卧式车床法兰盘加工工艺及夹具设计.docx
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1、西南科技大学本科毕业设计(论文)E3CA640卧式车床法兰盘的加工工艺及夹具设计摘要:此次毕业设计主要针对CA6160卧式车床法兰盘的加工工艺的编写和两个重要部件的夹具设计。论文的主要内容分为两个部分:第一部分是法兰盘加工工艺规程的编写,其中包括对零件的工艺性分析、毛坯类型的选择、定位基准方案的确定、机械加工工艺的确定;第二部分是针对铣端面A设计夹具和加工49的通透设计夹具,其中包括设计任务的介绍、定位方案的确定、定位误差的分析、夹紧方案的确定、切削力和夹紧力的相关计算、夹具具体部分结构形式的相关设计。通过确定的方案和设计的数据,完成装配图和零件图的绘制。其中重点和难点在的夹具设计部分。 在本
2、次夹具设计内容中,必须满足工件的加工要求,性能良好,操作方便简单且安全,结构的工艺性优良,大幅度的提高生产效率,体现出现代化和功用化等。从而达到快速生产,保障精确性,降低成本的目的。关键词:法兰盘 工艺 夹具设计Abstract:This graduation design mainly aimed at the CA6160 horizontal lathe flange processing technology and two important parts of the fixture design.The main conntant of then pepar is ppevidid
3、 intoo two peart: the first part is the pripparation of flane mashneng process, which includes the technological analysis of parts, the choice of blank type, the determination of positioning benchmark scheme, the determination of machining technology; The second part is the design fixture for millin
4、g face A and the transparent fixture for mechening 4.9, including the introduction of he design task, the determiniyut nation of the positi poning scheme, the aalysiyyufv of the peyusitioning ynerror, the deetermi natuion of them clapmping scheme, the calculation of the cucntting force and the clamp
5、iing force, and thte manalysis of the positioning error. Fixture spedecific parts of the struuctural form of the relevant design. Complete the drbymnawing of assembly drawing and part drawing through the dexing termined schmbieme and design daita. Of which weight Poylints and difficulties lie in the
6、 fixture design section.In the content of fixture design, the machining requirements of workpiece must be satisfied, the performance is good, the operation is convenient, simple and safe, the technology of structure is good, and the production efficiency is greatly improved. In order to achieve rapi
7、d production, ensure accuracy, reduce the cost of the purpose.Key words: flange process fixture design 目 录绪 论11. 夹具产生和发展的背景12. 零件的结构、功用及其设计要求22.1 零件的结构说明22.2 夹具的功用32.3 夹具设计的要求3第一章 分析零件41. 零件结构的分析42.零件的工艺性分析43 . 设计技术分析4第二章 工艺规程设计53.1 毛坯方案选择53.2 选择的基准53.3制定加工工艺路线53.4 加工余量、毛坯尺寸和工序尺寸的确定83.5 确定切削用量和加工工时1
