机械制造技术课程设计-法兰盘加工工艺及4-φ7孔夹具设计

目 录第一章 引 言1第二章 法兰盘加工工艺22.1法兰盘工艺的研究22.2 法兰盘的技术要求，22.3 确定毛坯的制造形式32.4 确定定位基准32.4.1粗基准选择的原则32.4.2精基准选择的原则42.5 编制工艺方案42.6 法兰盘，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.7 切削加工用量与基本工时确定6工序：钻扩47孔9第三章 钻4-7孔，锪11沉孔夹具设计143.1 问题的提出143.2 定位分析143.3 定位误差分析143.4 切削力的计算与夹紧力分析153.5夹具设计及操作简要说明16结 论16参 考 文 献18I第一章 引 言中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产品，并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品不但能直接给大家使用，又能给别的行业供应生产设备，机械制造行业中有着各种各样的机械或其他的设备。制造业是人们的生活中所离不了的，所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主要的重大支撑。所以说从其中一种层面的来说，机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。全套图纸加扣3012250582生产上面使用的夹具，也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能，是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变的方位，在现代制造业加工中比较有特色的：现在的机械加工飞速的发展，要求质量的比较高，品种也有许多不同的规格，产品更新换代的时间比较非常快。体现了在机械制造业上面，各种各样批量中小型加工占的比例较大。这是为了和这些要求相适应，就必须要准备好生产上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。当代自动化加工夹具的未来与方向1.标准化 标准化的完善，不单单是指现在所有夹具上面的一种标准，因此不同类型的的夹具在结构上要标准。只有这样才能够使夹具和制造以及装配的工作简单，有减少加工的时间和减少成本非常有好处。2.可调化与组合化 此种能够提高专用制作夹具的使用的范围，对从前工艺要求有一点发生变化就导致夹具坏掉的情况，夹具能够被反复的使用。适合专用夹具组合化的设计的原理，使用比较的元部件设计以后，就能够适合使用，在许多种不一样的零件的需要。3.精密化 随着机械部件的加工生产，提高了装配的技术水平，高精度加工的机床大批量的涌现，一定就要增加机床夹具的精密度。4.高效的自动化 为生产安全和效率得以改进，这也为了生产的安全文明，这使自动化夹具设计出来制造出来的工装更合适人机配合的工程学原则，从中可以大大地提高了生产的效益，这又可以大大地减少了加工成本，高效自动化的夹具，来取得较多的经济上面的效益。第二章 法兰盘加工工艺2.1法兰盘工艺的研究法兰盘零件是长距离匀速往复运动机当中特别主要的主件。法兰盘的主要起到的作用，就是和长距离匀速往复运动机中传递运动与动和，起到了传动的作用，对40孔有比较高的精的度要求，是非常重要的加工工序。两侧端面以及孔7mm侧面，因为它们要求表面的光洁度不太高，因此加工不需要太精细。40孔加工，镗40孔的光洁度的要求为1.6，钻镗就可以完成，法兰盘位置度的精度与各个面的表面的质量。都能反映出长距离匀速往复运动机装配的质量的好坏，故它的性能与工作的寿命就能反映出来，因此法兰盘的加工是比较关键也比较主要的。2.2 法兰盘的技术要求，图1 法兰盘零件图良好的工件的结构，不仅要可以满足技术的要求，而且还要有比较好的机械加工的性能，也就是要能对工件的加工比较的方便，要可以达到工件的加工要求，劳动量尽最大可能的减少。在编制零件机械加工工艺时。设计时要仔细研究工件加工工艺，要仔细研究咋样才能从工艺上面满足加工的要求。2.3 确定毛坯的制造形式法兰盘年产量是5000台/年；达到中批的生产的水平，选择150的材料。按照书本6P597的表3-66，研究法兰盘的外形太简单，有制造精度的要求；法兰盘制造的性能以及使用年限及年产量 ；采用铸造来提高法兰盘零件毛坯的制造的精度，减低制造的余量。2.4 确定定位基准2.4.1粗基准选择的原则 合理的选取加工定位的基准，是法兰盘加工过程的重要的要求，也是满足法兰盘制造的精度的主要的问题。定位的基准分为粗以及精和辅助的加工的基准。在首道加工工序中，选择法兰盘毛坯的上面，待加工的表面来作为定位的基准，这种为粗加工的基准，在后面的工序当中，选择以加工好的表面，作为定位的基准，这种为精基准。在编制工艺的过程的时后，第一应该分析如何选取精加工基准，来满足精度的要求并加工出各个工序，而且为了让工件装夹方便。与容易得到所要的加工的精度，能够可在零件上面的一个部位，设计一个辅助的加工基准，来定位。1 零件粗加工基准的选取一般是加用表面做为基准，它主要的作用是能确保加工时面和不加工地方的区域有相连精密度。