机械制造技术课程设计-法兰盘零件工艺规程及铣侧面夹具设计

PAGE设计说明书题目：法兰盘的工艺规程及铣侧面的夹具设计学生：学号：专业：班级：指导老师：摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。法兰盘加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加V信153893706或扣3346389411ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目录TOC\o"1-3"\h\u5883序言 14219一零件的分析 2180991.1零件的作用 2165281.2零件的工艺分析 212125二毛坯的确定 4307122.1确定毛坯的制造形式 483372.2毛坯形状及尺寸 569652.3机械加工余量的的确定 568942.4毛坯尺寸的确定 697322.5工序尺寸及公差的确定 76764三拟定加工工艺路线 879133.1基准的选择 8174743.1.1粗基准选择 8296863.1.2精基准的选择 974393.2制定工艺路线 10294043.3加工设备及工艺装备的选用 14207653.3.1加工设备的选择 14242083.3.2夹具的选择 15102393.3.3刀具的选择 16304733.3.4量具的选择 1717880四切削用量及工时计算 18112234.1粗车右端面、∅56外圆及端面 18122924.2粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽 19145124.3铣33mm处平面 2030726五夹具设计 2289945.1问题的提出 22181485.2拟定钻床夹具方案 2228235.3切削力及夹紧力计算 2352075.4定位误差分析 2529305.5夹具设计及操作简要说明 2628786总结 276189致谢 2915292参考文献 30第30页共35页序言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夹具设计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1.1零件的作用法兰盘的作用主要起固定连接作用。1.2零件的工艺分析分析零件时，考虑以下3个方面：1、机械零件主要表面的要求和保证方法；2、如何实现重要的技术要求和保证方法；3、零件的表面定位、尺寸标注。零件工艺分析分析的目的是一个过程，根据形状和尺寸精度，图纸审查零件性能（包括力学性能、物理性能、化学性能、等）和过程的相对位置、表面粗糙度、材料及热处理技术要求是否合理，是否便于加工和装配；是否实际的协议。二、通过工艺分析，对零件的工艺要求进一步了解，以制定合理的工艺规范。这部分是大量生产的小零件，在生产过程中必须注意零件：1、减少夹紧和工作行程次数，零件的结构应易于加工定位夹紧，夹紧少。2、易机零件必须使用国家标准值，以便使用标准化的工具和量具。同时，我们也注意走刀，容易保证加工精度要求，减少加工面积和难以加工表面。法兰盘的工艺有2组加工面的分别为1：以下端面为基准的加工面，这组加工面包括φ30孔2：以φ30孔为基准的加工面，这组加工面主要是其他的孔和端面。二毛坯的确定2.1确定毛坯的制造形式确定坯料包括坯料类型的选择及其制造方法。毛坯类型有铸造、锻造、冲压、冲压、焊接、热处理、切割、型材、板材等。确定毛坯时应考虑以下因素：1）零件的材料和机械性能。当零件的材料被选择，粗略的材料的类型大致定义。铸造毛坯适用于复杂形状零件的毛坯。锻件毛坯适用于简单形状零件的毛坯。型材适用于轴类零件毛坯，适用于板类零件毛坯的焊接。2）零件的形状和尺寸。坯料的形状和尺寸应尽可能接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工3）生产类型。对于大批量生产，应选择毛坯制造方法的高密度，减少机械加工以降低材料，也要考虑现有的毛坯的制造水平和设备能力，减少毛坯的制造成本高，可以用材料的消耗，降低加工成本的补偿。如铸件应采用金属模具、机床造型或精密铸造；锻造时应采用模锻、冷轧和冷拉型材。小批量生产应采用手工木模或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合现有生产条件和水平，当条件时，应积极组织区域专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑采用新技术、新技术、新材料的可能性。目前，粗加工的新技术、新工艺、新材料发展迅速。例如，投资铸造，精密锻造，冷轧，冷挤压，粉末冶金和工程塑料越来越多地用于机械。应用这些方法可以大大减少加工量，降低成本。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。2.3机械加工余量的确定序号被加工表面及孔机械加工余量加工余量等级工序尺寸及公差1粗车右端面、∅56外圆及端面1.5mmIT8级∅2粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽1.5mmIT8级∅∅∅3粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽1.5mmIT8级∅4钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11实心IT9级∅5钻60°处∅11孔实心IT10级∅6铣33mm处平面2mmIT9级567精车∅30内孔0.5mmIT7级∅8精车∅49端面及外圆0.5mmIT7级∅9精车∅56端面及外圆0.5mmIT7级∅2.4毛坯尺寸的确定序号被加工表面及孔机械加工余量零件尺寸毛坯的尺寸1粗车右端面、∅56外圆及端面1.5mm∅56∅592粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽1.5mm∅49、∅100∅52、∅1033粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽1.5mm∅30∅264钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11实心∅11,∅18实心5钻60°处∅11孔实心∅11实心6铣33mm处平面2mm33实心7精车∅30内孔0.5mm∅30∅318精车∅49端面及外圆0.5mm∅49∅509精车∅56端面及外圆0.5mm∅56∅572.5工序尺寸及公差的确定工序名称加工对象经济精度等级表面粗糙度1粗车右端面、∅56外圆及端面IT8级Ra3.22粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽IT8级Ra3.23粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽IT8级Ra3.24钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11IT9级Ra6.35钻60°处∅11孔IT10级Ra12.56铣33mm处平面IT9级Ra6.37精车∅30内孔IT7级Ra1.68精车∅49端面及外圆IT7级Ra1.69精车∅56端面及外圆IT7级Ra1.6三拟定加工工艺路线3.1基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。3.1.1粗基准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。先选取外圆和端面为定位基准，利用V型块为定位元件。3.1.