机械制造技术课程设计-法兰盘加工工艺及加工φ22孔夹具设计.doc

全套图纸加扣3012250582法兰盘加工艺及加工22孔夹具设计专业：机械制造与设计及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：全套图纸加扣3012250582目录绪论.11.零件图工艺性分析.21.1零件结构功用分析：.21.2零件图纸分析.21.3主要技术条件.22.毛坯选择.32.1毛坯类型.32.2毛坯余量确定.32.3毛坯零件合图草图.43机械工艺路线确定.43.1定位基准的选择.43.2加工顺序的安排.54设备及其工艺装备确定.65切削用量及工时定额确定.67车床夹具设计.177.1问题的提出.177.2定位基准的选择.177.3定位误差分析.177.4切削力的计算与夹紧力分析.197.5夹具设计及操作简要说明.19设计体会.20参考文献.21全套图纸加扣3012250582绪绪论论机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。机床夹具在机械加工中的作用对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另全套图纸加扣3012250582一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。1.零件图工艺性分析零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析：法兰盘零件是机械中常见的一种零件，通常起避免外围环境对零部件的腐蚀；作为润滑油的容器对零部件进行润滑等作用。法兰盘则是承载这个压力和连接各零部件，因此要求法兰盘能够承受压力，以及法兰盘与其他零部件的密封性。1.2零件图纸分析：全套图纸加扣3012250582由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造毛坯。由于该零件的22孔、28孔与零部件配合，它的表面质量直接影响零部件的旋转精度与工作状态，通常对其尺寸要求较高。一般为IT5-IT7。加工时各孔的同轴度应该控制在0.01mm。100为孔的位置尺寸它直接影响孔在空间的位置，加工时可以将其加工精度降低，通过装配来提高精度。1.3主要技术条件：1.孔径精度：22孔、28孔的孔径的尺寸误差和形状误差会造成零部件与孔的配合不良，因此对孔的要求较高，其孔的尺寸公差为IT6，法兰盘孔的形状精度一般控制在尺寸公差范围内即可。2.孔的位置精度：同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差会使装配歪斜，从而造成径向跳动和轴向跳动，加剧了法兰盘的磨损，为此一般同轴上各孔的同轴度为最小孔尺寸公差之半。3.主要平面的精度：由于底面的平面度直接影响联接时的接触刚度，并且加工过程中常作为定位基面，则会影响孔的加工精度，因此须规定底面必须平直。全套图纸加扣30122505822.毛坯选择毛坯选择2.1毛坯类型零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。零件表面弧度多，不适合锻造，所以毛坯选择铸件。工件内腔加工不易，并且精度要求不高，所以工件内腔选择直接铸造。其它的通孔和螺纹孔需通过加工得到。在需要加工的表面预留加工余量，没标注粗糙度的面由于精度要求不高，可以由铸造直接获得。铸造方式为壳模铸造。2.2毛坯余量确定进行加工余量的分析计算，是为了确定最有利的加工余量，以节省材料。利用分析计算法，必须要有可靠的实验数据，否则难以进行。在这个工件中，毛坏余量可统一使用单边余量3.5双侧加工余量2.5，一次加工到位，且精度要求不高的取1mm。工序余量可通过查表确定。其要点有：1.应考虑前道工序的加工精度和表面质量。加工精度和表面质量较好，应取较小的余量；反之，应取较大的信息量。2.应考虑前道工序的加工方法、设备、安装以及加工过程中变形所引起的各表面间相互位置的空间偏差。空间偏差大，应取较大的余量。3应考虑本工序的定位和夹紧所造成的安装误差，尤其是对刚度小的零件。安装误差大、工件变形大，应取较大的余量。4应考虑热处理工序引起的零件变形。2.3毛坯零件合图草图全套图纸加扣30122505823机械工艺路线确定机械工艺路线确定3.1定位基准的选择：定位基准面的选择是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面是主要的。.选择粗基准的原则是：（1）应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准；（2）当必须保证加工表面与不加工表面的余量的位置和尺寸时，应选不需要加工的毛坯表面作粗基准；（3）要保证工件上某重要表面的余量时，则应选择该表面作为定位粗基准；（4）当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为粗基准，以保证该表面有足够的加工余量。全套图纸加扣3012250582因此，对于底面的加工，选择工件的前面或后面作为加工基准面，应该尽量使底面的切削深度均匀，以提高其精度3.2加工顺序的安排：工序号工序名称工序内容1铸铸造毛坯2钻钻攻丝M6螺纹孔3车车40外圆成型4车车22孔成型5钻钳工6检终检方案1工序号工序名称工序内容1铸铸造毛坯2铣粗铣、精铣大端面3车车40外圆成型4车车22孔成型5钻钻M6螺纹底孔6攻丝攻36螺纹孔7钻钳工8检终检方案2法兰盘零件主要由孔和平面构成与正常法兰盘类零件大体相同，加工顺全套图纸加扣3012250582序为先面后孔，这样可以用加工好的平面定位再来加工孔，因为孔的精度要求较高，加工难度大，先加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样即能为孔的加工提供稳定可靠的精基准，同时可以使孔的加工余量较为均匀，因些通过分析比较，采用方案2比较适合生产加工，保证质量提高效率的要求。