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“法兰盘”机械加工工艺规程及 “车小端”专用夹具设计


燕山大学
课 程 设 计 说 明 书

题目: “法兰盘”机械加工工艺规程及 “车小端”专用夹具设计

学院(系) :机械工程学院机制系 年级专业: 学 号:

学生姓名: 指导教师: 教师职称:

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r />第 1 章 零件的分析???????????????????????2 1.1 零件的功用及结构分析??????????????????2 1.2 零件的工艺分析?????????????????????2 第 2 章 法兰盘零件机械加工工艺规程设计?????????????4 2.1 毛坯的选择???????????????????????4 2.2 基准的选择???????????????????????4 2.3 工艺路线的拟定?????????????????????4 2.3.1 表面加工方法及加工方案的确定 2.3.2 加工顺序的确定 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定????????????6 2.5 切削用量及工时定额的确定????????????????9 第 3 章 法兰盘车小端工序夹具设计?????????????????13 3.1 任务的提出???????????????????????13 3.2 定位方案及定位装置的设计计算?????????????13 3.2.1 定位方案的确定 3.2.2 定位元件及装置设计 3.2.3 定位误差的分析计算 3.3 对刀或导引元件(装置)设计??????????????14 3.4 夹紧方案及装置的设计计算????????????????15 3.4.1 夹紧方案的确定 3.4.2 夹紧力大小的分析计算 3.4.3 夹紧机构及装置设计 3.5 连接元件及夹具体设计?????????????????16 3.6 夹具操作及维护简要说明?????????????????16 第 4 章 法兰盘车小端工序夹具虚拟装配??????????????17 4.1 夹具主要零件虚拟创建??????????????????17 4.2 虚拟装配方法、顺序及零件约束确定????????????17 4.3 夹具组件虚拟装配及其分解????????????????18 参考文献????????????????????????????20 附录Ⅰ 机械加工工艺过程卡片??????????????????21 附录Ⅱ 机械加工工序卡片????????????????????24 结束语????????????????????????????26

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第1章
1.1 零件的功用及结构分析

零件的分析

题目所给定的零件是 CA6140 车床上的法兰盘。 CA6140 卧式车床上的法 兰盘,为盘类零件,用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上,靠法兰 盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配,外圆与变速箱体孔相配,以 保证主轴三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度,实现纵向 进给。

技术要求:1.刻字字形高 5mm,刻线宽 0.3mm,深 0.5mm;
2.B 面抛光; 3. Φ 100mm 外圆无光镀珞。

1.2 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Φ 20 0 中心 ,包括:两个Φ 100
? 0 . 12 ? 0 . 34 ? 0 . 045



mm 的端面, 尺寸为Φ
45

45

0 ? 0 . 017

mm 的圆柱面,两个Φ

90mm 的端面及上面的 4 个Φ 9mm 的透孔. Φ

0 ? 0 .6

mm 的外圆柱面及上面的Φ

6mm 的销孔, Φ 90mm 端面上距离中心线分别为 34mm 和 24mm 的两个平面.
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? 0 . 045

这组加工表面是以Φ 20 0

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.

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第二章 法兰盘零件机械加工工艺规程设计
2.1 毛坯的选择
1.选择毛坯 该零件材料为 HT200。由于其铸造性能良好,且为批量生产,可选择砂型 铸造机器造型。 2.毛坯尺寸及公差在后面确定 3.设计毛坯图 (1)确定圆角半径以减少铸件的应力集中,取铸件的圆角半径为 R5。 (2)确定分模面由零件的结构特征知,可选过轴线的平面为分模面,采用 两箱造型。 (3)确定起模斜度由于铸件要求加工,按增加壁厚的法确定。取起模斜度 为 1°。 (4)确定毛坯的热处理方式 铸件铸造后应安排时效处理, 以消除残余的铸造应力, 防止在机械加工过 程中出现变形情况。

