606 CA6140车床法兰盘零件机械加工工艺规程及夹具设计【优秀含8张CAD图+CATIA三维图+工艺工序卡+文献翻译+PPT+说明书】

606 CA6140车床法兰盘零件机械加工工艺规程及夹具设计【优秀含8张CAD图+CATIA三维图+工艺工序卡+文献翻译+PPT+说明书】,优秀含8张CAD图+CATIA三维图+工艺工序卡+文献翻译+PPT+说明书,606,CA6140车床法兰盘零件机械加工工艺规程及夹具设计【优秀含8张CAD图+CATIA三维图+工艺工序卡+文献翻译+PPT+说明书】,ca6140 翻译译文； 数 控 技 术1、当前世界NC机床的研究现状世界各国对数控机床、加工中心以至FMS、CIMS等各种新技术的研究与发展进程，是与世界经济形势紧密相连的。机床工业有世界经济相互促进和发展，进入21世界知识机警时代，人们的知识所起的作用更加突出，而机床工业作为机器制造业的基础，其重点地位与战略意义也更加明显。在19911994年间，世界经济衰退，昂贵的FMS，CIMS降温，19952000年间，世界经济在低速增长，根据当前世界市场各方面用户为提高生产率对NC机床的要求以及世界四大国际机床展（欧洲的EMO、美国的IMTS、日本的JIMTOF、中国的CIMT）上展品的分析，当前世界NC机床的技术研究主要有以下几点：（1）、更加重视新技术和创新在世界范围内，对新工艺、新材料、新结构、新单元、新元件的研究开发工作正在大力开展，如新的刀具材料、新的主轴结构、高速电主轴、高速直线电机等的开发研究。以加工工艺的改进创新为基础，为加工超硬、难切削材料及特殊复合材料及复杂零件、不规则曲面等在不断研究开发新机种。（2）、提高机床加工的精度和研究为了提高加工中心的加工精度，不断提高机床的刚度、减少振动，消除热变形，降低噪声，提高NC机床的定位精度、重复精度、工作可靠性、稳定性、精度保持性，世界很多国家都在进行机床热误差、机床运动及负载变形误差的软件补偿技术研究，并采取精度补偿、软件补偿等措施加以改善，有的已经可以使此类误差消除60%。并在不断开发精细加工，纳米加工。（3）、提高机床加工生产率的研究世界NC机床、加工中心及相应的高速点主轴、直线电机、测量系统、NC系统的开发，均以提高生产率为前提。（4）、许多国家都已经开始对数控系统的智能化、开放化、网络化研究A、数控系统的智能化的研究主要表现在：为追求加工效率和加工质量的智能化，对加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成进行研究；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，对反馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等进行研究；还有智能化的自动编程、智能化的人机界面、智能诊断、智能监控等方面的研究。B、数控系统开放化研究主要表现在：数控系统的开发在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终拥护，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控对象），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通行规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。C、数控装备的网络化将极大地满足生产线制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式的基础单元。2、加工中心的分类（1）按主轴加工时的空间位置分类有：卧式和立式加工中心。卧式加工中心，是指主轴轴线水平设置的加工中心。卧式加工中心一般具有35个运动坐标轴，常见的是三个直线运动坐标轴和一个回转运动坐标轴（回转工作台），它能在工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余4个面的加工，最适合加工箱体类工件。它与力式加工中心相比，结构复杂，占地面积大，质量大，价格高。立式加工中心，立式加工中心主轴的轴线为垂直设置，其结构多为固定立柱式，工作台为十字滑台，适合加工盘类零件，一般具有3个直线运动坐标轴，并可在工作台上安置一个水平轴的数控转台（第4轴）来加工螺旋类零件。立式加工中心结构简单，占地面积小，价格低，配备各种附件后，可进行大部分工件的加工。大型龙门式加工中心，主轴多为垂直设置，尤其使用于大型或形状复杂的工件，像航空、航天工业及大型汽轮机上的某些零件的加工都需要用这类多坐标龙门式加工中心。五面加工中心，这种加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，在工件一次装夹后，能完成除安装面外的所有五个面的加工，这种加工方式可以使工件的形状误差降到最低，省去二次装夹工作，从而提高生产效率，降低加工成本。（2）按工艺用途分类有：镗铣加工中心，分为立式樘铣加工中心、卧式樘铣加工中心和龙门樘铣加工中心。其加工工艺以樘铣为主，用于箱体，壳体以及各种复杂零件特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工，适合多品种小批量生产。复合加工中心，主要指五面复合加工，主轴头可自动回转，进行立，卧加工，在主轴自动回转后，在水平和垂直方向实现知道变换。（3）按特殊功能分类有：单工作台、双工作台加工中心；单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心；立式转塔加工中心和卧式转塔加工中心；刀库加主轴换刀加工中心；刀库接写手加主轴换刀加工中心；刀库加机械手加双主轴转塔加工中心。3、当今数控机床的发展趋势：目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。（1）.高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。目前，陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得到应用。（2）.