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湖 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）
題 目
年產(chǎn)三十萬件法蘭盤機械 加工及工裝設(shè)計
作 者
陳煒迪
學(xué) 院
機電學(xué)院
專 業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 號
1103010216
指 導(dǎo) 教 師
尹喜云
二〇一五年 五月 二十日
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是年產(chǎn)三十萬件法蘭盤機械加工工藝及工裝設(shè)計，主要內(nèi)容如下：
首先，對零件進行分析，主要是零件作用的分析和工藝性分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸。其次，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。根據(jù)選好的基準(zhǔn)，制訂工藝路線，通常制訂兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，再選擇可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證的一種較佳工序路線。然后，根據(jù)已經(jīng)選定的工序路線，確定每一步的切削用量及基本工時，并選擇合適的機床和刀具和量具。最后，設(shè)計車床夾具。設(shè)計車床夾具，首先要仔細(xì)分析被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)各零部件間的相對運動；根據(jù)各零件的使用要求，選擇相應(yīng)的材料。完成車床夾具的所有設(shè)計后，用AutoCAD進行二維圖形的繪制，畫裝配圖，然后從裝配圖上拆畫零件圖，標(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求；
關(guān)鍵詞：機械；法蘭盤零件；加工工藝；夾具設(shè)計
ABSTRACT
The topic of this graduation design is an annual output of three hundred thousand flange machining process and tooling design, the main contents are 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.
KeyWords：machine；flange；process the craft；the tongs design
iii
湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
目 錄
第一章 緒論 1
1.1課題背景A 1
1.2 夾具的發(fā)展史 1
1.3 小結(jié) 2
第二章 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的工藝性分析 3
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 5
3.1 確定毛坯的制造形式 5
3.2 基準(zhǔn)的選擇 5
3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 5
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 5
3.3 工藝路線的擬定 5
3.3.1 選擇加工方法 5
3.3.2 劃分加工階段 6
3.3.3 安排加工順序 6
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
3.5 確定切削用量及基本工時 12
第四章 夾具的設(shè)計 31
4.1 設(shè)計夾具的目的 31
4.2 夾具的分類 31
4.3專用夾具的組成 32
4.4典型的定位元件 33
4.5夾具中的夾緊機構(gòu) 34
4.6夾具的發(fā)展趨勢 35
4.7 問題的提出 37
4.8 夾具設(shè)計 4-孔的專用機床夾具設(shè)計 38
4.8.1 定位方案的設(shè)計 38
4.8.2 定位誤差分析與計算 40
4.8.3 定位元件尺寸公差的確定 40
4.8.4 導(dǎo)向元件設(shè)計 41
4.8.5 鉆套高度和排屑間隙 41
4.8.6 夾緊裝置的設(shè)計 42
4.8.7 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明 42
4.8.8 方案綜合評價與結(jié)論 42
結(jié) 論 43
參考文獻 44
致 謝 45
第一章 緒論
1.1課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達(dá)到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
法蘭盤零件加工工藝設(shè)計與夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。
本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
1.2 夾具的發(fā)展史
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面，已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動化和高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段，這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應(yīng)性?？梢灶A(yù)見，夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。
1.3 小結(jié)
一項優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設(shè)計的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計階段，對夾具的選擇和設(shè)計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設(shè)備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計，制造和生產(chǎn)過程中對夾具的正確使用，維護和調(diào)整，對產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第二章 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
2.1 零件的作用
本次設(shè)計的法蘭盤回轉(zhuǎn)體零件以CA6140臥式車床上的法蘭盤為例進行設(shè)計，該回體體為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要作用是標(biāo)明刻度，實現(xiàn)縱向進給。
圖2-1 法蘭盤模型圖
2.2 零件的工藝性分析
法蘭盤是一回轉(zhuǎn)體零件，有一組加工表面，這一組加工表面以φ20mm的孔為中心，包括：φmm的外圓柱面及左右端面，尺寸為φmm的圓柱面，φ90mm的外圓柱面、左右端面及上面的4個φ9mm的透孔， φmm的外圓柱面及上面的φ6mmφ4mm的孔， φ90mm端面上距離中心線分別為34mm和24mm的兩個平面。
零件各表面之間位置精度要求主要是：(1)φ100mm左端面與φ20mm孔中心軸的跳動度為0.03 ；(2) φ90mm右端面與φ20mm 孔中心軸線的跳動度為0.03 ；(3) φ45mm的外圓與φ20mm孔中心軸線的圓跳動公差為0.03 。
