法兰盘零件加工工艺及夹具设计

任务书设计题目：法兰盘零件加工工艺及夹具设计1设计的主要任务及目标分析法兰盘的种类，加工工艺设计侧重于该法兰盘的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中重点分析零件工艺规程。2设计的基本要求和内容分析课题要求，查阅相关知识方面的论文，拟定开题报告；查找设计题目相关的资料；对法兰盘的加工工艺进行编制设计；3主要参考文献数控加工工艺、机械制造基础、优化设计、机械设计手册、互换性与技术测量、机械制造工艺、机械原理4进度安排设计各阶段名称起止日期1分析课题要求，拟定开题报告；2013.122014.3.142对设计中的法兰盘进行工艺编制；2014.3.152014.4.243进行中期检查2014.4.244整理图纸，写出毕业论文2014.4.252014.5.255进行设计说明书及图纸整理，准备答辩2014.5.262014.6.10法兰盘零件加工工艺及夹具设计摘要:法兰盘是一种盘状零件，法兰盘也叫法兰，成对使用。为了保证产品的质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和支座体零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具设计，并完成必要的设计计算。通过查阅相关资料，了解法兰盘用途，性能，特点，看懂零件图，确定毛坯，绘制毛坯图，拟定法兰盘工艺路线，制作工艺卡片等。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。机械制造工业是为社会提供各种机械设备的部门，在国家的发展中起到很重要的地位，其发展规模及水平反映了一个国家经济实力科技水平的标志。此设计是在大学即将结束前学完了所有学校所安排的课程及实习后所面临的一次考察，是一次理论加实践的一次训练。强化了我们对基础知识和技能的理解和应用程度，培养了我们一定的理论分析，设计运算能力，论证能力，搜集资料能力。在我们四年的大学生活中占很重要作用。关键词：法兰盘,工艺卡片,毛坯图,夹具设计TheflangepartsprocessingtechnologyandfixturedesignAbstract:Theflangediscisadisclikeparts,alsocalledflangeflange,usedinpairs.Inordertoensureproductquality,improveprocessingefficiency,needtooptimizethedesignoftheprocess,andusethespecialmachineinkeyprocessofmachining.Thisissueisbasedonthebackground,askthestudentstoprocessingenterprisesproductionneedsandsupportbodypartsrequirements,completethecomponentsprocessingtechnologicalprocessdesignfirst,onthisbasis,chooseoneofthekeyprocessofspecialfixturedesign,andcompletestheessentialdesigncalculation.Throughaccesstorelevantinformation,understandtheflangeuses,properties,characteristics,understandthepartdrawing,determineblank,drawingblankmap,drawnupflangeprocessroute,processcardsetc.Inrecentyears,ourcountryhavemadeabreakthroughinthefieldofmanufacturingandR&Dflange.MachinerymanufacturingindustryistoprovideallkindsofmachineryandequipmentoftheDepartmentforthesociety,playaveryimportantroleinthedevelopmentofthenation,thedevelopmentscaleandlevelreflectsthesymboloftheeconomicstrengthofacountrysscientificandtechnologicallevel.ThisdesignisintheUniversitybeforetheendlearnedalltheschoolcurriculumandanexpeditionfacedafterpractice,isatheoreticalandpracticaltrainingsession.Strengtheningthebasicknowledgeandskillstounderstandandapplicationlevel,trainedtoanalyzeourcertaintheory,designandoperationability,reasoningability,abilitytocollectinformation.PlaysanimportantroleinourfouryearsofUniversitylife.Keywords:flange,processcard,blankmap,fixturedesign第I页共III页目录1绪论.11.1本课题的意义和研究内容.11.2本课题应达到的要求.12法兰盘的工艺分析及生产类型的确定.32.1法兰盘零件的用途.32.2法兰盘零件的工艺分析.32.3确定生产纲领和生产类型.53确定毛坯、绘制毛坯图.73.1选择毛坯.73.2确定尺寸公差及加工余量.74拟定法兰盘工艺路线.84.1精基准的选择.84.2粗基准的选择.84.3加工阶段的划分.84.4工序集中与分散.84.5工艺路线的选择.84.5.1工艺路线方案一.94.5.2工艺路线方案二.94.6工艺方案的分析.94.7最终的加工工艺过程.105加工余量、工序尺寸和公差的确定.115.1加工余量的确定.115.2工序尺寸与公差的确定.115.3320MM外圆加工余量、工序尺寸和公差的确定.115.4248MM外圆加工余量、工序尺寸和公差的确定.125.5320MM左端面加工余量、工序尺寸和公差的确定.146确定切削用量及基本工时.186.1合理选择切削用量.18第II页共III页6.1.1背吃刀量AP的选择.186.1.2进给量F的选择.186.1.3切削速度VC的选择.186.2粗加工切削用量选择原则.196.2.1切削深度选择.206.2.2进给量选择.216.2.3切削速度选择.216.3精加工时切削用量选择原则.216.3.1切削深度选择.216.3.2进给量选择.216.3.3切削速度选择.227孔的夹具设计.237.1研究原始资料,确定夹具的设计方案.237.1.1分析工件并确定定位方案.237.2确定夹具总装配图的设计.247.2.1钻模的选择.247.2.2钻模板的选择.247.2.3钻套的选择与设计.257.2.4夹具体定位元件的确定.267.2.5工件定位元件的确定.267.2.6回转分度装置.287.2.7对定分度装置机构.297.2.8定位器原理.297.3夹具的总装配与原理.308法兰盘夹具设计.318.1定位基准的选择.318.1.1选择定位基准的基本方法.318.1.2粗基准的选择.318.1.3精基准的选择.328.2确定切削用量及基本工时.32第III页共III页8.2.1车320端面和外圆.328.2.2半精车320端面和外圆.338.2.3钻3-12MM孔.338.3定位误差分析.348.4夹具设计及操作的简要说明.34结论.36参考文献.37致谢.38附录.3901绪论1.1本课题的意义和研究内容法兰盘是工业中应用广泛的零件之一，生产量比较大。为了保证产品的质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用专用机床进行加工。本课题即以此为背景，要求学生根据企业生产需要和支座体零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具设计，并完成必要的设计计算。本课题的研究内容如下：（1）查阅相关法兰盘资料书籍，初步了解法兰盘用途，特点，性能等情况。（2）确定该法兰盘零件属于大批量生产及其工艺特征。（3）仔细看懂零件图，根据图中的技术要求以及尺寸，看其各项条件是否准确合理及其工艺能否达到要求。（4）确定毛坯，绘制毛皮图。毛坯种类对提高生产率，降低成本，节约材料有很大影响，根据零件结构选择毛坯。（5）拟定法兰盘工艺路线。加工余量，工序尺寸及其公差的确定。确定切削量及其工时。分出工序，安装或工位及工步等。通过查阅切削用量手册机械加工工艺手册来确定工序使用的刀具、机床型号、进刀量、夹具及量具等等。