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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：制定法蘭盤的加工工藝，設(shè)計(jì)
銑R10圓弧槽的銑床夾具
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
機(jī)械工程系
2012年12月20日
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目: 制定法蘭盤（圖5-24）的加工工藝，設(shè)計(jì)銑R10圓弧槽的銑床夾具
設(shè)計(jì)要求：1、中批生產(chǎn)；
2、選用通用設(shè)備；
3、采用手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)；
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、繪制加工工件圖，計(jì)算機(jī)繪圖；
2、制訂零件的加工工藝過程，填寫零件加工工藝過程卡一張和所有工序的工序卡；
3、制設(shè)計(jì)指定的工序夾具，繪制夾具全套圖紙；
4、編寫設(shè)計(jì)說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫；
5、答辯時(shí)交全套夾具工程用圖紙、設(shè)計(jì)說明書、工
藝過程卡和工序卡，并交電子文稿。
設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年11月26日至2012年12月14日
答辯時(shí)間：2012年12月14日
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
2012年11月24日
目 錄
序言
1. 零件的分析
1. 零件的作用---------------------------------4
2. 零件的材料---------------------------------4
3. 零件的結(jié)構(gòu)---------------------------------4
4. 零件的工藝分析-----------------------------4
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1.確定毛坯的制造形式-------------------------------------5
2.2.基面的選擇-------------------------------------------------5
2.2.1.粗基準(zhǔn)的選擇-----------------------------------------5
2.2.2.精基準(zhǔn)的選擇-----------------------------------------5
2.3...制定工藝路線---------------------------------------------6
2.3.1.工藝方案的比較--------------------------------------6
2.3.2.工藝方案的確定--------------------------------------7
2.4.機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定-------8
2.5.確定切削尺寸及基本工時(shí)-------------------------------10
三．夾具設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------24
四．總結(jié)------------------------------------------------------------29
五．參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------29
序言
機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，以及相關(guān)課程后從理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`。考察實(shí)際分析問題，解決問題的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這將是我們即將進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前所學(xué)的課程設(shè)計(jì)的一次深入理解與適用。
就我個(gè)人而言，希望通過這次課程設(shè)計(jì)，提高分析問題解決問題的能力為將來從事的工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
由于本人水平有限，設(shè)計(jì)的過程中難免會(huì)有許多不足之處，希望指導(dǎo)老師能在查閱的過程中指出我所存在的問題，謝謝！
一.零件的分析
1. 零件的作用
法蘭盤在數(shù)控機(jī)床里起支撐作用和導(dǎo)向作用，是回轉(zhuǎn)體零件。它的主要作用是連接處的固定及密封。
2. 零件的材料
2.1、特性：該零件的材料為HT150，鑄造成型，具有良好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，工藝性能較好。大多在正火狀態(tài)和調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。
2.2、用途：法蘭盤連接使用方便，能夠承受加到的壓力。在工業(yè)管道中法蘭的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)鍋爐房或生場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)，到處都是法蘭連接的管道和器材。通俗的講，法蘭盤的作用就是使得管件連接處固定并密封。
3. 零件的結(jié)構(gòu)