8、2第四章 夹具分析及其设计221. 问题的提出222. 49的通透孔设计夹具223. 加工100端面夹具设计27总 结30致 谢32参考文献33绪 论1. 夹具产生和发展的背景若要问原始夹具始于某天某地,这个问题的答案就像冰心所说的一句话:“我不敢说生命是什么,但我能说生命像什么”。没有人知道它的确切时间,可以说是盘古开天始,也可以说是远古始。不管是何时何地产生了最原始的的夹具,我想自始人类出现,劳动形式和劳动愿景的不断改变,不仅催使着智慧和部落的改变或形成,还对劳动工具的改变起到了巨大的作用,原始的劳动人民会制造简易的石器工具,那么就不能排除夹紧和组件的存在,按照这个逻辑取推理,我们只能说最
9、原始的夹具产生在“很早”的一个时期。那么,真正意义上的夹具最早的被优化发展、被系统的利用、被真正被当做专业的装夹工具使用是在19世纪的欧美工厂中。西方国家对工业的发展做出巨大努力和尝试,不断的在发展中开创自己。工业化发展程度和人民日益增长的需要之间总是存在着矛盾,在压力和动力的双重推动下,新型的、实用的专用型机床和工具因运而生。此时出现的夹具是车床上的天轴带动传递动力的同时出现了夹持工件的卡盘,二者组合在机床加工过程中发挥着不可替代的作用,它保障工件在加工工程中的相对位置正确和加工时的夹紧,这就是最早的夹具。20世纪初期,西方的工业发展一片向好,广大人民的物质要求极大提高,这个时期对美国福特汽
10、车的需求量日益增大,但是福特汽车公司在零件的互换性方面遇到了瓶颈,为了达到销售目的,必须提高生产效率。经过思考和试验,出现了钻模和镗模,使得加工工艺变得更加流畅,夹紧方式变得更加简单,精度保障性能变得更加可靠、生产能力极大极高。这不仅给福特公司带来了福音,也是给制造行业带来了飞跃性的改变。夹具的改变和发展就是在这个时期得到兴起的。20世纪30年代前后,美国的汽车工业年产出达到百万量,产量的大幅度提高归功于“通用夹具+专用夹具”的结合使用,这种结合方式是在镗模和钻模的基础发展而来的,它更具有时代性,成产量生产的模式的序幕从此被拉开。现今机械行业生产行业中,买卖双方的利益要求相对提高,那么对买方的
11、综合能力就提出了更高的要求,购买方销售的的是产品,配套销售的是服务。然而真正打动消费者的是产品得得得基础性能,一个新产品的诞生依靠的民心,民心所想就是企业追求的目标方向,得民心的企业或者产品就必须顺应时代潮流,符合发展。所以夹具的改良和广泛被应用就是这个行业时代的助力器。改变企业生产中的需要技术和依照订单数量进行产品的变换生产和运作管理的瓶颈问题终于得到解决。目前,夹具已经向专业化、多功能化和精准化发展,在这个阶段需要解决的问题有以下三个:第一个:怎么平衡客户多样化的需求和企业的有限业务能力之间的关系;第二个:怎么快速变换和反馈制造产品的系统中的相关数据,减少综合性投入,提高回报率; 第三个:
12、怎么保障反复构建或者系统的正常运行质量与产量的可靠性和稳定性,让使用寿命、利用率和专用化有利的相融合。 未来夹具的形式必然是功能化程度极高、智能化程度极高和高精度加工的新时代夹具,对现实的不满意或者超前的思想,带来的必定是变革。企业的变革之风吹响了夸时代的号角。自愿变化总比被迫变化要好的多,机械行业的各位领头人物对夹具的研究热度越来越高,这是一个良好兆头。虽然,现在的机械行业由于科技技术的发展和经济水平的变化,让机械行业也在随之变化,尤其是夹具的更新变化更是日新月异,现在的夹具发展属于“百花齐放”和“百家争鸣”的一种状态。我们更期待一批别具一格,使用程度更高的夹具诞生。2. 零件的结构、功用及
13、其设计要求 图1 零件图2.1 零件的结构说明如图所示是CA6140卧式车床法兰盘机床的零件图,可以看出它是一个盘类零件,在CA6140卧式车床中用于连接主轴和变速箱,机床中主要起连接作用,是连接管状类零件和轴类零件的的必备连接件之一。2.2 夹具的功用(1) 保障工件在加工工序段中的精度和设计要求;(2) 保障加工质量的同时,缩减成本预算,增加生产能力;(3) 扩大了机床的可加工范围;(4) 减小了劳动负荷,从各个角度改善工作环境;(5) 保障工作安全性和可靠性。2.3 夹具设计的要求机床夹具几何关系为静态几何关系和动态几何关系,包含了机床、刀具、夹具、工件四个基本组成部分,图3所示是四个组
14、成部分的关系图。随着科学技术的进步和机械行业日益增加的需求变化,对工件的装夹夹具提出了新型要求,对使用价值发出了挑战。一批别致的,实用的夹具是大众所需要的。在二维范围内保障合理的尺寸位置和形状位置的同时还应考虑它的三维尺寸和其他方面的精度要求。本次夹具设计针对49mm孔径和100mm的端面设计夹具。第1章 分析零件1. 零件结构的分析 法兰盘零件是一个盘类零件,在机床中主要用于连接作用,它主要用于固定主轴和变速箱,起到定心和结合作用作用。法兰盘上内侧孔与主轴的中部轴承的外圆处相结合,而外圆处与变速箱上的孔口处相结合,以此来保障主轴上三个轴承孔之间的相对位置正确和可靠,达到同心的目的,使得相应位
15、置的齿轮准确啮合,实现传递作用。 2.零件的工艺性分析 该工件的结构形式是以20mm为尺寸的孔为中心的零件,待加工第一部分部分包含了以尺寸45mm、100mm的端面和长为45mm的外圆柱面、90mm、100mm宽度为8mm的盘类件、右端是45mm长为34mm的外柱面和100mm的右端面;待加工第二部分包含了布置在90mm和宽度为8mm的盘类件上的49mm的通透孔和各处的倒角以及20mm为尺寸的孔为中心孔。根据零件的精度要求,加工端面选用普通机床、铣床,精度要求为0.4的加工处选用磨床加工。加工孔径选用钻床加工粗钻再进行铰孔处理。3.设计技术分析 (1) 字头高度尺寸为5mm;(2)刻线宽为0.
