车床法兰盘机械加工工艺与夹具设计

车床法兰盘机械加工工艺与夹具设计车床法兰盘机械加工工艺与夹具设计/车床法兰盘机械加工工艺与夹具设计摘要《机械制造工艺学》是机械专业的一门主要专业课,是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性,要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性。本次毕业设计的课题是6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，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的确定。第二步，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及分析，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工序。第三步,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。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，设计第三道工序—钻法兰盘孔的夹具。先提出设计问题,再选择定位基准,然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。通过以上的概述，整个设计基本完成。关键词：法兰盘;加工工艺;夹具设计""a，,a，,ａ．６１40a,：,,，,.,.,,.,,，,,.aｓ．,,,.,.，-．，,,.．,.：;;目录\ｏ"１-３"\h\ｚ\ｕ摘要ﻩ422900627＼ｈI\l"4２2900６2８" 4２2900628\h第1章引言 ４229０0629\h1＼l"４22９006３０"１.1概述 42２9０0６3０\h1＼ｌ"4229０0631"1.2课题的发展趋势ﻩ4229006３1＼ｈ11.3.1课题研究的内容ﻩ42290０63３＼h21．3．2课题的意义ﻩ42290０634\ｈ2\l＂４2290063５＂第２章零件的分析 42２900６35＼ｈ4\l"4229006３６＂2.1零件的工艺分析ﻩ422９００６36\h42.2确定毛坯的制造形式ﻩ4２29006３７\h5\l＂42２９00６３8＂2.3基面的选择ﻩ422900638\h５２．4制定工艺路线 ４２２9０0639\h5\l"422900640＂２．5机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ４２２90０640\h82．6确定切削用量及基本工时ﻩ422９006４１\h12\l＂42２９00642＂2．6.１工序Ⅰ 4２２900６42\h１2\ｌ"422900643"2．６.2工序Ⅱ 42２900６４3\h１９\l"422900644"２.6.3工序Ⅲﻩ42２９006４4\h31＼l"４22900645"2．6.4工序Ⅳﻩ4２290０645\h36\ｌ＂422900646＂2．6.５工序Ⅴ 42２9006４6\h40＼ｌ"422900647＂2.6.6工序Ⅵ 422９006４7\h422.6.8工序Ⅷ 42２9006４9\ｈ４４＼ｌ"４22９00６５0"第3章夹具设计ﻩ422９00650\h46＼l"4２２900651"3.1问题的提出ﻩ42290０651\h4６3.2夹具设计ﻩ42２9０0652\h４６\l＂42２９０065３"3.2.1定位基准的选择 4２2900653\h46\l＂4229006５4"３.2.2切削力及夹紧力计算ﻩ42290065４\h47\l"422900655"3.2.3定位误差分析ﻩ４229００655\ｈ５03.２.4夹具设计及操作的简要说明ﻩ42290065６\h５０参考文献ﻩ42２900658\h52致谢 ４２290０6５９＼ｈ５3第1章引言１．1概述机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称，机械制造过程主要是机械制造工艺的实施过程。而机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它的原则是在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益。为了制定的工艺规程切实可行，一定要了解和熟悉所加工的零件的材料和结构，并注意采用机械化和自动化措施，以节省劳动力。[１］机床夹具是机械制造中一项极其重要的工艺装备。工件在机床上加工时，为了保证工件的加工精度以及提高其生产效率，必须使工件在机床上相对于刀具占有正确的位置,这个过程称之为定位。在切削过程中为了克服工件受到外力(切削力，惯性力，重力等)的作用而破坏定位，还必须对工件实施加紧力,这个过程称之为夹紧。[2]提高工件的加工精度，提高生产率,同时可以降低劳动强度，改善工人的劳动条件，而且,夹具对保证产品质量,缩短产品试制周期等都具有重要意义。[3］1．２课题的发展趋势法兰盘由英国传入我国，法兰盘在我国的制造业、建筑业以及其它行业应用非常广泛。上世纪9０年代初，日本打开了我国的法兰市场，紧接着欧美等其它国也陆拥而至，这使得我国的法兰市场开始迅速壮大。[4］最近几年,我国在法兰的制造方法和使用方法方面获得了一些重大突破,受到整个制造产业链和市场需求量大的重大影响影响，加上政府政策的支持，大量的工厂和个人加工作坊逐渐开始大批量制造法兰成品。