3.1、由零件圖可知，該零件的重要表面或端面的粗糙度最高要到達(dá)1.6這么高的精度，可見，該零件時(shí)一個(gè)重要的連接結(jié)構(gòu)零件。
3.2、為了保證加工精度，在加工過程中要盡量減小加工裝夾次數(shù)，盡可能使加工在同一軸線锪表面間完成，這樣可使零件的加工工藝更迅捷，并能保證表面粗糙度。
4. 零件的工藝分析
4.1、基準(zhǔn)的分析。
①粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于本零件來講，可歸為軸類零件，我們應(yīng)盡可能選擇不加工表面要求不高的為粗基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)選取原則，現(xiàn)選取Φ87mm，前端面的中心線作為粗基準(zhǔn)，加工Φ87mm的兩個(gè)外端面以及Φ87mm的底端的前端面。
②精基準(zhǔn)的選擇：以Φ62mm所在端在為精基準(zhǔn)的加工表面，以此為基準(zhǔn)，并逐步加工Φ87mm左右兩端面，Φ40左右兩端面，Φ62左右兩端面，以及Φ50的內(nèi)孔端面，2×0.5的退刀槽，4×Φ7mm和Φ15mm的定位孔，隨后再倒圓角R3,倒角C1。
4.2、零件的尺寸分析
①定位尺寸：根據(jù)上面的基準(zhǔn)分析，定位尺寸為Φ87mm端面所在的平面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行定位。
②限位尺寸：分別以Φ31mm，Φ40mm的內(nèi)孔及Φ62d11所在的兩端面為基面和裝夾表面進(jìn)行限位。
二.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1．確定毛坯的制造形式
零件材料HT150考慮零件在機(jī)床上運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)效率保證加工精度可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形狀可以與零件形狀盡量接通，內(nèi)孔鑄為直徑25毫米。毛坯尺寸通過確定加工余量后在決定。在考慮提高生產(chǎn)效率保證加工精度后采用鑄造成型。
2.2．基面的選擇
工藝過程中重要的工作之一，正確與合理的定位選擇。可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。
2.2．1 粗基準(zhǔn)的選擇，對(duì)于法蘭盤而言可歸為軸類零件，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)或加工表面要求不高的為粗基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取Φ87mm的中心線作為粗基準(zhǔn)，加工外圓表面及Φ87mm底端前端面。
2.2．2 精基準(zhǔn)的選擇，以Φ62mm為精基準(zhǔn)加工表面。這一精加工表面包括Φ87mm外圓端面，右端面，Φ31mm內(nèi)孔，Φ40mm內(nèi)孔，Φ62mm外圓端面，Φ50mm內(nèi)孔，左端面，Φ11mm和Φ7mm的定位孔以及2×0.5的退刀槽。
2.3．制定工藝路線:
制定工藝路線得出零件加工的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的情況下，可以考慮萬能型機(jī)床配以專用夾具提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降至最低。
2.3.1 工藝路線方案的比較：
工藝方案一：
工序00：下料，取材料HT150的直徑95×35mm鑄鐵進(jìn)行鑄造。
工序01：車外圓直徑87mm，平右端面到30mm，倒圓角R2。工序05：車直徑30mm,直徑40mm內(nèi)孔，單邊留有0.03mm 的加工余量。
工序10：到內(nèi)圓角R2。
工序15：粗車-半精車-精車直徑62mm外圓，車退刀槽2×0.5mm，倒角C1。
工序20：鉗工劃線，用麻花鉆4×Φ7mm的孔，锪沉頭孔直徑11mm的孔。
工序25：以直徑87mm的前端面為基準(zhǔn)，銑直徑87mm的后端面,和直徑62mm的上端面，保證兩面的平行度達(dá)到要求。
工序30：以直徑20mm的球頭銑刀銑R10的凹槽。
工序35：銑以外圓直徑87mm的中心線為基準(zhǔn)，保證78.5mm的端面。
工序40：鉗工去毛刺。
工序45：清洗終檢入庫。
工藝方案二：
工序00：下料，取材料HT150的直徑95×35mm鑄鐵進(jìn)行鑄造。
工序01：車Φ87mm的外圓及Φ87的底端前端面，保證長度30mm，倒圓角R3.
工序05：車內(nèi)孔Φ31mm，Φ40mm保證留有單邊加工余量0.03mm，倒圓角R2
工序10：以Φ87mm的中心線為基準(zhǔn)，粗車~半精車~精車Φ62mm的外圓端面，使達(dá)到要求，車底端面14mm，車退刀槽2×0.5mm，倒圓角C1。
工序15：車Φ50mm的內(nèi)孔，單邊留有0.03mm的加工余量。
工序20：鉗工劃線，以Φ87mm的底端前端面為基準(zhǔn)畫出Φ7mm及Φ11mm的位置，再用磨花鉆鉆4×Φ7mm的小孔，用锪刀锪沉頭孔Φ11mm的內(nèi)孔，使之到達(dá)要求。
工序25：以Φ87mm的底端前端面為基準(zhǔn)，銑Φ87mm的上端面及Φ62mm的端面，保證長度27mm，使兩面達(dá)到平行度要求。-
工序30：以Φ20mm的球頭銑刀銑削加工R10的凹孔，使之達(dá)到要求。
工序35：銑以外圓Φ87為基準(zhǔn)，控制78.5mm的端面。
工序40：鉗工去毛刺。
工序45：清洗已加工的零件，終檢入庫。
2.3.2.工藝方案的確定
方案一：工藝清晰，但過于繁瑣，對(duì)工人操作不方便，且費(fèi)時(shí)，生產(chǎn)效率低。
方案二：該工藝是采用對(duì)工件進(jìn)行一次盡量加工能加工的部位的工藝方案，該方案提高了工人的生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，有利于增加效益。
經(jīng)以上分析：選擇方案二。