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为精基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)精基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以QUOTEφ30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。3.2制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：方案一：方案二：方案一和方案二对比，方案一对端面，外圆和内孔采用粗加工和精加工，先粗加工后精加工，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求；而方案二只有粗加工的工序，不能更好的保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。3.3加工设备及工艺装备的选用3.3.1加工设备的选择工序号工序内容加工设备的选择1粗车右端面、∅56外圆及端面CA6140卧式车床2粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽CA6140卧式车床3粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽CA6140卧式车床4钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11Z525立式钻床5钻60°处∅11孔Z525立式钻床6铣33mm处平面X51立式铣床7精车∅30内孔CA6140卧式车床8精车∅49端面及外圆CA6140卧式车床9精车∅56端面及外圆CA6140卧式车床3.3.2夹具的选择工序号工序内容夹具的选择1粗车右端面、∅56外圆及端面专用车床夹具2粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽专用车床夹具3粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽专用车床夹具4钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11专用钻床夹具5钻60°处∅11孔专用钻床夹具6铣33mm处平面专用铣床夹具7精车∅30内孔专用车床夹具8精车∅49端面及外圆专用车床夹具9精车∅56端面及外圆专用车床夹具3.3.3刀具的选择工序号工序内容刀具的选择1粗车右端面、∅56外圆及端面YT5硬质合金端面车刀2粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽YT5硬质合金端面车刀3粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽YT5硬质合金端面车刀4钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11麻花钻，丝锥5钻60°处∅11孔麻花钻6铣33mm处平面立铣刀7精车∅30内孔YT5硬质合金端面车刀8精车∅49端面及外圆YT5硬质合金端面车刀9精车∅56端面及外圆YT5硬质合金端面车刀3.3.4量具的选择工序号工序内容量具的选择1粗车右端面、∅56外圆及端面游标卡尺2粗车左端面、∅49、∅100外圆及端面，∅62处R2圆弧退刀槽游标卡尺3粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽游标卡尺4钻4-∅11孔，锪孔4-∅18深11游标卡尺5钻60°处∅11孔游标卡尺6铣33mm处平面游标卡尺7精车∅30内孔游标卡尺8精车∅49端面及外圆游标卡尺9精车∅56端面及外圆游标卡尺四切削用量及工时计算4.1粗车右端面、∅56外圆及端面1)切削深度单边余量为Z=2mm2)进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)确定机床主轴转速ns==753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，t=i;其中l=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)4.2粗车∅30内孔、∅34宽5mm槽1)切削深度单边余量为Z=2mm2)进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度其中：=104,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=30m/min4)确定机床主轴转速ns==382r/min与382r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，t=i;其中l=19mm;=4mm;=0mm;t=i==0.059(min)4.3铣33mm处平面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度根据X51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＝750当＝750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为.五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，决定设计第80道工序铣距中心33mm的侧面的铣床夹具。5.1问题的提出本夹具主要用于铣距中心33mm的侧面，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2拟定钻床夹具方案拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用外圆和φ30孔和φ11孔作为定位基准，采用半轴和削边销定位，端面限制3个自由度，半轴限制2个自由度，削边销限制1个自由度，这样空间的六个自由度就限制完全了，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用开口垫圈作为夹紧机构。5.3切削力及夹紧力计算（1）刀具：采用立铣刀φ32mmz=24机床：x51立式铣床由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系数z=24代入上式，可得F=889.4N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=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=12mm，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]=3.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力5.4定位误差分析(1)移动时基准位移误差（式5-5）式中：————半轴孔的最大偏差————半轴孔的最小偏差————半轴定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得：==(2)转角误差（式5-6）式中：————半轴孔的最大偏差————半轴孔的最小偏差————半轴定位孔与定位销最小配合间隙————削边销孔的最大偏差————削边销孔的最小偏差————削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-6）得：则：经检验合格5.5夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了开口垫圈夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑，夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生