通过调查发现，近几年全球在法兰方面的市场容量特别大，产量规模急剧增加,价格也十分昂贵，这也导致了我国加快我研发法兰新产品的脚步,这才有了近几年各种新类型、新功能的法兰大量浮出水面的壮观。[5]现代先进的工业科技是机械制造业最坚实的后盾,为其提供了先进的技术指导。因此，在现代化条件下，机械制造业正朝着减少原料消耗、提高生产效率、加强稳定性和可靠性、提高加工精度的新技术方向发展。其主要表现为:(1)不断优化的常规工艺（2）不断发展的新兴加工方法(3)加工工艺及自动化等高新技术的结合[6]由于现代加工设备的大量应用，使得传统机械加工的指导方法发生了重大改变,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。6由于夹具是机械加工不可缺少的部件,而机械加工正朝着着高效率、高精度方向发展,所以夹具技术也需沿着高精度、高效率、通用性好、经济适用程度高的方向发展。[7］1.3课题研究的内容及意义１．3.1课题研究的内容(1）绘制法兰盘零件图,进行工艺分析。(２）制定工艺路线，确定加工工艺规程。（3）设计工艺过程中的夹具（4)绘制毛坯图、夹具图。1.３.2课题的意义此次毕业设计的意义是提高学生理论联系实际的能力，并能综合运用所学的机械加工工艺及夹具设计的知识,完成一次零件的加工,提高学生的分析和解决实际工程问题的能力。通过此次毕业设计,可以达到如下目的:(1）培养学生正确安排工艺规程。运用机械加工工艺规程及工艺装备设计的基本理论,并理论联系实际,能够正确安排零件在机械加工中的定位、夹紧以及工艺路线。(2）提高学生的机械零件结构设计能力。通过此次设计车床法兰盘的训练,能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、经济且合理而又能保证加工质量的夹具。（3)提高学生使用参考书以及资料的能力。通过已给定的需要设计的零件，能够找到可以参考的书籍，利用已经验证的理论、公式设计出合理的零件。（4）提高学生计算机绘图能力。根据已知的数据和所设计的零件的结构,绘制出正确的零件图，装配图。总之,希望通过这次设计可以提高学生分析问题、解决问题的能力,为将来所从事的机械行业打下一定的基础。

第2章零件的分析此次题目所给的零件是6１40车床上的法兰盘（见图2-1)，法兰盘是车床上起联接作用的重要零件。图2-1零件图２．1零件的工艺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Φ20为中心，包括:两个Φ的端面,尺寸为Φ的圆柱面,两个Φ90的端面及上面的4个Φ9的透孔.Φ的外圆柱面及上面的Φ6的销孔，Φ90端面上距离中心线分别为３４和24的两个平面。这组加工表面是以Φ２0为中心,其余加工面都及它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面。2．2确定毛坯的制造形式零件的材料为２00，年产量大约为1000件,属于中批生产类型，而且零件的轮廓尺寸不大，所以采用金属模铸造,同时，由于法兰盘毛坯比较简单，为了提高生产率和保证加工精度，在铸造毛坯时采用成队铸造,然后再进行机械加工。2.3基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要过程之一。基面选择得正确及合理，不仅可以保证加工质量，还可以提高生产率。否则，在加工工艺过程中就会出现错误,甚至还会造成零件大批报废，造成生产无法正常进行。[８](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及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,但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。９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Φ45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。（2)精基准的选择选择精基准时主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准及工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算,此处不在重复。2.4制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。[9]除此以外，还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。制定工艺方案如下:工艺方案一:工序Ⅰ粗精铣Φ20ｍm工序Ⅱ钻铰孔Φ20并倒角工序Ⅲ粗车Φ100,Φ45,Φ９0的外圆,粗车B面及Φ90的端面工序Ⅳ精车Φ100,Φ４5,Φ90，的外圆,精车B面及Φ９0的端面,倒角,切越程槽工序Ⅴ粗精铣Φ９0外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序Ⅵ钻4×Φ9透孔，钻Φ4孔,钻铰Φ６的销孔工序Ⅶ磨Φ4５，Φ100的外圆,磨Φ90上铣销掉的一平面工序Ⅷ抛光B面工序Ⅸ刻字划线工序ⅩΦ100外圆无光镀铬工序Ⅺ检查工艺方案二：工序Ⅰ车Φ１00mm端面，车Φ100mm外圆柱面工序Ⅱ车Φ端面及外圆柱面工序Ⅲ钻孔Φ19.5,绞孔至Φ2０工序Ⅳ钻4×Φ９透孔工序Ⅴ钻Φ4孔，再钻Φ6孔工序Ⅵ铣Φ９０圆柱面上的两个平面工序Ⅶ磨B面及Φ９0外圆柱面工序Ⅷ磨Φ90外圆柱面上距离轴线24的平面工序Ⅸ抛光B面工序Ⅹ划线刻字工序ⅪΦ100外圆无光镀铬工序Ⅻ检查工艺方案的比较及分析：上述两个方案的特点在于:方案一采用同时铣削加工两个端面，可以提高效率,而方案二采用车削端面,可以保证精度，方案一的生产率虽高但精度不能保证,应把保证精度放在首位,故选用方案二车削两端面。