机械制造技术课程设计-法兰加工工艺及铣缺口R33弧面夹具设计（全套图纸）

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。 法兰加工工艺及其铣 R33 圆弧的夹具是包括零件加工的 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，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Flange processing and milling R33 arc, 3 holes fixture is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式3 2.2 基面的选择3 2.3 制定工艺路线3 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4 2.5 确定切削用量及基本工时6 三三 夹具设计夹具设计11 3.1 铣 R33 圆弧夹具 11 3.1.1 问题的提出11 3.1.2 定位基准的选择11 3.1.3 切削力及夹紧力计算11 3.1.4 定位误差分析14 3.1.5 夹具设计及操作简要说明14 总 结 19 致 谢 20 参考文献参考文献21 1 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。 法兰加工工艺及其铣 R33 圆弧、 钻 3 孔的夹具是在学完了 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。 2 1. 零件的分析 从法兰的零件图上可以看出，它共有七组加工表面，现分述如 下： 1.120、75k6外圆面及端面 2.32内孔 3.120右端面、74外圆面和端面 4.66宽3槽、65H11孔 5.R33弧形槽 6.3-12孔、沉孔3-17深10 3 2. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，零件在工作过程中经常受到冲击性载 荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，选用板料，铸造精度为 8 级，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 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一， 基面选择的 正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否 则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成 零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后 面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，选择74外圆面 作为定位粗基准。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准 与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门 计算，此处不再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 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。 在生产纲领已 确定为成批生产的条件下， 可以考虑采用万能型机床配以专用 夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考 4 虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 具体方案如下： 工序 01：铸件 工序 02：时效处理 工序 03：粗车120、75k6 外圆面及端面 工序 04：粗车32 内孔 工序 05：粗车120 右端面、74 外圆面和端面 工序 06：粗车66 宽 3 槽、粗车65H11 工序 07：铣 R33 弧形槽 工序 08：钻 3- 12 孔、锪沉孔 3-17 深 10 工序 09：精车32 孔和倒角 C2 工序 10：精车120 左端面、75k6 外圆面及其端面 工序 11：车宽 2 槽和倒角 C2.5 工序 12：精车66 宽 3 槽 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15：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 拨盘零件材料为HT200， 生产类型为成批生产， 采用铸造， 8级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的 加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 120、75k6外圆面及端面的加工余量 120、75k6外圆面及端面，制造精度CT8级，加工余量等级 5 IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余 量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手 册表1.4-8知，二步车削（即粗车精车）可满足其精度 要求。 粗车 单边余量Z=1.0 精车 单边余量Z=0.5 2. 32内孔的加工余量 32内孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制 造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=1.5mm，表面粗 糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，二 步车削（即粗车精车）可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=1.0 精车 单边余量Z=0.5 3.120右端面、74外圆面和端面的加工余量 120右端面、74外圆面和端面，制造精度CT8级，加工余量 等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单 边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra25，由机械制造工艺设计简 明手册表1.4-8知，一步车削方可满足其精度要求。 4.66宽3槽的加工余量 66宽3槽的加工余量不大，故采用实心铸造。 5.65H11孔的加工余量 65H11孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机 械制造工艺设计简明手册 表2.2-4得， 单边余量Z=1.5mm， 表面粗糙度Ra25，由机械制造工艺设计简明手册表 6 1.4-7知，需经过一步车削即可满足其精度要求。 6.110H9孔的加工余量 110H9孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制 造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.5mm，表面粗 糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需 经过粗镗精镗两步方满足其精度要求。 粗镗 单边余量 Z=2.0mm 精镗 单边余量 Z=0.5mm 7.R33弧形槽的加工余量 R33弧形槽加工余量小，故采用实心铸造。 8.3-12孔、沉孔3-17深10 3-12孔、 沉孔3-17深10的加工余量不大， 故采用实心铸造。 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余 量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体 形状和尺寸见图.2 毛坯简图。 