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序言工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，本次课程设计的课题是CA6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。
根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。
第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。
根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。
第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。
对于粗加工，还要校核机床功率。
孔的夹具。
先提出设计问题，再选择定位基准，然后最后，设计钻49开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。
然后把设计的过程整理为图纸。
通过以上的概述，整个设计基本完成。
课程设计是我们对大学三年的学习的一次深入的综合性的总考核，也是一次理论联系实际的训练，这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（CA6140车床法兰盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。
因此，它在我们大学生活中占有重要地位。
就我个人而言，我也希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，对未来的工作发展打下一个良好的基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
目录序言 (1)目录 (2)一、零件的分析 (3)1.1零件的作用 (3)1.2零件的工艺分析 (3)二、工艺规程设计 (4)2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 (4)2.2基准的选择 (4)2.3制定工艺路线 (4)2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)2.5 确定切削用量及基本工时 (7)三、夹具设计 (25)3.1定位方案的设计 (25)3.2定位误差分析与计算 (26)3.3导向元件设计 (26)3.4夹紧装置的设计 (27)3.5夹具结构设计及操作简要说明 (27)四.方案综合评价与结论 (28)设计小结 (29)参考文献 (30)一、零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘， 主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。
切削加工中的切削速度、进给量和切削深度的总称被称为切削用量，它是生产加工中主要的工艺参数。
这个参数会严重影响到工件的加工精度和表面粗糙度，同时，对于设备、刀具以及生产效率都有严重的影响。
切削用量的选用原则都有哪些?1、一般原则切削用量要根据工件的材料、精度要求和表面粗糙度要求以及高举的材料和机床的功率与刚度情况进行选择。
同时在选择切削用量的时候，一般还要先选定切削的深度，然后选定进给量，最后确定切削速度。
2、切削深度的选择进行粗加工的时候，在留出精细加工余量之后，在机床—刀具—工件系统的刚度允许的情况下，尽可能用较少的走到次数将粗加工余量切除。
不能一次切除时，应该按照先多后少的不等余量的方法进行加工。
为了避免损坏刀具，在进行有硬皮的铸件或切削不锈钢等切削表层冷硬的材料时，要加深切削深度，最好超过硬皮或冷硬层厚度。
精加工时，为了逐步提高加工精度和表面光洁度，应采取逐步减小切削深度的方法，多次走刀、如果精加工的刀具良好，也能在一次窃取较大余量下得到高精度和较好的表面质量。
3、进给量的选择选择粗加工进给量时一般要考虑一下几个因素：(1)机床—刀具—夹具系统的刚度，如果系统刚度好，进给量可以增加，反之，进给量要小一些。
(2)卷屑还是断屑，进给量可以选择大一些，若为卷屑，则进给量应该选择小一些。
(3)断续切削还是连续切削，断切削因有冲击，考虑刀具的强度，进给量应选小些，连续切削进给量可适当选大些。
选择精加工进给量时，主要应考虑工件表面粗糙度的要求，一般粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。
但是有时进给量过小，表面粗糙度数值反而会增大，这是由于刀具圆弧刃的切削厚度是变化的，靠副切削刃处，切削厚度比刃口圆弧半径小得多，以至于有部分金属未切除，被挤在刀具的副后面磨损成沟槽，切削一段时间后，设置可出几条沟槽，其间的距离等于进给量，所以，使工件的已加表面的粗糙度度值增大。
4、切削速度的选择选择切削速度主要应该根据工件和刀具的材料，使在已选定的切削深度和进给量的基础上达到一定的刀具耐用度。
车削加工切削用量选择分析在长期车削加工实践中，有经验的车工老师会在开车切削前，对照着零件图样先考虑开几转车速，吃刀多少深，选择多少走刀量。
这不仅体现了切削用量的重要性，更直接关系到如何充分发挥车刀、机床的潜力来提高实际的生产效率。
因此在车削加工前一定要合理的选择切削用量。
一、切削用量对切削的影响在车削加工中，始终存在着切削速度、吃刀深度和走刀量这三个切削要素，在有条件增大切削用量时，增加切削速度、吃刀深度和走刀量，都能达到提高生产效率的目的，但它们对切削的影响却各有不同。
1. 切削速度对切削的影响所谓切削速度，实质上是指切屑变形的速度，其高低决定着切削温度的高低，影响着切削变形的大小，而且直接决定着切削热的多少。
当车削碳钢、不锈钢以及铝和铝合金等塑性金属材料达到一定的切削温度时，切削底层金属将粘附在车刀的刀刃上面形成积屑瘤。
由于积屑瘤的存在，将会增大车刀的实际前角，对切削力、车刀的磨损以及工件加工质量会产生较大影响。
（1）切削速度对切削力的影响。
一般来说，提高切削速度，切屑变形小，切削力也就相应降低。
对于碳钢等塑性金属材料，在用硬质合金车刀车削碳钢工件时（前角γ=0°），开始切削速度小，切削力大，但随着切削速度的提高，形成积屑瘤后会增大车刀的实际前角，使切屑变形减小，导致切削力下降。
积屑瘤在刀刃上的堆积高度越高，即车刀实际前角增加得越多，切削变形与切削力也就越小。
但当切削速度超过一定范围时（≥20m/min），随着切削速度的提高，积屑瘤高度将会逐渐减小，直至完全消失，车刀的实际前角也随之逐渐减小，直至回复原来大小，这时切削变形与切削力又将逐渐增大。
当切削速度再继续提高时（≥50m/min），由于切削温度甚高，切屑与车刀前面接触的一层表皮开始微熔，起了一种特殊的润滑作用，减少了摩擦，而且因被切层变形不够充分，使切屑变形减小，切削力得到了再次降低。
此后切削力的变化逐渐趋于稳定。
对于不同的工件材料以及不同的车刀前角值，切削速度与切削力之间的变化规律大致如此，但各个变化阶段的速度范围则会不尽相同。
切削用量及切削时间的确定在机械加工过程中，切削用量和切削时间的确定是非常重要的。
合理的切削用量和切削时间可以提高加工效率、保证加工质量，并延长刀具的使用寿命。
本文将从切削用量和切削时间的概念、确定方法以及影响因素等方面进行探讨。
一、切削用量的概念和确定方法切削用量是指单位时间内切削刃具所切削的工件材料的量。
切削用量的大小直接影响着加工效率和刀具寿命。
切削用量的确定需要综合考虑工件材料的性质、刀具的材料和结构、机床的刚性以及切削液的冷却性能等因素。
确定切削用量的方法有以下几种：1. 经验法：根据以往的经验和实践，通过试切、试验等方式来确定切削用量。
这种方法简单直观，但需要经验丰富的操作人员。
2. 切削力法：通过测量切削过程中的切削力来确定切削用量。
一般情况下，切削力越大，切削用量也越大。
3. 切削功率法：通过测量切削过程中的切削功率来确定切削用量。
切削功率与切削用量呈正比关系，可以通过监测电机的功率来间接测量切削功率。
4. 数值模拟法：利用数值仿真软件对切削过程进行建模和模拟，通过模拟结果来确定切削用量。
这种方法可以较准确地预测切削过程中的切削力、切削温度等参数，从而确定合适的切削用量。
二、切削时间的概念和确定方法切削时间是指完成一道工序所需的时间，也可以理解为单位工件的加工时间。
切削时间的长短直接影响着加工效率和生产能力。
切削时间的确定需要考虑工件的尺寸和形状、切削速度、进给速度以及切削用量等因素。
确定切削时间的方法有以下几种：1. 经验法：根据以往的经验和实践，通过试切、试验等方式来确定切削时间。
这种方法简单直观，但需要经验丰富的操作人员。