（6）制作工艺卡片。填写完成后，认真检查卡片中的数据是否有错误。（7）设计斜孔与径向孔钻模。（8）设计说明书。完成后，认真检查说明书是否有错误。（9）整理好毕业设计所有的材料，确定无误后装好。通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。1.2本课题应达到的要求机械制造工业是为社会提供各种机械设备的部门，在国家的发展中起到很重要的地位，其发展规模及水平反映了一个国家经济实力科技水平的标志。机械制造工艺课程设计是在大学即将结束前学完了所有学校所安排的课程及实习后所面临的一1次考察，是一次理论加实践的一次训练。强化了我们对基础知识和技能的理解和应用程度，培养了我们一定的理论分析，设计运算能力，论证能力，搜集资料能力，同时也进一步提高了我们的绘图能力。在我们四年的大学生活中占很重要作用。通过这次毕业设计可以得到下述方面的锻炼：（1）能够熟练的运用书本上的基本理论和实习中的实践知识，准确的解决法兰盘在加工中的定位，夹紧，工艺方案，尺寸等等一些问题。（2）设计方面的能力也提高了不少，夹具的设计根据加工要求，能够设计出高效，合理，经济的夹具体（3）学会了使用图表，手册资料，掌握法兰盘加工工艺的设计，专用夹具等工艺装备的设计等等。同时，也能够综合运用所学的一些理论知识去解决现代实际工艺设计的问题，相当于又温习了一遍所学的知识，让自己印象更加深刻，学到了课上所没有学到的东西。能够顺利的完成这次的毕业设计，首先得到了陈老师的悉心指导，在设计过程中由于自己对法兰盘理解的不足，缺乏实际生产经验，使得在设计过程中遇到了很多的问题，通过老师咨询，查找各种相关资料，解决一个又一个问题，在这个过程中也使得我多学的知识进一步了解。在此，十分感谢陈老师的悉心指导，在以后的学习生活中更加努力不断提高自我。我也希望通过这次设计，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，对未来的工作发展打下一个良好的基础。22法兰盘的工艺分析及生产类型的确定2.1法兰盘零件的用途CA6140卧式车床上的法兰盘，主轴箱上固定着作用在车床上的变速箱，是通过法兰盘定心，其内孔相配于主轴的中心轴承，外圆相配于变速箱体孔，为了确保主轴上的三个轴承孔同轴，让齿轮准确啮合，从而实现纵向进给标明刻度1。2.2法兰盘零件的工艺分析由零件图可知，此零件属于回转体零件，需要加工所有的表面。虽然表面粗糙度有些偏高，但各个加工表面的加工精度不难获得，加工的时候一定要注意基准的选择。加工精度低的表面通过钻床车削粗加工就可以了，不需要高精度的机床加工，主要表面加工要求在莫床上才能达到要求，因为它的粗糙度要求比较高，也可以在平常的生产条件下加工出来，它采用比较经济的方法，这样还可以看出来零件的工艺性好。该法兰盘共有两组加工表面，其相互之间也是有要求的，分析如下：以外圆为加工孔的基准，分别镗90，101，209的孔。主要加工90的孔，然后以它为中心然后加工直径17.5的孔，3-20直孔，3-12斜孔，通过分析可知，这两组加工表面，可以先加工其中的一组，再通过夹具把另一组表面也加工完成。并且保证好它们的精度.此次设计的零件图如下：3图2.1法兰盘4图2.2法兰盘2.3确定生产纲领和生产类型该法兰盘零件是大批量生产。其工艺特征有：（1）广泛的应用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯的加工余量小，精度高（2）广泛的互换性，一些装配精度高的地方，采用分组装配法及调整法（3）广泛采用专用夹具，刀具，组合机床，量具或自动检验装置，通过调整法达到精度要求（4）广泛采用商效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备（5）技术水平对调整工的要求高，对操作工较低（6）具备工序卡，工艺过程卡，关键工序要调整卡和检验卡（7）生产效率高5（8）成本低（9）工人的劳动条件较好63确定毛坯、绘制毛坯图3.1选择毛坯由于零件材料为HT200，硬度190210HB，该灰铸铁耐磨性、强度、耐热性较好，生产类型已经达到中批量生产水平，铸造毛坯。而且零件轮廓尺寸不大，也考虑到提高生产率保证加工精度可以采用金属膜铸造，此毛坯也比较简单，因此可以使毛坯形状与零件形状尽量相互接近，内孔不铸出，毛坯的尺寸等加工余量确定后再决定。法兰盘使用过程中不时常的变动，只起到压紧的作用，在纵向上受到的压力很大，其他受到的冲击不是很大。