2.4．機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛培尺寸的確定
由于零件材料為HT150,查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，根據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
圖1 法蘭盤的鑄造件毛坯圖
2.4.1 車Φ87mm的外圓表面的加工余量及公差，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表2.2~2.5,取外圓長度余量均為2Z=8mm均為雙邊加工。
車削加工余量為：粗車2×2mm，走刀兩次
公差：徑向的偏差為-0.12/-0.14
2.4.2 車Φ31mm,Φ40mm,Φ87mm底端前端面的加工余量：毛坯為實(shí)心，不沖孔，兩內(nèi)孔的精度要求介于IT7~IT8之間，參照《工藝手冊(cè)》表2.3-9及2.3-12確定工序尺寸及余量為：
車孔：Φ31mm,Φ40mm的內(nèi)孔，單邊留有為0.03mm的加工余量，則
Φ31內(nèi)孔車削余量為2Z=12mm
Φ40內(nèi)孔車削余量為2Z=15mm
Φ87外圓端面2Z=5mm,保證長度30mm
2.4.3 車削Φ62mm的外圓端面，車退刀槽2×0.5mm，倒圓角C1
車削Φ62mm的加工余量為2Z=6mm（均為雙邊加工）
粗車2×2.5mm,半精車2×0.3mm,精車2×0.2mm、
車退刀槽：加工余量2Z=7mm，
在車削加工完成Φ62mm后用切斷刀切削2×0.5mm的退刀槽，且倒圓角C1。
2.4.4車Φ50的內(nèi)孔，單邊留有加工余量0.03mm
車削余量2Z=24mm，均為雙邊加工
2.4.5鉆孔（Φ7mm或Φ11mm）
查《工藝手冊(cè)》2.2~2.5，先鉆Φ7mm的小孔，工序尺寸加工余量，鉆孔Φ7mm，锪孔Φ10mm，精鏜為0.5mm。
2.4.6銑削加工余量，精銑各端面：
Φ62mm的端面2×1.2mm，Φ87mm的端面2×0.7mm，半精銑2×0.3控制兩面的平行度。粗銑8.5mm（離Φ87的中心線35mm）
以球頭銑刀粗銑6mm（使Φ87的底端前端面距銑刀中心線4mm）.
2.4.1 機(jī)械加工余量，工序尺寸的確定
表一. 各工序的加工余量
工序號(hào)
工序內(nèi)容
工序尺寸/mm
一次走刀余量/mm
二次走刀余量/mm
三次走刀余量/mm
四次走刀余量/mm
01
車直徑87mm端面
95×30
2
0.5
0
0
車直徑87mm外圓
87×30
2
1
0
0
倒圓角R2
1
0.5
0
0
05
鉆直徑31mm的孔
31
2
1
0.5
0
車直徑40mm的孔
8
1.5
0.5
0
0
倒圓角R2
1
0.5
0
0
10
車直徑62mm的孔
18
2.5
0.5
0.3
0.2
車退刀槽2×0.5mm
2×0.5
0.25
0.25
0
0
車直徑62mm端面
87×27
1.5
0.5
0
0
倒圓角C1
0.5
0
0
0
15
車直徑50mm的孔
12
2
1
0.5
0
20
鉆直徑7mm的孔
12
2
0.5
0
0
锪直徑11mm的孔
6
1.5
0.5
0
0
25
以Φ20mm的球頭銑刀銑R10的槽
78.5
1
0.5
0
0
30
銑以外圓Φ87mm的軸線為基準(zhǔn)保證尺寸78.5的端面
78.5
2
1
0.5
0
2.5.確定切削尺寸及基本工時(shí)
工序00：加工材料HT150，鑄造成型
工序01：車外圓Φ87 端面，倒圓角R3
1.加工條件
工件材料：HT150，鑄造成型
加工要求：粗車Φ87mm的外圓，底端前端面，表面粗糙度值R2為12.5，倒圓角R2
機(jī)床CA6140臥式機(jī)床
刀具：刀具為YT15材料，刀桿尺寸為16mm×25mm，Kr=90o，r0=15°α0=8°.rξ=0.5mm
1.計(jì)算切削用量
（1）粗車Φ87底端前端面
1）確定端面最大加工尺寸，一直毛坯尺寸方向的加工余量為8mm，則毛坯長度尺寸方向的加工余量最大為5mm,留有3個(gè)加工余量給另一端，且同時(shí)倒圓角R2，分兩次加工，a =2.5mm
2）確定進(jìn)給量f，根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表1.4當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，a =2.5mm，工件直徑為87mm時(shí)，f=0.6~1.2mm∕r
按CA6140車床說明書取f=0.81mm∕r（參考書1表3.9）
3）切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的切削公式為（壽命選T=60min）
則 v=k
式中，C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k見《切削手冊(cè)》表1.28，即
k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97
所以
v=×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97m/min=97.15m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速
n= =r/min=325r/min
按機(jī)床說明書，與328r/min相接近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為280r/min和330r/min.。按加工要求，閑選取560r/min。所以實(shí)際切削速度為98.49m/min。
5）計(jì)算切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1，取
L=mm=27.5mm，L=2，L=0，L=0
t=i=min=0.22min
（2）粗車Φ87mm的外圓
1）背吃刀量：單邊余量Z=4mm，可用二次切除。
2）進(jìn)給量 ：根據(jù)《切削手冊(cè)》表1.4，選用f=0.7mm/r
3)計(jì)算切削速度：見《切削手冊(cè)》表1.27，可得 v=98.62m/min
4）確定主軸轉(zhuǎn)速
