毕业设计（论文）-法兰盘加工工艺及夹具设计.doc

青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计） 毕业设计（论文） 题 目：法兰盘加工工艺及夹具设计 系 别：机电系 专 业：机械制造及其自动化 年 级：11-2 姓 名： 指导教师： 日期: 2015年 5月29日II摘 要工艺学是钻研机械加工工艺技术和夹具设计为主要目的的技术学科,具有非常强的实践性,要求在学习过程中紧密的联系生产与实践,并且它又拥有非常强的综合性。本次毕业设计研究的课题为法兰盘加工工艺及夹具的设计，其主要研究内容为：首先，对工件进行分析，主要是先分析零件的作用、结构和工艺，经由零件分析可以了解零件的基本构造，然后通过工艺分析了解工件的加工要求。通过零件图要求的的具体加工，确定毛坯的制造样式与尺寸。其次，对基面进行选择，确定加工的粗基准和精基准。选好基准，制定工艺加工路线，再确定能够使零件的形状、尺寸精度还有位置精度等要求达到完全保证的加工工艺方案。再次，根据已经确定的加工工艺方案，选择加工设备，决定每一工步的切削量和时间。然后，设计指定法兰盘12mm斜孔的夹具。分析设计任务，确定定位基准，决定夹具结构方案，然后对切削力、夹紧力，定位误差进行计算。最后，把整个设计过程整理为设计说明书和指定的图纸，所有设计完成。关键词： 12mm斜孔法兰盘；加工工艺；设计夹具 AbstractTechnology is the technology research of mechanical processing technology and fixture design for the main purpose, has very strong practical requirements in the learning process, contact closely and production practice, and it also has a very strong comprehensive.The graduation design topic for the flange and fixture design process, the main research contents are as follows:First of all, on the workpiece is analyzed, the main is to analyze the function, structure and process of parts, through the parts analysis to understand the basic structure of parts, and then through the process analysis to understand the machining requirements. By drawing the specific processing requirements, determine the style and size of manufacturing blank.Secondly, the selection of base, determine the processing of coarse and fine reference base. Choose the benchmark, the development process of processing route, and then determine the shape, size precision and can make the position precision requirements of the parts to achieve processing scheme fully guaranteed.Again, according to the process scheme has been determined, the choice of processing equipment, decided every steps of cutting quantity and time.Then, the fixture design specified 12mm flange hole. Analysis of the design task, determine the location, determine the fixture structure, then the cutting force, clamping force, position error calculation.Finally, the whole design process for the design specification and design drawings specified, all completed.Keywords: Flange; Processing Technology; Fixture Design.目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1机械加工的发展现况11.2现代机械加工工艺的发展现况11.3机床夹具的发展趋势11.4现代机床夹具的发展趋势1第2章 零件的分析32.1零件的作用及结构分析32.2研究初始资料，确定设计方案32.3零件的工艺分析4第3章 零件毛坯的选择53.1确定毛坯的制造形式5第4章 工艺规程的设计64.1基面的选择64.2拟定工艺过程64.3加工设备和工艺装备的选择84.4确定切削用量及时间定额9第5章 夹具设计175.1夹具设计任务的提出175.2夹具结构方案的确定185.3 夹紧装置的设计205.4 钻模的设计225.5定位精度的计算235.6 绘制夹具总装图255.7 标注夹具装配图上的各部分尺寸的技术条件25结 论26致 谢27参考文献28第1章 绪论1.1机械加工的发展现况由于机械制造业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和面貌下一直发生变化，近几十年的技术进展表现在以下几方面：（1）新兴加工方法的不断出现和发展（2）自动化等高新技术与工艺的紧密结合1.2现代机械加工工艺的发展现况机械制造是国民经济发展和各部门科技进步的基础。