加工过程中精度的保证非常重要，对工件定位有一定的保证作用2。3.2确定尺寸公差及加工余量确定因素如下：(1)公差等级根据法兰盘的功用及技术要求，确定公差为CT11。(2)铸件尺寸公差根据加工面基本尺寸及铸件公差等级CT，查相关资料可知公差相对基本尺寸基本为对称分布。(3)机械加工余量等级铸造方法按照机器造型，铸件材料是灰铸铁查表可知加工余量等级范围EG级，取F级。由加工余量等级查机械制造技术课程设计表17可知各表面的机械加工余量74拟定法兰盘工艺路线为了保证加工精度以及确定加工的顺序，必须得合理的选择定位基准，这具有决定性的影响。基准的选择就是基面的选择，基面选择合理可保证加工质量，提高生产率3。定位基准可分为精基准和粗基准，一般先确定精基准，再确定粗基准。4.1精基准的选择主要考虑基准的中和问题。当设计与工序基准不重合时，进行尺寸换算。因此精基准为直径为90的内圆4.2粗基准的选择对于一般的回转体零件来说，外表面作为粗基准是合理的。对于法兰盘零件来说以320mm作为粗基准。4.3加工阶段的划分由于法兰盘的加工质量要求比较高，因将加工阶段分为粗加工、半精加工及精加工三个阶段，在粗加工的时候，运用粗基准把主要的加工表面加工出来，然后以加工出来的孔位精基准加工其它表面4。4.4工序集中与分散加工法兰盘选用工序集中原则，零件生产为大批量生产，为了提高生产率应使用专用夹具，由于工序集中原则使得工件的装夹次数变少，这样子不但可以缩短辅助时间，还因为在一次装夹中加工了很多表面，使得各个加工表面之间相对位置精度要求得到了有利的保证，同时也更加降低了生产的成本。4.5工艺路线的选择拟定方案。各个表面的加工方法以及粗基准，精基准已基本确定，按照加工阶8段的划分原则来拟定方案4.5.1工艺路线方案一工序010锻打工序020退火工序030车小端外圆和端面工序040掉头车大端外圆和端面工序050镗209，101，90的孔工序060钻17.5的孔工序070钻3-12孔工序080钻，3-12斜孔工序090去毛刺工序100终检4.5.2工艺路线方案二工序010锻打工序020退火工序030车大端外圆和端面工序040掉头车小端外圆和端面工序050镗209，101，90的孔工序060钻17.5的孔工序070钻3-12孔工序080钻3-12斜孔工序090去毛刺工序100终检4.6工艺方案的分析上述两种方案的主要区别在于：方案一是先加工了车小端外圆和端面，再加工车大端外圆和端面。方案二是先加工车大端外圆和端面，然后再加工车小端外圆和9端面。通过比较，方案一先加工车小端外圆和端面再加工车大端外圆和端面，这样能够提高效率，节约成本。显然方案一比方案二的装夹次数少了，同时也使得精度要求得到了更好的保证5。4.7最终的加工工艺过程工序010锻打工序020退火工序030车小端外圆和端面工序040掉头车大端外圆和端面工序050镗209，101，90的孔工序060钻17.5的孔工序070钻3-12孔工序080钻，3-12斜孔工序090去毛刺工序100终检105加工余量、工序尺寸和公差的确定5.1加工余量的确定加确定加工余量的方法有3种：计算法，查表法和经验法。(1)计算法：在影响因素清楚的情况下计算法是比较准确的。要做到对余量影响因素的清楚，必须具备一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料。在掌握了各种误差因素大小的条件下，才能进行余量的比较准确计算(2)查表法：此法主要以工厂生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并且结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。这种方法方便，迅速，生产上应用广泛。(3)经验法：有一些有经验的工程技术人员或者工人根据经验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余量往往偏大，这主要是因为主观上怕出废品的缘故。这种方法多在单件小批生产中使用65.2工序尺寸与公差的确定在工艺基准和设计基准重合的情况下确定工序尺寸和公差的过程如下：(1)拟定该加工表面的工艺路线，制定工序及工步；(2)按各工序所采用加工方法的经济精度，确定工序尺寸公差和表面粗糙度（终加工工序按设计要求确定）(3)按工序用分析计算法或查表法确定其加工余量(4)从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上每个加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸），并且按照“入体原则”标注工序尺寸公差5.3320mm外圆加工余量、工序尺寸和公差的确定如图所示加工方案，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：11图5.1由上图可知：1)P1=D=320mm（式5.1）2）P2=P1+Z3,其中Z3是磨削余量。