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1 零件的分析 (1)零件的作用 (1)零件的工艺分析 (1)2 工艺规程设计 (1)确定毛坯的制造形式 (1)基面的选择 (2)制定工艺路线 (2)机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (2)3 夹具设计 (5)问题的提出 (5)夹具设计 (5)参考文献 (8)1 零 件 的 分 析 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘（见附图1）， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。

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Φ20045.00+为中心 ,包括:两个Φ12.034.0100--mm 的端面, 尺寸为Φ0017.045-mm 的圆柱面,两个Φ90mm 的端面及上面的4个Φ9mm 的透孔. Φ06.045-mm 的外圆柱面及上面的Φ6mm 的销孔, Φ90mm 端面上距离中心线分别为34mm 和24mm 的两个平面.这组加工表面是以Φ20045.00+mm 为中心,其余加工面都与它有位置关系,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 工 艺 规 程 设 计 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件年产量为1000件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。

这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。

基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

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与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。

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）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

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。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

因此最后确定的加工工艺路线如下：工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面工序 3 钻、扩、粗绞Φ20的孔工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角工序 7 精车Φ100的端面及外圆，精车B面工序 8 精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面工序 9 精绞Φ20的孔工序 10 精铣Φ90圆柱面上的两个平面工序 11 钻、绞 4-Φ9的孔工序 12 钻Φ4孔，钻、绞Φ6孔工序 13 磨Φ100、Φ45的外圆柱面工序 14 磨B面工序 15 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面工序 16 刻线刻字工序 17 镀铬工序 18 检测入库以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

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HT200，硬度200HBS ，毛坯重量约为，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.Φ0017.045-mm 外圆表面2.外圆表面Φ12.034.0100--mm3．B4．孔Φ20045.00+mm5. Φ0017.045-mm 的端面1）按照《工艺手册》表6-28，铸件重量为，Φ0017.045-mm 端面的单边加工余量为～，取Z=，铸件的公差按照表6-28，材质系数取1M ，复杂系数取2S ，则铸件的偏差为7.08.0+-；2）精车余量：单边为（见《实用机械加工工艺手册》中表），精车公差既为零件公差； 3）半精车余量：单边为（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IT9，因此可以知道本工序的加工公差为；4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为，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； Φ0017.045-mm 端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm ） 毛坯的最大尺寸：96+=（mm ）毛坯的最小尺寸：=（mm ） 粗车后最大尺寸：94+=（mm ） 粗车后最小尺寸：（mm ）半精车后最大尺寸：94+=（mm ） 半精车后最小尺寸：（mm ） 精车后尺寸为94mm3 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

经过与指导老师协商，决定设计第4 道工序—铣距零件中心线分别为24和34的两平面的夹具。

本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。

问题的提出本夹具主要用来距中心线24和34的两平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面时Φ0.120.34100-mm 轴的外端面及Φ20045.00+孔的内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。

因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。

夹具设计定位基准的选择由零件图可知，待加工平面对Φ20045.00+的轴线有平行度要求，对Φ100的底端面有垂直度要求，其设计基准为Φ20045.00+孔的中心线。

本设计选用以Φ20045.00+孔的内表面和Φ0.120.34100-的底端面为主要定位基面，另选用Φ100mm 的上端面作为辅助定位基准。

为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。

切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=Φ80mm由《机械制造工艺设计手册》P 116 可查得 切削扭矩 M C F d =C 2Fc Fc FcX Y Z p c Fc a f v K切向力 C F F=C Fc Fc FcX Y Z p c Fc a f v K 切削功率 Pm=2πM ·n ·103-(kw)式中：C F = ;5P a = ;x F =1 ;y F = ;Z 0= ;d 0=80 ;k F = ;f= ;n=1450 所以当铣距中心轴线24mm 和34mm 面时有：()10.803M=80/2x558.5x5x0.13x x0.9x10c v -=(N ·m)10.80F=558.5x5x0.130.9c v =(N) Pm=2π3-=(kw)因为是对铣加工，故：M==(N ·m) F== Pm==(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。

螺旋夹紧机构不公结构简单、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。

根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 F Q L=2d F F Rx+'γα F J =210Q )(2L F φγφαtg tg d •'++式中 F J ——夹紧力(N) ; F Q ——作用力(N) L ——作用力臂(mm) ;d 0——螺杆直径 α——螺纹升角 ; 1φ——螺纹处摩擦角.2φ——螺杆端部与工件间的摩擦角. γ'——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm) 所以有F J =210Q )(2LF φγφαtg tg d •'++=808012(85) 5.7862x tg tg ++ =64002.112= 显然 F J =>=F故本夹具可安全工作。

定位误差分析夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。

支撑板尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的 垂直度误差不超过。

夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。

因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。

夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。

为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。

因为这是提高劳动生产率的重要途径。

但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板，将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位,再将压板旋转复位，拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。

参考文献[1]徐嘉元，曾家驹.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，[2]联合编写组.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社[3]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].哈尔滨，机工版[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].哈尔滨，机工版，2005年7月第一版[5]王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨：哈工大出版社1985,12。