在现代化条件下机械制造的发展方向是：开发工艺可行性广、能保证各种原料消耗最少、可靠性和自动化精度高的新一代技术。机械制造工艺及其实现组织形成的发展趋势，在很大程度上取决于机器结构的发展方向和它的技术使用特征。机器制造中的科技进步将促进以计算机和生产全盘自动化为基础的工序少和能源节约的工艺的建立推广。1.3机床夹具的发展趋势近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；1.4现代机床夹具的发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。（1）高精机床加工精度提高，降低定位误差，提高加工精度对夹具制造精度要求更高高精度夹具定位孔距精度高达5m，夹具支承面垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造4m长、2m宽孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳平行度和垂直度5um以内；夹具重复安装定位精度高达5um。（2）高效提高机床生产效率，双面、四面和多件装夹夹具产品越来越多。减少工件安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断推陈出新。新型电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。1.5法兰盘发展现状和趋势法兰盘由英国传入我国，早期的工人将Flange音译为法兰。法兰盘在我国机械行业、建筑行业和水利水电行业应用及其广泛，自上世纪90年代以来，日本在我国开辟法兰市场之后，紧接着韩国和欧美等国也蜂拥而至，导致我国法兰市场的份额大增。近几年来，我国在法兰的制造领域和研发领域取得了一定的突破，因产业链和市场的影响，加上政策的支持，大量的工厂和个人加工作坊开始大批量的生产和销售法兰成品。经调查发现，近几年全球在法兰方面的市场容量联创新高，产销规模大幅增加，价格也居高不下。 图1-1数控龙门铣床上的法兰盘 图1-2数控龙门铣床上的法兰盘第2章 零件的分析2.1零件的作用及结构分析法兰（Flange）又称法兰盘或者突缘，通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西的一种零件。主要用来使管子与管子相互连接的，连接于管端；可用于连接其它零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成，垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。本次设计题目给定的法兰盘在数控机床里起支承和导向作用，是回转体零件，本法兰盘是回转面和平面的结合，内部由阶梯和螺纹孔组成，此零件的结构较简单，但是零件的精度要求高，有良好的减振性，铸造性能好。要求有较高的耐磨性，较高的强度和回转稳定性。2.2研究初始资料，确定设计方案根据设计题目给定的条件，现制定该零件的机械加工工艺规程。钻床加工零件一：法兰盘零件图：图2-1法兰盘零件图根据要求，在摇臂钻床上钻法兰斜孔3-12mm、径向孔3-17.5mm。2.3零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件共有两组加工表面有一组加工表面以90的孔位中心包括一个147的端面，175的两倒角轮廓面，190的外圆面，207的圆弧阶梯轮廓面，248的阶梯轮廓面及190外圆柱上的销孔。 并且其余加工表面都与他的位置有关系，可以先加工它的一个端面，再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面，然后再加工其他工作表面。第3章 零件毛坯的选择3.1确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶。零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被折断，保证零件工作的可靠。由于零件年产量为4000件，已达到大批生产水平，而且零件的德轮廓尺寸不大，故采用锻模成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。根据上述材料及加工工艺，分别确定各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（147、175、190、207、248、320）考虑到尺寸较多切相差不大，为简化毛坯的外形，现直接按零件结构取195、253、325阶梯轴式结构（见图2）。（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查机械制造工艺简明手册（以下简称工艺手册）表2.2-1，铸件轮廓尺寸长度方向大于100160mm故长度方向偏差为mm，长度方向余量查表2.2-4，其余量规定值为3.03.5mm.现取3.0mm.（3）内孔尺寸为90，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：30.0 钻孔：80 车孔：89.3 绞孔：900+0.054（4）阶梯孔尺寸为101，参照工艺手册表2.3-9确定孔的加工余量分配： 钻孔：30.0 钻孔：30.0 车孔：101（5）底面倒角圆孔采用车削可以保证其精度。 Z=0.3（6）3-20EQS孔、3-17.5、3-12直孔、3-12斜孔。均为自由尺寸精度要求。可一次钻出。