由机械加工工艺设计员手册表510可知：Z3=0.4mm,因此P2=320+0.4.因为P2是在半精车加工中保证的，由机械制造技术基础课程设计指导教程表120可知，粗铣加工工序的经济精度等级可达到要求为IT10,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT12,其公差值为0.14mm，P2=320.4mm014.5.4248mm外圆加工余量、工序尺寸和公差的确定如图所示加工方案，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：12图5.2查机械加工工艺设计员手册表510和表59可得磨削余量Z3=0.4mm,半精车余量Z2=1.5mm,粗车余量Z1=3.1mm,查机械制造技术基础课程设计指导教程表120得各加工工序尺寸的加工精度等级为，粗车IT12,半精车IT10,磨削IT8.根据上述结果查机械加工工艺设计员手册表A2标准公差书中得各工步的公差值为粗车0.35mm,半精车0.14mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差按“入体原则”表示分别为：粗车：249.9mm，半精车：248.4mm，磨削：248mm035.014.为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。Z3max=248.4-248=0.4Z3min=248.26-248=0.26Z2max=249.9-248.26=1.64Z2min=1.15余量校核表明，所确定的工序尺寸公差是合理的135.5320mm左端面加工余量、工序尺寸和公差的确定如图所示加工方案，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：图5.31）从图可知P6=D=50mm2)由图可知P5=P6+Z6其中Z6为精车余量根据机械加工工艺设计员手册表510确定Z6=0.8mm,则P5=50+0.8.由于P5是在半精车加工中保证的，查机械制造技术基础课程设计指导教程表120知，精加工工序的经济精度等级可达到要求为IT10,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT10,其公差值为0.074mm，则P5=50.80.037mm3)由图可知P4=P5+Z5其中Z5为半精车余量根据机械加工工艺设计员手册表510确定Z5=1mm,则P4=50.8+1.由于P4是在粗车加工中保证的，查机械制造技术基础课程设计指导教程表120知，半精加工工序的经济精度等级可达到要求为IT12,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT12,其公差值为0.3mm，则14P5=51.80.15mm。4）由图可知P3=P4+Z4其中Z4为粗车余量根据机械加工工艺设计员手册表510确定Z4=1.7mm,则P3=51.6+1.7.由于P3是在精车加工中保证的，查机械制造技术基础课程设计指导教程表120知，粗车加工工序的经济精度等级可达到要求为IT9,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT9,其公差值为0.074mm，则P3=53.50.037mm。5）由图可知P2=P3+Z3其中Z3为半精车余量根据机械加工工艺设计员手册表510确定Z3=1mm,则P2=53.5+1由于P2是在半精车加工中保证的，查机械制造技术基础课程设计指导教程表120知，半精加工工序的经济精度等级可达到要求为IT10,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT10,其公差值为0.12mm，则P2=54.30.06mm。6）由图可知P1=P2+Z2其中Z为半精车余量根据机械加工工艺设计员手册表510确定Z5=1mm,则P4=54.3+1.