經(jīng)過以上對加工表面的分析，我們可先選定粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)所在的加工表面，然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工，以此保證它們的位置精度。
圖2.2法蘭盤零件圖
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，由于該零件主要承受靜壓力，因此選用鑄件。并且生產(chǎn)批量給定為中批生產(chǎn)，零件輪廓尺寸不大，毛坯結(jié)構(gòu)比較簡單，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，故采用金屬模鑄造，內(nèi)孔不鑄出，單件澆注。金屬模澆鑄有生產(chǎn)率高，單邊余量小，結(jié)構(gòu)細(xì)密等優(yōu)點。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度方面考慮也是應(yīng)該的。
3.2 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
因此，定位基面的選擇應(yīng)該在保證加工精度的前提下使定位簡單準(zhǔn)確，加緊可靠，加工方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。
3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的，但對于一般的回轉(zhuǎn)類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取φ45外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達(dá)到完全定位。
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。主要以Φ20mm內(nèi)孔和Φ100mm外圓左端面為精基準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。
3.3 工藝路線的擬定
工藝方案的擬定原則是：“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗”。
3.3.1 選擇加工方法
選擇加工方法，要首先考慮主要表面的加工方法，后考慮次要表面的。要先決定最終加工方法，再決定前面一系列加工方法。根據(jù)對被加工零件加工表面的精度和粗糙度要求，零件的結(jié)構(gòu)和被加工表面的形狀、大小等具體條件，選取最經(jīng)濟合理的加工方案。
查《現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)》[1]表1.2、表1.3、表1.4，選擇各表面加工方法如表3-1：
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
外圓表面
Ra=0.8
毛坯→粗車→半精車→精車
外圓表面
Ra=1.6
毛坯→粗車→半精車→精車→刻字劃線→鍍鉻
外圓表面
Ra=6.4
毛坯→粗車→半精車→精車
外圓表面
Ra=0.4
毛坯→粗車→半精車→粗磨→精磨→拋光
右端面
Ra=0.4
毛坯→粗車→半精車→粗磨→精磨→拋光
左端面
Ra=0.4
毛坯→粗車→半精車→粗磨→精磨→拋光
左端面
Ra=1.6
毛坯→粗車→半精車→精車
右端面
Ra=1.6
毛坯→粗車→半精車→精車
右端面
Ra=6.3
毛坯→粗車→半精車
內(nèi)孔
Ra=1.6
毛坯→鉆→擴→粗鉸→精鉸
距中心34mm表面
Ra=3.2
毛坯→粗銑→精銑
距中心24mm表面
Ra=0.4
毛坯→粗銑→精銑→磨
3.3.2 劃分加工階段
工藝路線一般可劃分為以下幾個階段： a) 粗加工階段：主要任務(wù)是去除各表面較大量的加工余量，獲得較高生產(chǎn)率。 b) 半精加工階段：為主要表面的精加工作準(zhǔn)備。c) 精加工階段：保證各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求。d) 光整加工階段：主要針對精度很高、表面粗糙度值很小，或零件圖紙有特殊要求的情況。
考慮到既能使零件的技術(shù)要求得以保證，又要使工序集中來提高生產(chǎn)率，將加工過程大致劃分為“毛坯→粗加工→半精加工→精加工”幾個階段。
3.3.3 安排加工順序
遵循“先粗后精、先主后次、先基面后其他”的原則，結(jié)合已經(jīng)選擇的加工方法和劃分的加工階段，擬定出兩套工藝路線方案，并經(jīng)過分析比較從中選出較佳方案。
（1） 工藝路線方案一
工序5 鑄造毛坯
工序10 粗車φ100mm柱體左右端面及外圓
工序15 粗車φ45，φ90的外圓，φ45、φ90右端面，φ90的倒角
工序20 鉆、擴、粗鉸、精鉸 φ20mm孔，車孔左端的倒角
工序25 半精車φ90外圓及右端面，車槽3×2，R5的圓角
工序30 半精車φ100左右端面及外圓，精車φ100的左端面
工序35 粗銑φ90的左端面；粗銑、精銑 φ90柱體右側(cè)面
工序40 鉆 4—φ9孔
工序45 鉆φ4孔，鉸φ 6孔
工序50 磨削φ100的右端面，φ90外圓及左右端面，φ45外圓
工序55 磨削φ100與 φ90外圓面
工序60 B面拋光
工序65 劃線、刻字
工序70 去毛刺
工序75 φ100外圓柱面鍍鉻鍍鉻
工序80 終撿
（2） 工藝路線方案二
工序 5 鑄造毛坯
工序 10 粗車100左端面及外圓柱面，粗車B面，粗車φ90外圓柱面，鉆φ20孔，擴φ20孔，粗鉸φ20孔，精鉸φ20孔
工序 15 粗車φ45右端面，粗車φ90外圓柱面，粗車φ45外圓端面
工序 20 半精車φ100端面，半精車φ100外圓柱面，半精車B面，半精車φ90外面柱面
工序 25 半精車φ45端面，半精車φ45外圓柱面，半精車φ90右端面
工序 30 精車φ100右端面，精車φ100外圓柱面，精車φ90外圓柱面
工序 35 精車φ45外圓柱面，精車φ90右端面，車φ20右側(cè)倒角，車3x2 退刀槽
工序 40 粗銑距中心34和24的平面，精銑距中心34和24的平面
工序 45 鉆4xφ9孔
工序 50 鉆φ4孔，擴φ6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 φ100柱面左側(cè)倒角，車φ45過渡圓弧R5，φ90柱面右側(cè)倒角，φ20右側(cè)倒角
工序 70 B面拋光
工序 75 劃線、刻字
工序 80 去毛刺
工序 85 φ100外圓柱面鍍鉻鍍鉻
工序 90 終撿
（3）工藝方案的比較與分析
上述兩種工藝方案的特點在于：方案二考慮以φ20孔為精加工基準(zhǔn)，而方案一則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆φ20孔，這時則很難保證其圓跳動等精度要求。因此選擇方案二作為加工工藝路線比較合理。
3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“法蘭盤”零件材料為HT200，硬度190HBS，毛坯重量約為2.8KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，參照《機械加工工藝手冊》[2]，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（單位mm）
1) φ外圓表面加工如表3-2
表3-2 φ外圓表面加工
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
0.6
45
0.017
φ
半精車
1.4
45.6
0.039
φ
粗車
2
47
0.3
φ
毛坯
4
49
1.0
φ
2) φ外圓表面加工如表3-3
表3-3 φ外圓表面加工
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
