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畢業(yè)設計報告(論文) 論文(設計)題目 CA6140車床法蘭盤加工工藝 及夾具設計 作者所在系部： 作者所在專業(yè)： 作者所在班級： 作 者 姓 名 ： 作 者 學 號 ： 指導教師姓名： 完 成 時 間 ： 北華航天工業(yè)學院 本科生畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本設計（論文）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。因本畢業(yè)設計（論文）引起的法律結果完全由本人承擔。 本畢業(yè)設計（論文）成果歸北華航天工業(yè)學院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學院有關畢業(yè)設計（論文）的相關規(guī)定，提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學院有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以營利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設計（論文）的部分或全部內(nèi)容。 特此聲明 畢業(yè)設計（論文）作者： 指導教師： 年 月 日 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)任務書(理工類) 學生姓名： 專 業(yè)： 車輛工程 班 級： 學 號： 指導教師： 職 稱： 副教授 完成時間： 畢業(yè)設計(論文)題目： CA6140車床法蘭盤工藝設計及夾具設計 題目來源 教師科研課 題 縱向課題（?。? 題目類型 理論研究（　） 注：請直接在所屬項目括號內(nèi)打“√” 橫向課題（?。? 應用研究（ ） 教師自擬課題（√） 應用設計（√） 學生自擬課題（　） 其 他（?。? 總體設計要求及技術要點： 1. 對法蘭盤進行工藝過程設計，并編制相應的工序卡片： 繪制零件圖，并對零件圖進行分析；擬定機械加工工藝路線，包括加工方法選擇、定位基準選擇及轉換、確定加工余量和工序尺寸、確定機床、刀夾量具和輔助工具等；編寫零件的機械加工工序卡片。 2. 對指定工序的專用夾具進行設計： 根據(jù)工藝要求，設計并繪制指定工序的專用夾具裝配圖。要求結構合理，工作效率高，制造方便，盡量降低成本和制造難度，設計并繪制夾具所有非標準零件的零件圖。 工作環(huán)境及技術條件： 1. 掌握法蘭盤的加工工藝； 2. 繪制法蘭盤零件圖； 3. 給定零件生產(chǎn)類型：中批量。 工作內(nèi)容及最終成果： 1、課題調(diào)研，完成開題報告、外文翻譯、文獻綜述； 2、編制給定零件機械加工工藝文件，完成機械加工工序卡片一套; 3、根據(jù)給定工序內(nèi)容設計專用夾具，完成總裝圖； 4、設計并繪制一張總裝圖中的所有非標準零件； 5、編寫設計說明書一份。 時間進度安排： 1. 查閱相關資料，撰寫文獻綜述，并翻譯外文資料、開題報告，完成開題（4周）； 2. 準備相關的設計資料，熟悉零件圖，并繪制零件圖（1周）； 3. 繪制零件的毛坯圖（1周）； 4. 完成機械加工工藝卡片的編制； 5. 根據(jù)給定工序，設計專用夾具（3周）； 6. 設計并繪制整套零件圖（2周）； 7. 完成設計說明書一份（1周）； 8. 準備答辯（1周）。 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 摘要 本設計的題目是法蘭盤的加工工藝及夾具設計，法蘭盤是CA6140車床上的一個非常重要的零件。在該車床上，它是用來連接主軸和卡盤的。加工中遇到的主要問題是部分表面的粗糙度要求比較高，以及孔的位置精度要求特別高。 本設計主要包含下面幾個方面：首先，對零件的功能和工藝性進行了分析，然后結合零件各個方面的加工要求，確定零件的毛坯尺寸和制造方法。再選擇合適的基準面，確定加工的精基準和粗基準，根據(jù)選擇的基準，制定兩種以上工藝路線，選擇最合理的那一條工藝路線。然后，依照選好的加工工藝路線，選擇生產(chǎn)過程中用到的量具、刀具和機床，確定每個工序所用的工時以及切削用量。最后，設計鉆φ6孔用到的夾具和銑φ100面用到的夾具。設計夾具，依照零件加工要求以及技術要求，再結合夾具設計的原理和方法，制定夾具設計方案。在滿足加工精度的同時，合理的進行安裝、夾緊，并進一步考慮零件間的連接關系，設計合理的結構以實現(xiàn)零件間的相對運動，再選擇合適的材料。為了保證加工表面的粗糙度，需要使用高轉速、低進給，孔的位置精度則由鉆套保證。 