由于P1是在粗车加工中保证的，查机械制造技术基础课程设计指导教程表120知，半精加工工序的经济精度等级可达到要求为IT10,因此确定该工序次、尺寸公差等级为IT12,其公差值为0.3mm，则P1=55.30.15mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。Z3max=P2max-P3min=(54.3+0.06)-(53.5-0.037)=0.897mm（式5.2）Z3min=P2min-P3max=(54.3-0.06)-(53.5+0.037)=0.703mmZ2max=P1max-P2min-=(55.3+0.15)-(54.3-0.06)=1.21mmZ2min=P1min-P2max=(55.3-0.15)-(54.3+0.06)=0.79mm余量校核表明，所确定的工序尺寸公差是合理的将工序尺寸按“入体原则”表示P1=55.303.mm,P2=54.3mm,P3=53.5mm,P4=51.8mm,P5=50.8mm012.074.074.按以上方法确定出其它的表面加工余量、工序尺寸和公差其它表面如下表:表5.1加工表面加工表面加工内容加工余量加工精度工序尺寸(mm)表面粗糙度Ra(m)15248铸件粗车半精车磨削53.11.50.4CT11IT12TI10IT112532.2249.9035.248.414.024812.56.30.8320铸件粗车半精车磨削53.11.50.4CT11IT12TI10IT113252.2321.9035.320.414.03202.312.56.30.8续表5.1加工表面加工内容加工余量加工精度工序尺寸(mm)表面粗糙度Ra(m)190铸件粗车半精车磨削53.31.40.3CT11IT12IT10IT141952191.7025.190.31.01906.12.56.30.490钻孔扩孔铰孔1.80.2IT13IT11IT98889.89012.56.30.417.5钻孔扩孔铰孔1.80.2IT13IT11IT915.517.317.512.53.21.6钻孔1.8IT131827.06.31620扩孔铰孔0.2IT11IT919.813.02045.03.21.612钻孔扩孔铰孔1.80.2IT13IT91011.81203.12.53.2101钻孔扩孔铰孔1.80.2IT13IT11IT999100.810112.56.30.8209钻孔扩孔铰孔1.80.2IT13IT11IT9207208.820912.56.30.8续表5.1加工表面加工内容加工余量加工精度工序尺寸(mm)表面粗糙度Ra(m)320左端面铸件粗车半精车精车3.51.710.8IT12IT10IT957255.303.54.312.05012.53.21.6320右端面铸件粗车半精车磨削3.52.110.4IT12IT1043.125.044.11.04112.53.20.4148右端面铸件粗车半精车精车3.51.710.8IT12IT10IT952.603.51.612.05012.56.31.6176确定切削用量及基本工时6.1合理选择切削用量为了提高切削的效率，保证加工的质量，刀具的耐用度，加工的经济性，必须要正确合理的选择切削用量。粗加工时，选用较大的切削量，提高劳动生产率为主，半精加工和精加工时，选用较小的切削量，保证工件的加工质量。切削用量选择的顺序是先确定被吃刀量ap，再确定进给量f，最后确定切削速度vc。因为在切削用量三要素中，被吃刀量ap对刀具耐用度的影响最小，而切削速度vc。对刀具耐用度的影响大7。6.1.1背吃刀量ap的选择应选择尽可能大的背吃刀量，尽量在一次走刀中，把本工序加工应切除的加工余量切除掉。如在粗加工时，当加工余量过大或工艺系统刚性较差时，也可分二次：第一次进刀ap1ap1=(2/33/4)A（式6.1）第二次进刀ap2ap2=(1/31/4)A式中A单边余量（mm）。6.1.2进给量f的选择限制粗加工最大进给量f的主要因素是刀杆和刀片的强度、进给机构的强度及工艺系统的刚性。限制精加工时最大进给量的主要因素是加工表面的表面粗糙度8。6.1.3切削速度vc的选择粗加工时限制切削速度vc的主要因素是刀具耐用度和机床功率。精加工时限制切削速度vc的主要因素是刀具耐用度。精加工时切削力较小，机床功率一般能满足。18当已确定了背吃刀量ap和进给量f后，按合理刀具耐用度T，求切削度vc时，用以下公式：（式DyxpmvcKfaTCVvv/6.2）式中vc切削速度(m/min)；T合理刀具耐用度（min）；m刀具耐用度指数；cv切削速度系数；xv、yv分别为背吃刀量ap,进给量f对vc的影响指数Kv切削速度修正系数根据vc=dwn/1000计算工件转速nn=（1000vc）/(dw)式中n工件转速（r/mim）；vc切削速度（m/min）；dw工件待加工表面直径（mm）。