多功能化配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类加工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多CPU结构和分级中断控制方式，即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通信，也可以直接对多台数控机床进行控制。（3）.智能化现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求，其发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。（4）.数控编程自动化随着计算机应用技术的发展，目前CADCAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成NC零件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CADCAPPCAM集成的全自动编程方式，它与CADCAM系统编程的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得。（5）.可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障；利用容错技术，对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复；利用各种测试、监控技术，当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。（6）.控制系统小型化数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板，采用三维安装方法，使电子元器件得以高密度安装，较大规模缩小系统的占有空间。而利用新型的彩色液晶薄型显示器替代传统的阴极射线管，将使数控操作系统进一步小型化。这样可以方便地将它安装在机床设备上，更便于对数控机床的操作使用。- 4 - ,西北工业大学明德学院2014届学位论文答辩,论文题目：CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 李 建 飞 指导教师 邓 修 瑾,2014 . 06 . 15,CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计,零件图（1张）,毛坯图（1张）,工艺规程 （1份）,主要技术指标,设计说明书（1份）,钻床夹具（1套）,CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计,CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计,第一部分：零件分析,零 件 模 型 图,技术要求： 1. 刻字字形高5mm,刻线宽0.3mm,0.5mm； 2. B面抛光； 3. 100 mm外圆无光镀铬 。,第一部分：零件分析,零 件 图,第二部分：工艺规程,工 艺 规 程,确定毛坯制造形式,确定切削用量、 基本工时,选择基准,拟定工艺路线,确定机械加工余量、 工序尺寸、毛坯尺寸,粗基准选择,精基准选择,选择加工方法,划分加工阶段,安排加工顺序,绘制毛坯图,技术要求： 1. 刻字字形高5mm,刻线宽0.3mm,0.5mm； 2. B面抛光； 3. 100 mm外圆无光镀铬 。,第二部分：工艺规程,基 准 的 选 择,各表面所需加工方法：,第二部分：工艺规程,工 艺 规 程,依据：1.零件表面粗糙度、精度： 2.零件表面形状、大小； 3.零件图纸技术要求。 原则: 1.先考虑主要表面，再次要表面； 2.先选择最终加工方法，再选择之前的。 并查表选择： 各表面所需加工方法。,工 序 卡 片,第 二 部 分 ： 工 艺 规 程,根据： 1.“工序集中”原则 2.“粗加工半精加工精加工”阶段划分,毛 坯 图,第二部分：工艺规程,1.研究工序要求，选择夹具结构和类型,4.导向元件（钻套）类型选择与设计,5.钻模板的设计,2.确定定位方案，选择定位元件,3.确定夹紧方案，选择夹紧元件,6.夹具体（底座）的设计,7.其他装置（连接件）的设计,8.夹紧力计算,9.切削力计算,10.夹具精度校核,11.绘制夹具总图,12.拆分夹具零件图,夹 具 设 计,第三部分：夹具设计,END,分析工序要求,第三部分：夹具设计,钻 模 类 型 选 择,第三部分：夹具设计,第三部分：夹具设计,定位、夹紧方案设计,钻 套 设 计,第三部分：夹具设计,间隙配合压入衬套孔内； 衬套外圆与钻模板底孔过盈配合； 用螺钉固紧。,可迅速更换； 与衬套的间隙配合。,第三部分：夹具设计,钻 套 设 计,图4-8 钻模板,第三部分：夹具设计,钻 模 板 设 计,复盖式（可卸式）,第三部分：夹具设计,底 座 设 计,第三部分：夹具设计,连 接 板 设 计,第三部分：夹具设计,第 三 部 分 ： 夹 具 设 计,夹 具 装 配 总 图,夹 具 装 配 图（主视）,1.心轴,2.钻模板,3.钻套,4.开口垫片,5.螺母,6.螺钉,7.连接板,8.螺母,9.销钉,10.底座,11.螺母,第 三 部 分 ： 夹 具 设 计,第 三 部 分 ： 夹 具 设 计,夹 具 模 型 图,谢谢观阅,致 谢,本科毕业设计论文 题 目 CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计 设计论文 毕业 任务书一、题目 CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计二、指导思想和目的要求 毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节。 在毕业设计中，学生应独立承担一部分比较完整的工程技术设计任务。要求学生发挥主观能动性，积极性和创造性，在毕业设计中着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。三、主要技术指标1 零件图一张；2 毛坯图一张；3 工艺规程一本；4 工艺装备（夹具1-2套）；5 说明书一份四、进度和要求1 分析并绘制零件图 2周2 绘制毛坯图 1周3 设计工艺路线及编制工艺规程 5周4 设计工艺装备 4周5 编写说明书（论文） 2周五、主要参考书及参考资料1 王先逵编著.