n==r/min=331r/min
按機(jī)床選取n=450r/min。所以實(shí)際切削速度為
V==r/min=134.3r/min
5）檢驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力F按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
F=Cafvk
式中，C=2795，x=1.0，y=0.75，n=-0.15
可計(jì)算得： k=0.67min
所以F=2795×2×0.7×98.49×0.89N=1915,06N
故切削時(shí)所耗功率P==kw=3.14kw
由CA6140機(jī)床說明書可知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為450r/min
時(shí)，主軸傳遞的最大功率為5.5kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
6）切削工時(shí)
t=；式中，L=17mm，L=4mm，L=0
t=0.67min
（3）車Φ87mm外圓倒角
取a=1mm，f=0.81mm/r見《切削手冊(cè)》表1.6，R=12.5，刀尖圓弧半徑r=3.0mm
切削速度
v= 式中C=242，m=2，T=60，x=0.15，y=0.45，K=1.44，K=0.81，代入數(shù)據(jù)，可計(jì)算得： v=113.6m/min
有 n==416r/min
按機(jī)床說明書選取 n=450r/min
則此時(shí) v=123mm/min
切削工時(shí) t= 式中L=12mm，L=12mm，L=0
則可得 ： t=0.044min
工序05：鉆內(nèi)孔31mm，車40內(nèi)孔，倒內(nèi)圓角R2.
切削用量計(jì)算如下：
⑴鉆31孔。
=0.5mm/r（見《切削手冊(cè)》表2.7）
=12.25m/min(見《切削手冊(cè)》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）
=r/min=125r/min
按機(jī)床選取=136r/min(按《工藝手冊(cè)》表4.2-2）
所以實(shí)際切削速度==m/min=13.24m/min
則切削工時(shí) ==min=0.67min
式中，切入=10mm，切出=5mm，=30mm。
⑵車40mm內(nèi)孔。
切削用量計(jì)算如下：=0.5mm/r，=25mm，走刀2次則 ==1.44m/min=111.6m/min
則 ==r/min=888.08r/min
實(shí)際切削速度為： ==m/min=112m/min
切削工時(shí)： ==min=0.027min
式中，切入=4mm，切出=0mm，=8mm。
⑶倒內(nèi)圓角R2。
取=1mm，=0.51mm/r，=12.5m。刀具圓弧半徑=1.0mm。
則切削速度：
==1.440.81m/min=159m/min
==r/min=1265.3r/min
則實(shí)際=1000r/min
所以，=125.6m/min
切削工時(shí)： ==min=0.046min
式中，切入=1mm，切出=0mm，=2mm。
工序10：車62mm的外圓，端面，退刀槽20.5mm，倒角。
⑴車62mm的外圓。
1〕粗車加工余量22.5mm，則切削速度：
==m/min=83.55m/min
主軸轉(zhuǎn)速： ==r/min=391.09r/min
按機(jī)床選取=450r/min，則實(shí)際切削速度為;
==m/min=96.13m/min
切削工時(shí)：
==min=0.084min
2〕半精車加工余量20.3mm。
=0.28mm/r，切削速度;
==m/min=180.6m/min
則主軸轉(zhuǎn)速：
==r/min=912.7r/min
按機(jī)床選取=820r/min。所以實(shí)際切削速度為
==m/min=160.9m/min
切削工時(shí)： ==min=0.07min
3〕精加工余量20.2mm。
=0.23mm/r，確定切削速度：
==m/min=205.65m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速： ==r/min=1055.8r/min
按機(jī)床選取=1000r/min。則實(shí)際切削速度為
==m/min=195.25m/min
切削工時(shí)為： ==min=0.073min
所以，總工時(shí)為： ==（0.084+0.07+0.073）min=0.227min
⑵車退刀槽2mm。
刀具選擇：切斷刀20.5mm，則=0.25mm，=0.25mm/r。
確定切削速度：
==m/min=248.9m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
==r/min=1277.97r/min
按機(jī)床選取=1000r/min，則實(shí)際切削速度為
==π62r/min=194.77r/min
切削工時(shí)：=2mm，=0mm，=2mm。
==min=0.016min
工序15：車Ф50的內(nèi)孔，單邊車削余量0.03mm，車削余量為2Z=24mm，雙邊均進(jìn)行加工。
1. 粗車Ф50mm內(nèi)孔
機(jī)床：CA6140臥式車床
刀具：刀片材料為YT15材料，刀桿尺寸為16mmX25mm，Kr=90°，=15°， ，r=0.5mm。
(1) 確定進(jìn)給量f
根據(jù)《切削手冊(cè)》表15-8
取f=0.6mm/r
（2）切削速度： V=
式中，C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k見《切削手冊(cè)》表1.28，即 k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算得： v=106m/min
（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： n=
數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得n=675r/min