两个方案在加工深孔Φ2０时都采用了先钻再铰的方案。但由于此孔长度为91属于深孔，且要求粗糙度为１.6,精度要求较高,采用铰的话不仅效率低而且不能达到精度。所以在钻孔完毕后再到拉床上进行拉削加工。由于各端面及外圆柱面都及Φ20轴线有公差保证,所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用Φ２0孔为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下：工序Ⅰ车Φ１０0mm端面,车Φ100mm外圆柱面，倒角及粗车。工序Ⅱ车Φ端面及外圆柱面,倒角。工序Ⅲ钻、扩、铰孔Φ20，钻4—Φ9透孔工序Ⅳ钻Φ4孔，再钻Φ６ｍm工序Ⅴ钻4—Φ9透孔工序Ⅵ铣Φ90圆柱面上的两个平面工序Ⅶ磨B面及Φ90外圆柱面工序Ⅷ磨Φ90外圆柱面上距离轴线24的平面工序Ⅸ抛光B面工序Ⅹ划线刻字工序ⅪΦ1０0外圆无光镀铬工序Ⅻ检查上述加工方案看起来是合理的.但如果仔细考虑零件的技术要求和可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,主要表现在工序Ⅳ钻Φ4孔,再钻Φ６孔由于在设计夹用夹具时要以Φ９0圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ４孔，再钻Φ６孔工序前.并且工序Ⅲ及工序Ⅴ序可并为一个工序,否则就有点繁琐。因此最后确定的加工工艺路线如下:工序Ⅰ车Φ1０0端面，车Φ1０0的外圆柱面，倒角,粗车Ｂ面。以Φ的端面及外圆柱面定位。选用６１4０卧式车床。工序Ⅱ车Φ端面及外圆柱面。倒角，车退刀槽，车Φ90端面，以Φ100端面及外圆柱面定位。选用6１４0卧式车床并加专用夹具。工序Ⅲ钻孔，扩孔Φ1９．8mm再铰至Φ２0及钻、扩4-Φ9透孔。以100外圆柱面及端面定位，选用Z５25立式钻床并加以专用夹具。工序Ⅳ铣Φ90圆柱面上的两个平面，以Φ100端面及Φ19.８mm孔定位，选用Ｘ5２K立式铣床及专用夹具。工序Ⅴ钻Φ4孔，再钻Φ6mm孔,以Φ４5端面及Φ20mm内圆柱面及Φ9０圆柱面上距离轴线34工序Ⅵ磨B面及Φ90外圆柱面，以Φ20mm孔及Φ１０0mm端面，Φ端面定位。选用Ｍ142０A工序Ⅶ磨Φ90外圆柱面上距离轴线２4的平面。以Φ100端面,Φ端面及Φ２0ｍｍ孔定位。选用７1２5高精度卧轴矩台平面磨床及专用夹具。工序Ⅷ抛光B面工序Ⅸ划线刻字工序ⅩΦ10０外圆无光镀铬工序Ⅺ检查以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。2.5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200，硬度200，毛坯重量约为2.8，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，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下:(1)Φ外圆表面此外圆表面为６级,参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量,见表３-１。[1０]表3－１加工余量表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外圆0.６450.017Φ半精车外圆1.4４5．60．1Φ（续表)粗车外圆347＋0．3Φ毛坯5５0０.5Φ(2）Φ外圆表面参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量,见表3-2。表3-2加工余量表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外圆0.６100-０。46Φ半精车外圆1．41０0．６粗车外圆４10２毛坯6106０.8Φ(3)B面中外圆柱面参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量,见表3-３。表3-3加工余量表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磨外圆0．２45-0.6Φ粗磨外圆0.84５.２半精车外圆1４6粗车２47毛坯601061Φ1（4)Φ2０的孔参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量,见表３－4。表3-4加工余量表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拉孔0．22０＋0.04５Φ２0扩孔0.919.8+0.1Φ19．８钻孔918+0.6Φ１8毛坯１0(5)Φ的端面1）按照《机械制造工艺设计简明手册》表6-2８,铸件重量为2.8，Φ端面的单边加工余量为2．0～3．