机械制造工艺学M.北京：清华大学出版社，19892 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，20013 朱耀祥，蒲林祥.现代夹具手册M.北京：机械工业出版社，2010摘 要 本次毕业设计的题目是CA6140车床法兰盘的工艺规程和夹具设计，主要内容如下： 首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺性分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸。 其次，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种较佳工序路线。 然后，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具和量具。 最后，设计钻法兰盘4-9孔的钻床夹具。设计钻床夹具，首先要仔细分析被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。 完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求；再用CATIA画出三维模型图，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。关键词： 机械，法兰盘，加工工艺，夹具设计IIIABSTRACT The subject of this graduation project is that CA6140 lathe ring flange processing technology rules and special-purpose jig of a certain process are designed, the main content is as follows: First of all, analyse , it is mainly analysis of the function of the part and craft analysis to the part , through part analyse can find out about basic situation of part, and craft analyse may know the processing surface of the part and is it require to process. The processing demand put forward according to the part picture, confirm the manufacture form. of the blank and sureness of the size. The second step, carry on the choice the base , confirm thick datum and precise datum in the processing course. According to the datum chosen , make the craft route , usually make the craft route of more than two kinds, with analysing through the comparison of the craft scheme, and then choosing be able to make such specification requirements as the precision of geometry form. size of the part and precision of position ,etc. get a kind of process of the rational assurance s. The third step, according to the already selected process route, confirm for every steps of cutting consumption and basic man-hour , choose suitable lathe and cutter. To rough machining , will check the power of the lathe . Finally , design the jig getting into the hole of the ring flange. Designed drilling fixture, the first careful analysis is the technical requirements for processing components, fixture design using the basic principles and methods.Prepared the fixture design scheme ;Meet the conditions of precision ,then reasonable installation, positioning, clamping;After the completion of draft fixture, and further consider the connection relation between parts and screws, nuts, pins and other fixed means,designing the reasonable structure to achieve relative motion between the various components;Requirements of the various components, select the appropriate materials. Completion of all drilling fixture design, using the AutoCAD drawing two-dimensional graphics,first draw assembly drawing, and