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法兰盘
夹具
设计
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法兰盘夹具设计,法兰盘,夹具,设计
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目 录设计任务书1第一章 零件分析31.1绘制、分析零件图31.2 零件的作用31.3 零件的结构要求31.4 零件的技术要求41.5零件的工艺分析4第二章 毛怌制造82.1 确定生产类型82.2毛坯的种类和毛坯制造方法82.3确定毛坯的技术要求92.4确定毛坯尺寸公差等92.5绘制毛坯图113.1选择定位基准133.2分析表面加工方案143.3加工阶段的划分163.4确定工序的集中与分散163.5制定工艺路线17第四章 工序设计224.1确定工艺路线224.2 确定机械加工余量、工序尺寸和公差234.3确定工艺装备、加工进给量和基本工时274.3.1确定工艺装备、加工进给量274.3,2计算基本工时28第五章 夹具设计5.1 问题的提出535.2 卡具设计535.3 定位误差分析545.4 夹具设计及操作的简要说明54总 结55参考文献57附录59设计任务书1、设计题目 法兰盘的加工工艺2、零件图 3、1）设计内容：法兰盘的加工工艺，应提供： 1）工艺过程卡一张； 2）设计说明书一份； 3）夹具装配图 ； 4）包含以上内容的CD一张。 第一章 零件分析1.1绘制、分析零件图零件图的绘制如上图所示，此法兰盘是一个轴套零件，最外圆为直径136mm，右阶面85mm和左阶面50mm上下极限尺寸偏差为+0.02和-0.02。外径是85mm,内孔有62mm，65mm，50mm，最小为38mm，精度要求较高。两端需加工6个9的孔，4个6-10的孔，下偏差为0.要求轴线与孔同轴度误差为0.15，与右端面垂直度误差为0.15。1.2 零件的作用法兰盘，在运动部件中，因为长期的磨擦而造成零件的磨损，当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件，因此设计者在设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套，这样可以减少轴和座的磨损，当法兰盘或衬套磨损到一定程度进行更换，这样可以节约因更换轴成本。 1.3 零件的结构要求设计的法兰盘零件要求互换性强、维修方便。所以零件结构应简单便于拆卸。由连接轴零件图可知，它的外表面上有多个平面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列阶梯轴和螺纹。因此可将其分为两组加工表面，它们之间有一定的位置要求，主要是：内孔62mm与外圆85mm、外圆136mm与外圆85mm的同轴度公差为0.0.15；经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。1.4 零件的技术要求（1）连接轴在模锻时，要在直径方向上留出工艺尺寸量；（2）为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工分开的原则；（3）连接轴加工应充分考虑在切削时平衡装置；（4）对加工轴62、136时，应该考虑其与轴线的径向圆跳动要求；。1.5零件的工艺分析法兰盘属于盘类零件，技术要求为锻火件退火，HBS200，材料：45钢。法兰盘共有一下几组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：外圆的加工表面，这一组加工表面包括：外圆85mm、50mm、85mm、65mm、136mm的加工。 内部的加工表面，这一组加工表面包括：镗孔38mm、62mm、65mm、48mm、50mm、50mm、65mm。以右端面为基准粗车、半精车65与62左端面、62与38左端面。以左端面为基准粗车、精车38与50右端面、50与50右端面、50与65右端面。 以左端面为基准 钻孔6-9。 对于未标注公差的尺寸，为自由公差，参照标准：GB/T 1804-2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差（2000年12月01日实施），按中等精度m得其尺寸偏差及精度等级。表1 零件加工表面分析表加工表面尺寸精度（mm）表面粗糙度（m）形位公差（mm）备注1.外圆85mmIT71.62.外圆50mmIT71.63.外圆85mmIT71.64.外圆65mmIT71.65.外圆136mmIT71.60.15A6.左端面3.27.右端面3.28.85左端面3.29.65左端面3.210.85右端面3.211.65右端面3.212.内孔65IT71.613.内孔62IT71.60.15A14.内孔65IT71.615.内孔48IT71.616.内孔50IT71.617.内孔50IT71.618.内孔38IT71.619.38右端面3.220.50 右端面3.221.右端面3.222.38左端面3.223.62左端面3.2第二章 毛怌制造2.1 确定生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算其中 是零件的生产纲领（件/年）；产品的年产量（台、辆/年）；每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；备品率，一般取；废品率，一般取；根据上式结合题目给定数据，即可算出法兰盘的生产纲领，进而确定出其生产类型。=500台/年，=1件/台，取= ，取=，由公式有： (件/年).法兰盘零件的重量为1.5，查表1-3可知，法兰盘为轻型零件，由此再查表1-4，该法兰盘的生产类型为小批生产。2.2毛坯的种类和毛坯制造方法法兰盘的材料在产品设计时已经确定，在制订零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。法兰盘选用45钢作为材料，硬度HBS200.加之零件形态以外圆内孔为主，为了减少加工余量，提高劳动生产率，法兰盘毛坯采用锻件中的模锻。锻件精度高、表面质量与机械性能均好。该法兰盘的生产类型为小批生产，在件造型上采用模锻。2.3确定毛坯的技术要求毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。如铸造毛坯的加工余量，是由铸件最大尺寸、公称尺寸（两相对加工表面的最大距离或基准面到加工面的距离）、毛坯浇注时的位置（顶面、底面、侧面）。2.4确定毛坯尺寸公差等钢制模锻件的公差及机械加工余量按GB/T 12365-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）锻件的公差等级。由法兰盘的功用和技术要求，确定其锻件为普通级。（2）锻件质量mf和锻件形状复杂系数S。该锻件为圆形，估算锻件质量mf=2kg，假设其最大直径为130mm，长50mm，可计算出锻件外轮廓包容体质量为6.45由 查“锻件形状复杂系数S分级表”，由于0.322介于0.32和0.63之间，得到该零件的形状复杂系数S属S2级。（3）锻件材质系数。由于该零件材料为45钢，材料40Cr中碳的质量分数约为0.4%，故该锻件的材质系数属于M1级。（4）零件的表面粗糙度。由零件图可知，该法兰盘各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m。综上所述，确定毛坯尺寸及允许偏差见表2。表2 单位：mm零件基本尺寸加工余量加工余量等级锻件尺寸备注504F74双侧加工1364F124双侧加工654F58双侧加工854F82双侧加工624F48双侧加工654F69双侧加工3F35双侧加工504F38双侧加工504F46双侧加工854F76双侧加工654F58双侧加工130.022F15单侧加工142F16单侧加工90.022F11单侧加工92F11单侧加工70.022F9单侧加工102F12单侧加工642F66单侧加工2.5绘制毛坯图确定毛坯余量的方法有两种，一种是根据表面各工序加工余量确定；另一种是直接根据卖批的类型和加工方法确定。本次设计所采用的方法为第一种方法，各工序的加工余量由步骤四3确定，再根据这些数据来绘制以下的毛坯图（1）确定圆角半径锻件的内外圆角半径查阅毛坯尺寸公差中锻件圆角半径表【】相关内容可确定。本锻件各部分的H/B2，故按表中第一行公式。为简化起见，本锻件的内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H=16mm-25mm进行确定。结果如下外圆角半径 r=6mm内圆角半径 R=3mm以上所取的圆角半径数值能保证个表面的加工余量。