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法兰盘钻模设计-含工艺【钻端面3-11孔】说明书.doc
法兰盘加工工艺及钻3-11孔夹具设计【大端94 小端55】法兰盘端面钻模设计（全套含CAD图纸）
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产品型号 零件图号台州学院机械工程学院 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 产品名称 法兰盘 零件名称 法兰盘 共 1 页 第 1 页材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸每毛坯件数1 每 台 件 数 1 备 注工 时 工序号工序名称 工 序 内 容 车 间工 段 设 备 工 艺 装 备 准终 单件10 铸造 铸造出毛坯20 热处理 毛坯热处理，时效处理30 车 以 55mm 处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆 94mm 及端面 机 二 卧式车床 CA6140 专用夹具，高速钢刀具，游标卡尺40 车 以加工过的 94mm 外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆 55mm，倒角 机 二 卧式车床 CA6140 专用夹具，高速钢刀具，游标卡尺50 车 以加工过的 55mm 外圆及其端面定位,粗镗 35mm 内孔 机 二 卧式车床 CA6140 专用夹具，高速钢刀具，游标卡尺60 镗 以 55mm 外圆及其端面定位，精镗 35mm 内孔 机 二 卧式车床 CA6140 专用夹具，镗刀，游标卡尺70 铣 以 55mm 外圆及端面定位，粗铣、半精铣键槽 机 二 铣床 专用夹具，插刀，游标卡尺80 钻 以 30mm 孔端面定位，一共要加工 3 个 11mm 孔 机 二 钻床 Z525 专用夹具，钻头，游标卡尺90 钻丝 钻孔 3 个 17mm 孔 机 二 钻床 Z525 专用夹具，钻头，丝锥，游标卡尺100 去毛刺 去毛刺94 终检 终检入库设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记 处数更改文件号签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396机械制造技术课程设计说明书 题目:“法兰盘零件”机械加工工艺规程及夹具设计学 号： 班 级： 机械设计制造及其自动化X X级(X)班 姓 名： 指导教师： 台州学院机械工程学院2016年3月15日购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396目 录第1章 序 言1第2章 零件的分析22.1零件的形状22.2零件的工艺分析2第3章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择33.3 制定工艺路线43.4 选择加工设备和工艺装备63.4.1 机床选用63.4.2 选择刀具63.4.3 选择量具63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6第4章 确定切削用量及基本时间9第5章 加工3X11mm孔夹具设计205.1 研究原始质料205.2 定位、夹紧方案的选择215.3 切削力及夹紧力的计算215.4 误差分析与计算235.5定位销选用245.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用255.7 确定夹具体结构和总体结构265.8夹具设计及操作的简要说明28总 结29致 谢30参 考 文 献31“法兰盘零件”机械加工工艺规程及钻孔夹具设计第1章 序 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。法兰盘零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。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。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是法兰盘零件，主要作用是起连接作用。它主要用于轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。法兰盘零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。法兰盘共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，55外圆，倒角钻孔。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；94的外圆，粗糙度为1.6；94的外圆并带有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，35的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本法兰盘假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选35mm的孔及其一端面作为精基准。由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；对从动端而言，应选面积较大90mm的外圆及其端面为粗基准。待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔，材料为35CrMnSi钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。（1）55mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。（2）94mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行精车和半精车。（3）11mm的柱销孔 为未注尺寸公差，根据GB 180079规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行粗镗（表5-15）。（4）35mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗膛精镗加工（表5-15）。（5）键槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面糙粗度分别为Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣半精铣（表5-16）。（6）端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理35车以55mm处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆94mm及端面40车以加工过的94mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆55mm，倒角50车以加工过的55mm外圆及其端面定位,粗镗35mm内孔60镗以55mm外圆及其端面定位，精镗35mm内孔70插以55mm外圆及端面定位，粗插、半精插键槽80钻以35mm孔端面定位，一共要加工3个11mm孔90钻孔钻孔3个17mm孔100去毛刺去毛刺94终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理35车以55mm处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆94mm及端面40车以加工过的94mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆55mm，倒角50钻以35mm孔端面定位，一共要加工3个11mm孔60钻孔钻孔3个17mm孔70车以加工过的55mm外圆及其端面定位,粗镗35mm内孔80镗以55mm外圆及其端面定位，精镗35mm内孔90插以55mm外圆及端面定位，粗插、半精插键槽100去毛刺去毛刺94终检终检入库最终工艺路线方案：10铸造铸造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理35车以55mm处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆94mm及端面40车以加工过的94mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆55mm，倒角50车以加工过的55mm外圆及其端面定位,粗镗35mm内孔60镗以55mm外圆及其端面定位，精镗35mm内孔70插以55mm外圆及端面定位，粗插、半精插键槽80钻以35mm孔端面定位，一共要加工3个11mm孔90钻孔钻孔3个17mm孔100去毛刺去毛刺94终检终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔，选用Z525摇臂钻床。 工序都为CA6140卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密的机床才能满足要求，因此选用CA6140卧式车床（表5-55）。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 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，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，硬度HB为143269，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003502005005005000大批生产35010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3550，毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，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。第4章 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。4.1 工序切削用量的及基本时间的确定4.1.1 切削用量 以55mm处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆94mm及端面所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.35），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故=3mm.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135，CA6140机床进给机构允许进给力=3535。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 （3-2）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 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.35，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=3.75，=，=，= 4.1.2 基本时间5.1.2.1主动端确定粗车主动端外圆90的基本时间。参考文献1表2-24，车外圆基本时间为T式中，=40mm,3), 90，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,s4.2 工序40 以加工过的94mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆55mm，倒角切削用量的及基本时间的确定采用与工序35确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：本工序为以加工过的94mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆55mm，倒角。车端面、外圆可采用与工序相同的可转位车刀。见表5-1表5-1 主动端工序的切削用量及基本时间工步/mmf/mmr v/msn/rs/s粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 113粗车外圆HT200mm2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.54.3 工序50以加工过的55mm外圆及其端面定位,粗镗35mm内孔切削用量及基本时间的确定4.3.1 切削用量本工序为以加工过的55mm外圆及其端面定位,粗镗35mm内孔。已知条件与粗加工工序相同。切削用量。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C620-1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=35min。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1.28得：，其余的修正系数均为1，故：V=970.811.15=90.4m/min=178r/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=1.56m/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=1.56m/s=93.6m/min。