2.2 基准的选择
基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基准选择得正确与合理, 可 以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中问题百出, 更有甚者,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 粗基准选择一般的原则: (1)保证相互位置要求的原则; (2)保证加工表面 加工余量合理分配的原则; (3)便于装夹的原则; (4)粗基准一般不得重复的原 则。 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。现选取Φ 45 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 选择精基准的原则: (1)基准重合原则 ; (2)统一基准原则; (3)互为 基准原则; (4)自为基准原则 ; (5)便于装夹原则。 选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装 夹准确、可靠、方便。

2.3 工艺路线的拟定
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2.3.1 表面加工方法及加工方案的确定
法兰盘的加工面有外圆、孔、端面等,材料为 HT200,以公差等级和表面 粗糙度要求,确定各表面加工方法如下: 1.Φ 100 ? 0 .34 mm 的左端面:尺寸精度要求不高,表面粗糙度为 Ra1.6μ m, 需要粗车,半精车,精车。 2.Φ 100 ? 0 .34 mm 的外圆柱面:公差等级为 IT11 面粗糙度为 Ra0.8μ m,需 要粗车,半精车,无光镀铬 3.B 面:其中两端面尺寸精度不高,外圆柱面公差等级为 IT13,表面粗糙 度都为 Ra0.4,需要粗车,抛光。 4.Φ 90mm 右端面:尺寸精度不高,表面粗糙度为 Ra1.6μ m,需要粗车, 半精车,精车。 5.Φ 90mm 外圆柱面:为未注公差,表面粗糙度为 Ra0.4μ m,需要粗车, 半精车,精车。 6.Φ
45
0 ? 0 . 017 ? 0 . 12 ? 0 . 12

mm 外圆柱面:公差等级为 IT6,表面粗糙度为 Ra0.8μ m,需

要粗车,半精车,磨削。 7.Φ
45
0 ? 0 . 017

mm 端面:尺寸精度不高,表面粗糙度为 Ra1.6μ m,需要粗车。

? 8.Φ 20 0 0 .045 mm 孔:公差等级为 IT8,表面粗糙度为 Ra1.6μ m,需要钻孔,

扩孔,铰孔。 9.距轴线 34mm 和 24mm 的两平面: 尺寸精度不高, 表面粗糙度为 Ra3.2μ m, 需要粗铣,精铣。 10.4×Φ 9mm 的孔:为未注尺寸公差,公差等级按 IT14,表面粗糙度 Ra6.3μ m,需要钻。
? 11.Φ 4mm 及Φ 6 0 0 .03 mm 孔:Φ 4mm 孔公差等级按 IT14,表面粗糙度为

? Ra6.3μ m,Φ 6 0 0 .03 mm 孔公差等级为 IT9,表面粗糙度为 Ra3.2μ m,需要钻孔,

扩孔。

2.3.2 加工顺序的确定
制定工艺路线的出发点, 应当是使零件的尺寸精度及位置精度等技术要求 能够妥善的得到保证。 在生产纲领已确定为成批生产的条件下, 可以采用万能 性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外,还应当
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考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 现确定法兰盘的工艺路线如下: 工序:Ⅰ.粗车Φ 100mm 端面、外圆柱面,钻、扩、铰Φ 20mm 孔 Ⅱ.粗车小端面、Φ 45mm 外圆、Φ 90mm 右端面及外圆 Ⅲ. 粗车 B 面 Ⅳ. 半精车Φ 100mm 端面、外圆、倒角 Ⅴ. 半精车Φ 45mm 外圆、Φ 90mm 右端面及外圆、倒角车退刀槽 Ⅵ. 粗铣、半精铣、精铣Φ 90mm 圆柱面上的两个平面 Ⅶ. 精车Φ 100mm 端面 Ⅷ. 精车Φ 90mm 右端面及外圆 Ⅸ. 钻 4×Φ 9mm 孔 Ⅹ. 钻Φ 4mm 孔、扩Φ 6mm 孔 Ⅺ. Φ 100mm 外圆柱面无光镀铬 Ⅻ. Φ 100mm 端面刻字、外圆刻线 XⅢ.磨Φ 45mm 外圆柱面 XIV. B 面抛光 XV. 检查(详见机械加工工艺过程卡)