0,取2.0，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；[１1]２)精车余量:单边为0.2(见《实用机械加工工艺手册》中表３.2-2)，精车公差既为零件公差-0.０8；3)半精车余量:单边为０.6(见《实用机械加工工艺手册》中表11－27），半精车公差的加工精度为9,因此可以知道本工序的加工公差为-0.12；4)粗车余量：粗车的公差余量（单边）为２.0-０．2-0.6=１.2;粗车公差：现在规定本工步(粗车)的加工精度为1１级,因此,可以知道本工序的加工公差为-0.３２,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。Φ端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图,如图3-2所示。图3－2加工余量图由图3-1可知：毛坯名义尺寸为：９4+２=9６（）毛坯的最大尺寸:９6＋0.7=96.7(）毛坯的最小尺寸:96-0.8=９5.２(）粗车后最大尺寸：94+1.2=９5.2()粗车后最小尺寸:9５.2-0.3２=94.8８（）半精车后最大尺寸:94+0.6=94．６(）半精车后最小尺寸:９4.6-0.1２=94.４8()精车后尺寸为9４最终确定的加工余量,见表3-5。表3-5加工余量表工序加工尺寸及公差铸造毛坯粗车半精车精车加工前尺寸最大96．７95.29４.6最小95.2９4.8８94.48加工后尺寸最大９6.７9５．2９4.６９4.04最小９5.２94.８894.48９3.9６(续表）加工余量21．2０.60.2加工公差1.50．320.120.08法兰盘的铸件毛坯图见毛坯图。2.6确定切削用量及基本工时2.6．1工序Ⅰ工序Ⅰ：车削Φ100端面及外圆柱面,倒角，粗车B面。加工条件：工件材料:２0０δ2２0模铸加工要求：车削Φ100端面及外圆柱面，粗车Ｂ面机床:61４0卧式车床刀具:采用刀片的材料为１5,刀杆尺寸1６2５9０1５,=120.5计算切削用量:（１）粗车Φ１00端面 １)已知毛坯长度方向的加工余量为3+０．8-0．7，考虑的模铸拔模斜度，=4２）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１6×25>３~5,以及工件直径为10０时，ｆ=０.71.０。按６140车床说明书（见切削手册)取f0.93)计算切削速度，按式2-1计算（寿命6０)：（)(2-１)式中：=３42,=０.1５,=0．３5,0.2。修正系数见《切削手册》表１.2８，[1２]＝1.44，=0．8，=1.04,＝0.81,=０.97。所以x1.44x0.8ｘ1．０4x0．81x0.9７=158．6（）4)确定机的主轴转速,按式２-2计算：（２-2)所以5０４按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8),及５０４相近的机床转速为４8０及６０0。现选取=4８0。所以实际切削速度１1０。5)切削工时，按式2-3计算：(2-３)40,=2,=０,=０所以0．098（)(２)精车Φ100端面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f根据《实用机械加工工艺手册》表2.４－２．取f=0.２机床主轴转速＝480所以切削工时：＝０.４４（)(3)粗车Φ１00外圆柱面，同时检验机床功率和进给机构强度１）切削深度单边余量2,分二次切除。2)进给量根据《机械加工工艺手册》取0．9。３)计算切削速度,按式2－１计算:=１32m4)确定机床主轴转速４２0按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表４.２-８)及４２0相近的机床转速为４80，现选取480。所以实际切削速度；５)检验机床功率主切削力按式2-4计算:＝(2-4)式中=2９８5，=1.０，=0.65,＝-0．１5,0.63＝0．61所以=298５1．00.515００.６３0.89=1１22.4(N）切削时消耗功率,按式2－5计算：=（２-5）由此，得＝＝=２.81()由《实用机械加工工艺手册》表7-4中61４0机床说明书可知，6１40主电机功率为7．5.转速为４8０时主轴传递的最大功率为4.5.所以机床功率足够,可以正常加工。6)校验机床进给系统强度已知主切削力＝1122.4N．径向切削力按式2-６计算:=(２-６）式中＝1９40,=0.9,=０.6,=-0.30.59=0.5所以=1９401.50.515０0．59０.5=203（N)轴向切削力按式２-7计算：＝(2-7)式中＝２880,＝1.0,＝0．５,=－０.４，0.３4=1.17轴向切削力=28８0１.50．５15００.341.17=442（N）取机床导轨及床鞍之间的摩擦系数μ=0.1，则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为μ（+)=４42+0．1(１１22.4+203）=442+1３２.5=574.5N而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530Ｎ(见《切削用量手册》表１.30)故机床进给系统可正常工作。[１3]7）切削工时,按式２-3计算：式中１0=４＝2所以=0.