机械制造技术课程设计-轴法兰盘(5-4)的加工工艺及铣137斜面的夹具设计【全套图纸】 .doc

设计说明书机械制造技术课程设计说明书设计题目： 轴法兰盘(5-4)的加工工艺，设计及铣137斜面的铣床夹具 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2013年12月12日 目 录序 言1一、零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二、工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式42.2 基面的选择42.3 制订工艺路线52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5 确定切削用量及基本工时6三 夹具设计203.1 问题的提出203.2 定位基准的选择203.3 切削力及夹紧力计算203.4 定位误差分析223.5 夹具设计及操作的简要说明23总 结24参考文献25哈尔滨理工大学设计说明书序 言全套图纸，加153893706机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。法兰盘的加工工艺规程及其铣137斜面的铣床夹具是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 一、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是法兰盘，其为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。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。1.2 零件的工艺分析法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：1以72为中心的加工表面这一组加工表面包括：36及其倒角以及与其垂直的端面，62表面，两个2x0.5槽，7.5宽槽。2以a面为基准的加工表面这一组加工表面包括：三个互成120的9阶梯孔，两个侧面。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式材料为ht200。考虑到法兰主要承受静压力，因此选用铸件。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取120外圆为定位粗基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以内孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3 制订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保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑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。工序01:铸造工序02:时效处理工序03:粗车、半精车60f9外圆面和端面；粗车36内孔工序04:掉头粗车152外圆面和端面及120h6外圆面和端面；车20.5退刀槽；半精车、精车120h6外圆面；车宽7.5槽；粗车、半精车、精车72h6孔工序05:车20.5退刀槽; 半精车、精车55h6外圆面工序06:钻3-9孔、锪3-15深9孔工序07:钻、攻2-m8螺纹工序08:铣140的斜面工序09:铣137的斜面工序10:检验至图纸要求并入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“i轴法兰盘”零件材料为ht200，毛坯的重量为2.5kg,生产类型为大批生产，采用铸件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1外圆表面（120，62，55）外圆120和62，表面粗糙度要求1.6m,公差等级为 6级，查机械加工技术手册（以下简称手册）表3-9（p87）采用车床加工。2内孔表面（72，60和36 ）内孔72，查手册表3-9（p87），采取车内孔。2.5确定切削用量及基本工时工序01:铸造工序02:时效处理工序03:粗车、半精车60f9外圆面和端面；粗车36内孔工步一：粗车、半精车60f9外圆面和端面 选择外圆车刀1） 车削深度， ap=3.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=3.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(86+13+3.0)2/（4750.16）min2.684min。工步二：粗车36内孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=2.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=2.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(103+2+3)/（4750.16）min1.421min。工序04:掉头粗车152外圆面和端面及120h6外圆面和端面；车20.5退刀槽；半精车、精车120h6外圆面；车宽7.5槽；粗车、半精车、精车72h6孔工步一：掉头粗车152外圆面和端面及120外圆面和端面 选择外圆车刀1） 车削深度， ap=2.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=2.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(16+38+30+2.5)/（4750.16）min1.138min。工步二：车20.5退刀槽 选择切槽车刀1） 车削深度， ap=0.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=0.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(2+0.5)/（4750.16）min0.033min。工步三：半精车、精车120h6外圆面 选择外圆车刀1） 车削深度， ap=0.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=0.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(38+0.5)2/（4750.16）min1.013min。工步四：车宽7.5槽 选择切槽车刀1） 车削深度， ap=4.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=4.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(7.5+4.5)2/（4750.16）min0.316min。工步五：粗车、半精车、精车72h6孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=6.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=6.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(19+6+3)3/（4750.16）min1.105min。工序05:车20.5退刀槽; 半精车、精车55h6外圆面工步一：车20.5退刀槽 选择切槽车刀1） 车削深度， ap=0.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=0.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(2+0.5)/（4750.16）min0.033min。工步二：半精车、精车55h6外圆面 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=3.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=3.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(62+3.5+3)2/（4750.16）min1.803min。工序06:钻3-9孔、锪3-15深9孔工步一：钻3-9孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工9孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据z3025机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工步二：锪3-15深9孔1、加工条件加工材料: ht200，硬度200220hbs，铸件。工艺要求：孔径d=15mm。沉孔，精度h12h13,用乳化液冷却。机床：选用z3025钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢锪刀，其直径d=15mm 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200h有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220hbs时， , 切削速度的修正系数为：，故 根据z3025型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=800r/mm， 。4计算基本工时根据公式式中，l=12mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， l=（12+1）mm=13mm 故有： t=0.122min工序07:钻、攻2-m8螺纹工步一：钻2-m8螺纹底孔6.8选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 468r/min 按机床选取n=500r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻2-m8螺纹选择m8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.6mm/r299r/min 按机床选取n=300r/min切削工时： ，则机动工时为 工序08:铣140的斜面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金立铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据x52型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序09:铣137的斜面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金立铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2）决定每次进给量及切削速度 根据x52型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序10:检验至图纸要求并入库三. 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。由指导老师的分配的工序09：铣137斜面的铣床夹具。3.1问题的提出 本夹具用于铣137斜面，精度要求不高，与x轴夹角16的面相垂直，为此，在设计夹具时，这点要考虑在内，精度则不予考虑。3.2定位基准的选择本道工序加工137斜面，精度不高，因此我们采用已加工好的72h6孔定位，即采用心轴定位，为了保证137斜面与x轴夹角16另外采用一9孔定位，即削边销定位。3.3切削力和夹紧力的计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀机床： x62型卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 f=749.2n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 k=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 f=+g g为工件自重 夹紧螺钉:公称直径d=16mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。 定位销水平放置时定位分析图3.5夹具设计及操作的简要说明 由下图所示夹具图知，工件120h6端面