0.5
100
0.24
φ
半精車
1.5
100．5
0.30
φ
粗車
2.5
102
0.6
φ
毛坯
4.5
104.5
1.6
φ
3) B面φ外圓表面加工如表3-4
表3-4 面φ外圓表面加工
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
磨
0.6
45
0.6
φ
半精車
1.4
45.6
0.7
φ
粗車
2
47
1.0
φ
毛坯
4
49
2.0
φ
4) B面中兩個端面加工如表3-5
表3-5 B面中兩個端面加工
工序名稱
工序余量
精磨
0.1
粗磨
0.8
半精車
1
粗車
1.6
毛坯
3.5
5) φ20孔加工如表3-6
表3-6 φ20孔加工
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精鉸
0.1
20
0.045
φ20
鉸孔
0.2
19.9
0.084
φ19.9
擴孔
1.7
19.7
0.1
φ19.7
鉆孔
18
18
+0.6
φ18
毛坯
20
0
6) φ外圓加工如表3-7
表3-7 φ外圓加工
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車
0.5
90
0.6
φ
半精車
1.5
90.5
0.7
φ
粗車
2.5
92
1.0
φ
毛坯
4.5
94.5
2.0
φ
7) φ的右端面加工如表3-8
a. 按照《工藝手冊》表6-28，鑄件重量為2.8kg，φ端面的單邊加工余量為2.0～3.0，取Z=3.0mm，鑄件的公差按照表6-28，材質(zhì)系數(shù)取，復(fù)雜系數(shù)取，則鑄件的偏差為；
b. 精車余量：單邊為0.2mm（見《實用機械加工工藝手冊》[6]中表3.1），精車公差既為零件公差0.017mm；
c. 半精車余量：單邊為0.8mm（見《實用機械加工工藝手冊》中表11-27）本工序的加工公差為0.1mm；
d. 粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=3.0-0.2-0.8=2mm；
粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為0.16mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
表3-8 φ的右端面加工
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車
0.2
94
0.6
半精車
0.8
94.2
0.7
粗車
2
95
1.0
毛坯
3
97
2.0
8) φ左端面加工如表3-9
表3-9 φ左端面加工
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車
0.2
91
0.6
半精車
0.8
91.2
0.7
粗車
2.5
92
1.0
毛坯
3.5
94.5
0.6
9) 右端面加工如表3-10
表3-10 右端面加工
工序名稱
工序余量
精車
0.1
半精車
0.4
粗車
1.5
毛坯
2
10) 圓柱面上距孔中心線34mm的平面加工如表3-11
表3-11 圓柱面上距孔中心線34mm的平面加工
工序名稱
工序余量
半精銑
0.7
粗銑
10.3
毛坯
11
11) 圓柱面上距孔中心線24mm的平面加工如表3-12
表3-12 圓柱面上距孔中心線24mm的平面加工
工序名稱
工序余量
精磨
0.05
精銑
0.15
半精銑
0．7
粗銑
20.1
毛坯
21
圖3.2 毛坯圖
根據(jù)以上數(shù)據(jù)結(jié)果，繪制出毛坯圖（圖3.2）：
3.5 確定切削用量及基本工時
確定工序 10 ：粗車Φ100端面及外圓柱面，粗車B面,鉆、擴、鉸Φ20的中心孔的切削用量及基本工時:
3.5.1 加工條件
工件材料：HT200
機床：CA6140臥式車床
刀具：采用刀片材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,,,
,
3.5.2 計算切削用量
(1) 粗車Φ100mm端面
a) 已知毛坯長度方向的加工余量為3+0.8-0.7mm,考慮的模鑄拔模斜度，
b) 進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為
，,以及工件直徑為100時，f =0.7~1.0mm/r
按CA6140車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r
c) 計算切削速度，按《切削手冊》[7]表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min)
(3.1)
其中：, , ， 。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 , , , , 。所以
d) 確定機的主軸轉(zhuǎn)速
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取。所以實際切削速度。
切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
, ，，
(2) 粗車Φ100mm外圓柱面，同時應(yīng)檢驗機床功率及進給機構(gòu)強度
a) 切削深度，單邊余量Z=2mm,分二次切除。
b) 進給量， 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r
c) 計算切削速度
d) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)與420r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min?，F(xiàn)選取480r/min
所以實際切削速度
e) 檢驗機床功率 主切削力FC按《切削手冊》表1.29所示公式計算
(3.2)
其中 ， ， ， ，
切削時消耗功率
由《實用機械加工工藝手冊》表7-4中CA6140機床說明書可知，CA6140主電機功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機床功率足夠，可以正常加工。
f) 校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切削力.徑向切削力按《切削手冊》表1.29所示公式計算
(3. 3)
其中 ， ，，，
所以
而軸向切削力
(3.4)
其中 ， ， ， ,
軸向切削力
取機床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為
而機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為3530 N(見《切削手冊》表1.30)故機床進給系統(tǒng)可正常工作。
g)切削工時： (3.5)
其中
所以
(3)粗車B面
a) 切削深度。單邊余量.分1次切除
b) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r
c) 計算切削速度 （3.6）
其中：, , , m=0.2。
修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即， , , ,
所以
d) 確定機的主軸轉(zhuǎn)速
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與378r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為 400r/min?，F(xiàn)選取=400r/min。
所以實際切削速度
e) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1?！?其中l(wèi)=30mm
（4）粗車Φ45端面
機床：CA6140臥式車床。
刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸，，，，。
（1） 切削深度：單邊余量
（2） 計算切削速度：
其中：，，， ，修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ，，
（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)與553r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min，現(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
（4）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中
（5）粗車Φ45外圓柱面
（1） 切削深度：單邊余量為 分兩次切除。
（2） 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取。
（3） 計算切削速度：
其中：，，， ，修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ，，
（4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)，與相近的機床轉(zhuǎn)速為，現(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
（5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中， ，
（6）粗車Φ90端面
（1） 切削深度：單邊余量為 一次切除。
（2） 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
（3） 計算切削速度：
其中：，，， ，修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ，，
（4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)，與相近的機床轉(zhuǎn)速為，現(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
（5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中= ，
=
（7）鉆、擴Φ20的孔
（1）鉆孔
機床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼鉆頭W18Cr4V。
1 進給量 查《切削手冊》表10-66知：當(dāng)鑄鐵≤HB200，D=Φ18時，取
2 切削速度 查《機械加工工藝手冊》表10-70與10-66得：V=35m/min
3 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-2)與相近的機床轉(zhuǎn)速為?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度
4 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中，
（2）鉆Φ19.8mm孔
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度的關(guān)系為：
式中的、為加工實心孔時進給的切削用量。
現(xiàn)已知
(《切削手冊》)表2.7
(《切削手冊》)表2.13
1 進給量： 取 按機床選取
2 切削速度：
3 確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-2)與271.8r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為?，F(xiàn)選取
所以實際切削速度：
4 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中， ，
=
（8）粗銑Φ90圓柱面上的兩個平面
1）銑距中心線的平面。
機床：組合機床。
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-64選用硬質(zhì)合金三面刃銑刀YT15。
銑刀壽命,,
1 削深度：2 所以有。
2 進給量：查《機械加工工藝師手冊》表10-118與表10-119得，進給量，按機床行選取。
3 切削速度：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-70與表10-66得，
。
4 定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表6-39)與21.97r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為
查機床說明書有：
5 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
==
=
銑兩次的總時間為：
2）粗銑距中心線24mm的平面。
機床：組合機床 。
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-64，選用硬質(zhì)合金三面刃銑刀YT15。
銑刀壽命,,。
1 切削深度：4 所以有。
2 進給量：查《機械加工工藝師手冊》表10-118與表10-119得： 進給量f=0.2~0.35mm/齒,按機床行選取f=0.3mm/齒。
3 切削速度 查《機械加工工藝手冊》表10-70與表10-66得：
4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表6-39)與21.97r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為22.5r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為
查機床說明書有：
5 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
銑4次的總時間為：
（9）半精車Φ100的端面、外圓柱面及B面
的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角。
1）半精車Φ100mm端面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表2.4-2.取
機床主軸轉(zhuǎn)速＝480r/min
所以切削工時
2）半精車Φ100mm外圓柱面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外都相同，故其余在此省略
進給量f根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-2 取
主軸轉(zhuǎn)速
所以切削工時
3）半精車B面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表2.4-2.取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
（10）半精車Φ45端面
1）切削深度：單邊余量Z=1.2mm。
2）進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取。
3）計算切削速度：
其中：，，， ，修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ，，
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)與相近的機床轉(zhuǎn)速為。現(xiàn)選取=。
所以實際切削速度 ：
=
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中
（11）半精車Φ45外圓柱面
1)切削深度：單邊余量為。