根据机床说明书，选择相近较低档的转速n。6.2粗加工切削用量选择原则粗加工时，一般以提高生产率为主，毛坯切削余量较大，表面粗糙度与加工精度要求不高，但也应考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度。选择切削用量时候，尽量保证较高的单位时间切削量（金属切除率）以及必要的刀具耐用度，可以用来提高生产的效率及降低生产成本9。金属切除率的计算方式：ZwV.f.ap.1000（式6.3）其中：Zw单位时间内的金属切除量（mm3/s）V为切削速度（m/s）f为进给量（mm/r）Ap为切削深度（mm）19主运动为回转运动时，切削速度的计算公式如下：V=dn/1000（m/s）（式6.4）其中:d为工件或刀具上某一点的回转直径，mm；n为工件或刀具的转速，r/s或r/min。在生产中，磨削速度的单位习惯上用m/s,其他加工的切削速度单位用m/min.Vf=f.n=fz.z.n(mm/s或mm/min)其中：Vf为进给速度是单位时间内的进给位移量Fz为每齿进给量对于外圆车削时切削深度计算方式：Ap=dwdm/2（mm）（式6.5）对于钻削：Ap=dm/2（mm）（式6.6）上式中dm为已加工表面直径，mm；dw为待加工表面直径，mm。为了提高金属切除率，可以提高切削速度，增大切削深度及进给量。但是，在这么多的因素中，切削速度是最大影响刀具耐用度的，进给量第二，切削深度是影响最小的。因此，粗加工切削用量选择原则为：第一，先考虑选择的切削深度(ap)尽量的大一些；第二，选择的进给量f尽量大一些；第三，选择一个合适的切削速度V。当我们选用的ap和f较大以后。那么刀具的耐用度明显会下降，可是这要比V对刀具耐用度的影响也小的多。所以，我们应该使得V，f，ap的乘积尽可能的大，这样保证了较高的金属切除率。除此之外，ap的增大能使得走刀的次数减少，f的增大也有利于断屑。所以为了提高生产效率，降低加工成本，减少刀具的消耗，我们得根据上面的原则选择粗加工切削用量10。6.2.1切削深度选择可以由工件加工余量和夹具、刀具、机床和工件组成的工艺系统的刚性来确定粗加工时切削深度。在总加工余量不是很大时候，我们应该尽量一次切除粗加工余量，前提是保留20半精加工，精加工必要余量。在总加工余量很大的时候，一次性不能全部切完，我们应该考率分多次走刀6.2.2进给量选择切削力是粗加工时候限制进给量提高的主要因素。所以通过工艺系统的刚性和强度来确定进给量。选择进给量的时候要考虑到很多因素，如：刀杆尺寸、刀片厚度、机床进给机构的强度、工件的直径及长度等等。选用大一点的进给量时，应该在工艺系统的刚性和强度比较好的状况下，当工艺系统的刚性和强度比较差的状况下，我们应该适当的减小进给量11。6.2.3切削速度选择粗加工时候，刀具耐用度和机床的功率限制着切削速度。切削功率则由切削深度、切削速度和进给量三者决定，我们确定切削速度的时候应该要考虑到机床的许用功率。如果超过了机床许用功率，就应该适当的去降低切削速度12。6.3精加工时切削用量选择原则在精加工和半精加工的时候，在保证加工质量的前提下，同时顾虑切削效率，加工成本及经济性，一般选择比较小的进给量及背吃刀量，同时选用的刀具材料的切削性能要高，几何参数要合理，尽量的提高切削速度。与粗加工相比较，精加工的时候加工精度及表面质量要求较高，加工余量均匀且小。所以，选择切削用量的时候必须首先考虑到保证加工质量，在这基础上再提高生产效率。6.3.1切削深度选择由粗加工留下的余量来确定精加工时的切削深度。一般精加工余量留的不要太大，不然，当背吃刀量比较的大时，切削力明显增加，影响加工的质量13。216.3.2进给量选择表面粗糙度在精加工的时候主要限制着进给量的提高。增大进给量时，有利于断屑，但是残留面积高度增大，切削力变大，表面质量降低。6.3.3切削速度选择当切削速度升高时，切削变形减小，切削力降低，并且不产生积屑瘤及鳞刺。尽量选择的刀具材料切削性能要高，几何参数合理，也尽量提高切削速度。当切削速度不能提高，受到工艺条件的限制时，选用低速，来避免积屑瘤产生范围因此，精加工时候，选比较小的背吃刀量ap和进给量f，且保证合理刀具耐用度时，选取的切削速度V尽可能的高，来保证加工精度和表面质量，并且也满足生产率要求14。