2.4 加工余量、工序尺寸及公差的确定
“法兰盘”零件材料为 HT200,硬度 200HBS,毛坯重量约为 1.4KG,批量 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. ? 1 0 0 ? 0 .1 2 m m 外圆 ? 0 .3 4

表1

? 1 0 0 ? 0 .3 4 m m

? 0 .1 2

外圆加工工序尺寸、公差、表面粗糙度 及毛坯尺寸的确定

工序名 称

工序间余 量 /mm 0.03

无光镀 铬

工序 经济精 表面粗糙 度 度 /mm /mm Ra0.8

工序基本尺 标注工序基本尺 寸 寸 /mm /mm 100
? 1 0 0 ? 0 .3 4
? 0 .1 2

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半精车 粗车 毛坯

1.1 4.87

IT11
0

Ra3.2 Ra12.5

100.03 101.13 106

? 1 0 0 .0 3 ? 0 .3 4

? 0 .1 2

h1 3( ? 0 .5 4 )

? 1 0 1 .1 3 ? 0 .5 4
0

±2 2. ? 4 5 0 0 .0 1 7 m m 外圆 ?

? 106 ? 2

表 2 ? 4 5 0 0 .0 1 7 m m 外圆加工工序尺寸、公差、表面粗糙度 ? 及毛坯尺寸的确定 工序名 称 工序间余 量 /mm 0.3 1.1 3.6 工序 经济精 表面粗糙 度 度 /mm /mm Ra0.8 0
0

工序基本尺 标注工序基本尺 寸 寸 /mm /mm 45 45.3 46.4 50
? 4 5 ? 0 .0 1 7
0

磨削 半精车 精车 毛坯

h 5( ? 0 .0 1 7 )

h1 1( ? 0 .1 6 ) h1 3( ? 0 .3 9 )
0

Ra3.2 Ra12.5

? 4 5 .3 ? 0 .1 6
0

? 4 6 .4 ? 0 .3 9
0

±2

? 50 ? 2

3.B 面 ? 4 5 0 0 .6 m m 外圆 ? 表3 B 面 ? 4 5 0 0 .6 m m 外圆加工工序尺寸、公差、表面粗糙度 ? 及毛坯尺寸的确定

工序名 称

工序间余 量 /mm 0.2 4.8

抛光 粗车

工序 经济精 表面粗糙 度 度 /mm /mm Ra0.4
0

工序基本尺 标注工序基本尺 寸 寸 /mm /mm 45 45.2
? 4 5 ? 0 .6
0

h1 3( ? 0 .3 9 )

Ra12.5
7

? 4 5 .2 ? 0 .3 9
0

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毛坯
? 4. ? 2 0 0 0 .0 4 5 m m 孔

±2

50

? 50 ? 2

表4 工序名 称

? 200

? 0 .0 4 5

mm

孔加工工序尺寸、公差、表面粗糙度的确定 工序基本尺 标注工序基本尺 寸 寸 /mm /mm 20 19.9 19
? 200
? 0 .4 5

工序间余 量 /mm 0.1 0.9

铰 扩 钻

工序 经济精度 表面粗糙 /mm 度 /mm Ra1.6 ? 0 .0 4 5
H 8( 0 ) H 10(0
? 0 .0 8 4

)

Ra3.2 Ra10

? 1 9 .9 0

? 0 .0 8 4

H 12(0

? 0 .2 1

)

?19 0

? 0 .2 1

5.毛皮总长度尺寸的确定: 其总长度与零件左、 右端面的加工次数、 切削深度有关, 大端 Φ 100 ? 0 .34 mm 大端有粗车、半精车、精车,右端有粗车、半精车,所以大端毛坯加工余量留 3mm,小端加工余量留 2mm,毛坯总长度尺寸为 L=91+3+2=96mm
? 0 . 12