7 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 07：铣 R33 弧形槽 （1）加工条件： 工件材料：HT200 加工要求：R33 弧形槽 机床：卧式铣床 X62 刀具：采用三面刃铣刀 量具：游标卡尺 （2）计算铣削用量 1）决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型卧式铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系 统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/483 66 10010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 500min/r min/ 6 . 103 1000 50066 1000 m dn v w = 当 w n 500r/min 时 rmmznff wzm /40050042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/400= 2）计算工时 切削工时：mml20=，mml5 . 2 1= ，mml5 . 2 2 =， 则机动工时为 8 min250 . 2 21 2 . 0500 5 . 25 . 220 21 + = + =i fn lll t w m 工序 08：钻 3- 12 孔、锪沉孔 3-17 深 10 工步一：钻 3- 12 孔 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 MPa b 800200H 有 rmmf/39. 031. 0= 。 （2）计算切削速度 根据 切削用量手册 表 2.15， 当铸铁硬度 b =200220HBS 时， 0.40/fmm r= ,min/50min/20 0 rvrd=时， 切削速度的修正系数为： 0 . 1= Tv K ， 0.88 Mv K= ， 0.75 Sv K= ， 0 . 1= tv K ， 故min/ 5 . 37min/0 . 175 . 0 0 . 10 . 150mmkvv vc = mmrmmr d v n/468/ 1714 . 3 2510001000 0 = 根据 Z3025 型钻床技术资料（见简明手册表 4.2-12） 可选择 n=500r/mm， min/6 .13 rv =。 4计算基本工时 10 根据公式 nf L tm= 式中， +=ylL ，l=10mm，入切量及超切量由切削用 量手册表 2.29 查出mmy5 . 2=+，计算得， L=（10+2.5）mm=12.5mm 故有： t=min3 4 . 0500 5 . 12 0.188min 3、 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 11 要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计 工序 07：铣 R33 弧形槽的铣 床夹具；工序 08：钻 3- 12 孔、锪沉孔 3-17 深 10 的钻床 夹具。 3.1 铣 R33 弧形槽的铣床夹具 3.1.1 问题的提出 本夹具主要用于铣 R33 弧形槽，精度要高不高，故设计 夹具时，精度则不予考虑。 3.1.2 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。选择32 孔及其端面作为定位基准。 3.1.3 切削力及夹紧力计算 （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 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 = 12 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= F C 83 . 0 = F q 0 . 1= F X 65 . 0 = F y 83 . 0 = F u 8= P a z=24 0= F w 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= 4321 KKKK 其中： 1 K 为基本安全系数 1.5 2 K 为加工性质系数 1.1 3 K 为刀具钝化系数 1.1 4 K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF6 .1268= 所 需 夹 紧 力 ， 查 表5得 ，WK= k W， 安 全 系 数 K= 6543210 KKKKKKK 式中 60 KK为各种因素的安全系数，查表得： K=0 . 10 . 13 . 10 . 12 . 10 . 12 . 1=1.872，当计算 K2.5 时， 取 K=2.5 孔轴部分由 M12 螺母锁紧，查表得夹紧力为 11350N WK= k W=5 . 211350=28375N 由上计算得 k W f F ，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工， 钻削力。 由 切 13 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） 式中：D=12mm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 26 10.5 0.201741664FN= 1.90.80.6 10 10.50.2017446379TN mm= （2）夹紧力的计算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 由表 3-6 查得 LHf KFL Fj + = 1 FC nFc c FC xf pFCc KVfaCF c 81 . 9 = FC C=92 ap =1mm f=0.06 Vc=2.5 FC K=1.2 Xfc=1 FC=0.75 nFC=0 KFc=1.2 算得 c F =634N 又 K=1.8 L=38 f1=0.1 H=58 可得 Fj=2864N 可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求 3.1.4 定位误差分析 14 一面一心轴定位误差 移动时基准位移误差 yj yj min111 XDd+= （式 5-5） 式中： 1 d 套筒孔的最大偏差 1 D 套筒孔的最小偏差 1min 套筒定位孔与外圆面最小配合间隙 代入 （式5-5） 得： yj min111 XDd+=0.00900.016+ =0.025mm 3.1.5 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心 轴、快换垫圈和螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。本工 序为铣切削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就 能达到本工序的要求。 15 16 总总 结结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说 受益菲浅的， 通过这次的课程设计使我们不再是只知道书本上 的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实 实在在的设计， 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的 步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练 的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件， 为我 们踏入毕业设计打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好