227孔的夹具设计7.1研究原始资料,确定夹具的设计方案7.1.1分析工件并确定定位方案（1）零件的结构特点该零件加工采用45钢材料。形状比较简单，由于加工孔是径向孔和斜向孔，因此采用回转分度盘夹具。（2）加工法兰盘孔件及其要求径向孔3-17.5mm，表面粗糙度为Ra25，该径向孔中心轴线对小端面的位置度是0.2mm。本工序加工条件：摇臂钻床Z3025X10/1，最大钻孔直径为25，主轴转速232-2500r/min；17.5标准麻花钻，GB/T6135.4-1996，直柄麻花钻第四部分：直柄麻花钻的型式和尺寸。斜向孔3-12mm，表面粗糙度Ra25，该斜向孔中心轴线对法兰盘中心孔轴线的位置度是0.2mm。本工序的加工条件：摇臂钻床同上，12标准麻花钻，同上规格与尺寸。由上知道，这两种工序加工时，主要考虑要如何保证孔轴线与17.5和12孔轴线的位置度要求。根据零件的构造，想到的是以90H8的孔为定位基准，这样可以避免基准不重合误差，同时还可以限定四个自由度。零件的上下窜动的自由度用法兰盘的端面限定。零件沿320mm中心线转动的自由度用一个定位销限定，就可以实现完全定位了（3）定位元件的确定：1)圆柱心轴：据零件孔式与夹具体的样式选择阶梯心轴。2)定位销：插入20mm的孔，限制X,Y方向的移动和转动，总共四个自由度。233)可调定位支承钉：限定了Z方向的转动，工件的安装刚度和定位的稳定性用一辅助支承来提高。（4）定位方法：圆柱孔定位，一面两孔的定位方式。（5）根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。固定式钻模板虽然有时装卸工件不方便，但它制造方便、结构简单、定位精度高。因为孔17.5mm和12mm一次钻孔就可以达到要求，所以采用固定式钻套。17.5mm和12mm均选无肩。（6）根据定位方案，用开口垫圈和锁紧螺母来实现快速锁紧夹紧机构，与一个加工面位置靠近，增加刚性，零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远，为提高刚性，所以采用辅助定位元件来固定，此设计采用了螺旋辅助支承15。7.2确定夹具总装配图的设计7.2.1钻模的选择在设计钻模时，需要根据工件的重量、尺寸、形状、加工要求，并考虑工厂工艺装备技术状况、生产批量等具体条件来选择夹具结构类型。所以选择回转式钻模。回转式钻模的结构形式按其转轴的位置可分为卧轴式，立轴式，斜轴式三种。这类钻模的引导元件钻套，一般是固定不动的，钻模一般采用回转式分度装置，为了实现工件在一次安装中进行多工位加工的目的。当工件上几个被加工孔，是分布在圆柱面上的径向孔或是轴线互相平行的轴向孔时，使用回转式钻模很方便，即可提高生产效率，又可保证加工精度。又因为翻转式和自由移动式钻模适用于加工中小件，包括工件在内的总重量不宜100N。所以此夹具应采用具有回转式或直线分度装置的钻模。7.2.2钻模板的选择(1)钻模板上安装钻套的孔精度（形状、尺寸和位置精度），直接与加工尺寸有关，应合理规定。(2)为了保证钻套位置的准确性，钻模板应具有足够的刚度，也要考虑减轻重量。24在实际使用中，钻模板的厚度往往根据钻套高度确定，一般在1530mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚，加强钻模板的周边和设置加强筋，以提高钻模板的刚性。由机床夹具设计手册查得，可选模板厚度H=15mm。7.2.3钻套的选择与设计图7.1钻套a）固定钻套b)可换钻套c）快换钻套1-钻套2-衬套3-钻模板4-螺钉从图7-1钻套可知，安装在钻模板或夹具体中其作用：确定加工孔位置，引导钻头，提高刚性，防止振动。类型：A固定式钻套，,二种，钻孔精度高，中小批；B可换钻套，钻孔，大批；C快换钻套，钻，扩，铰。钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨损后不易更换。适用于加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应少许突出钻模板，一般不能低于钻模板。带肩固定钻套主要用于钻模板铰薄时，用以保持必要的引导长度，也可做为主轴头进给时轴向定程挡块用。据上分析可选A型固定钻套，由机床夹具设计软件手册版v1.0查得，h=(0.71.5)d。dH)5.12.(注：孔的位置精度要求高时，允许h=0；钻深孔（L/D5）时，h一般取1.5d；钻斜孔或在斜面上钻孔时，h尽量取小一些。25对于加工孔17.5mm时，钻套取H=25mm，h=14mm。对于加工孔12mm时，钻套取