關鍵詞：法蘭盤，工藝，夾具設計，定位，夾緊 Abstract The subject of this graduation design is the process and fixture design of the flange disc, which is a very important part of CA6140 lathe. On the lathe, it is used to connect the main shaft and the chuck. The main problem encountered in machining is that some surface roughness requirements are high, and the position precision is extremely high. This design mainly includes the following several aspects: first of all, analyses the function of parts and manufacturability, and combining with the machining of parts every aspect request, blank dimensions and the manufacturing method of the parts. Then choose the appropriate datum, determine the processing of datum and crude benchmark, according to the choice of benchmark, make two or more process route, choose the most reasonable that a process route. Then, according to the selected process route, select the production process used in measuring tool, cutting tool and machine tool, and cutting parameter of each process used is determined. Finally, design the fixture for the drill phi 6 hole and the fixture used for milling phi 90. Design fixture, according to the requirement of parts processing and technical requirements, combine the design principle and method of fixture design, make the fixture design plan. To meet at the same time, the machining accuracy of reasonable install, clamping, and further considering the connection of parts, design reasonable structure to achieve the relative movement between parts, then choose the right material. In order to ensure the roughness of the surface, high speed and low feed are required, and the position precision of the hole is guaranteed by the drill sleeve. Keywords：flange，processing technic，fixture design，positioning，clamp 目 錄 摘 要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章 緒論 1 1.1選題背景 1 1.2 選題目的和意義 1 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.4 設計的主要內(nèi)容 2 第2章 零件分析 4 2.1零件的作用 4 2.2零件的結構 4 2.3零件的工藝性分析 4 第3章 加工工藝規(guī)程設計 6 3.1確定毛坯的制造形式 6 3.2基準的選擇 6 3.2.1粗基準的選擇 6 3.2.2精基準的選擇 7 3.3表面加工方法的選擇 7 3.4制定工藝路線 8 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9 3.6確定切削用量及基本工時 12 第4章 鉆φ6孔夾具設計 16 4.1 設計時注意的問題 16 4.2 夾具設計 16 4.3 定位誤差分析 17 4.4 夾具設計及操作說明 17 第5章 銑φ100面夾具結構設計 18 5.1 問題的提出 18 5.2 定位基準的選擇 18 5.3切削力及夾緊力計算 18 5.4定位誤差分析 20 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 20 致 謝 25 參考文獻 26 第1章 緒論 1.1選題背景 法蘭盤是一種金屬零件，并且在這個金屬零件的周圍有一些用來和其他零件進行連接的孔。它主要是用來連接兩根管子，法蘭盤上面有孔，可以裝上螺栓，讓兩個法蘭緊密連接起來。法蘭之間用襯墊密封起來。它可以焊接構成，也可以澆鑄而成或者由螺紋連接來構成。法蘭的聯(lián)接是兩個法蘭和一個墊片以及一些個螺母和螺栓所構成的。兩個法蘭的密封面中間放置有墊片，當螺母被擰緊，墊片表面的比壓在達到一定的數(shù)值的時候，墊片就會產(chǎn)生形變，然后就把密封面上不平的地方填滿，這樣的話連接就會變得更加可靠。目前有一些零部件本身就帶有法蘭盤，這也是屬于一種法蘭連接。