2.5 切削用量及工时定额的确定
在此,确定有三步工序的切削用量和工时定额 (1)02 工序切削用量 刀具选择为高速钢 90°端面车刀、75°外圆车刀 根据《机械及工工艺手册》表 1.1-46、表 1.1-47 可查得小端加工参数: (a)粗车Φ 50mm 外圆:切削深度 a p =3mm ,进给量取 f=0.6mm/r 切削速 度 v c =20m/min 可 计 算 的
1000 ? 20 πx50

CA6140

的 机 床 主 轴 速 度 为

ns=

1000 v c πd
W

=

? 127.38r/min
8

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根据《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2-8 选择机床主轴速度为 125r/min 从而计算的切削速度 v c =19.63m/min

(b)粗车Φ 50mm 端面:切削深度 a p =4mm ,进给量取 f=0.3mm/r 切削速 度 v c =20m/min 可 计 算 的
1000 ? 20 πx50

CA6140

的 机 床 主 轴 速 度 为

ns=

1000 v c πd
W

=

? 127.38r/min

根据《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2-8 选择机床主轴速度为 125r/min 从而计算的切削速度 v c =19.63m/min

(c)粗车Φ 96mm 外圆:切削深度 a p =3mm ,进给量取 f=1.0mm/r 切削速 度 v c =20m/min 可计算的 CA6140 的机床主轴速度为 ns=
1000 v c πd
W

=

1000 ? 20 πx96

? 66.35r/min

根据 《机械制造工艺设计简明手册》 4.2-8 选择机床主轴速度为 63r/min 表 从而计算的切削速度 v c =18.99m/min

(d)粗车Φ 96mm 端面:切削深度 a p =4mm ,进给量取 f=0.3mm/r 切削速 度 v c =20m/min 可计算的 CA6140 的机床主轴速度为 ns=
1000 v c πd
W

=

1000 ? 20 πx96

? 66.35r/min

根据 《机械制造工艺设计简明手册》 4.2-8 选择机床主轴速度为 63r/min 表
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从而计算的切削速度 v c =18.99m/min (2)02 工序工时定额计算: 根据《机械制造工艺设计简明手册》表 6.2-1 (a)粗车Φ 50mm 端面机动时间 T =
d ? d1
2

Li fn
s

L=

? l1 ? l 2 ? l 3

l1 =

ap
tgk
r

?2 ~ 3

l2 =3 ~ 5 l 3

=0 i ? 1

代入数据得 T=0.84min (b)粗车Φ 50mm 外圆机动时间 T =
ap
tgk
r

Li fn
s

?

l ? l1 ? l 2 ? l 3 fn
s

i

l1 =

?2 ~ 3

l2 =3 ~ 5 l 3

=5 i ? 1

代入数据得 T=0.69min

(c)粗车Φ 96mm 端面机动时间 T =
d ? d1
2

Li fn
s

L=

? l1 ? l 2 ? l 3

l1 =

ap
tgk
r

?2 ~ 3

l2 =3 ~ 5 l 3

=0 i ? 1

代入数据得 T=1.56min (d)粗车Φ 96mm 外圆机动时间 T =
ap
tgk
r

Li fn
s

?

l ? l1 ? l 2 ? l 3 fn
s

i

l1 =

?2 ~ 3

l2 =3 ~ 5 l 3

=5 i ? 1

代入数据得 T=0.39min (3)06 工序切削用量: 切削用量包括背吃刀量 a p ,a f 和切削速度 v。确定顺序是先确定 a w ,再确定
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v。 确定使用两面三刃盘状面铣刀, 铣刀的直径为 100mm, 根据 a w =8mm 得 v=22mm
a f =0.20mm\齿 a p =6mm

根据铣削速度公式初步得 n=1168r\min 查《制造工艺设计简明手册》得机床 转速为 n=1120r\min 算得 v=21.1mm\min (4)06 工序工时的确定: 根据工时定额公式 确定 k r = 90 ? 时
l 1 =0.5 ? (1009936

