法兰盘铣床夹具设计

设计说明书目录一序言二零件的分析（一）确定毛坯的制造形式（二）基面的选择（三）制订工艺路线（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）确定切削用量及基本工时三夹具设计（一）问题的提出（二）夹具设计四参考文献五附图序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼1能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。2提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3学会使用机械加工工艺手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，我希望通过本次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加生产实践打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请各位老师予以指教。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是法兰盘（见附图1），其为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。（二）零件的工艺分析法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下1以80孔为中心的加工表面这一组加工表面包括60H7孔及其倒角以及与其垂直的端面，80M6外表面，两个M6415的槽，360063孔以及与其垂直的端面，52M6外表面B及退刀槽，三个互成120的165阶梯孔的两端面。2以A面为基准的加工表面这一组加工表面包括三个互成120的165阶梯孔，M、N两个端台。这两组表面之间有着一定的位置要求，主要是60H7孔对B端面的径向圆跳动公差为004MM。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式材料为HT150。考虑到法兰主要承受静压力，因此选用铸件。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则（如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准），孔60H7与B端面有004MM的圆跳动公差要求，现选择52M6外表面B为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持外圆A，并且使卡盘端面紧靠A端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择。主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制订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保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，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。1工艺路线方案一工序010粗车165端面，粗、精车外圆80M6及车倒角，车两个槽64，车外圆52M6、退刀槽及倒角，车端面A。工序020扩孔60H7，扩孔360063，绞孔60H7，绞孔360063工序030车两个槽M6415，车孔60H7倒角。工序040铣80M6端面，铣端台M，铣端台N。工序050钻三个孔165，钻三个孔11。工序060拉槽66。工序070磨外圆80M6，磨外圆52M6。工序080表面处理，检验入库。2工艺路线方案二工序010粗车80M6外圆柱面，车120外圆柱面，车80M6端面及倒角，车165端面及倒角，精车外圆80M6，粗车60H7孔，精车60H7孔及倒角，车螺纹M6415，车两个密封槽64。工序020车52M6端面，车端面A，车52M6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔360063，精车孔360063。工序030钻三个孔165，钻三个孔11。工序040拉槽66。工序050铣端台M，铣端台N。工序060磨外圆80M6，磨外圆52M6。工序070表面处理，检验入库。3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一选择对孔360063进行铸造然后在机加工（扩、绞），对60H7孔采取先扩后绞。在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工序。方案二选择对孔360063进行先钻后车，对60H7孔采取先粗车后精车。在加工过程中，要进行六次装夹，用五套夹具，共七道工序。相比之下，方案工序更为简单。在工序安排中，装夹次数越多，定位次数越多，造成的定位误差也就越大，而且所用工时会越多。而且方案一没能完成车螺纹M6415工序。除此以外，方案二的010、020工序可合并为一个工序，两个方案都没有考虑到零件毛坯为铸件，因而在所有机加工之前，应先安排除砂工序。综合考虑以上各方面，对方案进行改进，改进后的具体工艺方案确定如下工序010除砂。工序020粗车80M6外圆柱面，车120外圆柱面，车80M6端面及倒角，车165端面及倒角，精车外圆80M6，粗车60H7孔，精车60H7孔及倒角，车螺纹M6415，车两个密封槽64。（以52M6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持52M6外圆柱面）车52M6端面，车端面A，车52M6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔360063，精车孔360063。（以80M6外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持80M6外圆柱面）工序030钻三个通孔11，钻三个孔165，惚沉头孔165（以端面A为精基准，）工序040拉槽66。工序050铣端台M，铣端台N。工序060磨外圆80M6，磨外圆52M6。工序070表面处理，检验入库。将以上内容一并填入工艺过程卡片，见附表1。（四）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HT150，硬度为，毛坯的重量为KG,生产类型为大批生产，采用铸件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下1外圆表面（80M6，52M6，120）外圆80M6，表面粗糙度要求16M,公差等级为6级，查机械加工技术机械加工工艺手册（以下简称机械加工工艺手册）表39（P87）采用先车（只能达7级精度），然后再磨（可达6级精度）。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z2MM,精车双边余量为2Z1MM，查机械加工工艺手册1513P567,选用磨削的双边余量为2Z04MM。外圆52M6，表面粗糙度要求为32M，公差等级为6级，查机械加工工艺手册表39（P87）采用先车，然后再磨。