then removed from the part drawing on the painting Parts,marking the related to size and technical requirements,finally, write a thesis, organize, edit, complete the graduation project. KEY WORDS： machine, flange, process the craft, the tongs designIII目 录第1章 绪 论7第2章 零件的结构工艺性分析8 2.1 零件的作用8 2.2 零件的工艺性分析8第3章 工艺规程设计10 3.1 确定毛坯的制造形式10 3.2 基准的选择10 3.2.1粗基准的选择10 3.2.2精基准的选择11 3.3 工艺路线的拟定11 3.3.1 选择加工方法11 3.3.2 划分加工阶段12 3.3.3 安排加工顺序12 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定14 3.5 确定切削用量及基本工时18第4章 夹具设计与分析24 4.1 问题的提出24 4.2 夹具设计24 4.2.1 夹具结构和类型的选取24 4.2.2 夹具定位元件的选择26 4.2.3 钻套的设计27 4.2.4 钻模板设计28 4.2.5 夹具体（底座）的设计29 4.2.6 其他装置30 4.2.7 夹紧装置的设计计算31 4.2.8 切削力计算33 4.2.9 机床夹具精度校核34 4.2.10 绘制夹具总图37 4.2.11 拆分夹具零件图37第5章 全文总结39参考文献40致 谢41毕业设计小结42VI63第1章 绪论法兰盘类零件是在一个类似盘状的金属体的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西，此类零件在机械行业拥有非常重要的地位，其加工质量和精度直接影响一台机器的运作。因此，进行法兰盘类零件加工工艺的研究，对于整个机械行业而言，有着举足轻重的地位。在提高工件加工质量的基础上同时提高生产效率是大部分机械零件工艺设计的准则，法兰盘类零件也是如此。一个合格的零件工艺规程，应该首先要求保证零件设计的尺寸和精度，其次要尽量合理地运用现有的工作条件，尽量减少辅助时间，提高生产效率。夹具的设计需要注意其精度对被加工工件精度的影响，务必确保使用夹具能够保证设计精度。本设计均以上述各原则为基准进行。 由于专业知识有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师、同学给予指出。第2章 零件的结构工艺性分析2.1 零件的作用CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。图2-1 CA6140车床法兰盘模型图 2.2 零件的工艺性分析法兰盘是一回转体零件，有一组加工表面，这一组加工表面以20mm的孔为中心，包括：mm的外圆柱面及左右端面，尺寸为mm的圆柱面，90mm的外圆柱面、左右端面及上面的4个9mm的透孔， mm的外圆柱面及上面的6mm4mm的孔， 90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。图2-2 CA6140车床法兰盘零件图零件各表面之间位置精度要求主要是：(1)100mm左端面与20mm孔中心轴的跳动度为0.03 ；(2) 90mm右端面与20mm 孔中心轴线的跳动度为0.03 ；(3) 45mm的外圆与20mm孔中心轴线的圆跳动公差为0.03 。经过以上对加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，以此保证它们的位置精度。第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于该零件主要承受静压力，因此选用铸件。并且生产批量给定为中批生产，零件轮廓尺寸不大，毛坯结构比较简单，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，故采用金属模铸造，内孔不铸出，单件浇注。金属模浇铸有生产率高，单边余量小，结构细密等优点。这从提高生产率，保证加工精度方面考虑也是应该的。3.2 基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。因此，定位基面的选择应该在保证加工精度的前提下使定位简单准确，加紧可靠，加工方便，夹具结构简单。3.2.1粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的回转类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取45外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。3.2.2精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。主要以20mm内孔和100mm外圆左端面为精基准。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。3.3 工艺路线的拟定工艺方案的拟定原则是：“优质、高产、低耗”。3.3.1 选择加工方法选择加工方法，要首先考虑主要表面的加工方法，后考虑次要表面的。要先决定最终加工方法，再决定前面一系列加工方法。根据对被加工零件加工表面的精度和粗糙度要求，零件的结构和被加工表面的形状、大小等具体条件，选取最经济合理的加工方案。查现代制造工艺基础1表1.2、表1.3、表1.4，选择各表面加工方法如下：表3-1 各表面所需加工方法 表 面零件表面粗糙度加 工 方 法外圆表面Ra=0.8毛坯粗车半精车精车外圆表面Ra=1.6毛坯粗车半精车精车刻字划线镀铬外圆表面Ra=6.4毛坯粗车半精车精车外圆表面Ra=0.4毛坯粗车半精车粗磨精磨抛光右端面Ra=0.4毛坯粗车半精车粗磨精磨抛光左端面Ra=0.4毛坯粗车半精车粗磨精磨抛光左端面Ra=1.6毛坯粗车半精车精车右端面Ra=1.6毛坯粗车半精车精车右端面Ra=6.3毛坯粗车半精车内孔Ra=1.6毛坯钻扩粗铰精铰距中心34mm表面Ra=3.2毛坯粗铣精铣距中心24mm表面Ra=0.4毛坯粗铣精铣磨3.3.2 划分加工阶段 工艺路线一般可划分为以下几个阶段： a) 粗加工阶段：主要任务是去除各表面较大量的加工余量，获得较高生产率。 