法兰盘工艺及夹具设计【钻3-φ12孔和铣缺口弧面】[2副]参考素材
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钻3-φ12孔和铣缺口弧面
2副
法兰盘
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12
缺口
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摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。法兰加工工艺及其铣R33圆弧、钻3孔的夹具是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThe design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. Flange processing and milling R33 arc, 3 holes fixture is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.目 录序言1一. 零件分析2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线32.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.5确定切削用量及基本工时6三 夹具设计113.1铣R33圆弧夹具 113.1.1问题的提出113.1.2定位基准的选择113.1.3切削力及夹紧力计算113.1.4定位误差分析143.1.5夹具设计及操作简要说明143.2钻3孔夹具153.2.1问题的提出153.2.2定位基准的选择153.2.3切削力及夹紧力计算163.2.4定位误差分析173.2.5夹具设计及操作简要说明17总 结 19致 谢 20参考文献21 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。法兰加工工艺及其铣R33圆弧、钻3孔的夹具是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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。1. 零件的分析从法兰的零件图上可以看出，它共有七组加工表面，现分述如下：1.120、75k6外圆面及端面2.32内孔3.120右端面、74外圆面和端面4.66宽3槽、65H11孔5.R33弧形槽6.3-12孔、沉孔3-17深102. 工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用板料，铸造精度为8级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，选择74外圆面作为定位粗基准。对于精基准而言，主要应该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。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 具体方案如下：工序01：铸件工序02：时效处理工序03：粗车120、75k6外圆面及端面工序04：粗车32内孔工序05：粗车120右端面、74外圆面和端面工序06：粗车66宽3槽、粗车65H11 工序07：铣R33弧形槽 工序08：钻3-12孔、锪沉孔3-17深10 工序09：精车32孔和倒角C2 工序10：精车120左端面、75k6外圆面及其端面 工序11：车宽2槽和倒角C2.5 工序12：精车66宽3槽 工序13：去毛刺 工序14：检验至图纸要求 工序15：入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨盘零件材料为HT200，生产类型为成批生产，采用铸造， 8级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 120、75k6外圆面及端面的加工余量120、75k6外圆面及端面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，二步车削（即粗车精车）可满足其精度要求。粗车 单边余量Z=1.0精车 单边余量Z=0.52. 32内孔的加工余量32内孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=1.5mm，表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，二步车削（即粗车精车）可满足其精度要求。粗车 单边余量Z=1.0精车 单边余量Z=0.53. 120右端面、74外圆面和端面的加工余量120右端面、74外圆面和端面，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra25，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步车削方可满足其精度要求。4. 66宽3槽的加工余量66宽3槽的加工余量不大，故采用实心铸造。5. 65H11孔的加工余量65H11孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=1.5mm，表面粗糙度Ra25，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-7知，需经过一步车削即可满足其精度要求。6. 110H9孔的加工余量110H9孔，制造精度CT8级，加工余量等级IT-E，由机械制造工艺设计简明手册表2.2-4得，单边余量Z=2.5mm，表面粗糙度Ra3.2，由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需经过粗镗精镗两步方满足其精度要求。粗镗 单边余量 Z=2.0mm精镗 单边余量 Z=0.5mm7. R33弧形槽的加工余量R33弧形槽加工余量小，故采用实心铸造。8.3-12孔、沉孔3-17深103-12孔、沉孔3-17深10的加工余量不大，故采用实心铸造。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2 毛坯简图。2.5 确定切削用量及基本工时 工序07：铣R33弧形槽（1）加工条件： 工件材料：HT200加工要求：R33弧形槽机床：卧式铣床X62刀具：采用三面刃铣刀量具：游标卡尺 （2）计算铣削用量 1） 决定每次进给量及切削速度 根据X62型卧式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取500当500r/min时按机床标准选取2） 计算工时切削工时：，则机动工时为 工序08：钻3-12孔、锪沉孔3-17深10工步一：钻3-12孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z3025机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取， 故实际切削速度为切削工时：， 则机动工时为工步二：锪沉孔3-17深101、加工条件加工材料: HT200，硬度200220HBS，铸件。工艺要求：孔径d=17mm。沉孔，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z3025钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢锪刀，其直径d=17mm 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 切削速度的修正系数为：，故 根据Z3025型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=500r/mm， 。4计算基本工时根据公式式中，l=10mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（10+2.5）mm=12.5mm 故有： t=0.188min3、 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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计 工序07：铣R33弧形槽的铣床夹具；工序08：钻3-12孔、锪沉孔3-17深10的钻床夹具。3.1 铣R33弧形槽的铣床夹具3.1.1 问题的提出 本夹具主要用于铣R33弧形槽，精度要高不高，故设计夹具时，精度则不予考虑。3.1.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。选择32孔及其端面作为定位基准。3.1.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀机床： X62型卧式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=749.2N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 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11350N=28375N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中：D=12mm 代入公式（5-2）和（5-3）得 （2）夹紧力的计算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 由表3-6查得 =92 ap =1mm f=0.06 Vc=2.5 =1.2 Xfc=1 FC=0.75 nFC=0 KFc=1.2算得 =634N又K=1.8 L=38 f1=0.1 H=58 可得Fj=2864N可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求3.1.4 定位误差分析 一面一心轴定位误差移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 套筒孔的最大偏差 套筒孔的最小偏差 套筒定位孔与外圆面最小配合间隙代入（式5-5）得： = =3.1.5 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。本道工序为铣床夹具选择了心轴、快换垫圈和螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为铣切削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。3.2 钻3孔夹具设计3.2.1 问题的提出 本夹具主要用于钻3孔，精度要高不高，故设计夹具时，精度则不予考虑。3.2.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。选择32孔及其端面作为定位基准。3.2.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中：D=12mm 代入公式（5-2）和（5-3）得 （2）夹紧力的计算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 由表3-6查得 =92 ap =1mm f=0.06 Vc=2.5 =1.2 Xfc=1 FC=0.75 nFC=0 KFc=1.2算得 =634N又K=1.8 L=38 f1=0.1 H=58 可得Fj=2864N可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求3.2.4 定位误差分析 一面一心轴定位误差移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 套筒孔的最大偏差 套筒孔的最小偏差 套筒定位孔与外圆面最小配合间隙代入（式5-5）得： = =3.2.5 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了心轴、快换垫圈和螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为钻切削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 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，通过这次的课程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，为我们踏入毕业设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只
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