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z2MM，精车双边余量为2Z1MM，查机械加工工艺手册1513P567,选用磨削的双边余量为2Z04MM。外圆120，选用粗车的双边余量为2Z2MM。2内孔表面（60H7，360063）内孔60H7，查机械加工工艺手册表39（P87），采取先粗车再精车。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z2MM，查机械加工工艺手册911P401,选用精车的双边余量为2Z04MM。内孔360063，查机械加工工艺手册表35（P74），为9级公差要求，查机械加工工艺手册表39（P87），采取先钻孔后精车。根据其尺寸，选用钻孔的双边余量为2Z356MM，查机械加工工艺手册911P401,选用精车的双边余量为2Z04MM。3外圆端面加工余量及公差（80M6及52M6端面）外圆80M6端面粗糙度要求为63M，轴向无公差要求。查机械加工工艺手册表313（P91），粗铣的表面粗糙度为3263M，可达要求，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z1MM外圆52M6端面粗糙度要求为63M，轴向无公差要求。查机械加工工艺手册表313（P91），粗车的表面粗糙度为3263M，可达要求，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z1MM6165端面165端面的粗糙度要求为63M，轴向无公差要求。查机械加工工艺手册表313（P91），粗车的表面粗糙度可达63M，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z1MM5端面A端面A粗糙度要求为63M，轴向无公差要求。查机械加工工艺手册表313（P91），粗车的表面粗糙度可达63M，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z1MM6端台M、N端台N距内孔36中心的距离为54MM，无公差要求，表面粗糙度要求为63M，计算得其需切削量为605MM，根据机械加工工艺手册P480叙述，选用一次铣削成型。端台M距内孔36中心的距离为345040020，表面粗糙度要求为63M，公差为200M，查机械制图表85（P232），为12级公差要求，计算得其需切削量为26505MM。根据机械加工工艺手册P480叙述，选分四次铣削成型。（五）确定切削用量及基本工时工序010除砂工序020粗、精车80M6外圆柱面，车120外圆柱面，车80M6端面及倒角，车165端面及倒角，粗车60H7孔，精车60H7孔及倒角，车螺纹M6415，车两个密封槽64。（以52M6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持52M6外圆柱面）车52M6端面，车端面A，粗、精车52M6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔360063，精车孔360063。（以80M6外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持80M6外圆柱面）工件材料HT150，HB150,金属模铸造。加工要求车外圆80M6及车倒角，表面粗糙度要求为16M，6级公差要求；车两个槽M6415；车外圆52M6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为32M，6级公差要求；车端面A，表面粗糙度要求为63M。机床C6201卧式车床。刀具YT15外圆车刀、YT15端面车刀、YT15内圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸为1625MM2。切削用量1粗车80M6外圆柱面1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380），当刀杆尺寸为16MM25MM，AP1MM,工件直径为80MM时F0812MM/R取F08MM/R2）计算切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381），切削速度的计算公式为（寿命选60T）VCCVKV/TMAPXFYM/MIN其中CV158,X015,Y040,M020。修正系数见机械加工工艺手册表861至表869，即KMV144,KSV08,KKV104,KKRV081,KBV097。所以VC15814408104081097/60021015080407185M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D10007185/31480286R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF411/28608018MIN2精车外圆80M61）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F06MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC102M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000102/31480406R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF401/40606017MIN3车120外圆柱面1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F10MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC85M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D100085/314120225R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF151/22510007MIN4车80M6端面及倒角1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F08MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC105M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000105/31480418R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF401/41808012MIN5车165端面及倒角1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F04MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC35M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D100035/314165675R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF831/67504004MIN6粗车60H7孔1