直角边法兰钻孔夹具设计

1、目 录序 言.2第1章 零件的分析.31.1 零件的作用.31.2 零件的工艺分析.3第2章 工艺规程设计52.1 毛坯选择与毛坯图说明.52.2 基面的选择.62.3 制订工艺路线.62.4 机械加工余量及工序尺寸的确定.82.5切削用量、时间定额的计算.8 2.6时间定额的计算.11第3章 夹 具 设 计.143.1 问题的提出143.2 定位基准的选择143.3 切削力和卡紧力计算143.4 定位误差分析153.5 夹具设计及操作的简要说明16总 结.17参 考 文 献.18 序 言机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行

2、的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1 能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。2 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，我

3、希望通过本次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加生产实践打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请各位老师予以指教。第一章 零件的分析1.1零件的作用法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器

4、材。该法兰盘结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有外圆、圆孔，端面，其次就是11孔及16.5孔，孔的加工表面在圆周上，通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。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80孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：62±0.015孔及其倒角以及与其垂直的端面，80h11外表面，两个M64×1.5的槽，36 0+0.62孔以及与其垂直的端面

5、，52g6外表面B及退刀槽，三个互成120°的16.5阶梯孔的两端面。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16.5阶梯孔，一个侧面C,一个平面D。这两组表面之间有着一定的位置要求，主要是：62±0.015孔对B端面的径向圆跳动公差为0.04mm。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。第二章 工艺规程设计2.1毛坯选择与毛坯图说明根据零件材料HT150确定为铸件，可知毛坯的铸造方法选用永久型铸造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。铸件尺寸

6、公差为12级，又由于是中批量生产，毛坯制造采用永久型铸造。公差等级为CT9级（机械制造工艺设计简明手册P38），选取铸件错箱值为0.1mm。对中批量生产的铸件加工铸件加工余量中查机械制造工艺补充教材P359360，选取等级精度为2级。各加工表面总余量7mm。2.2基面的选择法兰盘的外圆52g6既是装配图基准，又是设计基准。为避免由于基准不重合而产生的误差，选用外圆52g6为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选外圆52g6及A端面作为精基准。由于法兰盘全部表面都需要加工，而外圆52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面，为保证加工要求，固选外圆52g6及A端面为粗基准。2.3制订工艺路

7、线工序号工 名序 称工 序 内 容设 备工 艺 装 备1铸造2热处理时效退火3粗车粗镗粗车80h11的外圆面及端面及台阶面；粗镗62.4，62±0.015，倒角1×30·及1×45·C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘4粗车粗镗粗车C面，外圆52g6及台阶A面，外圆120；粗镗孔36+0.02孔及其倒角 0C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘5半精车半精镗半精车D面，外圆80h11及台阶面；半精镗62.4，62±0.015，倒角1×30·及1×45

8、83;C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘6半精车半精镗半精车C面，外圆52g6及台阶A面，外圆120半精镗孔36+0.02孔及其倒角 0并切沟槽C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘7精车精镗精车外圆52g6及台阶面A面；精镗孔36+0.02孔及其倒角及沟槽C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、极限量规、三爪卡盘8精车精镗精车外圆80h11；精镗62.4、62±0.015、倒角1×30·及1×45·车螺纹M64×1.5C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、极限量规、三爪卡盘9

9、粗铣大圆盘两平面立式铣床X51专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀、游标卡尺10精铣精铣54平面，精铣34.5平面立式铣床X51专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀、游标卡尺11插削36+0.02内孔键槽 0立式插床B5020专用夹具、插刀、游标卡尺12钻、锪孔钻311孔；锪16.5孔立式Z525钻床专用夹具、钻刀、游标卡尺13钻3小孔和18的盲孔立式Z525钻床专用夹具、钻刀、游标卡尺14去毛刺15终检2.4机械加工余量及工序尺寸的确定确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准装换时，同一表面多次加工的工序尺寸只是与工序（或工步）的加工余量有

10、关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。在这里只列出圆柱面的工序尺寸：2.5切削用量、时间定额的计算在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量，即背吃刀量，进给量切削速度，确定方法是先确定切削深度和进给量，再确定切削速度，用现代制造工艺设计方法公式:换算出查表或计算法所得的转速，根据转速在选择机床实有的主轴转速表取接近的主轴转速作为实际转速，对粗加工选取实际切削速度，实际进给量和背吃刀量后，还要校验机床功率是否够等，才能作为最后切削用量填入。1.切削用量的计算钻孔11工艺要求：孔径d=11，孔深L=15mm，精度为H1213（1）选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=10mm，钻头几何形