b) 半精加工阶段：为主要表面的精加工作准备。c) 精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的质量要求。d) 光整加工阶段：主要针对精度很高、表面粗糙度值很小，或零件图纸有特殊要求的情况。考虑到既能使零件的技术要求得以保证，又要使工序集中来提高生产率，将加工过程大致划分为“毛坯粗加工半精加工精加工”几个阶段。3.3.3 安排加工顺序遵循“先粗后精、先主后次、先基面后其他”的原则，结合已经选择的加工方法和划分的加工阶段，拟定出两套工艺路线方案，并经过分析比较从中选出较佳方案。（1） 工艺路线方案一 工序5 铸造毛坯 工序10 粗车100mm柱体左右端面及外圆 工序15 粗车45，90的外圆，45、90右端面，90的倒角 工序20 钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔，车孔左端的倒角工序25 半精车90外圆及右端面，车槽32，R5的圆角工序30 半精车100左右端面及外圆，精车100的左端面工序35 粗铣90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面工序40 钻 49孔工序45 钻4孔，铰 6孔工序50 磨削100的右端面，90外圆及左右端面，45外圆工序55 磨削100与 90外圆面工序60 B面抛光工序65 划线、刻字工序70 去毛刺工序75 100外圆柱面镀铬镀铬 工序80 终捡（2） 工艺路线方案二 工序 5 铸造毛坯工序 10 粗车100左端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90外圆柱面，钻20孔，扩20孔，粗铰20孔，精铰20孔工序 15 粗车45右端面，粗车90外圆柱面，粗车45外圆端面工序 20 半精车100端面，半精车100外圆柱面，半精车B面，半精车90外面柱面工序 25 半精车45端面，半精车45外圆柱面，半精车90右端面工序 30 精车100右端面，精车100外圆柱面，精车90外圆柱面工序 35 精车45外圆柱面，精车90右端面，车20右侧倒角，车3x2 退刀槽工序 40 粗铣距中心34和24的平面，精铣距中心34和24的平面工序 45 钻4x9孔工序 50 钻4孔，扩6孔工序 55 粗磨B面，精磨B面工序 60 磨距中心24平面工序 65 100柱面左侧倒角，车45过渡圆弧R5，90柱面右侧倒角，20右侧倒角工序 70 B面抛光工序 75 划线、刻字工序 80 去毛刺工序 85 100外圆柱面镀铬镀铬工序 90 终捡 （3）工艺方案的比较与分析上述两种工艺方案的特点在于：方案二考虑以20孔为精加工基准，而方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻20孔，这时则很难保证其圆跳动等精度要求。因此选择方案二作为加工工艺路线比较合理。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘”零件材料为HT200，硬度190HBS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，参照机械加工工艺手册2，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（单位mm）1) 外圆表面工序名称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车0.6450.017 半精车1.445.60.039粗车2470.3毛坯4491.02) 外圆表面工序名称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车0.51000.24半精车1.510050.30粗车2.51020.6毛坯4.5104.51.63) B面外圆表面工序名称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0.6450.6半精车1.445.60.7 粗车2471.0毛坯4492.04) B面中两个端面工序名称工序余量精磨0.1粗磨0.8半精车1粗车1.6毛坯3.55) 20孔工序名称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铰0.1200.04520铰孔0.219.90.08419.9扩孔1.719.70.119.7钻孔1818+0.618毛坯2006) 外圆工序名称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车0.5900.6半精车1.590.50.7粗车2.5921.0毛坯4.594.52.07) 的右端面a. 按照工艺手册表6-28，铸件重量为2.8kg，端面的单边加工余量为2.03.0，取Z=3.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为； b. 精车余量：单边为0.2mm（见实用机械加工工艺手册6中表3.2-2），精车公差既为零件公差0.017mm；c. 半精车余量：单边为0.8mm（见实用机械加工工艺手册中表11-27）本工序的加工公差为0.1mm；d. 粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=3.0-0.2-0.8=2mm；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为0.16mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；图3-1 加工余量和工序尺寸公差示意图右端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：工序名称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车0.2940.6半精车0.894.20.7粗车2951.0毛坯3972.08) 