按機(jī)床說明書，現(xiàn)可選取700r/min，所以與實(shí)際切削速度相近。
（4）計(jì)算切削工時(shí)
t=（1+y+）/nf=40+1/700×0.6=0.09min
精車Ф50mm內(nèi)孔
（1） 確定進(jìn)給量f
查《切削》手冊(cè)表8-58 取f=0.4r/min
（2） 切削速度
根據(jù)以上公式代入數(shù)據(jù)可計(jì)算
v=×1.44×0.8×0.81×0.97m/min
=112m/min
（3） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===713r/min
按機(jī)床說明書，現(xiàn)可選取n=750r/min
（4）計(jì)算切削工時(shí)
t=40+1/750×0.4=0.13min
工序20：鉆7mm孔，锪11mm的沉頭孔。選用機(jī)床型號(hào);C365L
⑴鉆7mm孔。
=0.5mm/r(見《切削手冊(cè)》表10-6）
=0.29m/s，即17.4m/min，（見《切削手冊(cè)》表10-15）
確定主軸轉(zhuǎn)速：
==r/min=791.2r/min
按機(jī)床選取=560r/min。則實(shí)際切削速度為
==m/min=12.3m/min
切削工時(shí)：=2mm，=1mm，=12mm
==min=0.054min
⑵锪圓柱孔沉頭孔11mm。
根據(jù)有關(guān)資料，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆空時(shí)的1/2~1/3，故，
=1/3=1/30.5mm/r=0.17mm/r
=1/3=1/312.3m/min=4m/min
==r/min=115r/min
按機(jī)床選取=120r/min，則實(shí)際切削速度為：
==m/min=4.15m/min
切削工時(shí)：=2mm，=0mm，=6mm
==min=0.39min
總工時(shí);
=4+4=4()=4(0.054+0.39)=1.78min
本工步中，加工11沉頭孔的測(cè)量長度是工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，故按圖樣要求合理。
工序25：以Φ87mm的底端前端面為基準(zhǔn)，銑Φ87mm的上端面及Φ62mm的端面，保證長度27mm，使兩面達(dá)到平行度要求。
1.1.加工條件
工件材料：HT150，金屬模鑄造
加工要求：粗精銑Φ87mm的端面及Φ62mm的端面
機(jī) 床：X63W臥式銑床
刀 具：Φ100mm的硬質(zhì)合金端面銑刀
1.2.計(jì)算切削用量
1.2.1半精銑Φ87mm的后端面
（1）確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削手冊(cè)》表13-10，可選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5mm/r
（2）切削速度
查《工藝手冊(cè)》表1.18，可確定v=70m/min
（3）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
采用Φ100mm的硬質(zhì)合金端面銑刀，d=100mm，齒數(shù)為12，則
n==r/min=223r/min
根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果，以及采用機(jī)床型號(hào)為X63W臥式銑床，查《工藝手冊(cè)》表4-17可選取
n=235r/min
故實(shí)際切削速度
v==73.19 m/min
當(dāng)n=235r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f應(yīng)為
f=f.n=0.5×12×235=1410mm/min
（4）切削工時(shí)
根據(jù)所選機(jī)床型號(hào)，可選取 k=60°，a=0.6mm,分兩次銑削
切入長度：L=0.5（D—）+a/tan.k+(1-2)=7.3mm
切出長度：取L=2mm，L=12mm
則切削工時(shí)
t==0.03min
1.2.2 銑削Φ62mm的端面
（1）確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削手冊(cè)》表13-10，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5mm/r
（2）切削速度
查《工藝手冊(cè)》表1.1.8，確定v=75m/min
（3）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
根據(jù)所選機(jī)床型號(hào)，d=100mm，齒數(shù)為12
n=1000v/=1000×75/3.14×100=239r/min
查《工藝手冊(cè)》表4-17-1可選取
n=300r/min
故實(shí)際切削速度
v==m/min=94.2m/min
當(dāng)n=300r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量
f=f.z.n=0.5×12×300=1800mm/min
（4）切削工時(shí)a=2.4mm，分兩次切削
切入長度：L=0.5(D—+a/tank—1=7mm
切出長度：L=2mm，L=15mm
則切削工時(shí) t==0.02min
工序30：粗銑以直徑為20的球頭銑刀銑R10的缺，保證粗糙度12.5。
=0.18mm/齒（參考《切削手冊(cè)》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定=0.3m/s,即18m/min。
采用高速鋼立銑刀，=20mm，齒數(shù)=4。則
==r/min=290r/min
現(xiàn)選用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書，取=300r/min，故實(shí)際切削速度為
==m/min=18.8m/min