法蘭連接是管道施工的用到的一種非常重要的連接方法。法蘭連接使用起來非常方便，而且它能夠承受特別大的壓力。所以在工業(yè)管道中，法蘭連接應用的越來越多。 最近幾年全球法蘭領域的市場容量逐漸增大，產(chǎn)銷規(guī)模也隨著大幅增加，價格更是居高不下。目前中國的法蘭產(chǎn)量在亞洲排名第一，法蘭采用先進的技術和工藝，向著高質(zhì)量、高性能的方面發(fā)展。 1.2 選題目的和意義 進行本次畢業(yè)設計的主要意義有： （1）學習法蘭盤加工工藝設計的一般方法，了解和掌握法蘭盤整體設計、夾具設計的過程和計算方法，培養(yǎng)學生分析問題以及解決問題的能力，有助于學生設計思想的養(yǎng)成，尤其是計算的能力和總體設計的能力。 （2）綜合自己所學的課程和查閱的課外書籍等資料和生產(chǎn)實踐學到的知識去解決和分析加工工藝以及夾具設計問題，讓所學到的專業(yè)知識得到進一步的鞏固和深化。 （3）通過計算和畫圖，學會運用標準、查看圖冊、查找規(guī)范、查閱手冊來解決設計中遇到的問題。 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 法蘭盤最開始是英國傳過來的，法蘭盤在我國的水利水電領域、機械領域以及建筑領域的應用已經(jīng)非常廣泛。在1990年之后，日本首先在我國開辟了法蘭的市場，然后歐美一些國家也逐漸地進入了中國市場，這就造成了我國法蘭市場的市場份額大幅度增加。過去這幾年來，在法蘭盤的制造和研發(fā)領域，我國取得了不小的成績，因為產(chǎn)業(yè)鏈以及市場的影響，并且政府還給予了大力支持，大量的法蘭盤成品在個人作坊以及大工廠大量的生產(chǎn)出來了。 1.4 設計的主要內(nèi)容 （1）讀圖。根據(jù)零件的零件圖中的尺寸以及技術要求，檢查圖是否足夠準確、合理，還有就是工藝方面要求是否能真正達到。 （2）繪圖。用AUTOCAD繪制零件的二維圖。 （3）確定毛坯的種類。根據(jù)零件的實際結構以及生產(chǎn)綱領進行毛坯的選擇 ，大部分情況下零件圖上已經(jīng)規(guī)定了毛坯的種類。 （4）確定零件的加工路線。也就是決定零件各個加工部位的加工順序，通過查閱資料確定各個工序所用到的加工設備以及使用的刀量具等。 （5）進行夾具的設計。 重點解決的技術問題 （1）確定這個法蘭盤的工作環(huán)境，進行零件圖的審核以及毛坯的選擇。 （2）擬定詳細的加工路線。 （3）查閱有關的資料確定每個工序的進給速度、切削用量。 預期成果 設計合理的工藝路線和夾具，并進行強度的校核。 1.實驗方法和步驟 （1）知道零件的作用，再對零件進行工藝分析。 （2）確定毛坯的制造方法、尺寸及形狀。 （3）工藝設計。選擇定位的基準、選擇零件表面加工的方法、制定加工的工藝路線，確定加工用到的各種設備以及輔助工具，并確定每一個工序的切削用量和基本加工工時。 2.可能遇到的問題及解決方法 （1）機械加工精度達不到要求 產(chǎn)品的質(zhì)量直接由機械設備的加工精度決定，只有在合理的工藝流程下使用高精度的設備，才能保證零件的質(zhì)量，在設計的過程中，還有許多的因素會影響到加工的精度。比如機械設備發(fā)生磨損會使加工精度變低，使用的刀具和夾具也會造成一定的誤差，所以我們要想保證零件的精度達到要求，就要分析精度的各種影響因素，然后制定相應的解決方法。 （2）零件的表面質(zhì)量達不到要求 零件的表面質(zhì)量會對零件的使用壽命以及性能產(chǎn)生直接的影響。零件表面質(zhì)量的主要影響因素是原材料的性能和切削用量，原材料是選好的，所以主要就是切削用量，要合理的確定切削用量。 3.過去的學習、研究基礎 之前我們有進行過減速器、變速器的設計，對零件的加工工藝以及夾具的設計有了一定的基礎，知道都該查閱哪些資料，以及設計的基本原則。機械零件的設計可劃分為四個階段：計劃設計，這個時間段的目標是編制設計任務書；方案設計，這階段的目的是對設計的方案進行分析；技術設計，這個階段的主要任務是繪制零件圖、裝配圖；試制試驗，這個階段的任務是制定工藝卡片、性能分析報告、實驗方案以及制定改善的措施。 現(xiàn)有儀器設備 現(xiàn)有的儀器設備主要有數(shù)控機床，各種刀具、量具等。 4.設計環(huán)境及協(xié)作條件 公司為我們提供了電腦，讓我們進行電腦繪圖。如果我們有什么不懂的，也可以在車間直接問師傅，那些師傅都在這行干了好多年，能為我們提供很多的幫助。 20 第2章 零件分析 2.1零件的作用 CA6140車床上的法蘭盤是一種盤狀零件，它的應用主要還是在臥式車床上。這類車床的主軸箱上固定著變速箱，通過這個法蘭盤來實現(xiàn)定心的作用。主軸上的中間軸承上的外圓和這個法蘭盤互相匹配，同時這個外圓還和變速箱箱體上的孔相匹配，這樣就能使主軸的各個軸承孔的中心線重合，這樣就能使齒輪正確的嚙合。這個法蘭盤的位置在該車床絲杠的尾部，它主要是用來實現(xiàn)縱向的進給并且把刻度標明。在這個法蘭盤的φ100的外圓上有刻度線，這是通過它來和刻度盤上的刻度相互對齊，這樣就能直接讀出調(diào)整的數(shù)值；φ45的外圓上鉆有底部φ4，頂部φ6的孔，用它來實現(xiàn)精確的定位。法蘭盤中間的φ20通孔是用來讓傳遞力矩的軸通過，它本身只承受了非常小的作用力。 2.2零件的結構 這個法蘭盤是鑄件經(jīng)過加工而得到的，有四個螺紋孔，它們是用來結合螺釘?shù)模瑥亩B接，為了使連接可靠還利用了凹槽，對各個棱角進行了倒角處理讓接觸變得更加容易，進行拋光處理、無光鍍鉻讓零件接觸的地方粗糙度達到要求、外觀也變得更加精美。 