)+(1 ~3)=

l 2 =1 ~3

f mz =0.05 ? 1120 ? 12=672mm

则 Tj =

76 . 2 ? 1 . 68 ? 2 1120 ? 12 ? 0 . 15

? 0 . 12 min

(5)10 工序切削用量: 刀具选用高速钢复合钻头,直径 d=4mm。钻一个通孔。使用切削液。 (a)确定进给量
f

由于孔径和深度都较小,宜采用手动进给。 (b)选择钻头磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明手册》第二部分表 2.12 * ,钻头后刀面最大磨损量取 为 0.8mm;耐用度 T=15min。 (c)确定切削速度 v 根据《切削用量简明手册》表 2.7,暂定进给量 f=0.13mm/r.由表 2.15, 可查得 v=17m/min 主轴转速 n=
1000v

?d

?

1000 ? 17

? ?4

? 1 3 5 4 r / m in

由 《机械制造工艺设计简明手册》 4.2-15 确定立式钻床 Z525 实际转速 表 为 n1 =1360r/min。 实际切削速度 v1 ?
? dn
1000 ?

? ? 4 ? 1360
1000

? 1 7 .0 8 1 6 m m / m in

(6)10 工序工时的确定:
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由《机械制造工艺设计简明手册》表 6.2-5 得
tj ?
1

L fn

?

18 0 .1 3 ? 1 3 6 0 60

?

6.2s=0.103min

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第3章 法兰盘 I 车小端工序夹具设计
3.1 任务的提出
通过对大三学期《互换性与测量技术基础》和大四上学期《金属切削原理与刀 具》《机械制造工艺学》以及早期的《机械设计》《机械原理》等基础学科的 、 、 学习和认识,为了加强同学对这些基础专业知识的掌握和运用于实践的能力, 开设零件机械加工工艺规程和某工序专用卡具的设计, 提高同学解决专业问题 的能力和水平,加强其专业素养,深化专业知识,特此提出此任务。

3.2 定位方案及定位装置的设计计算 3.2.1 定位方案的确定
根据工件的形状和工艺要求,由于工艺要求,且零件图中是以中心孔Φ 20mm 为尺寸基准,根据尺寸基准与定位基准、设计基准统一的原则,因此不能使用 三爪卡盘。其次,中心孔的精度也很高,所以,初步设想以中心孔定位,查看 机械制造工艺学表 1-7《典型定位元件的定位分》可知,在车法兰盘 I 小端时 应该采取大端面和短定位销的方式。其定位表达方式如下:

有分析知,法兰盘左端加一大平面可限制工件三个自由度,分别为:X 方向的
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移动、绕 Y 轴的转动、绕 Z 轴的转动。由与中心孔同轴的短销可限制工件两个 自由度,分别为:Y 方向的移动、Z 方向移动。由此可知,此定位方式可限制 工件五个自由度,且根据加工要求和特点,需要限制五个自由度,可知此方案 不属于欠定位,因此,由原理上可知,由短销大平面组合定位方案是可行的。 实际中,工件可绕 X 轴转动,但从承受夹紧力、切削力、加工调整方便等角度 考虑,可以多限制一个自由度,这是合理且必要的,因此,在本方案中,加了 一个方向向左的夹紧力来限制绕 X 轴转动的附加自由度。

3.2.2 定位元件及装置设计
在法兰盘 I 车小端的定位方案,采取的是大平面和短定位销来定位,因此,其 定位元件短销、大平面二元件组合。 为保证中心孔的位置精度, 短销和大平面通过过盈配合连接, 根据销的尺寸参 数,参照机床专用管卡具设计手册,选用开口销。大平面选为圆形,根据工件 毛坯尺寸适当选取其直径。

3.2.3 定位误差的分析计算
项目设计为孔和销之间的定位, 其定位误差主要是孔的偏差和销的偏差, 当工 件孔径为最大, 定位销直径为最小时, 孔心在任意方向上的最大变动量均为孔 与销的最大间隙,孔公差上偏差为 0.045mm,中心定位销的为 f7 级,偏差均 为为-0.041mm,所以无论工序尺寸如何,孔销间隙配合的定位误差为:
? DW ? D max ? d min ? DW ? 20 . 045 ? 19 . 959 ? 0 . 086 mm