當(dāng)=300r/min，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
==0.18430mm/min=21.6mm/min
查機(jī)床說明書，有=23.5mm/min，故選用該值。
切削工時(shí)：利用作圖法，可得出銑刀的行程＋=8mm。因此，機(jī)動(dòng)工時(shí)為
==min=0.35min
工序35：銑以外圓直徑87的軸線為基準(zhǔn)保證尺寸78.5的端面。
以31內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。選用高速鋼圓柱銑刀，=50mm，齒數(shù)=6，走刀兩次。
第一次：
=0.1mm/齒（參考《切削手冊(cè)》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定=30m/min。則
==r/min=191r/min
現(xiàn)選用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書，取=190r/min。故實(shí)際切削速度為
==m/min=29.8m/min
當(dāng)=190r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
==0.16190mm/min=114mm/min
查機(jī)床說明書，有=118mm/min，故選用該值。
切削工時(shí)：利用作圖法，可得出銑刀行程=38.5mm
==min=0.33min
第二次：
采用相同進(jìn)給量，相同的切削速度。利用作圖法可得出銑刀行程=51.7mm。則
==min=0.44min
因此機(jī)動(dòng)工時(shí)為
=+=0.33min+0.44min=0.77mm
工序40：鉗工去毛刺。
工序45： 清洗入庫。
三．夾具設(shè)計(jì)
定位基準(zhǔn)的選擇
從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要重新計(jì)算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與定位襯套正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用銑刀銑R10面進(jìn)行粗精銑加工。同時(shí)進(jìn)行采用手動(dòng)夾緊。
定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為外圓與肩胛面定位。其定位誤差主要為：
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=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
銑削力與夾緊力計(jì)算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位襯套起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動(dòng)，必須對(duì)螺栓施加一定的夾緊力。由計(jì)算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]其回歸方程為 Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(shù)(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
夾具體槽形與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。
定向鍵
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。
U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊來實(shí)現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是完成上平面的粗、精銑加工，根據(jù)GB2243—80
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
夾緊裝置及夾具體設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的螺栓來夾緊工件，采用的移動(dòng)螺栓的好處就是加工完成后，可以將螺栓退后一定距離把工件取出。
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖所示。
夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
本夾具用于在銑床上加工R10圓弧面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，采用轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓夾緊工件。當(dāng)加工完一件，可松開螺栓、加工來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
四、總結(jié)
通過本次持續(xù)三周的夾具課程設(shè)計(jì)，首先通過零件圖來確定加工余量，繪毛坯圖，而后通過計(jì)算切削余量，繪制工藝卡。通過繪制工藝卡片，確定每道工序的定位與夾緊方式，有老師分配任務(wù)進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。整個(gè)過程中對(duì)以往所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧和復(fù)習(xí)，同時(shí)也是一種查缺補(bǔ)漏的鞏固過程。通過老師的指導(dǎo)，對(duì)很多設(shè)計(jì)過程遇到的問題進(jìn)行了解決，也學(xué)到很多知識(shí)，獲益匪淺。
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