第4章 工艺规程的设计4.1基面的选择定位基准的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有可能造成零件大批报废，使生产无法正进行的情况。4.1.1选择粗基准因为法兰盘可看作盘类或轴类零件，按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准）。同时,320外圆既是精度最高又是壁厚最薄的表面，为保证加工要求。固选320外圆及右端面为粗基准。4.1.2选择精基准法兰盘的外圆320既是装配基准，又是设计基准。根据零件图的设计基准来制定工艺的精基准。由于零件的设计基准为320，所以在设计工艺方案时以320外圆为精基准来加工各外圆表面，即遵循“基准重合”的原则。4.2拟定工艺过程4.2.1选择表面加工方法法兰盘的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔等。材料为45钢，查阅10P20表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8可得其加工方法。4.2.2确定工艺过程方案制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度、位置精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案：1.工艺路线方案一： 工序1：铣削左右两个端面。 工序2：粗车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 工序3：钻、车90的孔、3-20孔、3-17.5孔。 工序4：钻3-12直孔、3-12斜孔。 工序5车101的阶梯孔。 工序6：精车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 工序7：绞90的孔。 工序8：车209的圆角。 工序9：时效处理。 工序10：检验、入库。 2.工艺路线方案二： 工序1：车削左右两个端面。 工序2：粗车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 工序3：钻、车90的孔、3-20EQS孔、3-17.5孔。 工序4：精车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 工序5：车101的阶梯孔。 工序6：。绞90的孔 工序7：车209的圆角。 工序8：钻3-12直孔、3-12斜孔。 工序9：时效处理。 工序10：检验、入库。4.2.3工艺方案的分析以上两个加工方案的特点在于：方案一是采用铣削加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面，方案二是使用车削加工方式加工两个端面，12孔放在最后。两者相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批量生产中，综合考虑，选择工艺路线二。 但仔细考虑，在路线二中，工序4：精车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。然后工序8：钻3-12直孔、3-12斜孔、3-20EQS孔、3-17.5孔。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗超度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下： 工序1：车削左右两个端面。 工序2：粗车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 工序3：精车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。工序4：101的阶梯孔,90的孔、。 工序5：钻3-12直孔、3-12斜孔。 工序6：钻3-20孔、3-17.5孔。 工序7：绞90的孔。 工序8：车209的圆角。 工序9：时效处理。 工序10：检验、入库。 以上工艺工程详见机械加工工艺过程卡片。4.3加工设备和工艺装备的选择4.3.1机床的选择“法兰盘”零件材料为45刚，生产类型为大批量生产，采用机器造形铸造毛坯。根据上述材料及加工工艺，分别确定各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（147、175、190、207、248、320）考虑到尺寸较多切相差不大，为简化毛坯的外形，现直接按零件结构取195、253、325阶梯轴式结构（见图2）。（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查机械制造工艺简明手册（以下简称工艺手册）表2.2-1，铸件轮廓尺寸长度方向大于100160mm故长度方向偏差为mm，长度方向余量查表2.2-4，其余量规定值为3.03.5mm.现取3.0mm.（3）内孔尺寸为90，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：30.0 钻孔：80 车孔：89.3 绞孔：900+0.054（4）阶梯孔尺寸为101，参照工艺手册表2.3-9确定孔的加工余量分配： 钻孔：30.0 钻孔：30.0 车孔：101（5）底面倒角圆孔采用车削可以保证其精度。 Z=0.3（6）3-20孔、3-17.5、3-12直孔、3-12斜孔。均为自由尺寸精度要求。可一次钻出。4.4确定切削用量及时间定额工序1：车削端面及倒角。本工序采用计算法确定切削用量。1.加工条件工件材料：45刚，铸造。加工条件：粗车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。无表面粗超度要求。机床：CA6140卧式机床。刀具：刀片材料为YT15,刀杆尺寸为16mm*25mm，r=15度，=.。计算切削用量（1）粗车147端面。1.确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边的加工余量为3mm，则毛坯长度方向最大加工余量为4.25mm，分两次加工，a=2mm计。