（2） 确定模锻斜度本锻件由于上、下模镗深度不相等，模锻斜度应以模镗较深的一次计算。查表可确定外模锻斜度，内模锻斜度加大，取。（3） 确定分模位置由于毛坯是H1000MPs的合金钢，切削速度=97m/min。切削速度的修正系数查参考文献7表1.63得：，其余的修正系数均为1，故：V=970.811.15=90.4m/min=185r/min查参考文献6表4.2-8选择CA6140机床的转速为： n=185r/min=3.08r/s则实际切削速度v=1.134m/s半精加工，机床功率也可不校验。最后确定的切削用量为：=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.134m/s=93.6m/min。工序110 粗镗65内孔，粗镗62内孔，粗镗5度斜内孔，注意留1mm的半精镗余量所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献6表1-3，车刀几何形状为，=. 确定背吃刀量=0.75mm. 确定进给量根据参考文献7表1.6及参考文献2表4.2-9中机床进给量，选择。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。. 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献7表1.9，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。查参考文献6表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工b1000MPs的合金钢，切削速度=97m/min。切削速度的修正系数查参考文献7表1.63得：，其余的修正系数均为1，故：V=970.811.15=90.4m/min=185r/min查参考文献6表4.2-8选择CA6140机床的转速为： n=185r/min=3.08r/s则实际切削速度v=1.134m/s半精加工，机床功率也可不校验。最后确定的切削用量为：=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.134m/s=93.6m/min。切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取。加工基本时间： 工序136 半精镗50内孔，半精镗螺纹M48X2底孔，半精镗65内孔.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，镗刀伸出长度为时： =0.150.40按CA6140机床的进给量（表4.29），选择， =0.25.确定切削速度 = （3-9）式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 = （3-11）按CA6140机床的转速，选择 =160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=，则=， ，则： =117 工序130 半精镗65内孔，半精镗62内孔，半精镗5度斜内孔.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，镗刀伸出长度为时： =0.150.40按CA6140机床的进给量（表4.29），选择， =0.25.确定切削速度 = （3-9）式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 = （3-11）按CA6140机床的转速，选择 =160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=，则=，则： =117 工序140 精镗65内孔，精镗62内孔，精镗5度斜内孔所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为K=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为。.确定切削深度 a.根据表1.5，当半精镗铸料，镗刀直径为，a，镗刀伸出长度时，进给量为：。 .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = （3-16）式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择CA6140机床转速：n= n =1360=20实际切削速度为： v = 2.08 .确定基本时间确定精镗孔的基本时间50s工序150 精镗50内孔，精镗螺纹M48X2底孔，精镗65内孔所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为K=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为。.确定切削深度 a.根据表1.5，当半精镗铸料，镗刀直径为，a，镗刀伸出长度时，进给量为：。 .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = （3-16）式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择CA6140机床转速：n= n =1360=20实际切削速度为： v = 2.08 .确定基本时间确定精镗孔的基本时间50s工序160 车退刀槽2X50，达到规定尺寸精度根据机械加工工艺手册表查得：进给量,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度，机床主轴转速：，查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知深度为3mm，l=3mm机动时间=0.062min=3.12s工序150 车孔M48X2.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =136 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14） 工序180 钻圆周钻孔6X9螺纹底孔10表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围（mm）用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用Z625摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为6300，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。钻孔选用机床为Z625摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =85选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） =工序190 攻丝6X9机床：钻床Z625刀具：钒钢机动丝锥 进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 由工序4可知： 走刀次数为1机动时间：第三章 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，需要设计通用夹具。经过与老师协商，决定设计工序钻46孔的钻床卡具。3.1 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。3.2 卡具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为3个），配合以两心轴（自由度限制数为3个）。再用两个转动压板来进行压紧。 2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。修正系数查机械加工工艺手册 KF= (=1.065轴向力 扭矩 由于扭矩很小，计算时可忽略。验算螺栓强度： 45钢的强度为450MPa 强度满足 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3.3 定位误差分析本工序采用侧面夹紧，使用端面，两菱形销定位，而工件自重会始终靠近凸台，当然工件有一定的误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。钻套选用快换钻套 6mm。偏差为0.01mm 销
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