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F06MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC106M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000106/31460560R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF401/56006013MIN7精车60H7孔及倒角1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F04MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC112M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000112/31460590R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF401/59004018MIN8车螺纹M6415采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时走刀次数为I4精车螺纹时，走刀次数为I2螺距T15MM,所以进给量F15MM/R1切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）粗车螺纹时VC21M/MIN精车螺纹时VC35M/MIN2确定机床主轴转速粗车螺纹时N11000VC/D100021/31464105R/MIN精车罗纹时N21000VC/D100035/31464174R/MIN3切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）粗车螺纹时T1LYI/NF1514/10515041MIN精车螺纹时T2LYI/NF1512/17415012MIN9车两个密封槽641）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F05MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC84M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D100084/31464418R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TM2LY/NF221/41805003MIN10车52M6端面1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F05MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC90M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D100090/31452551R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF101/55105004MIN11车端面A1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F10MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC82M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D100082/314120218R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF351/21810017MIN12粗车52M6外圆柱面1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F05MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC105M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000105/31452643R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF101/64305004MIN13精车52M6外圆柱面倒角及退刀槽1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F04MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC125M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000125/31452765R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF101/76504004MIN14钻孔3600631）进给量F02MM/R见机械加工工艺手册表1015（P437）2）切削速度VC40M/MIN见机械加工工艺手册表1015（P437）3确定机床主轴转速NS1000VC/D100040/31436350R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF22/35002032MIN15精车孔3600631）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F03MM/R2）切削速度根据机械加工工艺手册表860（P381）VC108M/MIN3确定机床主轴转速NS1000VC/D1000108/31436950R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF401/95003015MIN工序030钻三个通孔11，钻三个孔165，惚沉头孔165机床立式钻床Z525刀具高速钢钻头切削用量1钻三个通孔11刀具材料高速钢。1）进给量F02MM/R见机械加工工艺手册表1015（P437）2）切削速度VC40M/MIN见机械加工工艺手册表1015（P437）3确定机床主轴转速NS1000VC/D100040/314111150R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TM3LY/NF15/115002021MIN2钻三个阶梯孔165刀具材料高速钢。1）进给量F02MM/R见机械加工工艺手册表1015（P437）2）切削速度VC40M/MIN见机械加工工艺手册表1015（P437）3确定机床主轴转速NS1000VC/D100040/314165770R/MIN4切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TM3LY/NF5/7700201MIN2惚沉头孔165工序040拉槽66机床卧式拉床L6120刀具高速钢拉刀切削用量1）进给量F根据机械加工工艺手册表858（P380）取F002MM2）切削速度根据机械加工工艺手册表128（P462）VC30M/MIN3确定机床行程数NSZ/F60/03204切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TM2LNS/1000VC23020/30MIN工序050铣端台M，铣端台N。