11、状为双锥修磨横刃， （2） 进给量的确定 按加工要求决定进给量，根据表2-7，当加工精度要求为H12H13，铸铁强度为700MPa，d=10mm时，f=0.270.32mm/r，考虑到钻头强度允许的进给量及机床进给机构强度，故取f=0.2mm/r。（3）切削速度的计算 由表2-13，当加工为第五类，f=0.28mm/r，双横刃磨的钻头，d=11mm时，V=12m/min.由公式得n=1150mm/r，根据Z525钻床说明书可选择此速度检验机床扭矩及功率与加工18相同，故符合。钻孔3-16.5加工材料HT150，强度700MPa。工艺要求：孔径d=16.5，孔深L=10mm，精度为H12H13，

12、机床为Z525立式钻床（1）选择高速钢麻花钻头 其直径d=16mm，钻头几何形状为双锥修磨横刃， （2） 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。3）切削速度的计算 由表2-13，切削速度v选取为40m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=63.95 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=280.6r/min ,根据Z525钻床说明书可选择n=770r/min。锪孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.05mm。2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.05mm/r。3） 切削速度的计算

13、 由表5-31，切削速度v选取为4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=127.4r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=510r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=30m/min。2.6时间定额的计算1.基本时间tj的计算（1） 钻孔3-11工步查表2-19，得y+=10mmT=l/nf=0.26min=15.76s（2） 钻孔3-16.5工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2

14、=（9.96-9.8）/2=0.08的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=10mm; f=0.36mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=9.19s。（3）锪孔工步同上，根据表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的基本时间。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的条件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.19mm+

15、13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔11工步的辅助时间为：ta=0.15x25.76s=3.864s;钻孔16.5工步的辅助时间为：ta=0.15x42s=6.3s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x36s=5.4s;3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于法兰盘的生产类

16、型为中批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步tdj钻=28s+4.2s+1.08s=34.13s;粗铰工步tdj粗铰=4

17、2s+6.3s+2.90s=51.20s;精铰工步tdj精铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。（注：其他工序内容详见工序卡）第三章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序钻3-16.5孔的钻床夹具。本夹具主要用于钻3-16.5孔，由于该孔精度要求较高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。3.1问题的提出在机械加工过程中

18、，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为加紧。工件在机床或夹具上定位，加紧的过程称为装夹，用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方法与快捷性上。3.2定位基准的选择处于定位简单和快速的考虑。选择已加工好的中心孔和底面两个孔定位，采用经典的一面两销定位，一面限制3个自由度。心轴限制两个自由度，削边销限制1个旋转方向的自由度，这样空间的六个自由度就限制完

19、全了，同时开口垫圈压紧工件。3.3切削力和夹紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力 Fi=15.62N扭矩 Mc=8.52x10-6N·M由于扭矩很小，计算时可忽略。 验算螺栓强度：ns= 179.94MPa45钢的强度为450MPa，强度满足。使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 3.4定位误差分析（1）移动时位移基准误差为 jy = d1+D1+X1min 式中： d1 - 圆柱销孔的最大偏差 D1 - 圆柱销孔的最小偏差 1min - 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入数据得: jy = d1+D1+X1

20、min = 0.009+0+0.016 = 0.025mm（2）转角误差 tg= (d1+D1+X1min+d2+D2+X2min)/2L式中： d1 - 圆柱销孔的最大偏差 D1 - 圆柱销孔的最小偏差 1min - 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 d2 - 削边销孔的最大偏差 D2 - 削边销孔的最小偏差 2min - 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 其中：X2min = 2（LX+LG-X1min/2） 则代入数据得： tg = （0.009+0+0.016+0.009+0+0.004）/（2 *305.29） = 0.0000622 则 ： = 0.00006219o经检验合格3.5夹具设计及操作的简要说明如前面所述，在夹具设计时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动加紧，本道工序的钻孔选用开口垫圈压紧，当我们装上工件后，采用一面2销把工件的空间度6个自由度限制完毕后我们旋转螺母，试着和工件接触，然后旋转螺母压紧工件，即可开始加工工作。总 结 紧张而有繁忙的三周的课程设计结束了当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗。这次课程设计的基本目的在于巩固和加深理论知识的掌握，培养我们综合运用工艺知识能力。通过课