2.3零件的工藝性分析 這個法蘭盤一共有兩處待加工表面 1）以φ45外圓為中心的加工表面 該組加工的表面有：φ100-0.34-0.12 ，φ90，φ45-0.60的外輪廓，φ100-0.34-0.12的兩個端面，還有就是φ90左端面和它的倒角，以及φ45-0.60上的過渡倒角，φ200+0.045的中心孔和它左端的倒角。 2）以φ20為中心的加工表面 這一組加工的表面有：φ90左右端面和它的兩個側面，以及同軸的φ4和φ60+0.03的孔，φ45-0.0170的外部輪廓以及它右邊的倒角，3′2的槽，φ200+0.045中心孔右端的倒角，還有φ45-0.0170的右端面。 為了保證重要表面粗糙度達到要求，并且避免加工時切削量較大造成工件的變形或者劃傷已經(jīng)加工的表面，所以整個工藝的過程應該分為粗加工以及精加工。在整個加工的過程中，不管是粗加工的階段還是精加工的階段，都要遵循“先面后孔”的原則，在加工時應該先加工一組表面，然后把這組表面作為精基準加工其它的表面。 第3章 加工工藝規(guī)程設計 3.1確定毛坯的制造形式 在進行毛坯的選擇的時候，應當考慮到車床在運行過程中有正轉、反轉、停止以及啟動等多種狀態(tài)，零件在實際工作的過程中經(jīng)常要承受交變載荷和沖擊性載荷。因為該法蘭盤的年產(chǎn)量達到了中批量的生產(chǎn)水平，并且輪廓的尺寸較小，為了提高生產(chǎn)率以及保證了加工的精度以后，毛坯采用鑄造成型的鑄造方法。為了使零件可靠的工作，確定了毛坯的材料為HT200.零件的外形并不算復雜，所以毛坯的形狀應該盡可能的和零件的形狀接近，在我們把加工余量決定之后才能夠把零件毛坯的尺寸確定下來。 3.2基準的選擇 基準的選擇是機械加工工藝規(guī)程設計中的一個非常重要的環(huán)節(jié)。如果我們選擇了比較合理的基準，那么保證加工的產(chǎn)品的質(zhì)量就能達到我們的要求，并且我們的生產(chǎn)速度也會得到加快。不然，加工過程中會出現(xiàn)各種各樣的問題，嚴重的會造成大量零件報廢，造成很大的的損失。因此，基準的選擇應該在保證加工精度的前提下使得定位簡單準確，夾緊盡可能可靠，加工盡可能方便一些，夾具的結構也盡可能簡單一些。 3.2.1粗基準的選擇 粗基準的選擇實際上就是對第一步加工時用到的定位基準進行選擇，這樣就方便為之后的各個工序選擇合適的精基準。選擇粗基準的有兩個原則：首先是要思考該怎樣合理的分配各個面的加工余量；然后要思考如何才能達到加工面與不加工面之間的尺寸和相互位置的要求。這兩點一般是不能同時做到的，不過對于一般回轉類的零件而言，選擇外圓作為精基準就可以了。對于這個法蘭盤來說，它的每個表面都要進行加工，所以要想每個表面都能夠有足夠多的加工余量，這時粗基準就要選擇加工余量最小的那一個面，結合以上幾點，最后加工的粗基準選擇為φ45的端面以及外圓柱面。在裝夾的時候，使用三爪夾盤夾緊零件，通過限制該零件全部自由度，從而實現(xiàn)完全定位的效果。 3.2.2精基準的選擇 精基準就是以加工過的表面進行定位的基準，故以中心孔φ20為基準加工表面。設計人員在進行精基準的選擇的時候主要應該考慮工序基準和設計基準是否重合，如果這個基準并不重合，這時我們還應該進行尺寸的換算。為了使加工的零件的精度達到要求，并且工件的裝夾足夠穩(wěn)定、可靠，裝夾還盡可能的方便，設計時還應該遵循下面這些原則： 1）基準重合原則； 2）基準統(tǒng)一原則； 3)互為基準原則； 4)自為基準原則。 考慮以上原則和零件的尺寸和加工要求，選用φ20的中心孔和φ100的左端面作為精基準，來限制零件的自由度，進行其他表面的加工。 3.3表面加工方法的選擇 這個法蘭盤的待加工表面有外圓輪廓、端面、側面、內(nèi)控、槽、倒角、圓角等，該零件的材料是HT200.參考《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8，其加工方法選擇如下： 加工步驟 加工表面 表面粗糙度 公差等級 加工方法 1 φ100的外圓面 0.8 IT7 粗車?半精車?磨削，用車刀加工倒角。 2 φ100的左端面 0.8 IT7 粗車?半精車?精車 3 φ100的右端面 0.4 IT8 粗車?半精車?磨削 4 φ45的外圓面 0.4 IT6 粗車?半精車?磨削 5 φ90外圓 0.4 IT6 粗車?半精車?磨削，倒角用車刀加工 6 φ90突臺右端面 1.6 IT7 粗車?半精車?精車 7 φ90突臺左端面 0.4 IT8 粗車?半精車?磨削 8 φ90的距離軸線34mm的平面 3.2 IT8 粗銑?精銑 9 φ90的距離軸線24mm的平面 0.4 IT7 粗銑?精銑?磨削 10 3×2的槽 12.5 IT11 粗車 11 φ45的外圓面 0.8 IT7 粗車?半精車?磨削，用車刀加工倒角 12 φ45的右端面 12.5 IT8 粗車 13 φ20的內(nèi)孔 1.6 IT8 鉆?擴?鉸，用車刀加工倒角 14 φ4孔 12.5 IT11 鉆 15 φ6孔 3.2 IT10 鉆?