如零件件的表面有着好多个不用机械加工的区域面，那么就要选取里面的一个面和铣钻加工，连在一起的区域的精度要求较高的表面来做基准。尽量做到壁厚均匀并且有对称的外形，装卸少等。2采取加工时的余量需求平等主要面做粗加工的基准。这种方式就可以确保平等地减去少一点的加工余量，能把上表面留下比较光滑细致的零件，这样能大大加大零件的耐磨使用性。2一般来说加工时的余量可以把比较小的区域面做粗加工基准。那就能确保这个区域还有比较多的加工需余量。4从上面分析一般要选取平面、光滑、表面积比较大的区域面做粗加工基准，这样就能保证夹紧力和定位比较紧靠。零件面上有浇注口、冒出口、飞料边、毛胚刺边这一类区域面都不能用来做粗加工基准，有需要的时候需要经初步手工加工，再进行定位。5粗加工基准面应不要重复地选用，因为粗加工时基准的区域面一般是比较粗糙并太不平整的。所以重复选用比不太容易保证区域面的尺寸和形状精度。对于本题目的法兰盘而言，我们就要选用10大端面的面作为粗加工基准；先用铣床铣削出来大端面并要铣到要求上面的3.2m粗糙度光洁，这样可以对下后面的加工面做作精加工基准的工作。2.4.2精基准选择的原则1基准面重叠的准则。就是最大限度地选择，我们选设计基准；来当作制造的定位精加工基准。不会因为定位基准与设计基准不一样而发生误差。2加工基准选用的原则，一般是选用比较重合的定位做为加工基准。加工基准的重合每个区域面相连的位置和精度有着很重要的因素，这样可以叛逃基准转换所出现的误差，因为各工序都用的夹持工具都是一样的，那就能大大可降低夹具设计及制造成本。 3互换制造基准的原理。在取精基准制造时，此时有两个制造的区域面，这样就能互用基准进行反复精加工。4以自为加工基准的原理。有时精加工工序，要求的余量均匀并且小，这样能选用精加工表面做为本身的基准。就我们这个设计来说想保证孔的尺寸和孔、孔端面的平面、这个平面和另一平面中的位置，要确保法兰盘在这个加工生产过程里，一般上都可以用一个基准面进行定位。在法兰盘CAD图分析知道，零件外圆与端面及孔平直，它占有比较大的区域面积，可以当作精加工基准使用。可是使用平整一个面，只能确定法兰盘的三个位置度，如果使用左右两侧面来定位，就得配合合理的专用夹具，就能可加工生产外圆面和两侧面的平面。2.5 编制工艺方案法兰盘的生产量为中批生产，法兰盘加工首道工序为统一基准来加工。加工的顺序是先以两端面来定位，对孔以及大端的平面来加工。后面工序的加工顺序。遵从粗精分开的原则，以及先加工面后加工孔的加工的原理。经过对以上问题的分析，制定两套机械制造的方案1方案工序号工序名称工 序 内 容1铸造铸造成型2时效热处理3钻钻扩47孔4车车60外圆成型5铣铣10mm大端面6铣铣7mm侧面7钳工去锐边毛剌8检终检方案工序号工序名称工 序 内 容1铸造铸造成型2时效热处理3铣铣10mm大端面4车车60外圆成型5钻钻扩47孔6铣铣7mm侧面7钳工去锐边毛剌8检终检1方案， 编制的工序加工基准不合理，先孔后面的顺序。对中批量生产的法兰盘不太好，加工时的效率也较低，并且法兰盘的质量也不能达到要求，用方法2，对管理生产的加工很方便，而且满足了加工基准与设计基准重合的原则，对法兰盘的质量要求有保障。故方案2是非常合适的。2.6 法兰盘，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 分析研究法兰盘工件时的作用，材质的强度就要求非常的高，当是法兰盘的结构不太复杂，所以选用材质为150铸造的零件毛坯。2.6.1确定法兰盘毛坯的余量根据参考书籍的表1.1-12，可得法兰盘毛坯的端面的余量为，平面的余量为，法兰盘毛坯的尺寸的偏差。根据附表2.4-6可得到 2.7 切削加工用量与基本工时确定工序 ：铣10mm大端面粗铣10mm大端面已知的要求：选择法兰盘的材质料为150，铸件。取X62W式的机床。查阅参考书籍7的表3337取的材料的硬质合金的铣刀， ，深度加工：进给量：查参考资料2的附表2.1-75，取加工切削的速度：由参考书籍7的表3236，选择。铣床主轴的转动速度： 式（2.1）式中 V切削的速度； d铣刀的宽度。由式2.3铣床主轴的转速：参照参考书籍4的资料表3.4-76 实际切削的速度：进给量： 工作台60秒的进给量： ：查参考书籍7资料表2.2-86,加工时间加工层的距离：按照法兰盘毛坯的大小得， 刀具切入时长度： 刀具切出的长度：选择走刀次加工的时间：按照参考书籍1的表2.4-48加工的辅助用时精铣削10mm大端面查参考书籍7的表3135铣刀的材质选择的三面刃的盘铣刀或者面铣刀， ，齿的个数为-加工10mm大端面的一个边的余量是深度加工：进给量每齿：查参考书籍2的表3235，选择切削的加工的速度：查参考书籍3的表1832，选择铣床主轴的转速，查书籍的公式式（2.2）知道：查参考书籍8的表3.2-37 切削加工的实际的速度：加工进给的量，查书籍的表（1.4）得：工作台60秒的进给量： 得加工切削层的长度：由法兰盘毛坯的长度得 刀具切入的长度：得铣刀切出的尺寸长度：得切削为1次机加工的用时：查参考书籍3的表2.2-47知道切削的辅助的用时工序：钻扩47孔根据零件的形状选择Z4120式的机床，按照参考书籍7的表4.3-14至4.5-16能够知道其技术的参数加工孔的刀具选用为锥柄的硬质合金钻头， ；扩孔的刀具选用材质选合金锥柄的扩钻；（1）加工孔；深度的加工：加工进给的量f：查参考书籍2的表9-74取，由机床的使用说明书，选取技术的参数： 