１(4）半精车Φ１00外圆柱面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同,故其余在此省略进给量f根据《实用机械加工工艺手册》表２.4-２取0.2主轴转速４80所以切削工时0.17(5)精车Φ１00外圆柱面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同,故其余在此省略进给量f根据《实用机械加工工艺手册》表２.4-2取0.２主轴转速４80所以切削工时0．33(6)粗车Ｂ面1）切削深度单边余量3０,分15次切除2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0．93）计算切削速度,按式2-1计算:式中:=３４2,=0．15,=0.35,0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即＝1.44，＝0.８，=１.０4,=0.81,=0.97带入式2-1中,得１.440.8１．0４0．８10.97１2６m4)确定机的主轴转速3７8按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．2-8),及37８相近的机床转速为4０0。现选取=4００。所以实际切削速度５)切削工时，按式2-8计算：(２-8）式中3０;＝0;=0所以１5=１.２5（)２.6．2工序Ⅱ工序Ⅱ:车Φ端面及外圆柱面有，车Φ90端面机床：6140卧式车床刀具：采用刀片的材料为１5,刀杆尺寸16259015,=120.5(１)粗车Φ端面1）切削深度。单边余量1.22)计算切削速度，按式2－１计算:式中：＝342，＝0．15,=０.35,0.２。修正系数见《切削手册》表1．28,即=1.４4,＝0.8,=1．04,=０.８１，=0．97。所以,带入式２-１，得1.４40.81.０４0.810．97187m３)确定机床主轴转速5５３按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表４.2－８),及553相近的机床转速为６00。现选取＝6０0。所以实际切削速度５)切削工时，按式２－8计算：式中25;=４;＝２;所以1=0.0６(）(2)半精车Φ端面1）切削深度单边余量1.２2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取０.23)计算切削速度,按式2－1计算:式中：＝3４２,＝0．１5,=0．35，0.2。修正系数见《切削手册》表１.28,即=1.44,=0．8,＝1．04,=０．81，＝0.97所以1.44０.81.0４0．８10.９71８７m４）确定机床主轴转速553按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8),及553相近的机床转速为600。现选取=60０。所以实际切削速度5)切削工时，按式２-8计算：式中2５;＝４;＝2所以1=0.26（)(3)精车Φ端面１)切削深度单边余量１.22)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取０.13)计算切削速度,按式2-1计算:式中：=３42,＝0．１5,=０．３５，０.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即=1.４4，=0.8,=1．０4,＝0.81,=0.9７。所以１．440.８1.040.8１0.９7１8７m４)确定机床主轴转速5５３按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8），及553相近的机床转速为600。现选取=600。所以实际切削速度５）切削工时，按式２-8计算：式中25;=4;＝2;1=0．26()(４)粗车Φ外圆柱面1)切削深度单边余量为2．2分两次切除。2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0.83)计算切削速度,按式2-1计算:式中：=342,=０.15，＝0.35,0．2。修正系数见《切削手册》表1.2８,即＝1.44,=０．8，=1．０4,=0．81,=０.97。所以1.440.８1.040.8１0.978９m4)确定机床主轴转速75３按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表４．2-8)，及７５3相近的机床转速为75０。现选取=750。所以实际切削速度5)切削工时，按式2-8计算：式中41;＝4;＝０所以2=0.０9()(５)半精车Φ外圆柱面1)切削深度单边余量为0.7２)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0．23)计算切削速度,按式2-1计算:式中：＝３４2,＝０.1５，=0.3５,０．2。修正系数见《切削手册》表１.２8,即=1．44,=0.8，=1.0４,=0．8１,＝0.9７。所以１.440.８1．0４0.８10.9796m4)确定机床主轴转速578按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．2－8),及５7８相近的机床转速为60０。现选取=６00。所以实际切削速度5)切削工时,按式2-8计算:式中４1;=4；=0所以０.37()(６）精车Φ外圆柱面1）切削深度单边余量为0．