鉸 16 4×φ9的孔 12.5 IT11 鉆 3.4制定工藝路線 （1）方案一： 工序1 零件毛坯鑄造成型 工序2 人工時效，熱處理 工序3 粗車φ100的左端面和這個外圓面,粗車φ45的左圓柱面，粗車φ90外圓面 工序4 鉆、擴φ20孔至圖樣尺寸 工序5 粗車φ45mm端面，粗車φ45mm外圓，粗車φ90右端面 工序6 半精車φ100mm端面，半精車φ100mm外圓，半精車φ45左圓柱面，半精車φ90外圓，車φ100，90外圓倒角C1.5，φ20孔左端倒角C1 工序7 半精車φ45端面、φ45外圓、φ90右端面，切退刀槽3×2mm，車φ45右端倒角C7及φ20右端倒角C1 工序8 精車φ100端面、外圓、φ45mm左外圓，車過渡倒角R5 工序9 粗銑距中心線34mm的平面、距中心線24mm的平面，精銑距中心線34mm的平面、距中心線24mm的平面 工序10 鉆、擴、鉸4×φ9mm孔 工序11 鉆、擴φ6mm孔 工序12 磨削φ45mm做外圓面 工序13 磨削φ100mm外圓、φ90mm外圓 工序14 精磨φ90mm側面 工序15 精車φ45右外圓，φ90右側面 工序16 鍍鉻 工序17 檢測入庫 （2）方案二： 工序1 零件毛坯鑄造成型。 工序2 人工時效。 工序3 粗車φ45的右端面，粗車φ90的右側面，粗車右φ45的外圓柱面，粗車φ90的外圓柱面。 工序4 粗車φ100的左端面，粗車φ90的左側面，粗車φ100的外圓柱面，粗車左φ45的外圓柱面，粗車φ100的右端面。 工序5 鉆、擴、鉸φ20孔并車孔左端的倒角。 工序6 半精車φ100的左右端面、φ90的左端面，精車φ100的左端面以及φ9的左端面。半精車外圓φ45、φ90、φ100、半精車φ45柱體的過度倒圓。車φ100圓柱面上的倒角C1.5。 工序7 半精車、精車φ90右端面。車3×2的槽。倒C6×45°和C1×45° 角。 工序8 精車φ100的左端面、φ90的右端面 工序9 粗銑、精銑φ90柱體的兩側面。 工序10 鉆φ4孔，鉸φ6孔。 工序11 鉆4×φ90孔。 工序12 磨削外圓柱面、φ100的右端面、φ90的右端面、φ90的左端面。 工序13 磨削φ100的外圓面，φ90的外圓面。 工序14 磨削距離軸線距離為24mm的側平面。 工序15 鍍鉻。 工序16 檢測入庫。 上面兩種加工工藝方案的特點在于：方案二是先粗加工毛坯的表面，是按照加工的原則來加工的，就是先粗加工，再半精加工，最后精加工。在鉆Φ20的中心孔時確定了基準，確?？椎男挝还睿贿^加工孔Φ20的順序有一定的影響，同時因為零件有幾個面與Φ20有圓跳動的要求，并且在后面的加工會對它的精度的產(chǎn)生影響，這樣很難保證它們的位置的準確性。而第一種工藝路線方案中效率較高，而且位置精度較易保證。工序的安排比較合理，因為這個設計基準和工藝基準是重合的，這樣就能使零件待加工的表面的質(zhì)量和粗糙度達到加工要求。 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 這個零件的材料是HT200.它的硬度為180-199HBS，零件的毛坯的重量大概是2kg，零件的生產(chǎn)類型是中批量生產(chǎn)，毛坯的制造方法為鑄造。 根據(jù)上面的資料，確定各個面的加工的余量，以及工序尺寸和毛坯尺寸： 1）φ100的外圓表面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精車外圓 0.5 100 0.24 φ100-0.34-0.12 半精車外圓 1.5 100.5 0.30 φ100.5-0.300 粗車外圓 4 102 0.6 φ102-0.30+0.30 毛坯 6 106 1.6 φ106-0.8+0.8 2）φ45右外圓表面 此外圓表面的公差等級為IT6級，參考《實用機械加工工藝手冊》確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精磨外圓 0.2 45 0.017 φ45-0.0170 精車外圓 0.4 45.2 0.039 φ45.2-0.0390 半精車外圓 1.4 45.6 0.1 φ45.6-0.10 粗車外圓 3 47 0.3 φ47-0.2+0.1 毛坯 5 50 1.0 φ50-0.5+0.5 3)φ90的外圓表面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精車外圓 0.5 90 0.6 φ90-0.60 半精車外圓 1.5 90.5 0.7 φ90.5-0.4+0.3 粗車 4 92 1.0 φ92-0.5+0.5 毛坯 6 96 2.0 φ96-1.0+1.0 4）φ45的外圓表面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精車外圓 0.6 45 0.6 φ45-0.60 半精車外圓 1.4 45.6 0.7 φ47-0.4+0.3 粗車 2 47 1.0 φ47-0.5+0.5 毛坯 4 49 2.0 φ49-1.0+1.0 5）φ100的左端面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精車端面 0．