4设备及其工艺装备确定设备及其工艺装备确定所用的设备有：X53T、CA6140、Z4012、验台、钳工台。夹具有：钻床专用夹具、铣床专用夹具刀具有：硬质合金铣刀、钻头、平板锉、开式自锁夹紧镗刀、5钻头、M6丝锥、量具有：游标卡尺、专用塞规。5切削用量及工时定额确定切削用量及工时定额确定工序：粗铣、精铣大端面粗铣1、加工条件：工件材料：HT200，=0.20GPa，铸造。b机床：X53T铣床刀具：镶硬质合金刀片套式面铣刀（GB68-60）2、计算切削用量（1）进给量f根据机械加工切削数据手册表2.1用线性插值法算得：当=2.7mm时，=0.31mmrpaf2）切削速度v根据机械加工数据手册表2.1用线性插值法算得：当=2.7mm时，=65.2mminpav全套图纸加扣3012250582（3）确定机床主轴转速根据工艺人员手册查出=100mmwd1000100065.2208min100swvnrd(4)按机床书，与208rmin接近的转速的有190rmin和236rmin。现选=236rmin。如果选190rmin，则速度损失太大。所以实际切削速度wn=74.14mmin。v（5）切削工时，按工艺人员手册=222.11mm，=0.31mm，=6mmLzSZ0.316236=438.96mm，mzwSSZn=60mm，=3mm1l2l则：12222.116030.650min438.96mmLlltS精铣1、加工条件：工件材料：HT200，=0.20GPa，铸造。b机床：X53T铣床刀具：镶硬质合金刀片套式面铣刀（GB68-60）2、计算切削用量（1）进给量f根据机械加工数据手册表2.1用线性插值法算得：当=1mm时，=0.26mmrpaf（2）切削速度v根据机械加工数据手册表2.1用线性插值法算得：当=1.3mm时，=73.2mminpav全套图纸加扣3012250582（3）确定机床主轴转速根据工艺人员手册查出=100mmwd1000100073.2233min100swvnrd(4)按机床书，与233rmin接近的转速的有190rmin和236rmin。现选取=236rmin。如果选190rmin，则速度损失太大。所以实际切削速度wn=74.14mmin。v（5）切削工时，按工艺人员手册L=222.11mm，=0.26mm，Z=6mmzS=0.266236=368.16mm，=60mm，=3mmmS1l2l则：12222.116030.738min368.16mmLlltS工序：车40外圆成型机床选择CK6140车床刀具选择刀具材料为YT15，刀杆的尺寸，21625mm09015rkr050.5sarmm根据参考资料机床加工工艺设计实用手册附表12-8车40外圆：采用合金车刀，同时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度：。35lmm切削加工的深度：单边的余量，1pamm进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-19可知：选择；0.6fmmr切削加工的速度计算：机械加工工艺手册附表8.7-9：vvvcxympcvTaf0.20.150.35242604.650.6101.26minm主轴转动速度的确定：1000100101.26323.5min40swnrd全套图纸加扣3012250582按按机床来选择，故实际切削加工的速度：430minnr40430135min10001000wdnvm检验机床的功率：主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-cF11所示公式的计算得：cccccxFyFnFcFpcFFcafvk公式当中：26501.00.750.15cccFFFcCxynF0.756000.94650650nfbmpk0.89krk故:10.750.1526504.650.61350.940.892902.24CFN切削加工时所消耗的功率46.53610ccFvpKW根据参考资料机床加工工艺设计实用手册主电动机的功率是故620C7.5KW机床的主轴功率达到要求可以正常的加工。校验机床进给系统的强度:已经知道主切削力径向的切削力2902.24cFN根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-10公式计算:PFFpFpFpxynpfppcFpFcafvk公式当中:19500.90.60.3FpFpFpFpcxyn1.356000.879650650nfbmpk故:0.90.60.319504.650.61350.8790.5528.2pFN而轴向的切削力主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-19cF所见公式的计算：FfFfFfxynFFfpcFfFcafvk公式当中:28801.00.50.4FfFfFfFfcxyn1.06000.9231.17650650nfbmkkk轴向的切削力:10.50.428804.650.61350.9231.171437.3fFN全套图纸加扣3012250582选取机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数所以切削力在纵向进给的方0.1向对进给机构的作用力是:1437.30.12902.24528.21780fcpFFFFN因机床纵向的进给机构可以承受的最大的纵向力是根据参考资料机3500N械加工工艺手册附表3.119机床的进给的系统能够正常的工作.