长度方向取IT12级，取mm。确定进给量f：根据切削用量简明手册（第三版）以下简称切削手册表1.4，当刀杆尺寸为16mm*25mm，a=2mm时，以及工件直径为153时。f=0.60.9mm/r按CA6140车床说明书取f=0.61（参见切削手册表1.31）2.计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度计算公式为（寿命T=60min） 公式中，Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2.kv见切削手册表1.28，即k=1.44.k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97所以V=114.3m/min 3.确定机床转速： n=238r/min 按机床说明书，与2238r/min相近的机床转速为200 r/min及250 r/min。现取250 r/min。所以实际切削速度V=120m/min。4. 确定切削工时：按工艺手册表6.2-1，取L=153-90/2=31.5，L1=2.5.L2=0,L3=0T=（ L+ L1+ L2+ L3/nf）*i=（31.5+2.5/250*0.6）*2=0.45min（2）粗车端面3251.查切削手册表1.4及表1.27f=0.81.22.按CA6140车床说明书取f=0.81（参见切削手册表1.31）=235，=0.15，=0.45，m=0.2. 见切削手册表1.28，即k=1.44.k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97 所以=102.6 m/min 3. 确定机床转速： n=100.5 r/min 按机床说明书，与100.5r/min相近的机床转速为100 r/min。现取100 r/min。所以实际切削速度V=98m/min 4. 确定切削工时：按工艺手册表6.2-1，取L=325-209/2=116，=2.5, =0, =0T=（ L+ + + /nf）*i=（116+2.5/100*0.8）*2=2.96min工序2：粗车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。（1）粗车190外圆、及两倒角1.进给量：根据切削手册表1.4，选取f=0.6mm/r。2.计算切削速度：见切削手册表1.27根据公式可算得：V=114.3m/min3.确定主轴转速：n=191.5r/min 按机床说明书选取n=200r/min。所以实际切削速度为V=120m/min。 4. 检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29所示公式计算Fc=C f v k 公式中C=2795，x=1.0，y=0.75，n=-0.15 k=0.94，k=0.89 所以 Fc=2795*1.5*0.750.75*114.35-0.94*0.94*0.89N=1166N 切削是消耗功率为 Pc= Fc*vc /6*104=1166*120/6*104=2.3KW 由CA6140机床说明书可知，CA6410主电动机功率为7.5KW，机床可以正常运行。 5.校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1024.5N，径向力切削力Fp按切削手册表1.29所示公式计算Fp=C f v k 公式中，C=1940,x=0.9，y=0.6，n=-0.3k=0.897，k=0.5所以 Fp=219.3N 而轴向切削力 公式中，C=2880,x=1.0，y=0.5，n=-0.4k=0.923，k=1.17 于是轴向切削力 =532.4N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F= +u（Fc + Fp）=532.4+0.1*（1166+219.3）=670.63N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削手册表1.30），故机床进给系统可正常工作。6.切削工时：T=（ L+ /nf）*i公式中，L=88，=5，=0所以 T=（88+4）/250*0.6=0.78min（3）粗车248外圆及R21倒角 1.进给量：根据切削手册表1.4，选取f=0.6mm/r。2.计算切削速度：见切削手册表1.27根据公式可算得：V=114.3m/min3.确定主轴转速：n=191.5 r/min 按机床说明书选取n=200r/min。所以实际切削速度为V=120m/min。切削工时：T=（ L+ + /nf）*i公式中，L=30，=5，=0所以 T=0.58min（4）粗车320外圆 1.查切削手册表1.4及表1.27f=0.81.22.按CA6140车床说明书取f=0.81（参见切削手册表1.31）Cv=235，xv=0.15，yv=0.45，m=0.2.kv见切削手册表1.28，即k=1.44.k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97 所以V=102.6 m/min 3. 确定机床转速： n=100.5 r/min 按机床说明书，与100.5r/min相近的机床转速为100 r/min。现取100 r/min。所以实际切削速度V=98m/min4. 确定切削工时：按工艺手册表6.2-1，取T=（ L+/nf）*i公式中，L=32，=5，=0所以 T=0.93min工序3：钻、车90孔、3-20EQS孔、3-17.5孔，选用转塔车床C385L。切削用量计算如下。