2 91 0.6 φ91-0.60 半精車端面 0.8 91.2 0.7 φ91.2-0.4+0.3 粗車 2 92 1.0 φ92-0.5+0.5 毛坯 3 94 0.6 φ94-0.60 6）φ100的右端面和φ90的左端面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 工序名稱 工序余量 精車 0.2 半精車 0.8 粗車 2 毛坯 3 7）φ90的右端面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 工序名稱 工序余量 精車 0.2 半精車 0.8 粗車 2 毛坯 3 8）φ90的圓柱面上和φ20孔中心線距離為34mm的平面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 工序名稱 工序余量 半精銑 0.7 粗銑 10.3 毛坯 11 9）φ90的圓柱面上和φ20孔中心線距離為24mm的平面 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 工序名稱 工序余量 精磨 0.06 精銑 0.15 半精銑 0.7 粗銑 20.1 毛坯 21 10）φ45的右端面 a)根據(jù)《工藝手冊》表6-28，鑄件的重量大概為2kg，φ45-0.0170mm面的單邊的加工余量應該在2.0到3.0之間，取Z=3.0mm,之后鑄件的公差可以根據(jù)這個表得出，材質(zhì)系數(shù)為M1，復雜系數(shù)為S2，所以鑄件偏差為-0.8+0.17； b）精車余量：單邊余量是0.2mm，根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中的表3.2-2，精車公差就是零件公差，也就是0.017mm； c）半精車余量：單邊余量是0.8mm，根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中的表11-27，這道工序的加工公差是0.1mm； d）粗車的余量：粗車的單邊的公差余量為Z=3.0-0.8-0.2=2mm； 粗車公差：我們現(xiàn)在把粗車這一步的加工精度定為IT11級，因此，我們可以知道本工序的加工公差是0.16mm，但是由于毛坯以及之后的每一個工步的加工都會有加工公差，因此我們確定的加工余量實際上就是理論上的加工余量，加工余量又可以分為最小加工余量和最大加工余量之分。 11）孔φ20 參考《實用機械加工工藝手冊》來確定各個工序尺寸和加工余量： 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 精銑 0．1 20 0.045 φ200+0.045 鉸孔 0.2 19.9 0.084 φ19.9-0.021+0.063 擴孔 1.7 19.7 1.0 φ19.70+0.1 鉆孔 18 18 0.6 φ180+0.6 毛坯 20 0 3.6確定切削用量及基本工時 把的外圓作為粗基準，粗車的外圓和它的右端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200,許用應力σb =0.16GPa 硬度為HBS=190~241,毛坯方法為鑄造。 加工要求：粗車的外圓，尺寸保證到。 機床：CA40車床。 刀具：YT5 確定加工時間： 工序Ⅰ：確定加工所用的時間，因為余量是8mm，所以應該二次切削，背吃刀度是=4mm 根據(jù)《切削用量簡明手冊》，進給量f=0.4mm/r （表1.4） 計算切削速度，耐用度t=45min ===161m/min (2.70m/s) 確定機床主軸轉速： ===15.72r/s (935r/min) 按機床取=900r/min=15r/s 因此實際的切削速度是v=15r/s 車外圓所用的==15.3s (0.26min) 車端面時 工序II 根據(jù)《切削用量簡明手冊》，確定進給量為f=0.36mm/r d取16mm時v=14m/min 參考z525鉆床的說明書，選擇，故取 鉆、擴孔時= =2.65min 鉸孔時 取 工序III 車削的條件以及參數(shù)和工序I一樣 = 工序IV = 工序V 刀號YG6 查手冊 余量為0.6mm 取f=0.56mm/r n= 根據(jù)CA6140 選 實際切削速度 工序VI 因為一共要銑21mm 所以要分三次粗銑，然后一次精銑 分別為 工序VII 從零件圖中可以知道這個工序的余量是11mm，因此我們應該分為二次粗銑，和一次精銑 工序Ⅷ：首先用鉆頭鉆透孔，之后壙孔到，最后鉸孔到達精度要求 查手冊，知鉆孔時，鉆的鉆頭孔： 查手冊去標準值 鉸孔時、、、、、、 取 工序Ⅸ：要鉆4個孔，首先用的鉆頭鉆孔，然后再用鉸刀鉸孔 鉆孔時：、 鉸孔時：、 由于速度是一樣的所以 查表可知道取 工序Ⅹ：車的外圓面、的外圓面，以及的端面、端面，并且讓它的粗糙度達到要求。 1選擇砂輪： GB46ZR1A6P 2切許用量的選 N砂=1500、 V砂=27.5 軸向進給量 工件速度 徑向進給量 雙行程 第4章 鉆φ6孔夾具設計 設計用來加工φ6H9mm孔的夾具，這個夾具用在Z3025B型的搖臂鉆床上，刀具的材料選擇高速鋼，在該法蘭盤的外圓表面上加工孔。 4.1 設計時注意的問題　　　 這個夾具是用來加工φ6H9mm的孔，而這個孔的內(nèi)表面的粗糙度的要求為＝3.2，在加工前先加工φ４mm孔，且法蘭盤的φ45h6mm外圓表面和φ90mm段兩側平面均已經(jīng)過半精加工。加工φ6H9mm孔的整個過程包括鉆、擴、鉸三步，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間提高生產(chǎn)率。 4.2 夾具設計 ⒈定位基準的選擇 　　由零件圖知，φ6H9mm孔對φ90mm段右側端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ90mm段右側端面為主要定位基準面，　以 φ45h6mm外圓表面和φ90mm段一側小平面為輔助定位面，共限制７個自由度，其中與φ6H9mm孔軸線同方向的自由度被重復限制，但起到增強定位穩(wěn)定性的作用，因此這一定位方案可行。 