3分两次切除。2)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0．23)计算切削速度,按式2-１计算:式中:=342,=0.15，=0．３5,0.２。修正系数见《切削手册》表1.28,即＝1．44,=０.8,=１．0４,=０.8１，＝０.9７。所以１.4４0.８1.040.810.9７９6m4)确定机床主轴转速５85按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．2－８),及5８5相近的机床转速为６00。现选取=60０。所以实际切削速度5)切削工时,按式2－8计算：式中４1;=4;=00.7５(）(7)粗车Φ９０端面1)切削深度单边余量为1．2一次切除。２)进给量根据《实用机械加工工艺手册》取０．８3)计算切削速度，按公式2－1计算:式中：=342,=０.１５,=０.35，0.２。修正系数见《切削手册》表1．2８,即＝１．44，=0.8,=1.０4,=0.81,＝0．9７。所以１.44０.８1.040.８1０.971２2m4)确定机床主轴转速431按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8),及431相近的机床转速为480。现选取=480。所以实际切削速度5)切削工时,按式２-８计算式中2２.5；=4;=00．0７()(8)半精车Φ９0端面1)切削深度单边余量为0.７一次切除。２）进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0．２3）计算切削速度,按式2-1计算式中:=３42,＝0.1５,=0．35,０.2。修正系数见《切削手册》表1.2８,即=1.４４,=0.8,=1.０4,=0．８1,＝0.97。由此，得1.４４0.81.04０.810.97１３4m4）确定机床主轴转速4５8按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8，及４58相近的机床转速为480。现选取=480。所以实际切削速度5）切削工时,按式2-8计算：式中２2.5;＝4;=0所以0．28(）(9）精车Φ9０端面1）切削深度单边余量为0．3一次切除。２）进给量根据《实用机械加工工艺手册》取0.23)计算切削速度,按式2－１所示计算式中:=34２,＝０.15,=０.３5,0.2。修正系数见《切削手册》表１.28,即=１.4４,=0.8,=1.04,=０.８１,=０.97。所以1.４40.８1.0４0.8１0.９71３4ｍ４)确定机床主轴转速458按机床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8,及458相近的机床转速为480。现选取=4８0。所以实际切削速度５)切削工时，按式2-8计算:其中２2.５;=4;＝0所以0.31()2.６.３工序Ⅲ工序Ⅲ：钻、扩、铰Φ20ｍｍ孔,钻4×Φ（１）钻Φ18孔机床：Ｚ525立式钻床刀具:根据《实用机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W１８4V.1)进给量根据《切削用量手册》表1０－6６,当铸铁≤20０时,Φ１8时，取0.3。２)切削速度:据《实用机械加工工艺手册》表10－70，及1０-66，查得3５m.3)确定机床主轴转速6１９.２按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．2-２）,及619.2相近的机床转速为５55。现选取＝5５５。所以实际切削速度4)切削工时,按公式2-8计算:式中９1;＝1０;=4;所以0.63()（2)扩Φ19.8孔查相关资料知:在用钻头进行扩钻时，其切削速度及进给量和钻同样尺寸的实心孔时的切削速度及进给量之关系为:式中的、——加工实心孔进的切削用量.现已知0.３６（《切削用量手册》表2．7)42．25m(《切削用量手册》表2.1３)1)进给量取１.5×0．3６0．51按机床选取0．5２)切削速度0.4×42．２51６.9ｍ3)确定机床主轴转速2７1．8按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．２-２),及２７1.８相近的机床转速为275。现选取=27５。所以实际切削速度5）切削工时，按式2-8计算：式中91;104ｍ所以0.78(）(3)绞孔至Φ2０１)进给量取1．５×0．360．5１按机床选取０.５2)切削速度按切削手册选取0．4×48.2519.３m.３)确定机床主轴转速2９8.３按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表４．2-2),及29８.3相近的机床转速为275。现选取=275。所以实际切削速度4)切削工时,按公=式２-８计算:式中91;＝７;=3所以0.73()(４)钻4×Φ9孔机床:Ｚ525立式钻床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表10-６1选取高速钢麻花钻Φ９.1)给量查《切削用量手册》表２8-13，取0．1３2)切削速度根据《切削用量手册》表10－70,及10-66,查得３0ｍ．3)确定机床主轴转速，按式2－1计算：１0６1按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-5),及1０61相近的机床转速为101２。