（1） 钻孔20mm孔f=0.41mm/r（见切削手册表2.7）V=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性质考虑）n=159r/min按机床选取n=135r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度 V=8.5m/min切削时：T=（ L+ + /nf）*i=(32+10+4)/135*0.41=0.8min公式中：切入=10mm，切出=4mm，L=32mm。（2）钻30mm孔 f=0.45mm/r（见切削手册表2.7）V=14m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性质考虑）n=145.5r/min按机床选取n=135r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度 V=8.5m/min切削时：钻T=（ L+ +/nf）*i=(118+10+4)/135*0.45=2.17min公式中：切入=10mm，切出=4mm，L=118mm。（2）钻3-17.5孔f=0.41mm/r（见切削手册表2.7）V=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性质考虑）n=159r/min按机床选取n=135r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度 V=8.5m/min切削时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=(31+10+4)/135*0.41=0.8min公式中：切入L1=10mm，切出L2=4mm，L=31mm（4）钻80mm孔 f=0.7mm/r（见切削手册表2.7）V=19m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性质考虑）n=75.5r/min按机床选取n=72r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度 V=18m/min切削时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=(118+10+4)/72*0.7=2.61min公式中：切入L1=10mm，切出L2=4mm，L=118mm。（5）车孔，选用机床T740金刚车床。将80mm孔车至89.3mm，单边余量为0.1，一次车去全部余量进给量f=0.1mm根据有关手册，确定金刚车床的切削速度为V=100m/min，则n=994.7r/min由于金刚车床主轴转速为无极调速，故以上转速即可作为加工时使用的转速。切削时：当加工孔为一时T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=（32+3+4）/994.7*0.1=0.39min（6）车30mm孔与17.5mm孔。工序4：钻3-12直孔、3-12斜孔。钻3-12直孔选用立式钻床Z525f=0.25mm/r（见切削手册表2.7）V=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性质考虑）n=159r/min按机床选取n=140r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度 V=5.3m/min切削时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=(32+10+4)/140*0.25=3.5min公式中：切入L1=10mm，切出L2=4mm，L=108mm。钻3-12斜孔使用特殊夹具调整好角度再进行钻孔。工序5车101的阶梯孔。选用机床T740金刚车床。将80mm孔车至89.3mm，单边余量为0.1，一次车去全部余量进给量f=0.1mm根据有关手册，确定金刚车床的切削速度为V=100m/min，则n=994.7r/min由于金刚车床主轴转速为无极调速，故以上转速即可作为加工时使用的转速。切削时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=（26+3+4）/994.7*0.1=0.33min工序6：精车147、175、190、207、248、320外圆及倒角。 粗进加工的切削除了进给量和切削深度外其它都相同。 进给量f根据实用机械加工工艺手册表2.4-2，取f=0.2mm/r（1）粗车190外圆、及两倒角1.进给量：根据切削手册表1.4，选取f=0.6mm/r。2.计算切削速度：见切削手册表1.27根据公式可算得：V=114.3m/min3.确定主轴转速：n=191.5r/min 按机床说明书选取n=200r/min。所以实际切削速度为V=120m/min。 4. 检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29所示公式计算Fc=C f v k 公式中C=2795，x=1.0，y=0.75，n=-0.15 k=0.94，k=0.89 所以 Fc=2795*1.5*0.750.75*114.35-0.94*0.94*0.89N=511.5N 切削是消耗功率为 P=FV/6*104=511.5*120/6*104=1.023KW 由CA6140机床说明书可知，CA6410主电动机功率为7.5KW，机床可以正常运行。 5.校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1024.5N，径向力切削力Fp按切削手册表1.29所示公式计算Fc=C f v k 公式中，C=1940,x=0.9，y=0.6，n=-0.3k=0.897，k=0.5所以 Fp=113.5N 而轴向切削力 公式中，CF=2880,x=1.0，y=0.5，n=-0.4k=0.923，k=1.17 于是轴向切削力 Ff=307.4N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F= Ff+u（Fc + Fp）=532.4+0.1*（1166+219.3）=370N 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削手册表1.30），故机床进给系统可正常工作。