為了提高加工時的效率，可以把鉆套設計為快換鉆套，并且把鉆模板也設計為鉸鏈式的，這樣就可以翻轉從而方便裝卸工件。 ⒉切削力及夾緊力計算 鉆φ4mm的孔時，吃刀量量越大，這使得夾緊力和切削力也會變得越大，所以這時候我們只需要觀察在鉆φ4mm的孔的時候的夾緊力和切削力。 這里用到的刀我們選擇為φ4mm的高速鋼麻花鉆。 鉆孔時的軸向力 查 文獻[２]表15-31， 因為零件受到的夾緊力的方向和切削力的方向是垂直的，這時候為了避免零件在切削力的作用下發(fā)生移動，要讓該零件離開基準面的夾緊力如下： ， 摩擦系數(shù)通過查[4]表3-19得，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K——基本安全系數(shù)1.5； K——加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K——刀具鈍化系數(shù)1.5， K——切削特點系數(shù)1.0； K——考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm 查文獻[4]中的表3-26，可以知到d=10mm的螺栓的許用加緊力為，由于φ10mm的鉤型螺栓的長度比實際中需要的夾緊長度要小一些，所以這里為了讓夾緊變得更加方便，我們可以選擇φ16mm的鉤型螺栓。為了讓支撐變得更可靠，我們可以在這個夾緊螺母上面鉆一個φ16mm的斜孔，這樣這個夾緊螺母就是一個可以快速拆裝的定位套，這個定位套同時還對零件起到了輔助支撐的作用，所以我們選擇這個螺栓加緊是可以滿足零件的加緊要求的。 4.3 定位誤差分析 該鉆床夾具的主要定位元件是定位套，這個定位套是根據(jù)零件的定位方案設計的，有了這個定位套之后，各個定位面加工后對φ6H9mm的孔的軸向位置偏差的影響就會變的非常小。鉆孔的位置基本上是依靠鉆模套來引導的，所以孔的位置的加工偏差也基本是根據(jù)鉆套的中心位置的尺寸偏差的大小來決定的。根據(jù)文獻[3]的表4-20，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm,所以孔的位置的偏差可以保證。 4.4 夾具設計及操作說明 夾具體上的鉆模板采用的鉸鏈形式以及采用的快速鉆套都使加工的效率得到了增加。依照這個法蘭盤的各個方面的特點所設計出來的這個定位套可以限制零件的5個自由度，同時還有定位支承板限制了2個自由度，這樣不僅滿足了我們的定位要求，同時還可以使定位更加可靠。夾緊裝置采用的是鉤形夾緊螺栓，這樣也更方便我們實際進行操作。 第5章 銑φ100面夾具結構設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計工序—銑100平面的夾具。本夾具將用于組合機床，對工件對銑加工，刀具為鑲齒三面刃銑刀。 5.1 問題的提出 本夾具主要用來距中心線100平面，此平面的形位公差和表面要求均較高，無特殊要求，且加工此平面時Φmm 軸的外端面及Φ20孔的內(nèi)表面都已加工出來，可用來作為此工序的定位面。因此在本道工序，在保證提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度的同時可以設計選用比較簡單的夾具。 5.2 定位基準的選擇 由零件圖可知，待加工平面對Φ20的軸線有平行度要求，對Φ100的底端面有垂直度要求，其設計基準為Φ20孔的中心線。本設計選用以Φ20孔的內(nèi)表面和Φ的底端面為主要定位基面，另選用Φ100mm的上端面作為輔助定位基準。為了降低生產(chǎn)成本，本設計選擇采用螺紋夾緊的方式。 5.3切削力及夾緊力計算 刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ80mm 由《機械制造工藝設計手冊》P 可查得 銑削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πM·n·10(kw) 式中： C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以當銑距中心軸線24mm和34mm面時有： =19.65(N·m) =491.35(N) Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw) 因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構。 螺旋夾緊機構不公結構簡單、容易制造，而且由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長升角又小，所以螺旋夾緊機構的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動夾緊中用得最多的一種夾緊機構。 根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件 FL= F= 式中 F——夾緊力(N) F——作用力(N) L——作用力臂(mm) d——螺桿直徑 α——螺紋升角 ——螺紋處摩擦角. ——螺桿端部與工件間的摩擦角. ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm) 所以有F== ==3075.73N 顯然 F=3075.73N>982.7N=F 故本夾具可安全工作。 