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選外圓52g6及A端面作為精基準(zhǔn)。由于法蘭盤全部表面都需要加工，而外圓52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求，固選外圓52g6及A端面為粗基準(zhǔn)。2.3制訂工藝路線工序號(hào)工 名序 稱工 序 內(nèi) 容設(shè) 備工 藝 裝 備1鑄造2熱處理時(shí)效退火3粗車粗鏜粗車80h11的外圓面及端面及臺(tái)階面；粗鏜62.4，62±0.015，倒角1×30·及1×45·C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤4粗車粗鏜粗車C面，外圓52g6及臺(tái)階A面，外圓120；

8、粗鏜孔36+0.02孔及其倒角 0C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤5半精車半精鏜半精車D面，外圓80h11及臺(tái)階面；半精鏜62.4，62±0.015，倒角1×30·及1×45·C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤6半精車半精鏜半精車C面，外圓52g6及臺(tái)階A面，外圓120半精鏜孔36+0.02孔及其倒角 0并切溝槽C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑百分尺、三爪卡盤7精車精鏜精車外圓52g6及臺(tái)階面A面；精鏜孔36+0.02孔及其倒角及溝槽C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺

9、、極限量規(guī)、三爪卡盤8精車精鏜精車外圓80h11；精鏜62.4、62±0.015、倒角1×30·及1×45·車螺紋M64×1.5C620-1型臥式車床外圓車刀、游標(biāo)卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤9粗銑大圓盤兩平面立式銑床X51專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標(biāo)卡尺10精銑精銑54平面，精銑34.5平面立式銑床X51專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標(biāo)卡尺11插削36+0.02內(nèi)孔鍵槽 0立式插床B5020專用夾具、插刀、游標(biāo)卡尺12鉆、锪孔鉆311孔；锪16.5孔立式Z525鉆床專用夾具、鉆刀、游標(biāo)卡尺13鉆3小孔和18的盲孔立式Z525

10、鉆床專用夾具、鉆刀、游標(biāo)卡尺14去毛刺15終檢2.4機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無基準(zhǔn)裝換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只是與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。在這里只列出圓柱面的工序尺寸：2.5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量，即背吃刀量，進(jìn)給量切削速度，確定方法是先確定切削深度和進(jìn)給量，再確定切削速度，用現(xiàn)代制造工藝設(shè)計(jì)方法公式:換算出查表或計(jì)算法所得的轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速在選擇機(jī)床實(shí)有的主軸轉(zhuǎn)速表取接近的主軸轉(zhuǎn)速作為實(shí)際轉(zhuǎn)速，對(duì)

11、粗加工選取實(shí)際切削速度，實(shí)際進(jìn)給量和背吃刀量后，還要校驗(yàn)機(jī)床功率是否夠等，才能作為最后切削用量填入。1.切削用量的計(jì)算鉆孔11工藝要求：孔徑d=11，孔深L=15mm，精度為H1213（1）選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=10mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃， （2） 進(jìn)給量的確定 按加工要求決定進(jìn)給量，根據(jù)表2-7，當(dāng)加工精度要求為H12H13，鑄鐵強(qiáng)度為700MPa，d=10mm時(shí)，f=0.270.32mm/r，考慮到鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，故取f=0.2mm/r。（3）切削速度的計(jì)算 由表2-13，當(dāng)加工為第五類，f=0.28mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d=11mm

12、時(shí)，V=12m/min.由公式得n=1150mm/r，根據(jù)Z525鉆床說明書可選擇此速度檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率與加工18相同，故符合。鉆孔3-16.5加工材料HT150，強(qiáng)度700MPa。工藝要求：孔徑d=16.5，孔深L=10mm，精度為H12H13，機(jī)床為Z525立式鉆床（1）選擇高速鋼麻花鉆頭 其直徑d=16mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃， （2） 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。3）切削速度的計(jì)算 由表2-13，切削速度v選取為40m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.95 r/min ,參照Z525型立

13、式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=280.6r/min ,根據(jù)Z525鉆床說明書可選擇n=770r/min。锪孔工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.05mm。2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.05mm/r。3） 切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=127.4r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=510r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=30m/min。2.6時(shí)間定額的計(jì)算1.基本時(shí)間tj的計(jì)算（1） 鉆孔3-11工步查表2

14、-19，得y+=10mmT=l/nf=0.26min=15.76s（2） 鉆孔3-16.5工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=10mm; f=0.36mm/r; n=97r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=9.19s。（3）锪孔工步同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時(shí)間。式中 l2、l1由表5-42按kr

15、=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。2輔助時(shí)間ta的計(jì)算根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：鉆孔11工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x25.76s=3.864s;鉆孔16.5工步的輔助時(shí)間為：

16、ta=0.15x42s=6.3s;精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x36s=5.4s;3. 其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于法蘭盤的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6