左端面工序名称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车0.2910.6半精车0.891.20.7粗车2.5921.0毛坯3.594.50.69) 右端面工序名称工序余量精车0.1半精车0.4粗车1.5毛坯210) 圆柱面上距孔中心线34mm的平面工序名称工序余量半精铣0.7粗铣10.3毛坯1111) 圆柱面上距孔中心线24mm的平面工序名称工序余量精磨0.05精铣0.15半精铣07粗铣20.1毛坯21根据以上数据结果，绘制出毛坯图（图3-2）：图3-2 毛坯图3.5 确定切削用量及基本工时 确定工序 10 ：粗车100端面及外圆柱面，粗车B面,钻、扩、铰20的中心孔的切削用量及基本工时: 3.5.1 加工条件工件材料：HT200 机床：CA6140卧式车床 刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm, 3.5.2 计算切削用量 (1) 粗车100mm端面 a) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度， b) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为，,以及工件直径为100时，f =0.71.0mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r c) 计算切削速度，按切削手册7表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (3-1)其中：, , ， 。修正系数见切削手册表1.28,即 , , , , 。所以 d) 确定机的主轴转速 按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取。所以实际切削速度。切削工时，按工艺手册表6.2-1。, ， (2) 粗车100mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度a) 切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。b) 进给量，根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/rc) 计算切削速度d) 确定机床主轴转速按机床说明书(见工艺手册表4.2-8)与420r/min相近的机床转速为480r/min。现选取480r/min所以实际切削速度 e) 检验机床功率主切削力FC按切削手册表1.29所示公式计算 (3-2)其中， ， ， ， 切削时消耗功率 由实用机械加工工艺手册表7-4中CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。f) 校验机床进给系统强度已知主切削力.径向切削力按切削手册表1.29所示公式计算 (3-3)其中， ， 所以 而轴向切削力 (3-4)其中， ， ， , 轴向切削力 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530 N(见切削手册表1.30)故机床进给系统可正常工作。g)切削工时： (3-5)其中 所以 (3)粗车B面a) 切削深度。单边余量.分1次切除b) 进给量根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/rc) 计算切削速度 （3-6）其中：, , , m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即， , , , 所以 d) 确定机的主轴转速 按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与378r/min相近的机床转速为 400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度e) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。;其中l=30mm 工序 45 钻、绞 4X9mm透孔机床：Z525立式摇臂钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻9。a) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/rb) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=30m/min。c) 机床主轴转速按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与1061r/min相近的机床转速为1012r/min。现选取=1012r/min。所以实际切削速度 切削工时，按 工艺手册 表6.2-1。 ；其中; ; ，由于有四个孔所以切削工时为第4章 夹具设计与分析4.1 问题的提出图4-1 钻49孔工序图 -为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，邓老师指定我为45#工序（工序草图4-1）设计一个用于立式钻床或摇臂钻床上的钻模。为了缩短生产准备周期，降低夹具制造成本，互换性好，节省装夹时间，夹具设计应做到结构简单，装夹方便，多采用标准件等。本工序所要钻的4个孔相对位置固定，有一定的公差要求。为了使钻孔的位置精确，提高加工精度，必须对零件进行定位，使之满足使用要求。由于4个孔均为透孔，因此要求限制除了的5个自由度。4.2 夹具设计4.2.1 夹具结构和类型的选取 钻床类夹具构造主要分为固定模板式钻模，复盖式钻模、翻转式钻模和回转式钻模四种。其中固定式钻模应用于钻模本身质量较大或钻直径较大平行孔系时；复盖式钻模可卸，工作时可直接复在工件上；用销钉或铰链与夹具体联接。翻转式钻模主要用于加工不同方向的孔。回转式钻模图4-3 用心轴联接钻模板的复盖式钻模图4-2 用铰链联接钻模板的复盖式钻模加工沿圆周分布的孔。本工序采用复盖式钻模较合理，初步设计出两种方案，方案1(图4-2）为用铰链联接模板的复盖式钻模，方案2（图4-3）为用心轴（即变形的销钉）联接模板的复盖式钻模。 