加工时速度V：查参考书籍2的表6-77取： 钻床主轴的转速n：由钻床使用说明书选用： 加工的实际的速度：加工的用时：查参考书籍7的表6.3-6可知： （1-8）得 （2） 扩孔：深度的加工： ； 加工进给的量f：查参考书籍2的表6-68取，由钻床使用说明书得： 加工时的实际速度V：查参考书籍2的表3-83得出： 钻床主轴转速n：查钻床使用的说明书选用： 加工实际的速度：加工的用时：查参考书籍2的表5.2-6知道： 公式当中：，写入公式1-8知道： 工序：车60外圆成型根据工序的加工要求，选用CA6140式的机床。由参考书籍4的表4.1-37与4.3-35可得出它的技术参数。加工外圆的刀具的材质，选用硬质合金的车刀。所选车刀的宽度。刀具的几何的参数查参考书籍7的表9.1-25选用：、。车90外圆深度的加工：刀具的耐用度：查参考书籍3的表9.6-9的表9.4-7取后刀面磨损的极限选取，使用年限。实际的加工的速度V：查参考书籍3的表9.3-11选择 车床主轴转速： 根据CA6140式车床加工的说明知： 加工实际速度：工作台60秒的进给量加工： 根据CA6140机床的使用的说明书得： 校验车床的机动的功率：由参考书籍3P5-107页3.5的式子： 其中， ，把上面的代入式（2-8）知道： 把、V算入1-3知：由于CA6140机床电机的功率为7.5KW，故加工车削用量能够满足加工。确定加工用时：由参考书籍2的表9.3-36加工的切削加工的时间得： 其中：，查参考书籍2的表9.2-37知，计入式2-5得： 镗40孔选用刀具的材质为硬质合金的镗刀。刀具的宽度取选择，其几何的参数查参考书籍4的表9.1-25选用：、。深度的加工：每一转的加工的进给量为，故加工的速度计算转速的计算：根据CA6140加工的说明： 实际加工速度： 工作台60秒进给量加工： 参照CA6140使用说明： 切削用时：查参考书籍4的表9.2-39加工的时间得： 其中：，查参考书籍3的表9.1-36知，算入式2-5知： 工序 铣7mm侧面 以保证工序尺寸及粗糙度3.2要求；深度加工：进给量：根据按照资料书籍7的表2.7-59，取加工速度：根据按照资料书籍7的表2.3-58，取机床转速，由式字（14）知：，取加工实际速度，由式字（1.9）知：切削层加工距离：铣刀切入的距离： 式（1.5）铣刀切出的距离： 得走刀1次加工时间： 由（1.4）工序 去毛刺工序 检验17第三章 钻4-7孔，锪11沉孔夹具设计由指导老师的分配，决定设计钻4-7孔，锪11沉孔的钻床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻4-7孔，锪11沉孔，表面粗糙度Ra12.5，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率。3.2 定位分析选择法兰盘60端面、40孔及70侧面来定位，定位分析如下：1.法兰盘60端面与心轴80端面相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2.法兰盘40孔与心轴40外圆相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3.法兰盘70侧面与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。3.3 定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以40孔在轴上定位钻4-7孔，锪11沉孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.033mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =3.4 切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=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12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.5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。本道工序为钻床夹具选择用心轴、开口垫圈和六角螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结 论经过接近两周的设计，使我自己比较充分的了解了正常的设计的方法以及步骤，不仅仅是对所学过的专业知识的一个复习，也从设计当中得到了新的启发以及感受，而且也增强了自己使用理论的知识，解决实际问题的能力也有所提高，并且比较全面的了解了，零件机械加工工艺以及夹具设计的整个的过程。在整个的工艺与夹具的设计的过程当中，我本着脚踏实地理念，抱着科学与严谨的学习的态度，主要就是根据教科书上的步骤，到图书馆查看相关的资料，也