切削加工工时:根据参考资料机械加工工艺手册附表12llltnf2.53公式当中123020lll所以3230.372min4300.6t车端平面：此时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度切削加工的深度：单边的余量，进行2次走刀；2.5pamm进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-18可知：选择；0.6fmmr切削加工的速度计算：0.20.150.35242602.50.6119minm主轴转动速度的确定：1000100119380min27cswvnrd根据机床来选择，故实际切削加工的速度：430minnr27430135min10001000wdnvm校验机床的功率：主切削的力根据参考资料机械加工工艺手册附表cF8.3-10的公式计算得：cccccxFyFnFcFpcFFcafvk公式当中：26501.00.750.15cccFFFcCxynF0.756000.94650650nfbmpk0.89krk全套图纸加扣3012250582故:10.750.1526502.50.61350.940.891560.3CFN切削加工时消耗的功率43.6610cccFvpKW根据参考资料机床加工工艺设计实用手册车床主电动机的的功率是故机床的主轴的功率足够使用能够正常的加工。7.5KW校验验机床进给系统的强度:已经知道主切削力径向的切削力1560.3cFN根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-17所见的公式计算得:PFFpFpFpxynpfppcFpFcafvk公式当中:19500.90.60.3FpFpFpFpcxyn，1.356000.879650650nfbmpk0.5krk故:0.90.60.319504.650.61350.8790.5528.2pFN因轴向的切削力主的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-cF17所示的公式计算得：FfFfFfxynFFfpcFfFcafvk公式当中:28801.00.50.4FfFfFfFfcxyn1.06000.9231.17650650nfbmkkk轴向的切削力:10.50.428802.50.61350.9231.17772.7fFN选择机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数因切削力在纵向的进给方向0.1所对进给机构的作用力是:772.70.11560.3331961.83fcpFFFFN因为机床纵向进给机构可以承受的最大的纵向力是根据参考资料机3500N械加工工艺手册附表3.118机床的进给系统可以正常的工作.全套图纸加扣3012250582切削加工的工时:根据参考资料机械加工工艺手册附表12llltnf2.53当中127420lll所以7651.44min4300.6t车2x1槽：加工要求：车2x1槽，表面粗糙度值。6.3aRm刀具：材料为，刀杆，根据：15YT1625mmmm01550.5rskr机械加工工艺设计实用手册表127.计算切削用量2已知毛坯端加工余量为1.5，车时分两次加工，；进给量mm0.46pamm，根据机械加工工艺设计实用手册表f1519当刀杆的尺寸为时为时，1625mmmmpa35mm:取0.50.8fmmr:0.5fmmr计算切削速度按机械加工工艺手册表849当时，其中vvvxympcvTafminm0.7f工序：车22孔成型钻22孔至10（1）刀具选择钻头（2）切削用量的确定：背吃刀量。切削加工的速度，所以。0.03ap132nrmin按照参考资料切削用量简明手册选择1.02.0fmmr1.24f10003.141322010008.29VCdnrmin(3)加工基本工时的计算：全套图纸加扣30122505822)(1TLLLfn(911421.24132)0.65min当中91L114L22L车80外圆（1）刀具的选择，根据参考资料机械制造工艺设计简明手册选取外圆车刀（2）切削用量的选择：根据参考资料切削用量手册可得：再根据参考0.700.86fmmr资料机械制造工艺设计简明手册CK6140车床的进给量选择。0.76fmmr根据参考资料切削用量简明手册选择0.3319.8Vmsmmin1000100019.83.1418350nVDrmin根据机床来选择所以322nrm10003.1418322100018VDnmmin加工基本工时的计算：12TLLLfn（）911100.763220.42min当中，91L1222110rLDcotKL（）镗22孔刀具选取高速钢镗刀。后刀面磨钝标准是，耐用度是0.40.660Tmin（2）切削用量的确定：背吃刀量0.07pa根据参考资料切削用量简明手册可得：，选择1.02.0fmmr。