方法兰机械加工工艺规程及钻攻M22螺纹孔夹具设计

第1章绪论1.1机械加工工艺规程的作用全套图纸加V信153893706或扣3346389411机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。制订工艺规程的程序：1、计算生产纲领，确定生产类型2、分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3、确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4、制订工艺路线5、进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）1.2研究方法及技术路线1、深入生产实践调查研究在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。2、制订工艺工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。3、确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。4、确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等5、绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序，画出具体结构。6、标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求7、标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。8、绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。1.3课题背景及发展趋势机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如：1、工件的图纸——详细阅读图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。2、工艺文件——了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。3、生产纲领——夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。4、制造与使用夹具的状况等。对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解。

第2章零件的分析2.1零件的作用题目给的是方法兰，法兰(flange)又叫\t"/item/%E6%B3%95%E5%85%B0%E7%9B%98/_blank"法兰盘或突缘。使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰是一种盘状零件，在管道工程中最为常见，法兰都是成对使用的。在管道工程中，法兰主要用于管道的连接。在需要

连接两个管道的端头处，各安装一片法兰盘，低压管道可以使用丝接法兰，4公斤以上压力的使用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封垫，然后用螺栓紧固。2.2零件的工艺分析图2-1方法兰方法兰前端面粗糙度Ra3.2方法兰后端面粗糙度Ra3.2方法兰Φ80H8孔粗糙度Ra1.6方法兰四周面粗糙度Ra6.3方法兰4×Φ26孔粗糙度Ra6.3方法兰4-M22-6H螺纹粗糙度Ra6.3方法兰Φ80H8孔中心线为基准A，前端面与基准A的垂直度公差0.03；后端面与基准A的垂直度公差0.03。

第3章机械加工工艺规程3.1确定毛坯的制造形式方法兰材料为45，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1，毛坯制造形式为锻造。3.2基面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，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.2.1粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择原则及方法兰零件图知，选择方法兰后端面、左端面和后端面作为定位粗基准。3.2.2精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及方法兰零件图知，选择方法兰后端面、Φ80H8孔和Φ26孔作为定位精基准。3.3制定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合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。最终工艺方案如下：工序01：锻造工序02：调质处理工序03：粗铣前端面；精铣前端面工序04：粗铣后端面；精铣后端面工序05：钻4×Φ26通孔工序06：粗镗、半精镗、精镗Φ80H8孔；倒角C1工序07：钻、攻4-M22-6H螺纹工序08：铣四周面工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求工序11：包装、入库3.4确定各工序的加工余量方法兰无磨削精加工工序，锻件复杂系数为，长度为296mm时，查出该零件余量是：厚度方向为1.7～2.2mm，水平方向为1.7～2.2mm。现厚度方向与水平方向均取2.0mm。图3-1方法兰毛坯图3.5确定切削用量及基本工时工序03：粗铣前端面；精铣前端面工步一：粗铣前端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，精铣单边余量0.5mm，此为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：精铣前端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，精铣单边余量0.5mm，此为精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K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＝300当＝300r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序04：粗铣后端面；精铣后端面工步一：粗铣后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，精铣单边余量0.5mm，此为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K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＝150当＝150r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：精铣后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，精铣单边余量0.5mm，此为精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K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＝300当＝300r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序05：钻4×Φ26通孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=4则机动工时为 工序06：粗镗、半精镗、精镗Φ80H8孔；孔口倒角C1工步一：粗镗Φ80H8孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度Φ80H8孔单边余量2.0mm，粗糙度Ra1.6，三步镗削即粗镗——半精镗——精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.0mm，半精镗单边余量0.5mm，精镗单边余量0.5mm，此工步为粗镗，故2.确定进给量根据表1.5，=0.05～16mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.37mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=100，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈24m/min≈96r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=1.0mm，走刀长度=30mm，=0.5mm，=2，=0.37mm/r,，走刀次数工步二：半精镗Φ80H8孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度Φ80H8孔单边余量2.0mm，粗糙度Ra1.6，三步镗削即粗镗——半精镗——精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.0mm，半精镗单边余量0.5mm，精镗单边余量0.5mm，此工步为半精镗，故2.确定进给量根据表1.5，=0.05～16mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.27mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=150，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈36m/min≈143r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.5mm，走刀长度=30mm，=0.5mm，=2，=0.27mm/r,，走刀次数工步三：精镗Φ80H8孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度Φ80H8孔单边余量2.0mm，粗糙度Ra1.6，三步镗削即粗镗——半精镗——精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.0mm，半精镗单边余量0.5mm，精镗单边余量0.5mm，此工步为精镗，故2.确定进给量根据表1.5，=0.05～16mm/r按T68机床的进给量（表4.2-21），选择=0.19mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=200，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈48m/min≈191r/min按T68机床上的转速，选择4.基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.5mm，走刀长度=30mm，=0.5mm，=2，=0.19mm/r,，走刀次数工步四：倒角C1工序07：钻、攻4-M22-6H螺纹工步一：钻4-M22-6H螺纹底孔Φ18.75确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=4则机动工时为 工步二：攻4-M22-6H螺纹确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=4则机动工时为 工序08：铣四周面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,铣刀直径，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K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＝300当＝300r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：走刀长度，，，走刀次数则机动工时为

第4章钻床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。有老师分配的任务，我被要求设计4-M22-6H螺纹的钻床夹具设计。4.1问题提出本夹具主要用来钻、攻4-M22-6H螺纹，表面质量Ra6.3，精度要求一般。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高生产率、降低劳动强度，生产质量则不予考虑。4.2定位基准的选择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。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选方法兰后端面、Φ80H8孔及Φ26孔作为定位基准。4.3定位分析本工序选用的定位基准为方法兰后端面、Φ80H8孔及Φ26孔，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和B型固定式定位销。定位分析如下：方法兰Φ后端面与心轴端面相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。方法兰Φ80H8孔与心轴外圆相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。方法兰Φ26孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.4定位误差分析1、移动时基准位移误差（式4-1）式中：————心轴孔的最大偏差————心轴孔的最小偏差————心轴孔与心轴最小配合间隙代入（式4-1）得：=0.046+0+0.06=0.106（mm)2、转角误差（式4-2）式中：————心轴孔的最大偏差————心轴孔的最小偏差————心轴孔与心轴最小配合间隙————B型固定式定位销孔的最大偏差————B型固定式定位销孔的最小偏差————B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式4-2）得：则：≈0.0383°4.5切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M16螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N==30900N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.6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。本道工序为钻床夹具，选择心轴、直压板和六角螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

结束语本设计中是对法兰盘加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决。通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。谢辞这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老