16、30mm,深度为0.5mm;(3)100外圆表面无光鍍锘; (4)能保障减少了加工的困难程度和加工过程中的动作次数; (5)装夹稳固可靠,能保障实现高精度生产; (6)能实现批量生产线使用,使用寿命长。第2章 工艺规程设计1.毛坯方案选择由于法兰盘在整个机床中起固定和连接作用,所以对材料的选择和制造过程以及制造方法有一定要求,在选择材料时必须选择的材料具有很高的硬度、承受应力的能力极强、具有耐高温性能、有一定的抗腐蚀性能。制造毛坯时尽量考虑使用整体成型,这样有利于零件抗破坏能力的提高。综上条件,材料选用HT15-33。从附图中可以看出,该法兰盘的精度要求很高,对机械性能要求也很高,所以选择金属
17、铸造的方式铸造工件。2 .选择的基准 基准的选择在整个工艺设计过程和操作过程中显得十分重要,基准选择的是否合乎常理,如果基准选择不能对后续的一切工序进行指导或者引导过程。为实式简单,低成本等原则。现加工过程的良性运行,基准选择必须合理,从而保障零件加工方便,装夹方式稳妥和可靠。2.1 粗基准的选择 粗基准是第一道工序的定位基准,以此用来引导加工后续的所有工序所需的精基准面作为标准面。根据粗基准的选用原则:未加工的表面;加工余量最小;自身重要表面;不反复被使用;方便装夹和定位可靠。所以选择右端面作为粗基准。2.2精基准的选择 选择精基准旨在尽量减少加工误差,以高度确保零件的精度。所以应该重点考虑
18、基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则和互为基准原则。根据零件的分析选择左端端面作为精基准。但还应着重考虑出现设计基准不与工序基准重合的情况时,要注意尺寸间的换算和相对的关系问题。(在此不做具体说明,后边设计内容中会进行相应的计算)2.3制定加工工艺路线 制定工艺路线既要考虑如何高标准的保障零件的几何要求、尺寸精度为合理的位置精度,又要考虑在实际生产过程中的实际生产条件和能力。在制定工艺路线时要最大可能的减少装夹次数和动作,另外低价加工的条件重要条件显得尤为重要。2.3.1 拟定初步工艺方案方案一: 粗铣 方案二: 精铣B面 2.3.2 确定工艺路线根据工艺性能分析,零件的目的性能要求,同时
19、,结合加工过程中的实际情况,决定选择方案2作为这次加工方案。方案2较之方案1它克服了方案1中的许多不足,加工步骤更加紧凑和合理,这使得换刀次数和装夹次数减少,在一定程度上缩短生产中的耗时量,极大的保障了高速化的生产效率,对产品的性能和精度把控力度更加容易,为相近的加工工序或者加工类型提供了无限的可能性。同时方案2的工序布局更加合理,它符合先粗后精、基准先行、先主要后次要、先加工面后加工孔的工序安排原则。综上所诉,使用方案二最理想。方案二: 精铣B面 以上工艺过程详细过程见“工艺卡片”2.4 加工余量、毛坯尺寸和工序尺寸的确定 由前所知该零件选用HTI5-33作为加工材料,零件质量为1.4公斤,
20、年产量为20000件,采用的是金属铸造的方法铸造毛坯。根据零件图计算轮廓尺寸,长91mm,最大直径为100mm,故零件最大轮廓尺寸为100mm。根据实用机械加工工艺手册查的,铸造件的等级在CT8-CT10之间,选择CT9=2.2mm加工余量在D-F之间,选择F。RAM(要求的机械加工余量)对所有的加工表面取同一数值,由机械制造技术基础课程设计表5-8查得最大轮廓尺寸为100mm、最小尺寸为45mm,机械加工余量为E级,得RAM数值为0.7mm。则: 为了方便计算,取整数93mm。 为了方便计算,取整数43mm。 为了方便计算,取整数8mm。 为了方便计算,取整数10mm。 为了方便计算,取整数
21、102mm。 为了方便计算,取整数92mm。 为了方便计算,取整数47mm。 结合实际用途和加工要求,查机械制造技术基础课程设计手册表5-63,确定了每个工件加工的加工余量,毛坯尺寸和工序尺寸,如下表格中内容:2.4.1 加工100处外圆面和端面的相关尺寸确定 表2-1 加工100外圆面尺寸表工序余量尺寸(mm)基本工序尺寸(mm)工序公差量工序偏差量毛坯件39IT9粗车外圆面2.86.2IT9精铣外圆面0.26IT6 表2-2 加工100端面尺寸表工件名工序余量尺寸(mm)基本工序尺寸(mm)工序公差量工序偏差量毛坯件3103IT9粗车端面2.5102.5IT9半精车端面0.5100IT82
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