2. 切削速度法：通过调整切削速度来控制切削时间。
一般情况下，切削速度越快，切削时间越短。
3. 进给速度法：通过调整进给速度来控制切削时间。
进给速度越大，切削时间越短。
4. 数值模拟法：利用数值仿真软件对切削过程进行建模和模拟，通过模拟结果来确定切削时间。
这种方法可以较准确地预测切削过程中的加工时间，从而确定合适的切削时间。
一、夹具的选择、工件装夹方法的确定1．夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
2．夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如：通用台虎钳、数控分度转台等。
3．零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置1．刀具的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
（1）车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。
1）尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
夹具、刀具的选择及切削用量的确定
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一、夹具的选择、工件装夹方法的确定
1．夹具的选择
数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：
1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
2．夹具的类型
数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如：通用台虎钳、数控分度转台等。
3．零件的安装品质新空间
数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：
1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
二、刀具的选择及对刀点、换刀点的设置
1．刀具的选择
与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
（1）车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。
1）尖形车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
2）圆弧形车刀圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。
该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。
选择车刀圆弧半径时应考虑两点：一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上
的最小曲率半径，以免发生加工干涉；二是该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
品质新空间
3）成型车刀成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。
（2）铣削用刀具及其选择数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：
1）铣刀半径R D应小于零件内轮廓面的最小曲率半径R min，一般取R D=(0.8～0.9)R min 2）零件的加工高度H≤（1/4-1/6）R D，以保证刀具有足够的刚度。
3）粗加工内轮廓时，铣刀最大直径D可按下式计算（参见图2-10）：
式中
D1——轮廓的最小凹圆角半径；
Δ——圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；
Δ1——精加工余量；
j——圆角两邻边的最小夹角。
4）用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径R e=R-r,如图2-11 所示，即直径为d=2 R e=2（R-r）,编程时取刀具半径为R e=0.95（R-r）。
对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。
如图2-12所示。
（3）标准化刀具目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号；对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSG—JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG—JZ。
此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。
2．对刀点、换刀点的设置
工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。
例如：某程序开始第一个程序段为N0010 G90 G00 X100 Z20 ，是指刀具快速移动到工件坐标下X=100mm Z=20mm处。
究竟刀具从什么位置开
始移动到上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。
此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。
在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。
对刀点设置原则是：
1）便于数值处理和简化程序编制。
2）易于找正并在加工过程中便于检查。
3）引起的加工误差小。
对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。
例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。
实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。
所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。
用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。
而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。
加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。
所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。
三、切削用量的确定
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
1．主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
其计算公式为：
n=1000v/πD
式中
v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；
n-- -主轴转速，单位为r/min；
D----工件直径或刀具直径，单位为mm。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
2．进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则：
1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100～200mm/min范围内选取。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～
50mm/min范围内选取。
3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。
4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3．背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃
刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
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