機械制造技術課程設計-法蘭盤零件工藝規(guī)程及銑側面夾具設計

PAGE設計說明書題目：法蘭盤的工藝規(guī)程及銑側面的夾具設計學生：學號：專業(yè)：班級：指導老師：摘要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。法蘭盤加工工藝規(guī)程及其夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。全套圖紙加V信153893706或扣3346389411ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目錄TOC\o"1-3"\h\u5883序言 14219一零件的分析 2180991.1零件的作用 2165281.2零件的工藝分析 212125二毛坯的確定 4307122.1確定毛坯的制造形式 483372.2毛坯形狀及尺寸 569652.3機械加工余量的的確定 568942.4毛坯尺寸的確定 697322.5工序尺寸及公差的確定 76764三擬定加工工藝路線 879133.1基準的選擇 8174743.1.1粗基準選擇 8296863.1.2精基準的選擇 974393.2制定工藝路線 10294043.3加工設備及工藝裝備的選用 14207653.3.1加工設備的選擇 14242083.3.2夾具的選擇 15102393.3.3刀具的選擇 16304733.3.4量具的選擇 1717880四切削用量及工時計算 18112234.1粗車右端面、?56外圓及端面 18122924.2粗車?30內孔、?34寬5mm槽 19145124.3銑33mm處平面 2030726五夾具設計 2289945.1問題的提出 22181485.2擬定鉆床夾具方案 2228235.3切削力及夾緊力計算 2352075.4定位誤差分析 2529305.5夾具設計及操作簡要說明 2628786總結 276189致謝 2915292參考文獻 30第30頁共35頁序言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。法蘭盤的加工工藝規(guī)程及其夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一零件的分析1.1零件的作用法蘭盤的作用主要起固定連接作用。1.2零件的工藝分析分析零件時，考慮以下3個方面：1、機械零件主要表面的要求和保證方法；2、如何實現(xiàn)重要的技術要求和保證方法；3、零件的表面定位、尺寸標注。零件工藝分析分析的目的是一個過程，根據形狀和尺寸精度，圖紙審查零件性能（包括力學性能、物理性能、化學性能、等）和過程的相對位置、表面粗糙度、材料及熱處理技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；是否實際的協(xié)議。二、通過工藝分析，對零件的工藝要求進一步了解，以制定合理的工藝規(guī)范。這部分是大量生產的小零件，在生產過程中必須注意零件：1、減少夾緊和工作行程次數，零件的結構應易于加工定位夾緊，夾緊少。2、易機零件必須使用國家標準值，以便使用標準化的工具和量具。同時，我們也注意走刀，容易保證加工精度要求，減少加工面積和難以加工表面。法蘭盤的工藝有2組加工面的分別為1：以下端面為基準的加工面，這組加工面包括φ30孔2：以φ30孔為基準的加工面，這組加工面主要是其他的孔和端面。二毛坯的確定2.1確定毛坯的制造形式確定坯料包括坯料類型的選擇及其制造方法。毛坯類型有鑄造、鍛造、沖壓、沖壓、焊接、熱處理、切割、型材、板材等。確定毛坯時應考慮以下因素：1）零件的材料和機械性能。當零件的材料被選擇，粗略的材料的類型大致定義。鑄造毛坯適用于復雜形狀零件的毛坯。鍛件毛坯適用于簡單形狀零件的毛坯。型材適用于軸類零件毛坯，適用于板類零件毛坯的焊接。2）零件的形狀和尺寸。坯料的形狀和尺寸應盡可能接近零件的形狀和尺寸，以減少機械加工3）生產類型。對于大批量生產，應選擇毛坯制造方法的高密度，減少機械加工以降低材料，也要考慮現(xiàn)有的毛坯的制造水平和設備能力，減少毛坯的制造成本高，可以用材料的消耗，降低加工成本的補償。如鑄件應采用金屬模具、機床造型或精密鑄造；鍛造時應采用模鍛、冷軋和冷拉型材。小批量生產應采用手工木模或自由鍛。4）生產條件。確定毛坯必須結合現(xiàn)有生產條件和水平，當條件時，應積極組織區(qū)域專業(yè)化生產，統(tǒng)一供應毛坯。5）充分考慮采用新技術、新技術、新材料的可能性。目前，粗加工的新技術、新工藝、新材料發(fā)展迅速。例如，投資鑄造，精密鍛造，冷軋，冷擠壓，粉末冶金和工程塑料越來越多地用于機械。應用這些方法可以大大減少加工量，降低成本。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。2.2毛坯形狀及尺寸毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結構、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術及成本的限制，以及產品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鑄件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關。