3.3 夹紧方案及装置的设计计算 3.3.1 夹紧方案的确定
本项目中, 法兰盘 I 车小端根据定位方案为短销和大平面定位, 可确定其五个 自由度,根据加工要求知,只需通过夹紧来达到使工件不能绕 X 轴转动即可, 因此可利用盘的Φ 106mm 的端面摩擦力来平衡其转动。因此,在Φ 106mm 右端 施加一向左的夹紧力。

3.3.2 夹紧力大小的分析计算
由《机械加工工艺手册》表 1.1-57 知
F c ? C FZa p X FZ

f

YFZ

V

n FZ

K FZ
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F P ? C F Ya p

XF

Y

f

Y FZ

V
X

n FY

K FY

F f ? C FX a p

X

FZ

f

YF

V

nFX

K FX

其中 C F ? 900
z

X

Fz

? 1 .0

Y F z ? 0 . 75

K F z ? 0 . 99

C F y ? 530
C F x ? 450

X

Fy

? 0 .9
? 1 .0

Y F y ? 0 . 75
Y Fx ? 0 .4

K F y ? 0 . 625
K F x ? 0 . 89 F f ? 989 . 72 N

X

Fx

通过计算得, F c ? 1444 . 7 N

F p ? 467 . 57 N

夹紧力主要用来平衡端面及外圆切削时的转矩 夹紧力 F 满足公式:
? FR 1 ? F C r
R1 ? 2 3 R

? ? 0 . 15 ~ 0 . 25

所需夹紧力 F=4906.53N

3.3.3 夹紧机构及装置设计
一般情况下, 对于回转体零件的端面和外圆柱面的车削加工采用三爪卡盘 来夹紧,题目所给零件图的尺寸基准是Φ 20mm 孔,根据尺寸基准与定位基准、 设计基准统一的原则, 不能用三爪卡盘夹紧, 且三爪卡盘也会因其是定位元件 而导致过定位,因此可通过改装三爪卡盘,通过爪的张合来夹紧、拆卸工件毛 坯, 且因为在加工时工件随主轴一起做高速旋转运动, 为使结构稳定和保证夹 紧力使用一组包含三个卡爪来夹紧。

3.4 连接元件及夹具体设计
因为该零件为大批大量生产,通过综合考虑加工效率、加工成本、生产率等多 因素,夹紧机构可采用液压传动来实现,液压传动的效率高,快速,稳定,操 作简单方便。 初步设计通过液压缸来提供动力, 且通过活塞杆的往复运动来控 制三个卡爪的张开和闭合, 由于卡爪需要支撑件来提供支点来实现其绕该点的 转动来夹紧、拆卸工件,因此在大平面前板上增加三个均布支撑件,其与卡爪 通过螺杆和销来连接。 活塞杆跟卡爪的连接问题, 根据机械原理的基础知识, 可使用一锥形回转滑块 机构通过其与卡爪的高副连接,来传递动力,实现所需的运动轨迹。其各件间 的连接示意图如下所示:

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图 1 为液压缸,2 为活塞杆,3 为卡爪,4 为定位大平面,5 为短销,6 为锥形滑块

3.5 夹具操作及维护简要说明
首先将工件孔装入短销,并于大平面右端顶紧,然后启动液压传动系统开关, 当活塞杆向右移动,卡爪以大平面支点为中心逆时针转动,卡爪张开,可拆卸 工件,当活塞杆向左移动,卡爪以大平面支点为中心顺时针转动,卡爪闭合, 可夹紧工件,当工件加工完毕后,将传动系统开关断开。 对于液压系统要注意密封,防止油液的外泄,影响加工精度,为避免外界坏境 中粉尘颗粒的磨损对滑块的影响, 从而影响卡爪的开合程度从而导致工件的加 工精度,应尽量将其与外界隔开,使用壳体隔断。