确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆相同的刀具加工，切削用量为：,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。4.3.2 切削用量确定半精车主动端基本时间： =52s4.4.1 切削用量本工序为精镗35mm的孔。确定精镗35mm孔的切削用量。选刀具为YT35硬质合金、主偏角、直径为12mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。=0.25mmf=0.15mm/rv=1.4=235.77mm/min=1837.3r/min参考文献1表5-56，根据C6140车床的转速表，选择n=1400r/min=23.3r/s,则实际切削速度v=4.98m/s。4.4.2 基本时间5.4.2.1 确定精镗主动端35mm孔的基本时间：=16s4.5 工序以55mm外圆及端面定位，粗铣、半精铣键槽切削用量及基本时间的确定4.5.1 粗铣 5.5.1.1 切削用量粗铣以35mm孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=80,宽度L=12mm,齿数z=10。参考文献1表5-143选铣刀的基本形状。由于加工材料的1000MPs,故选前角=10，后角=12(周铣)，=6（端铣）。已知铣削宽度=9mm,铣削深度=8mm。机床选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。参考文献1表5-144，X62W卧式铣床的功率为7.5KW（表5-74），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.61.0mm/z。现取=0.07mm/z。确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径d=80mm,耐用度T=120min（表5-149）。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算：式中，=48,=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。=2.62m/minn=10.4r/min参考文献1表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=35r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=0.13m/s,工作台每分钟进给量为=0.071035=28mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=23.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.078mm/z。验证机床效率。参考文献1表2-18的计算公式，铣削时的功率（单位为KW）为（N）式中，=650,=1.0,=0.72,=0.HT200,=0,=0.HT200, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=35r/min,=0.63。=797.3v=0.13m/s=0.10KW铣床主电动机的功率为7.5KW，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为=0.078mm/z, =23.5mm/min, n=35r/min, v=0.13m/s5.5.1.2 基本时间参考文献1表2-28，三面刃铣刀铣槽的基本时间为式中，=84mm,=+(13)，=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4=6.98min=419s4.5.2 半精铣5.5.2.1 切削用量半精铣键槽，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=80mm, L=12mm, z=10。机床亦选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。加工要求保证的表面粗糙度3.2m, 参考文献1表5-144,每转进给量=0.51.2mm/r,现取=0.6mm/r，则=0.06mm/r确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm；参考文献1表5-149，耐用度T=120min。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算，得=17.79m/min=0.3m/sn=1.19r/s=71r/min参考文献1表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=75r/min=1.25r/s, 则实际切削速度v=0.314m/s, 工作台每分钟进给量为=0.061075=HT200mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=47.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.063mm/z。5.5.2.2 基本时间a.主动端：=4=10sb.从动端：=4=12s4.6 工序切削用量及基本时间的确定4.6.1 主动端（1）钻孔3.6.5.1以35mm孔端面定位，一共要加工3个11mm孔钻孔11，本工序采用计算法。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Z525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HT20000，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=35，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)2f8.618.0035118124060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。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19）其中 l= l=5 l=23则： t= =9.13确定钻孔3个17mm孔的切削用量钻孔选用机床为Z525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 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =第5章 加工3X11mm孔夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工3X11mm孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式5.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：夹紧方式用操作简单，通用性较强的铰链移动压板来夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。5.4 误差分析与计算该夹具以一销定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.5定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位，其参数如下表：表3.1 定位销dHD公称尺寸允差2016200.01122514M1245.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图6.1 可换钻套表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826350.0121822+0.041+0.02035342036HT200222635+0.033+0.017392635424625HT200563535+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205935566742486266485070740.040钻模板选用钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。5.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。5.8夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总 结课程设计即将结束了，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，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参 考 文 献1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社，1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，19HT200。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社，2544。6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社，2544。7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。8 周永强，高等学校课程设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2520。9刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社，2520。11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1984。 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2540：9-19。14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2540。15 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，25HT200：4-17产品型号 CA6140 零件图号台州学院机械工程学院 机械加工工序卡片 产品名称 法兰盘 零件名称 法兰盘 共 7 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 30 车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件2 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 以 55mm 处外圆及其端面定位，粗车半精车外圆94mm 及端面 专用夹具，高速钢刀具，游标卡尺 165 12.3 1 3 1 15 10设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期产品型号 CA6140 零件图号台州学院机械工程学院 机械加工工序卡片 产品名称 法兰盘 零件名称 法兰盘 共 7 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 40 车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件2 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 以加工过的 94mm 外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆 55mm，倒角 专用夹具，高速钢刀具，游标卡尺 165 12.3 1 3 1 15 10设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期产品型号 CA6140 零件图号台州学院机械工程学院 机械加工工序卡片 产品名称 法兰盘 零件名称 法兰盘 共 7 页 第 3 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号机加工 50 车 HT200毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数车床 CA6140 1 1夹具编号 夹具名称 切削液1 专用夹具 普通乳化液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件2 2主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时/s工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/s mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 以加工过的 55mm 外圆及其端面定位,粗镗 35mm 内孔 专用夹具，高速钢刀具，游标 卡尺 165 12.3 1 3 1 15 10设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标
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