2)進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取。
3)計算切削速度：
其中：，，， ，修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ，，
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)，與578r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中l(wèi)=41mm
=
(12)半精車Φ90端面
1）切削深度：單邊余量為Z=0.7mm，一次切除。
2）進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r。
3）計算切削速度：
其中：， ， ， m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ， ， ， 。
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8，與458r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中
（13）精車Φ100的端面及外圓，精車B面
1）精車Φ100mm端面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表2.4-2.取f＝0.2mm/r
機床主軸轉(zhuǎn)速：
所以切削工時：
2）精車Φ100mm外圓柱面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外都相同，故其余在此省略
進給量f 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-2 取
主軸轉(zhuǎn)速：
所以切削工時：
3）精車B面
粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表2.4-2.取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， 其中
=
（14）精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面
1）精車Φmm外圓柱面
1 切削深度：單邊余量為Z=0.3mm 分兩次切除。
2 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取。
3 計算切削速度：
其中：， ， ， 。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ， ， ，
4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8)，與585r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
5 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中
=
（15）精車Φ90端面
1）切削深度：單邊余量為，一次切除。
2）進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》取
3）計算切削速度：
其中：， ， ， 。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28，即
， ， ， ，
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8與458r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1
其中= ，，
=
（16）精鉸Φ20的孔
鉸孔至
1）進進給量：取 按機床選取。
2）切削速度：按切削手冊選取。
3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-2)，與298.3r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為275r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
4）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中
=
（17）精銑Φ90圓柱面上的兩個平面
1）切削深度 查《機械加工工藝師手冊》表10-119，取。
2）進給量 查《機械加工工藝師手冊》表10-118與表10-119，按機床行選取齒。
3）切削速度 查《機械加工工藝手冊》表10-70與表10-66得
即。
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表6-39)，與36.3r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為37.5r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
當(dāng)時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為
查機床說明書有：
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
銑2次的總時間為：
（18） 鉆、鉸4×Φ9的孔
1）機床：Z525立式鉆床。
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61，選取高速鋼麻花鉆Φ9
2）進給量：查《機械加工工藝師手冊》表28-13，取
3）切削速度：查《機械加工工藝手冊》表10-70及表10-66得：。
4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速：
=
按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-5)與1061r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1012r/min?，F(xiàn)選取。
所以實際切削速度：
==
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
其中=8mm
=
由于有四個孔所以切削工時為:
第四章 夾具的設(shè)計
4.1 設(shè)計夾具的目的
在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。
4.2 夾具的分類
（1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應(yīng)給用戶。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）組合夾具
組合夾具是在機床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。
組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進步，擴大了組合夾具的應(yīng)用范圍。
組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急。
（4）拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（5）通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（6）成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。
通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。
通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范圍大；而成組夾具則是