5.4定位誤差分析 夾具的主要定位元件為支撐板和定位銷。支撐板尺寸與公差都是選取的標準件，其公差由標準件決定，并且在夾具裝配后的技術要求統(tǒng)一磨，支撐板的定為表面與夾具體底面平行度誤差不超過0.02；定位銷選取標準件，夾具體上裝定位銷銷孔的軸線與夾具體底面的 垂直度誤差不超過0.02。 夾具的主要定位元件為短定位銷限制了兩個自由度,另一端面限制三個自由度,繞銑刀軸線旋轉方向的自由度無須限制。因零件對形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用標準件，故定位誤差在此可忽略。 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。但由于本夾具是應用于組合機床上，兩銑刀同時工作的對銑加工，夾具尺寸不能很大，如果采用機動夾緊，夾具勢必過于復雜和龐大，本夾具為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，考慮簡單、經(jīng)濟、實用, 減輕工人勞動強度，采用螺旋夾緊機構,操作非常簡單,先擰松夾緊螺母,稍旋轉彎頭壓板，將工件放置在夾具支撐板上，由定位銷定位,再將壓板旋轉復位，擰緊螺母達到夾緊要求即進行銑削加工.本工序采用的是專用的組合機床，高速鋼鑲齒三面刃銑刀來銑側端面，因而不需要很大的夾緊力，而且可以采用長柄扳手，只需擰松兩個夾緊螺母即可，因而工人的勞動強度不大。 致謝 為期一個學期的畢業(yè)設計轉眼就過去了。通過這一個學期的畢業(yè)設計，我綜合的運用了幾年所學的專業(yè)知識。在畢業(yè)設計中，發(fā)現(xiàn)自己在實際的設計中還是有許多的不足之處，并且自己的知識中還存在著許許多多的問題，而且自己的設計經(jīng)驗還是比較少，造成設計所花的時間比較多，把理論應用到實踐中的能力還需要加強。 首先，我要感謝學校給了我們這次機會，這對于我們來說很難得，我真正的體會到理論與實際結合是多么的有意義，這為我以后的設計提供了寶貴的經(jīng)驗。在這一次畢業(yè)設計的過程中，我學習到書本中一些我們平時并不會怎么關注的知識，雖然以前我們沒怎么看，但是它對于設計者來說實在是很重要。 我非常感謝我的指導教師趙秋芳老師。在進行畢業(yè)設計的這一個學期，老師總是主動讓我們?nèi)フ宜?，向她匯報我們的進展情況，還問我們在進行設計的過程中遇到了什么問題，并且耐心的幫助我們一一解答。老師都會在百忙之中給我們足夠的時間去問問題，有時還會和我坐下來一起討論設計的方案。當我的提出的方案并不能應用到實際中的時候老師不僅會細心講解還會給我更好的意見。整個過程，老師傾注了大量的心血。在老師科學、嚴謹?shù)闹笇?，我的這份畢業(yè)設計才能夠順利的進行，這篇論文才能夠順利的完成。老師在設計時對我嚴格比較要求，并且在我們的思想行為上也給進行了教育和指導。 這次畢業(yè)設計雖然我完成的不是很成熟，但是通過老師的幫助和自己的努力去完成畢業(yè)設計真的是一件很開心的事，因為這是我自己先思考，再進行設計以及查詢各種有關資料所取得的成果。為期一個月的畢業(yè)設計已經(jīng)快要結束了，我覺得自己學到了好多東西，感覺這些東西對于我以后的工作也會有不小的幫助。更加知道我們將來能做什么，會做什么，該做什么。讓我們對行業(yè)有了了解，讓我們對自己的未來有了規(guī)劃。 感謝老師的細心指導！ 參考文獻 [1]Alex Elias．Mechanical Design and Manufacturing Processes [J]．Journal of Composite Materials，1999．1． [2]Johnson．Journal of Mechanical Engineering[J]．The fixyure design should meet the following basic requirements，2001．1． [3] 劉鴻文主編． 材料力學[M] ．北京：高等教育出版社1991． [4] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組編．理論力學[M] ．北京：高等教育出版社 1997． [5] 大連理工大學工程畫教研室編．機械制圖[M] ．北京：高等教育出版社 1993． [6] 孫 桓，陳作模． 機械原理[M] ．北京：高等教育出版社 2000． [7] 高澤遠，王 金主編．機械設計基礎課程設計[M] ．沈陽：東北工學院出版社 1987． [8] 喻子建，張磊、邵偉平、喻子建主編．機械設計習題與解題分析[M] ．沈陽：東北大學出版社．2000． [9] 張 玉，劉 平主編幾何量公差與測量技術[M] ．沈陽：東北大學出版社．1999． [10] 成大先．機械設計手冊．化學工業(yè)出版社．1997． 22 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 北華航天工業(yè)學院 本科畢業(yè)設計（論文）成績單 姓名 班級 學號 入學時間 系別 專業(yè) 飛行器制造工程 指導教師 職稱 設計（論文）起止時間 設計（論文）題目 指導 教師 評語 成績1 指導教師簽名 年 月 日 評閱 驗收 小組 評語 成績2 評閱人簽名 年 月 日 答辯 小組 評語 成績3 答辯小組負責人簽名 年 月 日 綜合 評定 成績 答辯委員會主任簽字： 單位（公章） 年 月 日 注：綜合評定成績=成績1*0.3+成績2*0.3+成績3*0.4