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第4章 法兰盘 I 车小端工序夹具虚拟装配
随着科技的发展, 为了更好地在制造出实体之前表达和展示夹具体的装配过程 和工作过程,以更好改变设计方案,采用虚拟装配和虚拟夹具体的工作过程, 我们采用了 pro-e 进行了虚拟装配和夹具体工作过程模拟, 从而更明显的显示 出夹具设计的是否合理。 在此基础上做出更好地改变。 这样做既可以减小产品 的更新周期,又可以使设计变得简单,表达的更好。

4.1 夹具主要零件虚拟创建
该夹具体主要的零件有支撑板,压板,机床主轴,内六角螺钉等等,其利 用 Pro/E 虚拟 创建零件过程如下所示: 1、压板:主要利用可变剖面扫描命令扫面压板的基本结构,在可变剖面 扫描之前需要利用草绘命令创建出扫描曲线以及截面, 从而实现混合扫描。 该 零件的特殊之处在于,利用了可变剖面扫描高级命令。这样就可以体现了 Pro/E 参数化设计的优越性 2、支撑板:首先利用拉伸命令,拉伸出钻模板的基本结构,然后利用 孔命令,在基本结构的创建通孔,这里体现里孔命令创建孔的快速方便 性。 3、机床主轴:机床主轴是以典型的回转类零件,在 Pro/E 中,创建回转 类零件主要利用旋转命令, 尤其是典型的回转类零件, 可能只利用一次旋转命 令就可以创建出,当然,结构复杂的回转类零件截面的草绘比较麻烦。 4、内六角螺钉:主要利用旋转命令和拉伸命令创建。 通过这次利用 Pro/E 虚拟创建零件,体会到了 Pro/E 功能强大,在利用其 虚拟创建零件过程中如何合理选择命令,会使零件的虚拟创建大大的简单。

4.2 虚拟装配方法、顺序及零件约束确定
利用 Pro/E 还可以进行虚拟装配, 从而可以检验出方案的不合理性, 进而 提出更加合理的方案。 在 Pro/E 中,虚拟装配主要是靠各种约束实现各个零件的相对位置关系, 主要的约束有对齐、配对、插入、相切、线上点,面上点、坐标、固定以及缺 省等。利用这些命令来 保证各个零件的相对位置关系。 在虚拟装配过程中, 零件的装配顺序有一定的要求, 一般是遵循零件的实 际装配顺序,在该夹具中,首先装配 夹具体的主体结构,在后在主体结构中 安装各种附属结构;零件约束确定主要由零件的接触和空间位置关系选定。

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夹具虚拟装配图,以及装配过程如上图所示。

4.3 夹具组件虚拟装配及其分解
1)夹具的虚拟装配图如下图

18

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2)夹具的虚拟装配分解图如下图所示:

19

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参考文献
[1] 王先奎.机械加工工艺手册(第二版).机械工业出版社,2006.12 [2]机床夹具设计手册.上海科学技术出版社 [3]王先奎.机械制造工艺学(第二版).机械工业出版社,2006.1 [4]邵晓荣 曲恩.互换性与测量技术基础.中国标准出版社,2007 [5]陆剑中 孙家宁.金属切削原理与刀具(第 4 版).机械工业出版社,2005.1 [6]安子军.机械原理.国防工业出版社,2009.8

20

附录Ⅰ 机械加工工艺过程卡片
产 品 型 号 产 品 名 称 每毛坯 件数 零件图号

机械加工工 燕山大学 艺过程卡片

零件名称

共 页





材料牌号

毛 坯 种 类

毛坯 外形 尺寸

每台 件数 工艺装备 设备 夹 具 刀 具 量 具

备 注 工时(分钟) 准 终 单件

序号

工序 名称

工序内容

车 间

工 段

三爪卡盘; 90°端面车 刀、75°外 圆车刀; Φ19 硬质合金锥 柄麻花钻、 机 用铰刀; 游标 卡尺 专用卡具;