1.68fmmr切削加工速度的计算全套图纸加扣301225058216015.6ZvmmXvYvVoVpVVCdKTafC0.20.10.5VVVZXY所以：0.1250.31901VmKHB0.20.10.510.30.315.619.946036000.071.680.148.4Vmsmmin100010008.43.1424.31(3)4nVdrmin按机床选取132nrmin10003.1413224.310008.26Vdnmmin(3)加工基本工时的计算：12TLLLfn（）911421.681320.48min。公式中，91L114L22L车端面计算切削速度10.20.150.35242140.6min)600.80.5cvm（20.20.150.35242135.2min)600.80.6cvm（确定主轴转速111000447.8(min)100cvvnr221000320(min)131cvvnr按机械加工工艺手册表选，3.1181500(min)wnr2430(min)wnr其实际切削速度：12500100157(min)1000430131176.9(min)1000vmvm切削工时：，1560.224(min)5000.5mt271.50.27(min)4300.5mt10.2240.520.744(min)T21.140.271.41(min)T全套图纸加扣3012250582工序：钻M6螺纹底孔钻孔计算机床：Z4012钻床刀具材料：YG8查表得到扩刀进给量f=1.2-2.0取f=1.22(mmr)=svvkfTd5.045.055.03.0060109=14T=2700(s)=45(min)f=1.22=0.740dvk=3.24(mmin)sv2540.749.515.5514=60.76(rmin)snwsdv10001714.324.31000取=68(rmin)wn实际切削速度V=3.42(mmin)1000wwnd14681000切削工时=1.01(min)1mtnflfnlllw2122.16884机动工时=2=2.02(min)mt1mt钻3M6螺纹底孔机床：Z4012钻床刀具：M16丝攻查表得到丝攻进给量f=1.2-2.0取f=1.22(mmr)=svvkfTd5.045.055.03.0060109=16T=2700(s)=45(min)f=1.22=0.740dvk=3.24(mmin)sv74.01.155.551.9254全套图纸加扣3012250582=60.76(rmin)snwsdv10001714.324.31000取=68(rmin)wn实际切削速度V=3.68(mmin)1000wwnd16681000切削工时=1.01(min)1mtnflfnlllw2122.16884机动工时=2=2.02(min)mt1mt工序去毛刺，检查。全套图纸加扣30122505827车床夹具设计车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。由指导老师的分配，决定设计车22孔的车床夹具。7.1问题的提出本夹具主要用于车22孔，表面粗糙度Ra1.6，精度要求较高，故设计夹具时即要考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。7.2定位基准的选择选择已加工好的80左端面和40外圆定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板和V形块。因此进行定位元件的设计主要是对支承板和V形块，夹紧则是用螺杆、螺母、圆垫圈、弹簧、移动压板、调节支承和带肩螺母等组成的夹紧机构来完成。1、80左端面与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、40外圆与V形块相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。车22孔限制五个自由度即可，故设计合理。7.3定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示全套图纸加扣3012250582图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。jbjwdw根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况maxmin2：d1=d1d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差minmax1212)(PPHHHdw图2定位误差全套图纸加扣301225058222)2221()(minmaxddOOHdw=O1O2+(d2-（d2-Td2)2=Td1(2sina2)+Td22=0.0432sin45+0.03200.3927.4切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：ppfKfa7.03.1371F式中，f=1mmr查表得3pa75.0)736(Kp=736MPa即=1547N1KpppfKfa7.03.1371F1133717.03.1所需夹紧力，查表5得，安全系数K=WKkW6543210KKKKKKK式中为各种因素的安全系数，查表得：60KKK=1.872，当计算K2.5时，取K=2.50.10.13.10.12.10.12.1孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900NWKkW5.212360由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。kWfF7.5夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应