机械制造技术课程设计-法兰盘的加工工艺及钻4-M4孔的工装夹具设计（全套图纸）

设计说明书 题目：法兰盘零件的工艺规程及钻法兰盘零件的工艺规程及钻 4-M4 孔的工装夹具设计孔的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 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。 法兰盘零件的工艺规程及钻 4-M4 孔的工装夹具设计是包括 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 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. 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二. 工艺规程设计2 2.1 确定毛坯的制造形式 2 2.2 基面的选择传 2 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9 三 夹具设计12 3.1 问题的提出12 3.2 定位基准的选择13 3.3 切削力及夹紧力计算14 3.4 定位误差分析14 3.5 夹具设计及操作简要说明15 总 结16 致 谢17 参考文献 18 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。 法兰盘零件的工艺规程及钻 4-M4 孔的工装夹具设计是在学 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、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 法兰盘零件图如下： 法兰盘的作用待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 法兰盘有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面， 和内圆， 2：一个事以孔为基准的加工面，这个主要是 4 个螺纹孔的钻削。 二二. 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 零件的材料为 HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中 所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 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。 粗基准的选择：对端盖这样的回转体零件来说，选择好粗基 准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。 精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设 计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔做为精基准 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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序：锻造 工序：退火处理 工序：车60 上端面和外圆。 工序：车100 的下端面和外圆 工序：钻 4- 6 孔 工序：钻 4- M4 螺纹孔 工序：铣 R8 的槽 工序 VIII：质检 工序 IX: 入库 方案二 工序：锻造 工序：退火处理 工序：车60 上端面和外圆。 工序：车100 的下端面和外圆 工序：铣 R8 的槽 工序：钻 4- M4 螺纹孔 工序：钻 4- 6 孔 工序 VIII：质检 工序 IX: 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一较方案二先铣槽，后 加工孔，这样工序安排顺序不当，增加加工槽时定位困难。方案 一先加工孔后铣槽，可以用 2 个孔选择一面两销定位加工槽，这 样做的好处可以最大程度的提高生产效率，适合大批量生产，综 合考虑我们选择方案一 具体的工艺路线如下 工序：锻造 工序：退火处理 工序：车60 上端面和外圆。 工序：车100 的下端面和外圆 工序：钻 4- 6 孔 工序：钻 4- M4 螺纹孔 工序：铣 R8 的槽 工序 VIII：质检 工序 IX: 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 HT200 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、法兰盘的外圆和端面 因轴套的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为 2 mm。 2、法兰盘的螺纹孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.5 1、端面 采用 2 次走刀完表面加工，表面粗糙度为 0.4，根据参考文献，其 余量为 Z=2.5mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序一：车60 上端面和外圆 选硬质合金车刀 工步一：车60 端面 1） 车削深度，端面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次 走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小 量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率 为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(7+5)/475=0.0252min。 工步二：车108 端面 选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小 量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率 为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(14+5)/475=0.031min。 工步二，车60 外圆， 车60 外圆选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小 量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率 为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(11+8)/475=0.04min。 工序 II：车100 外圆和端面 工步一：车100 端面 车100 端面 选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小 量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率 为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(5+5)/475=0.0475min。 工步二：车100 外圆 车100 外圆，选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小 量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率 为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(11+8)/475=0.04min 工序 III：钻 M4 螺纹孔 工步一，钻螺纹底孔3mm 机床：Z525 立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 根据切削手册查得，进给量为=f0.180.22mm/z,现取 f=0.22mm/z，v=17m/min，则： min/1128 3 1710001000 r d v n w s = = 查简明手册表 4.2- 15，取min/960r nw= 。所以实际切削 速度为： min/48.14 1000 9603 1000 m n d v w w = = 计算切削基本工时： min052 . 0 22 . 0 960 415 = + = + = f yl t m m 工步二，攻螺纹 M4 机床：Z525 立式钻床 刀具：丝锥 M6，P=1mm 切削用量选为：min/6/1 . 0msmv=，机床主轴转速为： min/318r ns= ，按机床使用说明书选取：min/272r nw= ，则 min/1 . 5 mv =； 机动时，mml116412=+=， 计算切削基本工时： min0588 . 0 2721 16 = = = nf l tm 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 设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计第 V 道工序钻 4- M4 孔夹具设 计 钻钻 49 孔夹具设计孔夹具设计 1：问题的提出：问题的提出 本夹具主要用于加工 4- M4 孔，因为 4- M4 孔没有精度要求，定位 要求不高，因此我们主要考虑提高生产效率的，加工 4- M4 孔孔时 我们采用内孔定位，因为我们所加工的孔再上面，因此采用普通 的盖板式钻模无法满足其要求，因此我们采用滑柱式钻模。靠钻 模板压紧工件。 2：定位基准的选择：定位基准的选择 加工 4- M4 孔时我们以一端面和 2 个6 孔为定位基准采用心 轴定位，保证工件的的位置精度。 3：定位误差分析：定位误差分析 因为钻孔时的孔的位置度没有精度要求， 且我们用 2 个6 孔定位，定位精度较高，为了提高生产效率，因此定位误差不予 考虑。 4:切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 由于本工序主要是钻 4- M4 的孔没有精度要求， 所以只对夹具 的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。 钻孔时的切削力计算： 根据（ 机械加工工艺手册 李洪 主编 ）表 2.4- 69 钻孔时的切削力为： F kfdF 7 . 0 0 2 . 6181 . 9 = 2 . 13 . 18 . 4 2 . 6181 . 9 7 . 0 = 136.5194= N.m 夹紧力的计算： 根据（ 机床夹具设计手册 第三版 王光斗 王春福 主编） 表 1- 3- 11 4/ 2 00 pdQ= 4/306214 . 3 2 = =90526 N 在计算切削力时，必须考虑安全系数。 安全系数 4321 KKKKK = 式中： 1 K 基本安全系数；取 1.5 2 K 加工性质系数；取 1.1 3 K 刀具钝化系数；取 1.1 4 K 断续切削系数；取 1.1 则KFF = 136.51941 . 11 . 11 . 15 . 1= 093.10370= N 钻削力 F 小于夹紧力 0 Q ，所以该夹紧装置可靠。 5：夹具的简要操作说明：夹具的简要操作说明 使用汽缸带动滑柱式钻模板机构快速机动卡紧，调节卡紧力调节 装置，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，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，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。 钻夹具装配图如下钻夹具装配图如下 夹具体附图如下 总总 结结 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