现选取=１0１2。所以实际切削速度５)切削工时，按式2-８计算:式中8;=4;=3；所以0.11()由于有四个孔所以切削工时为４０.4４2.6.4工序Ⅳ工序Ⅳ：铣Φ90圆柱面上的两个平面(１）铣距中心线34的平面。机床:Ｘ63T卧式铣床刀具：根据《实用机械加工工艺手册》表１0-６4选用硬质合金圆柱铣刀15。铣刀寿命１８0１00/104０1)切削深度2=10所以有=5２)进给量查《机械加工工艺师手册》表10-118及表10-119得，进给量0.20.35齿按机床行选取0．3齿。[14]３)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-70,及1０-６6,查得1１5．即6.9m4)确定机床主轴转速，按式2－1计算:2１.97按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表6-39),及21.97相近的机床转速为22.５。现选取＝2２．5。所以实际切削速度当=２2.5时,工作台的每分钟进给量应为０.310２2.5＝67.5（)查机床说明书有=6０()。5)切削工时,按式2-9计算;所以1.５()０．75()铣两次的总时间为1.5+0.75＝２.２5(２)粗铣距中心线２4的平面。机床：X63T卧式铣床刀具:根据《实用机械加工工艺手册》表10-6４选用硬质合金圆柱铣刀1５．铣刀寿命1８0100／1０４0／1)切削深度4＝20所以有=52)进给量查《机械加工工艺师手册》表10-１18及表１0-11９得,进给量0.２0.３5齿按机床行选取０．3齿3)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-７０,及10-６6,查得115．即6.9m4)确定机床主轴转速，按式２－1计算:21.9７按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表6-3９)，及2１．９７相近的机床转速为２２.5。现选取=22.５。所以实际切削速度当＝２2.5时,工作台的每分钟进给量应为0.３１0２2.5=６7.5（)查机床说明书有=6０()5)切削工时,按式2－９计算:所以1.5(）铣４次的总时间为44×１.５=6(3)精铣上两平面１)切削深度查《机械加工工艺师手册》表1０-1１9,取＝１2）进给量查《机械加工工艺师手册》表10-118及表10－１１9按机床选取0．2齿3)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-7０，及10-66，查得19０.即11.４m4)确定机床主轴转速，按式2-1计算:3６.3按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表6-39),及36．3相近的机床转速为37.５。现选取＝37.5。所以实际切削速度当＝３7.5时，工作台的每分钟进给量应为0．２１037.5＝75()查机床说明书有＝８0（）5）切削工时,按式2-9计算：所以1.125()铣2次的总时间为２2１.125＝2.252.6.5工序Ⅴ工序Ⅴ：钻Φ4孔,再钻Φ6mm钻Φ4孔机床：Z５２5立式钻床刀具:根据《实用机械加工工艺手册》表1０－6１选取高速钢麻花钻Φ４.1)进给量查《机械加工工艺师手册》表28-13，取０.132)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表10-70，及10-６６,查得2434m.取30m3)确定机床主轴转速,按式2-1计算：２388按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表4．２-５),及2388相近的机床转速为2012。现选取=2０１2。所以实际切削速度５）切削工时,按式２-8计算:式中１3；=4;＝3所以0.08()(2）扩Φ６孔刀具:根据《实用机械加工工艺手册》表１0-６1选取高速钢麻花钻Φ６．１）进给量查《机械加工工艺师手册》表2８-１３,取0.132)切削速度根据《实用机械加工工艺手册》表1０-70,及10－6６,查得２４３4m.取3０m3)确定机床主轴转速15９２按机床说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表４.2-5),及１5９2相近的机床转速为159２。现选取＝１4２６。所以实际切削速度5)切削工时,按式2－８计算：式中7;＝4；=3所以０.0７()2.6.6工序Ⅵ工序Ⅵ：磨B面及Φ90外圆柱面(1）粗磨B面机床1３５0A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料Ａ46６P３5０×4０×12７其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#，硬度为中轮１级，陶瓷结合剂，６号组织，平型砂轮,其尺寸为350×４0×1272)切削用量的选择。查《实用机械加工工艺手册》表33-42有工件速度＝18ｍ纵向进给量＝0.5B=２0(双行程)切削深度＝0．01５73）切削工时,按公式2-1０计算：(2-10）式中被加工直径加工宽度单边加工余量系数工作台移动速度工作台往返一次砂轮轴向进给量工作台往返一次砂轮径向进给量代入式２-10中,得＝2.