17、%x(42s+6.3s)=2.90s;精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;4單件時(shí)間tdj的計(jì)算這里的各工序的單件時(shí)間分別為：鉆孔工步tdj鉆=28s+4.2s+1.08s=34.13s;粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的單件時(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。（注：其他工序內(nèi)容詳見工序卡）第三章 夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量

18、，降低勞動(dòng)成本，需要設(shè)計(jì)專用夾具。按指導(dǎo)老師的布置，設(shè)計(jì)工序鉆3孔的鉆床夾具。本夾具主要用于鉆3孔，由于該孔精度要求較高，所以，在本道工序加工時(shí)，應(yīng)該考慮其精度要求，同時(shí)也要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。3.1問題的提出在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機(jī)床上占有正確的位置，確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為加緊。工件在機(jī)床或夾具上定位，加緊的過程稱為裝夾，用以裝夾工件的裝置稱為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱夾具。在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低，因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在

19、卡緊的方法與快捷性上。3.2定位基準(zhǔn)的選擇處于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮。選擇已加工好的中心孔和11孔兩個(gè)孔定位，采用經(jīng)典的一面兩銷定位，一面限制3個(gè)自由度。心軸限制兩個(gè)自由度，削邊銷限制1個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的自由度，這樣空間的六個(gè)自由度就限制完全了，同時(shí)開口墊圈壓緊工件。3.3切削力和夾緊力計(jì)算本步加工可按鉆削估算卡緊力，實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 Fi=15.62N扭矩 Mc=8.52x10-6N·M由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。 驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度：ns= 179.94MPa45鋼的強(qiáng)度為450MPa，強(qiáng)度滿足。使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3

20、.4定位誤差分析（1）移動(dòng)時(shí)位移基準(zhǔn)誤差為 jy = d1+D1+X1min 式中： d1 - 圓柱銷孔的最大偏差 D1 - 圓柱銷孔的最小偏差 1min - 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙代入數(shù)據(jù)得: jy = d1+D1+X1min = 0.009+0+0.016 = 0.025mm（2）轉(zhuǎn)角誤差 tg= (d1+D1+X1min+d2+D2+X2min)/2L式中： d1 - 圓柱銷孔的最大偏差 D1 - 圓柱銷孔的最小偏差 1min - 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 d2 - 削邊銷孔的最大偏差 D2 - 削邊銷孔的最小偏差 2min - 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中：

21、X2min = 2（LX+LG-X1min/2） 則代入數(shù)據(jù)得： tg = （0.009+0+0.016+0.009+0+0.004）/（2 *305.29） = 0.0000622 則 ： = 0.00006219o經(jīng)檢驗(yàn)合格3.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明如前面所述，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)加緊，本道工序的鉆孔選用開口墊圈壓緊，當(dāng)我們裝上工件后，采用一面2銷把工件的空間度6個(gè)自由度限制完畢后我們旋轉(zhuǎn)螺母，試著和工件接觸，然后旋轉(zhuǎn)螺母壓緊工件，即可開始加工工作。總 結(jié) 緊張而有繁忙的三周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我的任務(wù)的時(shí)候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了

22、高山之顛，頓感心曠神意，眼前豁然開朗。這次課程設(shè)計(jì)的基本目的在于鞏固和加深理論知識(shí)的掌握，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用工藝知識(shí)能力。通過課程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，我們鍛煉出了具有設(shè)計(jì)零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的能力，掌握了加工方法及其機(jī)床、刀具、切削用量的選擇與應(yīng)用，還學(xué)會(huì)了使用、查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以及學(xué)會(huì)了繪制工序圖、制作工藝卡片等等通過這次課程設(shè)計(jì)，希望了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的鍛煉，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。這也是難得的機(jī)會(huì)讓我們更好了解從原料到產(chǎn)品

23、成型、完工的所有工序。 通過課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到干任何事都必須要有耐心細(xì)致，說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累，當(dāng)我一手清理自己的設(shè)計(jì)成果，回想起這兩周路程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。 最后，我要感謝老師對(duì)我們的耐心指導(dǎo)，老師孜孜不倦的教誨使得我們的設(shè)計(jì)得以順利完成，很感謝老師在這段時(shí)間教會(huì)了我們很多東西使我們受益匪淺，讓我們?cè)谶~入社會(huì)前有一個(gè)磨礪自己的機(jī)會(huì)，認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的精神的重要性。 參 考 文 獻(xiàn)【1】 周宏甫主編，高等教育出版社，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）【2】王紹俊主編機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，1985【3】金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)修訂組編金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983【4】上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社,1984【5】南京市機(jī)械研究所主金屬切削機(jī)床夾具圖冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社，1986【6】呂周堂、陳曉光主編互換性與技術(shù)基礎(chǔ)中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,1994【7】宋凱主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南.化學(xué)工業(yè)出版社200819