6.切削工时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i公式中，L=88，L1=5，L2=0所以 T=（88+4）/250*0.2=1.84min（3）粗车248外圆及R21倒角 1.进给量：根据切削手册表1.4，选取f=0.6mm/r。2.计算切削速度：见切削手册表1.27根据公式可算得：V=114.3m/min3.确定主轴转速：n=191.5 r/min 按机床说明书选取n=200r/min。所以实际切削速度为V=120m/min。切削工时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i公式中，L=30，L1=5，L2=0所以 T=0.875min（4）粗车320外圆 1.查切削手册表1.4及表1.27f=0.81.22.按CA6140车床说明书取f=0.81（参见切削手册表1.31）Cv=235，xv=0.15，yv=0.45，m=0.2.kv见切削手册表1.28，即k=1.44.k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97 所以V=102.6 m/min 3. 确定机床转速： n=100.5 r/min 按机床说明书，与100.5r/min相近的机床转速为100 r/min。现取100 r/min。所以实际切削速度V=98m/min4. 确定切削工时：按工艺手册表6.2-1，取T=（ L+ L1+ L2/nf）*i公式中，L=32，L1=5，L2=0所以 T=1.85min工序8：车209的圆角。选用机床T740金刚车床。单边余量为0.1，一次车去全部余量进给量f=0.1mm根据有关手册，确定金刚车床的切削速度为V=100m/min，则n=994.7r/min由于金刚车床主轴转速为无极调速，故以上转速即可作为加工时使用的转速。切削时：T=（ L+ L1+ L2/nf）*i=（6+3+4）/994.7*0.1=0.13min工序9：时效处理。工序10：检验、入库最后，将以上各工序切削用量、工时额定的计算结果，连同其他加工数据，一共填人机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中见。第5章 夹具设计5.1夹具设计任务的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计设计工序4里钻3-12孔的钻床夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具12.。5.1.1明确夹具的设计任务本夹具主要用于钻3-12孔，此孔无表粗糙度要求，所以采用钻的形式此道工序主要考虑的是如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。5.1.2研究初始资料，确定设计方案1.加工零件的零件图。图5-1 法兰盘零件图5.2夹具结构方案的确定5.2.1根据六点定位规则确定工件的定位方案任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。 图5-2工件定位图 六点定则是工件定位的基本法则，工件定位的实质就是限制工件的自由度。加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。根据加工要求应该限制的自由度而没有限制是不允许的，这种现象称为欠定位。工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。一般情况下应当尽量避免过定位。在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。由工序的工序简图(见图5.1)可知，需要限制了工件五个自由度。下面根据加工要求分析其限制的自由度和其基准的选择。方案一：工件以90H8孔及其端面和一个20mm孔定位，90H8孔及其端面用台阶定位心轴定位，这样就限制了五个自由度，还剩下绕Z轴的转动，通过一个长销在20mm孔上定位；这样，六个自由度完全限制。方案二：工件以底面以及两个20mm孔定位，这样六个自由度可以完全限制方案比较：对于方案二，由于工件需要翻转，以及加工斜孔，用20mm长销难以保证刚度要求，并且两个长销难以保证位置精度要求。图5-3 自由度限制图对于方案一，方向出现过定位，定位心轴与长销难以保证位置要求，有可能不能插入，但是将定位20mm孔的长销Y方向削边便可解决问题。通过比较，方案一比较合适。 如2-4图，工件以90H8孔及其端面和一个20mm孔定位，90H8孔及其端面装在台阶定位心轴5上，然后装上钻模板2，用长销1把钻模板2与工件、回转分度盘8串在一起，实现定位。插入开口垫圈4，拧紧螺母3夹紧工件。钻径向孔时，由支承11，12使定位心轴5处于水平位置；钻斜孔时，摆动部分绕支架上的小轴14顺时针转动，当支承10与13接触时，即倾斜成所要求的角度。加工三等分孔，采用了沿圆周方向设置的三个均布的钻套6、7，使用分度对定机构9，保证钻套位置的正确。该夹具既可钻径向孔，又可钻斜孔，结构不太复杂，操作较省力。图5-4 工件定位图5.3 夹紧装置的设计 夹紧装置一般有力源装置、中间传力机构、夹紧元件与夹紧机构组成。设计夹紧装置时，一般应满足以下基本要求：5.3.1紧装置设计的基本要求 夹紧装置设计的好坏，不仅关系到工件的加工质量，而且对提高生产效率，降低加工成本以及创造良好的工作条件等诸方面都有很大的影响。所以设计的夹紧装置应满足下列基本要求。1） 夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2） 夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不生产过大的夹紧变形。