比较两方案可发现，由于要被钻的4个孔所在位置距零件上端面较远，若采用方案1，配合上加长钻套，钻模板很难卸下，且钻套伸出太长，刚性降低，加工误差也会随之增大。因此选用方案2为夹具结构。4.2.2 夹具定位元件的选择图4-4 销钉定位定位元件的作用是确定工件在夹具上的正确位置。如夹具上的圆柱销、菱形销和支承板都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据了正确的位置。由钻4-9孔工序图（图4-1）可知，待加工的4个孔与20孔中心以及外圆上两个平面之间有相对位置要求，对100底端面也有垂直度要求，其设计基准为20孔的中心线。该工序对加工精度要求不是很高，要求限制工件5个自由度。选择以20内孔和100大端面为组合定位基准，避免基准不重合误差。其中100端面处以大平面定位，限制 、 、；20内孔处以短圆柱销定位，限制、；另选用90外圆面上距中心线24mm的平面作为基准定位，限制。初步设计出两种销钉方案，方案1（图4-3）将钻模板下部分做成一个内腔，其内部有一个平面与距中心线24的平面贴合来实现定位。方案2（图4-4）用一块连接板将定位销联接在钻模板本体上，其中连接板以两个螺钉紧固在钻模板边缘。与方案1相比，方案2结构简单、工艺性好，利于制造，调节方便。因此，此处定位方式选择方案2。这样一来，实际限制了工件的6个自由度，实现了完全定位，达到了正确限定工件位置的目的，也符合“六点定位”法则。4.2.3 钻套的设计a) 钻套种类的选择 钻套是钻床上特有的一种元件，用来确定刀具的位置和在加工中引导刀具。一般有固定钻套、可换钻套、快换钻套三种。当工件形状或工序的加工条件不适宜采用上述标准钻套时，就要根据具体情况设计特种钻套。例如：该工序被加工9孔与45外圆之间距离比较小，需要设计出特种钻套（图4-7）。b) 钻套内径尺寸、公差及配合的选择钻套内径d应按钻头的引导部分来确定，即钻套内径的基本尺寸，应等于钻头的最大极限尺寸。该工序选用标准钻头9，直柄麻花钻（图4-5）， 标准GB/T6135.3-1996.其结构及相关尺寸如下 ：图4-6 排屑间隙图4-5 标准直柄麻花钻尺寸钻头最大尺寸为9，切削部分长度为81mm，钻头刚度一般，取钻套内径d=9mm，公差采用F7，采用加长钻套。c) 钻套与工件距离S钻套与工件表面的距离S的选择主要考虑排屑和引偏量的问题。间隙过小，排屑不利。间隙过大，会使引偏量过大，加工误差增大。据现代制造工艺基础147页介绍，加工铸铁等脆性材料时常取间隙为（0.30.7）d。此处取S=6mm。钻套总高约按H/d=22.5取得H=21mm，需要指出，为了有利于钻头的引进，钻套内径进口处做成圆角，为了排屑容易，内径下端也作了倒角，并且在钻套与钻模板配合的地方设计为燕尾槽形式（图4-7(b)）。(a) (b) 图 4-7 特种钻套d) 钻套的材料钻套材料一般选择硬度高、耐磨性好的材料。常用材料为T10A,T12A,CrMn钢或20钢渗碳淬火。当钻套内径d10mm时常采用CrMn钢。本工序钻套内径为9mm，材料采用CrMn钢，经热处理后硬度达到HRC6064。4.2.4 钻模板设计生产中，钻模板在保证有足够刚度的前提下要尽量减少其重量。其厚度通常按钻套高来确定，一般取1230mm。此处，由于钻套高H=21mm,且加工孔径不是很大，轴向切削力较小，钻模板厚度采用15mm即可保证有足够刚度。其结构设计见图4-8。图4-8 钻模板4.2.5 夹具体（底座）的设计夹具体是夹具的基座和骨架，用来安装和固定定位元件、夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，所以形位公差有较严格的要求。因为本工件外形和被加工孔的尺寸都不大，所以没有将夹具体固定。本钻模中底座属于夹具体，关于底座的设计有两点值得提及，第一：定位面（图 4-9 所示B面）的大小一定要比100外圆端面小。因为B面是零件的一个定位面，若B面较大，经过多个工件的加工之后，在B面上会因磨损而留下痕迹，致使零件定位误差加大，甚至产生废品。当然，用三个支撑钉代替大平面图4-9 底座来定位也是可取的。第二：底座的支脚设计为四个而不是三个，这是为了便于发现支脚下面是否粘有切屑等污物，以保证钻模能处于正确位置（防止歪斜时影响加工精度，或折断钻头）。4.2.6 其他装置连接板:连接板（图4-10）用于将定位销与钻模板连接起来，是在对4.2.2中所述定位方案1（图4-3）的简化、改进过程中设计出来的。其中连接板以两个螺钉紧固在钻模板边缘，定位销又通过螺母联接在连接板上。方便制造和装配，并且螺母、螺钉都选用了标准件，降低了夹具制造成本，符合夹具设计的总原则。图4-10 连接板4.2.7 夹紧装置的设计计算夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中正确位置不变。夹紧装置包括夹紧元件或其组合以及动力源。a) 夹紧装置的选用 (a) (b) 图4-12 螺母加紧机构图4-11 心轴定位销 工件是在立式钻床上进行加工，加工力及振动较大，要求夹紧装置具有足够的强度。鉴于该工件较小，批量又不大，并考虑到使夹具结构简单，降低生产成本，因此，本设计采用由螺杆、螺母和开口垫片组成了螺母夹紧机构。其中螺杆与定位短销组合成一根心轴（图4-11），使其同时具有定位和加紧作用。定位心轴的右端（即定位短销所在端,图4-12 (a)）用螺母紧固在底座上，另一端通过螺母压在钻模板上进行夹紧，配合上具有快卸功能的开口垫片(图4-12 (b)，加工前拧紧螺母，夹紧工件，以防工件旋转，加工后松开螺母不用全部旋出，即可依次取下垫片、钻模板和工件，实现了快速加紧和松夹，提高了生产效率。b）夹紧力的确定 本夹具采用的是螺旋夹紧中的螺母加紧机构。查现代机床夹具设计11表4-1 螺母夹紧力表4-1 螺母夹紧力P125，表4-23，螺旋夹紧机构夹紧力的计算，摘得表4-1： 结 构 简 图螺纹直径/mm螺距/mm手柄长度/mm作用力/N夹紧力/N 81.2550502050101.560501970121.75808035101621001004140202.51401004640 101.5120453550121.751407053801621901007870202.5240100795024331015012840 40.781013050.891518061112024081.251430340101.51740450121.7520.5455101622650540该设计为“用扳手的六角螺母”，螺纹直径10mm，螺距1.5mm，手柄长度120.mm，作用力45N，夹紧力3550N。