机械制造技术课程设计-轴法兰盘的加工艺及钻Φ36孔夹具设计（全套图纸） .pdf

设计说明书设计说明书 题目：法兰盘的工艺规程及钻36 孔夹具 设计 全套图纸，加 153893706 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。 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序 言 . 1 一 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 二 工艺规程设计 . 3 2.1 确定毛坯的制造形式 . 3 2.2 基面的选择 . 4 2.3 制订工艺路线 . 6 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 2.5 确定切削用量及基本工时 8 三 夹具设计 . 14 3.1 问题的提出 15 3.2 定位基准的选择 15 3.3 切削力和夹紧力的计算 15 3.4 定位误差分析 16 3.5 夹具设计及操作的简要说明 17 总 结 . 17 致 谢 . 20 参 考 文 献 . 21 第 1 页 共 27 页 序序 言言 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钻的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。 第 2 页 共 27 页 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 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 第 3 页 共 27 页 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、工艺规程设计二、工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 材料为 35 钢。考虑到法兰主要承受静压力，因此选用锻件。 毛坯图如下图： 第 4 页 共 27 页 2.2 基面的选择基面的选择 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。 第 5 页 共 27 页 （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40 外圆为定位基准。 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、 第 6 页 共 27 页 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。 1 锻造 锻造 2 退火 处理 退火处理 3 铣 铣左端面 4 铣 铣右端面 第 7 页 共 27 页 5 车 车120 和116 外圆 6 车 车100，62 和55 外圆 7 钻 钻36 孔 8 车 车宽 7.5 槽 9 车 车 2x0.5 退刀槽 10 钻 钻 3-9 孔，锪15 孔 11 钻 钻 2-m8 螺纹孔 12 铣 铣距离 140mm 侧面 13 铣 铣距离 137mm 侧面 14 检验 检验，入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘”零件材料为 35 钢，硬度为 170-240hbs，毛坯的 重量为 2.5kg,生产类型为大批生产，采用锻件。 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， 第 8 页 共 27 页 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确定切削用量及基本工时 工序 1：锻造 工序 2：退火处理 工序工序 3：铣左端面：铣左端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 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 mmap5 . 1= 2）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。 第 9 页 共 27 页 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/48.663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml50=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min44 . 0 2 . 0750 3954 21 = + = + = xfn lll t w m 工序工序 4：铣右端面：铣右端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 120dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 第 10 页 共 27 页 mmap5 . 1= 5）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 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 331.7 / min 120 s v nr d = 按机床标准选取 w n 375min/r 120 375 141.3/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 375r/min 时 0.2 4 375300/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取300/ m fmm r= 6）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 1593 0.36min 375 0.2 m w lll t n fx + = 工序工序 5：车：车120 和和116 外圆外圆 1）进给量 f 根据手册表 8-58（p380） 取 f=1.0mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（p381） 第 11 页 共 27 页 vc=85m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=100085/(3.14120)=225(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=(l+y+)/nf=(15+1)/2251.0=0.07(min) 工序工序 6：车：车100，62 和和55 外圆外圆 1）进给量 f 根据手册表 8-58（p380） 取 f=0.8mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（p381） vc=105m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000105/(3.1480)=418(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/4180.8=0.12(min) 工序工序 7：钻：钻36 孔孔 机床：z525 立式钻床 刀具： 根据 机械加工工艺手册 表 10- 61 选取高速钢麻花钻 36 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 第 12 页 共 27 页 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 36 301000 265r/min 与 265r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 275r/min 。 现 选 取 w n =275r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/086.31 1000 27536 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=15mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.13275 3415 + =1.017（min) 工序工序 10：钻：钻 3-9 孔，锪孔，锪15 孔孔 机床：摇臂钻床 刀具：麻花钻 切削用量： 1. 钻三个通孔9 刀具材料：麻花钻 1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表 10-15（p437）) 2）切削速度 vc=40(m/min) (见手册表 10-15（p437） 第 13 页 共 27 页 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=100040/(3.149)=1150(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=3*(l+y+)/nf=15/(11500.2)= 0.21(min) 2. 钻三个阶梯孔15 刀具材料：高速钢。 1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表 10-15（p437）) 2）切削速度 vc=40(m/min) (见手册表 10-15（p437） 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=100040/(3.1415)=770(r/min) 4) 切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=3(l+y+)/nf=5/(7700.2)= 0.1(min) 工序工序 12：铣距离：铣距离 140mm 侧面侧面 机床：立式铣床 x51 刀具：镶齿三面刃铣刀（高速钢） 切削用量： 1）进给量 f=2.0mm/r (见手册表 13-8（p481）) 2）切削速度 vc=20(m/min) (见手册表 13-12（p484） 3）切削深度 ap=6mm (见手册p480叙述） 4) 确定机床主轴转速 第 14 页 共 27 页 ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min) 5) 切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=(l+y+)/nf=48/(652.0)=0.37 (min) 工序工序 13：铣距离：铣距离 137mm 侧面侧面 1）进给量 f=2.0mm/r (见手册表 13-8（p481）) 2）切削速度 vc=20(m/min) (见手册表 13-12（p484） 3）切削深度 由于该工序余量较大（26.50.5mm） ，所以分 四次铣削成型。 根据手册p480叙述，通常铸铁件铣削深度为 5-7mm,所以， 前三次选用 ap=7mm，第四次选用 ap=5.5mm。 4) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min) 5) 切削工时 根据手册表 8-56（p379） tm=4(l+y+)/nf=1004/(652.0)= 3.08(min) 三三. 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 第 15 页 共 27 页 设计专用夹具。 由指导老师的分配的工序的钻36 孔的钻床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻36 孔，精度要求不高，和其他面没有任 何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予 考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工36 孔， 精度不高， 因此我们采用40 外圆和 端面定位，采用 v 型块定位，因为孔径自身较小，切削力较小， 因此不在采用其他的辅助定位，铰链压板的压紧力即可以满足要 求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 第 16 页 共 27 页 式中：36=dmm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x36x0.20x1741854n= 190.80.6 t10x36 x0.20 x17425584n.m= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，v 型块的外径为 最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与 v 型块配合的 最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具 上的 v 型块保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连 线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔 心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定 位误差为： td=dmax-dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用 v 型块定位，工件始终靠近定位销的一面。由于 本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。 第 17 页 共 27 页 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用 v 型块定位，采用铰链压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧 力。同时我们采用快换钻套和翻转式钻模板，当导向的钻套磨损 后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套，保证导向的精度，采用 翻转式钻模板使装卸工件方便，这样就大大的提高了生产效率， 适合于大批量生产 总总 结结 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。 第 18 页 共 27 页 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设 计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了 理论与实际相结合是很重要的，只