５()(2)精磨B面切削用时，按式3－1０计算:=2.8（)(3)磨Φ90外圆柱面机床1350A轻型外圆磨床选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料A46６P3504０１27其含义为:砂轮磨料为刚玉，粒度为46＃，硬度为中轮1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为350ｘ４0x127切削用量的选择。查《实用机械加工工艺手册》表33－42有工件速度=１8m纵向进给量＝0．5Ｂ=２0(双行程）切削深度＝0．0157切削工时，按公式2-10计算代入式2-１0中，得=0.55()２.6．7工序Ⅶ工序Ⅶ：磨Φ9０外圆柱面上距离轴线24的平面机床1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见《实用机械加工工艺手册》第三章中磨料A４66P3504０12７其含义为：砂轮磨料为刚玉,粒度为4６#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮，其尺寸为35０x4０x12７２）切削用量的选择。查《实用机械加工工艺手册》表3３-42有砂轮轮速15００(见机床说明书)27．5m工件速度=10m轴向进给量＝0.5B＝20(双行程)切削深度=0.０153)切削用时，用公式3－10计算代入式２-10,得＝0.53()2.6.8工序Ⅷ工序Ⅷ：抛光B面查《实用机械加工工艺手册》表10－253选取抛光磨料为碳化硅.由《实用机械加工工艺手册》表10-254选取磨料精度为46＃由《实用机械加工工艺手册》表10-25５选取抛光轮速度3０3５ｍ最后，将上述工序的工时定额和切削用量的计算结果,以及其它加工数据,填入机械加工工艺卡片。ﻬ第３章夹具设计为了保证加工精度，提高生产率和降低劳动强度,有些工艺过程需要设计专用夹具。经过及指导老师协商，决定设计钻Φ4孔,再扩Φ6深为7孔的钻床专用夹具,以及钻4×Φ9的钻床专用夹具。第两套夹具都可以用Z５２5立式钻床,刀具为Φ４、Φ６和Φ9高速钢直柄麻花钻。3.1问题的提出第一套夹具主要用来钻Φ４孔和扩Φ6的孔,此孔的表面技术要求和形位公差均不高,无特殊要求,且加工此孔时Φ孔的外端面及Φ20孔的内表面和Φ90圆柱面上的两平行平面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证精度和提高生产率的同时可以设计较之简单的夹具。第二套夹具主要用来钻4×Φ９的孔，此孔的表面技术要求和形位公差均不高,无特殊要求,且加工此孔时Φ孔的端面及Φ孔的外圆面都已加工出来,可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序,在保证精度和提高生产率的同时可以设计较之简单的夹具。3.2夹具设计３.2.1定位基准的选择对于第一套夹具,由零件图可知,Φ４及Φ6的孔的轴线对Φ2０的轴线有对称度要求,对Φ9０的两平行面有垂直度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。为了使定位误差为0,应选择以Φ20的孔定位的自动定心夹具，但这种定心夹具在结构上过于复杂，不得降低生产成本。因此,本设计只选用以Φ20孔的内表面为主要定位基面，另选用Φ4５的端面和Φ90圆柱面上距离轴线34平面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺旋夹紧的方式。对于第二套夹具,由零件图可知，Φ9的孔的轴线对Φ20的轴线有平行度要求,其设计基准为Φ20孔的中心线。所以,本设计选用以Φ孔的端面为主要定位基面，选用以Φ孔的外圆面为辅助定位基面。为了降低生产成本，本设计选择采用螺旋夹紧的方式。3.2．2切削力及夹紧力计算钻φ4孔扩φ６孔:刀具:高速钢钻头Φ4由《机械制造工艺设计手册》P可查得切削扭矩(３－１)轴向力(3－2)切削功率２πM·ｎ·10()(３-3）式中:2２5.６３1.90．8５58.61０．８4或６0.８70．９０．13２０12或142６所以当钻Φ4孔时有225.6３x４x1.9x0.１３x0．87x10=0.29１(Ｎ·m）558．60x4ｘ1ｘ0.13x0.9=3９３.15(N)2πx0.2９1x２01２x１０=３.６76（)同理扩Φ６孔时有２25.63x6ｘ1.9x0.13x0.87x10=0.４39(Ｎ·ｍ)5５8.6０x6x1x0．１3x0.９=５89．73(N)2πx0.439x1426x1０=３．9３1（)钻4×φ9孔:刀具：高速钢钻头Φ9225.６3ｘ9x1.9x0.１3x0．8７x10=０.6５6(N·m）558.60x9x１x0.1３ｘ０.9=884.59(N)2πM·n·10()＝2πx0.６56ｘ1０12x1０=4.169()如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构,即由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不仅结构简单、容易制造,而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。[１５]根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件，可得夹紧计算公式4-１（3-４）式中F——夹紧力(N)F——作用力（Ｎ）