2.3機械加工余量的確定序號被加工表面及孔機械加工余量加工余量等級工序尺寸及公差1粗車右端面、?56外圓及端面1.5mmIT8級?2粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽1.5mmIT8級???3粗車?30內孔、?34寬5mm槽1.5mmIT8級?4鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11實心IT9級?5鉆60°處?11孔實心IT10級?6銑33mm處平面2mmIT9級567精車?30內孔0.5mmIT7級?8精車?49端面及外圓0.5mmIT7級?9精車?56端面及外圓0.5mmIT7級?2.4毛坯尺寸的確定序號被加工表面及孔機械加工余量零件尺寸毛坯的尺寸1粗車右端面、?56外圓及端面1.5mm?56?592粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽1.5mm?49、?100?52、?1033粗車?30內孔、?34寬5mm槽1.5mm?30?264鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11實心?11,?18實心5鉆60°處?11孔實心?11實心6銑33mm處平面2mm33實心7精車?30內孔0.5mm?30?318精車?49端面及外圓0.5mm?49?509精車?56端面及外圓0.5mm?56?572.5工序尺寸及公差的確定工序名稱加工對象經濟精度等級表面粗糙度1粗車右端面、?56外圓及端面IT8級Ra3.22粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽IT8級Ra3.23粗車?30內孔、?34寬5mm槽IT8級Ra3.24鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11IT9級Ra6.35鉆60°處?11孔IT10級Ra12.56銑33mm處平面IT9級Ra6.37精車?30內孔IT7級Ra1.68精車?49端面及外圓IT7級Ra1.69精車?56端面及外圓IT7級Ra1.6三擬定加工工藝路線3.1基準的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。3.1.1粗基準選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。（5）粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度?；鶞实倪x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產是非常重要的。先選取外圓和端面為定位基準，利用V型塊為定位元件。3.1.2精基準的選擇精基準的選擇應滿足以下原則：1)為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應選加工余量最小的面為精基準。2)為了保證零件上加工面與不加工面的相對位置要求，應選不加工面為粗基準。當零件上有幾個加工面，應選與加工面的相對位置要求高的不加工面為精基準。3)為了保證零件上重要表面加工余量均勻，應選重要表面為粗基準。零件上有些重要工作表面，精度很高，為了達到加工精度要求，在粗加工時就應使其加工余量盡量均勻。4)為了使定位穩(wěn)定、可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面應無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應使夾具結構簡單，操作方便。5)精基準應盡量避免重復使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一精基準，兩次裝夾中加工出的表面就會產生較大的相互位置誤差。以QUOTEφ30孔為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。3.2制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下工藝方案：方案一：方案二：方案一和方案二對比，方案一對端面，外圓和內孔采用粗加工和精加工，先粗加工后精加工，工序安排緊湊合理，可以更好的保證加工精度要求；而方案二只有粗加工的工序，不能更好的保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一。3.3加工設備及工藝裝備的選用3.3.1加工設備的選擇工序號工序內容加工設備的選擇1粗車右端面、?56外圓及端面CA6140臥式車床2粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽CA6140臥式車床3粗車?30內孔、?34寬5mm槽CA6140臥式車床4鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11Z525立式鉆床5鉆60°處?11孔Z525立式鉆床6銑33mm處平面X51立式銑床7精車?30內孔CA6140臥式車床8精車?49端面及外圓CA6140臥式車床9精車?56端面及外圓CA6140臥式車床3.3.2夾具的選擇工序號工序內容夾具的選擇1粗車右端面、?56外圓及端面專用車床夾具2粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽專用車床夾具3粗車?30內孔、?34寬5mm槽專用車床夾具4鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11專用鉆床夾具5鉆60°處?11孔專用鉆床夾具6銑33mm處平面專用銑床夾具7精車?30內孔專用車床夾具8精車?49端面及外圓專用車床夾具9精車?56端面及外圓專用車床夾具3.3.3刀具的選擇工序號工序內容刀具的選擇1粗車右端面、?56外圓及端面YT5硬質合金端面車刀2粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽YT5硬質合金端面車刀3粗車?30內孔、?34寬5mm槽YT5硬質合金端面車刀4鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11麻花鉆，絲錐5鉆60°處?11孔麻花鉆6銑33mm處平面立銑刀7精車?30內孔YT5硬質合金端面車刀8精車?49端面及外圓YT5硬質合金端面車刀9精車?56端面及外圓YT5硬質合金端面車刀3.3.4量具的選擇工序號工序內容量具的選擇1粗車右端面、?56外圓及端面游標卡尺2粗車左端面、?49、?100外圓及端面，?62處R2圓弧退刀槽游標卡尺3粗車?30內孔、?34寬5mm槽游標卡尺4鉆4-?11孔，锪孔4-?18深11游標卡尺5鉆60°處?11孔游標卡尺6銑33mm處平面游標卡尺7精車?30內孔游標卡尺8精車?49端面及外圓游標卡尺9精車?56端面及外圓游標卡尺四切削用量及工時計算4.1粗車右端面、?56外圓及端面1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==753r/min與753r/min相近的機床轉速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)4.2粗車?30內孔、?34寬5mm槽1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=104,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=30m/min4)確定機床主軸轉速ns==382r/min與382r/min相近的機床轉速為400r/min?，F(xiàn)選取=400r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l(wèi)=19mm;=4mm;=0mm;t=i==0.059(min)4.3銑33mm處平面1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成決定每次進給量及切削速度根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出，則按機床標準選取＝750當＝750r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為.五夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計第80道工序銑距中心33mm的側面的銑床夾具。5.1問題的提出本夾具主要用于銑距中心33mm的側面，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。5.2擬定鉆床夾具方案擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。我們采用外圓和φ30孔和φ11孔作為定位基準，采用半軸和削邊銷定位，端面限制3個自由度，半軸限制2個自由度，削邊銷限制1個自由度，這樣空間的六個自由度就限制完全了，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用開口墊圈作為夾緊機構。5.3切削力及夾緊力計算（1）刀具：采用立銑刀φ32mmz=24機床：x51立式銑床由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系數z=24代入上式，可得F=889.4N因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。安全系數K=其中：為基本安全系數1.5為加工性質系數1.1為刀具鈍化系數1.1為斷續(xù)切削系數1.1所以（2）夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機由其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+GG為工件自重夾緊螺釘：公稱直徑d=12mm，材料45鋼性能級數為6.8級螺釘疲勞極限：極限應力幅：許用應力幅：螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為[s]=3.5~4取[s]=4得滿足要求經校核：滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力5.4定位誤差分析(1)移動時基準位移誤差（式5-5）式中：————半軸孔的最大偏差————半軸孔的最小偏差————半軸定位孔與定位銷最小配合間隙代入（式5-5）得：==(2)轉角誤差（式5-6）式中：————半軸孔的最大偏差————半軸孔的最小偏差————半軸定位孔與定位銷最小配合間隙————削邊銷孔的最大偏差————削邊銷孔的最小偏差————削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙其中：則代入（式5-6）得：則：經檢驗合格5.5夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了開口墊圈夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊，夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。總結這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。這次設計是培養(yǎng)學生