c） 力源装置的选用由于螺旋加紧机构增力比较大，实际上所需原动力很小。并且操作简单，因此采用手动即可。4.2.8 切削力计算表4-2 钻削切削力 工 件 材 料加工方法刀具材料钻削力矩M切削力F结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢扩钻高速钢耐热钢（HB141） 钻高速钢灰铸铁（HB190）钻高速钢钻硬质合金 扩钻高速钢可锻铸铁（HB120）钻高速钢钻硬质合金铜合金钻高速钢工件材料：灰铸铁（HB190)刀具材料：高速钢钻削力矩M： （4-1）钻削力F： （4-2）符号注释：f每转进给量，mm D钻头直径，mm Kp修正系数 Kp=（HB/150)0.6 （4-3）其中: D=10mm, f=0.13mm/r, Kp=（HB/150)0.6=（190/150）0.6=1.15所以， 钻削力矩 Nm 钻削力 N4.2.9 机床夹具精度校核该钻模能否确保工件的精度要求，下面将进行有关误差的分析和校核：工件上被加工的4个9孔未注公差值，查公差与配合实用手册 ，得基本尺寸20mm对应的公差为0.12mm：尺寸12mm对应的公差为0.10mm。（1）影响尺寸20mm的误差分析。a）定基误差：由于基准重合，所以定基误差=0图4-13定位简图b）定位误差：本工序定位方式为一孔一面定位。查现代机床夹具设计P136，表4-28，定位误差计算。知：工件在夹具中的定位误差： （4-3） 其中：为定位孔与定位销间的最小间隙。查得 ， =+0.039，由零件图知 所以 c）夹紧误差：在夹紧工件时，定位面接触变形甚小，工件壁部弹性变形可能使被加工孔的轴线在卸下工件后变斜，但其值较小，估计不会大于0.01mm，可按=0.01来估算。d）安装误差：钻模不需要在钻床上安装，因此不考虑。e）调整误差：调整误差可分两项，一项是钻套座孔轴线对定位端面的的距离尺寸（即工件相应尺寸的平均尺寸，此处是12）公差，其值可取工件相应尺寸公差（0.12mm）的1/3至1/5，今按1/5取为0.024mm；另一项是钻套内外圆的同轴度允差，一般取0.01至0.005mm，今取为0.01mm。这两项之和为0.058mm。图4-14 钻模对刀误差 f）对刀误差： 对刀误差即钻头在加工过程中的偏斜误差。图4-14为钻模对刀误差计算简图，刀具与钻套的最大配合间隙Xmax会引起刀具的偏斜，将导致加工孔的偏斜量X2 ： （4-4）式中 B： 工件厚度 H： 钻套高度 S： 排屑空间的高度工件厚时，按X2计算对刀误差：=X2；工件薄时，按Xmax计算对刀误差：=Xmax。而该工序中虽然不算深孔，但由于孔所在平面距零件上表面较远，仍视为厚工件情形进行计算。由零件图知：B=8mm；由前面设计内容知： H=21mm , S=6mm ，钻头按mm，钻套内孔按mm，钻头磨损量定为0.02mm，则有： 以上各项误差，按最大值相加时，其总和=0.063+0.01+0.058+0.061=0.192mm钻床夹具”）。图4-15 夹具装配模型图图4-16 49孔钻床夹具装配图 第5章 全文总结 本次毕业设计，到此为止基本完成了此法兰盘的加工工艺规程编制和第45号工序“钻4-9孔”的专用夹具设计。在工艺规程的编制中，首先通过分析零件图，具体计算出了各表面的加工余量、工序余量和工序平均尺寸等，绘制出毛坯图。然后以第10号工序和45号工序为例对切削余量及基本工时进行了计算。接着绘制出工艺卡片，在填写、绘制工艺卡片的同时对每道工序的定位和夹紧方式做了分析与选择。在夹具设计方面，采用机床夹具手册的相关知识和计算研究方法，首先对夹具结构类型、定位方案、加紧方案做出选择，再对定位元件、夹紧装置、导向装置及夹具体等各个部分进行具体设计，然后对夹具切削力、夹紧力、机床精度等做出校核计算，最终绘制出夹具装配图和模型图，从装配总图中拆分出钻模板、特种钻套、底座、连接板和心轴等非标准件的零件图。 参考文献1 阎光明，侯忠滨，张云鹏.现代制造工艺基础.西安:西北工业大学出版社,20072 王先逵.机械加工工艺手册，北京：机械工业出版社，第二版,20033 邓文英.宋力宏.金属工艺学.北京：高等教育出版社，第五版，20084 吴 拓.简明机床夹具设计手册，北京：化学工业出版社,20105 陈宏钧.机械加工工艺设计员手册. 北京：机械工业出版社，20096 陈宏钧.实用机械加工工艺手册. 北京：机械工业出版社，20037 陈宏钧.金属切削工艺技术手册. 北京：机械工业出版社，2013.48 王权民.机床夹具设计，第1版,北京：科学出版社，20119 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书,北京：机械工业出版社,199410卢秉恒.机械制造技术基础，第三版，西安：机械工业出版社，200711朱耀祥，蒲林祥.现代夹具设计手册.北京：机械工业出版社,201112钱云峰.殷锐，互换性与技术测量. 北京：电子工业出版社，2011.413李名望.机床夹具设计实例教程. 北京：化学工业出版社,2009致 谢借此机会，首先我要感谢我的恩师邓老师。之前，在她给我们讲授专业课时，我已感受到她渊博的知识和认真负责的工作态度。在我考研期间，邓老师也给了我很大的指导和帮助。这次，有幸能再次在她的指导下完成我的本科毕业设计。在完成此次毕业设计的整个过程中，邓老师倾注了大量的心血，从论文选题到开题报告，从工艺规程的制订到夹具的设计，每一副图中的每条线、每个尺寸、每处标注，报告中的每一句话、每个公式、每一个字，她都严格把关，循循善诱。在此我表示衷心感谢。还要感谢其他老师们，以及我的家人、同学和朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们台前幕后的默默支持和鼓励，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。 由于时间仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！毕业设计小结通过本次毕业设计，对以往所学的知识进行了回顾和复习，同时也是一种查漏补缺的过程。通过老师的指导，与同学的交流，使设计过程中遇到