01

车、钻

粗车Φ100mm 端面、外圆 柱面, 扩、 钻、 精铰Φ20mm 孔

CA6140 车床

02



粗车Φ45mm 小端面、Φ

CA6140

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45mm 外圆、Φ90mm 右端 面及外圆

车床

90°端面车 刀; 游标卡尺 三爪卡盘; 90°端面车 刀,75°外 圆车刀; 游标 卡尺 三爪卡盘; 90°端面车 刀,75°外 圆车刀; 游标 卡尺 专用卡具; 90°端面车 刀,75°外 圆车刀; 游标 卡尺 专用卡具; Φ 9 面铣刀 三爪卡盘; 90°端面车 刀,75°外 圆车刀; 游标 卡尺
22

03



粗车 B 面

CA6140 车床

04



半精车Φ100mm 端面、外 圆;倒角

CA6140 车床

05



半精车Φ45mm 外圆、Φ 90mm 右端面及外圆,倒 角,退刀槽 粗铣、 精铣Φ90mm 圆柱面 上的两个平面

CA6140 车床

06



X52K 铣 床

07



精车Φ100mm 端面、外圆 柱面

CA6140 车床

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专用卡具; 08 车 精车Φ90mm 右端面及外 圆柱面 CA6140 车床 90°端面车 刀,75°外 圆车刀、 切断 刀; 游标卡尺 专用卡具; Φ 9 锥柄麻花 钻;塞规 专用卡具; Φ 4 锥柄麻花 钻、 Φ6 锥柄 扩孔钻; 塞规 游标卡尺

09



钻 4×Φ9mm 孔

CA6140 车床

10



钻Φ4mm 孔、扩Φ6mm 孔

CA6140 车床

11 12 13 14 15

镀 刻字 磨 抛光 检查

镀Φ100mm 外圆柱面无光 镀铬
Φ100mm 端面刻字、外圆刻线

磨Φ45mm 外圆柱面 B 面抛光 检查 日 期 审 核 日 期

外圆磨床

游标卡尺

设计

会签

日 期

23

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附录Ⅱ 机械加工工序卡片

燕 山 大 机械加工工序 学 卡片

产品型号 产品名称 车间

零件图 号 零件名 称 工序号 02 毛坯种 类 铸件 设备名 称 设备型号 设备 编号 同时加工件 数 毛坯外形尺 寸 法兰 盘I 工序 名称 车 每毛 坯件 数 共 页 第 页

材料牌号 HT200 每台件数

夹具编号

夹具名称 专用卡具

切削液

工位器具编号

工位器具名 称

工序工时(分 钟) 准终 单件

24

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工步号

工步内容

工艺设 备

主轴 转速

切削速 度

进给 量

切 削 深 度 mm

r/min 01 02 03 04 车Φ45mm 小端面 车Φ45mm 外圆柱面 车Φ90mm 右端面 车Φ90mm 外圆柱面 CA6140 CA6140 CA6140 CA6140

m/min 19.63 19.63 18.99 18.99

mm/r 0.3

进 工步工时(分 钟) 给 次 数 辅 机动 助 1 1 1 1 0.84 0.69 1.56 0.39

125 125 63 63
日 期

4 3 4
3

0.6 0.3
1.0 会 签

设计

日期

审核

日期

25

结束语 通过此次项目设计, 让我们熟悉并在实践中切实体会和学到了零件机械加工工 艺过程的设计和制定,让我们了解到了,工艺过程中应考虑的诸多因素:加工 效率,成本,生产率,产品产量等,做到切实可行,有理论可依,有根据可寻。 在专用夹具的设计中, 让我们将学过的专业知识统一使用, 从而更加深刻的掌 握并提高我们用于实践的能力。 在导师的细心指导下, 让我们掌握了解决专业 知识的方法和手段。 同时在合作和努力中切实做到不断进步, 使项目逐步完善, 虽然, 这个设计结果仍存在不足和缺陷, 我会在今后的学习中不断努力和完善 自己,提高专业素养,增强专业能力。


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