3） 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应前提下，其结构要力求简单，以便于制造和维修。4） 夹紧装置的操作要方便、安全、省力。5.3.2 夹紧力确定的基本原则 确定夹紧力的方向、作用点和大小时，应根据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中受力状况及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。夹紧力方向：1) 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。2) 夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致。3) 夹紧力的方向应景可能与工件刚度最大的方向一致。夹紧力的作用点：夹紧力的方向确定后，应根据下述原则确定作用点的位置。1） 夹紧力的作用电应落在定位元件的支撑范围内。2） 夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。3） 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。作用点靠近加工表面，可减小切削力对该点的力矩和减少振动。当作用点只能远离加工面，造成工件装夹刚度较差时，应在靠近加工面附近设置辅助支承，并施加辅助夹紧力以减小加工震动。5.3.3常用的夹紧装置夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。本设计中用的是螺旋夹紧，螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于把楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作.5.3.4本夹具夹紧装置分析 螺旋夹紧装置特点: 结构简单,制造容易,夹紧可靠 扩力比ip大,夹紧行程S不受限制 夹紧动作慢,效率低应用场合:手动夹紧装置常采用. 螺杆夹紧力计算:=PL/r中tan(+1)+r1tan2 （5-1）其中:P是原始力,L是原始力作用点到螺杆中心距离,r中是螺旋中经的一半,是螺旋升角,1螺母于螺杆的摩擦角,r1摩擦力矩计算半径,2工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角。 自锁性能: 因为楔块的自锁条件为11.5-17,而螺旋夹紧装的螺旋升角(2-4)很小,所以自锁性很好. 传力系数: ip=/p=PL/r中tan(+1)+r1tan2楔块的ip （5-2） 多位或多件夹紧:为了减小夹压的辅助时间和提高生产率,可采用多位或多件夹紧装置。 压块的材料一般位45钢,HRC:43-48螺杆的材料一般位45钢,HRC:3338图5-5 夹紧装置示意图5.4 钻模的设计钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模。其实，在机床夹具中，钻模具有相当大的比例。 加工中钻模相对于工件的位置保持不变的钻模称为固定式钻模，这类钻模多用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上。我设计的是卧斜轴回转分分度钻床夹具，本夹具使用在摇臂钻床上，钻法兰斜孔3-12mm、径向孔3-17.5mm。，插工件以90H8孔及其端面和一个20mm孔，装在台阶定位心轴5上，然后装上钻模板2；加工三等分孔，采用了沿圆周方向设置的三个均布的钻套6、7，使用分度对定机构9，保证钻套位置的正确。 回转式子钻模的特点是夹具具有分度装置，而某些分度装置已经标准化了，设计时可以充分利用这些装置，我设计的分度装置没有标准化，但是结构比较简单，加工方便。钻模设计要点：1、 钻套 钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套按其结构特点可以分为四种类型，即固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。固定钻套直接压入钻模板和夹具体的孔中，位置精度较高，但磨损后不宜拆卸，故多用于中小批量生产。2、 我设计的卧斜轴回转分度钻床上用的是固定式钻套，为了保证较高的位置精度。 可换钻套以间隙配合安装在衬套中，而衬套则压入钻模板和夹具体的孔中。为防止钻套在衬套中转动，一般加一固定螺钉。可换钻套在磨损后可以更换，故多用于大批大量生产。我设计的加工拨叉的固定式钻床夹具中用的就是可换钻套。再就是快速更换钻套，快速更换套具有快速更换的特点 ，更换时不需用拧动螺钉，而只需要将钻套逆时针转动一个角度，使螺钉头部对准钻套缺口，即可取下钻套，快换钻套一般用于同一孔须经多个工步加工的情况，例如在斜面上钻孔，在工件凹陷处钻孔，钻多个小间距孔等等。此时不宜使用标准钻套，可根据特殊要求设计专用钻套。 钻套中引导孔的尺寸及其偏差应根据所引导的刀具尺寸来确定。通常取刀具的最大极限尺寸为引导孔的基本尺寸，孔径公差依加工精度要求来确定。钻空扩孔时可取F7，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分，而是刀具的导向部分通常取配合H7/f7,/H7/g6,H6/g5。 钻套的高度H直接影响钻套的导向性能，同时影响刀具与钻套之间的摩擦情况，通常取H等于1到2.5）倍的直径。对于精度要求较高的孔，直径较小的孔和刀具刚性较差的孔时应取较大值。 钻套与工件之间一般应留有排屑间隙，此间隙不宜过大，以免影响导向作用，一般可取0.3到1.2倍的直径。加工铸铁和黄铜等脆性材料时，可取较小值，加工刚性韧性材料时，应取较大值。当孔的位置精度要求很高时也可一不留间隙。2、钻模板 钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具体的联