机床立式铣床X63刀具镶齿三面刃铣刀（高速钢）切削用量1铣端面N1）进给量F20MM/R见机械加工工艺手册表138（P481）2）切削速度VC20M/MIN见机械加工工艺手册表1312（P484）3）切削深度AP6MM见机械加工工艺手册P480叙述）4确定机床主轴转速NS1000VC/D100020/31410065R/MIN5切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TMLY/NF48/6520037MIN3铣端台M1）进给量F20MM/R见机械加工工艺手册表138（P481）2）切削速度VC20M/MIN见机械加工工艺手册表1312（P484）3）切削深度由于该工序余量较大（26505MM），所以分四次铣削成型。根据机械加工工艺手册P480叙述，通常铸铁件铣削深度为57MM,所以，前三次选用AP7MM，第四次选用AP55MM。4确定机床主轴转速NS1000VC/D100020/31410065R/MIN5切削工时根据机械加工工艺手册表856（P379）TM4LY/NF1004/6520308MIN工序060磨外圆80M6，磨外圆52M6。机床外圆磨床M1412刀具根据表152至157，选用WA46KV6P20032125型砂轮。其含义为砂轮磨料为白刚玉，粒度为46，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为20032125DBD。切削用量1磨外圆80M61）工件速度VW25M/MIN见机械加工工艺手册表1512（P566）2进给量轴向FA20MM/MIN径向FR0015MM/双行程见机械加工工艺手册表138（P480）3）切削深度AP003MM4砂轮速度V35M/MIN5确定机床主轴转速NS1000VC/D100035/31420057R/MIN6）加工工时TM2LZBK/1000FAFR式中，L加工长度，40MMZB单面加工余量，02MMK系数，110；FA工作台轴向移动速度；FR工作台往返一次砂轮径向进给量。TM2400211/（1000200015）060（MIN）2磨外圆52M61）工件速度VW25M/MIN见机械加工工艺手册表1512（P566）2进给量轴向FA20MM/MIN径向FR0015MM/双行程见机械加工工艺手册表138（P480）3）切削深度AP003MM4砂轮速度V35M/MIN5确定机床主轴转速NS1000VC/D100035/31420057R/MIN6）加工工时TM2LZBK/1000FAFR2100211/（1000200015）015（MIN）工序070表面处理，检验入库。最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表26夹具设计为了提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第五道工序粗铣M、N两端面的铣床夹具。本夹具将用于X63立式铣床，刀具为高速钢镶齿三面刃铣刀，分别对工件的两个端台进行加工。（一）问题的提出本夹具主要用来铣M、N两个端台，这两个端台对阶梯孔165、孔360063都有一定的技术要求。在加工本道工序时，阶梯孔165、孔360063都已经加工好，因而，主要要考虑加工精度，除此还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度的问题。（二）夹具设计1工件装夹方案的确定工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。端台N平面与三个阶梯孔中其中一个与360063中心连线平行，该位置精度要求可以通过三个阶梯孔中的任意一个以及360063进行定位来保证，其360063中心的距离为54MM,该尺寸要求可以通过试切以及机床本身来保证。端台M与端台N垂直，可以在加工完端台N后通过分度（90）来保证。端台M表面与360063中心有34504002的尺寸要求，可以通过试切以及机床本身来保证。在加工过程中，应该对工件的6个自由度都进行限制，在该设计中，通过导柱与360063进行配合，阶梯孔下端面与夹具表面压紧来限制5个自由度，通过一个菱形销与一个11孔配合来限制工件绕Z轴转动的自由度，这样，达到工件的全定位。之所以采用菱形销而不用圆柱销是为了避免过定位。工件定位方案的确定除了考虑加工要求外，还应结合定位元件的结构及加紧方案实现的可能性而予以最后确定。考虑到工件为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度，宜采用尽可能简单的加紧装置，该设计中采用一个螺杆、螺母与一块压板作为压紧装置，只需拧紧一次螺母，即可以完成整个加工工序。在加工完成后，只需松一次螺母，就可以取出工件，较为简便。由于该夹紧装置主要是压紧工件，限制Z方向的自由度，而本工序采用的是X63立式铣床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，作用在Z方向的切削力很小，因而不需要很大的加紧力，而且可以采用长柄扳手，因而工人的劳动强度不大。2定位基准的选择由零件图可知，M、N两个端台对阶梯孔165、孔360063都有一定的位置精度要求，应以阶梯孔165、孔360063中心线所确定平面为定位基准，限制三个不定度。为保证工件位置精度加工时的稳定性，又考虑到夹具的尽可能简化，选用孔360063、阶梯孔165中心为第一和第二定位基准，通过导柱8和菱形销9（见夹具装配图）实现定位。又为了保证加工时的稳定性，选用阶梯孔下端面为第三定位基准，通过其与定位装置基座上端面压紧实现定位。3定位误差分析1）定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为导柱8和菱形销9。导柱8的尺寸与公差现规定为本零件在工作时与其相配孔相同，即360630。菱形销9的尺寸与公差规定为811H10MM2零件图样规定端台M表面与360063中心有34504002的尺寸要求，固要求360063中心在165、孔360063中心连线方向的公差为06MM已知导柱8尺寸及公差为360630，其中心沿直径方向的公差为031MM,小于06MM,能满足零件的精度要求。4切削力及加紧力计算刀具高速镶齿三面铣刀，直径D100，厚度B20MM,齿数Z10。FCFAPXFFZYAEUFZ/（DOUF）其中CF650，AP70MM,XF10,FZ008MM,YF070,AE35,UF078,DO100MM,QF08,WF0,Z10所以F650700080703507810/（100078）2576（N）水平分力FH11F1125762833（N）垂直分力FV03F032576773（N）在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数KK1K2K3K4其中，K1为基本安全系数15；K2为加工性质系数11；K3为刀具钝化系数11；K4为断续切削系数11；所以，切削力F实KFH1511111128335656（N）设计中选用螺杆楔块为压紧机构，楔角60，所以，由螺杆产生的实际压紧力为NNSIN60SIN30F实N13060N根据手册表594，粗牙螺纹M10可保证载荷为22000，有较大余量，可满足要求，因而选用M10螺纹。5其它元件的选择与设计夹具的设计除了考虑工件的定位和加紧之外，还要考