资源描述
目录1绪论.22零件分析.3 2.1零件的作用. .3 2.2零件的工艺分析. .33工艺规程设计.4 3.1确定毛配的制造形式.4 3.2基面的选择.4 1)粗基准的选择.4 2)精基准的选择.4 3.3制定工艺路线.4 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5 3.5确定切削用量及基本工时.8 1)工序 1.8 2)工序 2.11 3)工序 3.13 4)工序 4.18 5)工序 5.19 6)工序 6.19 7)工序 7.204夹具设计.21 4.1 问题的提出.21 4.2 定位误差分析.22 4.3 夹具设计及操作的简单说明.225设计小结.23 参考文献.241绪论机械制造加工工艺与机床夹具设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的一次理论联系实际的综合运用，进而使对机械有了进一步的认识，为以后的工作打下基础。它是主要是对零件的加工工艺和对零件的某几个工序加工进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本设计中，就针对法兰的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择较好的加工工艺路线进行加工。并对法兰上32P9键槽进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一进行下一步的设计，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。就个人而言，希望通过这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，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础，由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 2零件分析 2.1零件的作用此法兰盘，为盘类零件，定心作用。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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。 2.2零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面, 90H7mm和112mm的孔及孔内要求为25P9的键槽，尺寸为225mm的圆柱面和右端面及面上的8-17.5mm的孔，要求为32P9的键槽。可以先加工它的一个端面和中心孔,再借助专用夹具以这个端面和孔为定位基准加工另一端面，最后以加工好的几何要素作为精基准加工其他尺寸到要求。3工艺规程设计 3.1确定毛配的制造形式零件材料为45，由于该零件是大批生产，而且零件轮廓尺寸较小，毛坯比较简单，可采用锻造获得，再进行机械加工，从而提高生产率，保证加工精度。 3.2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，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 1)粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，本零件可以以外圆作为粗基准。 现选取160外圆柱面和端面作为粗基准。 2）精基准的选择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。 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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用性的机床配以专用工夹具，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。工艺路线方案：工序 1 粗车225端面及外圆柱面，钻中心孔85工序 2 粗车160端面及外圆柱面，车端面倒角545、车中心孔倒角工序 3 半精车225端面及外圆柱面，半精车140外圆柱面 扩中心孔85到89，扩中心孔至112，深50.5 工序 4 精镗90工序 5 铣32P9键槽工序 6 插25P9键槽 工序 7 钻孔 8-17.5 3.4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45，硬度HBS263-300，重量约为28KG，生产类型为大批生产，采用锻造毛坯。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下： 1）225外圆表面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差毛坯6 231 1.6粗车外圆4 227 0.6 半精车外圆2 225 0.3 2）225右端面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差毛坯 3 225 粗车 2 223 1.0 半精车端面 1 222 0.7 3) 160mm外圆表面 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差毛坯 5165 1.0 粗车外圆 5160 0.3 4) 160mm左端面 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差毛坯 3225 1.0 粗车端面 3222 0.3 5）140h9外圆表面 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差毛坯85 225 粗车外圆84 141 0.6141半精车外圆1 140 0.3140 6）孔90H7 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差钻孔85 85 1.6 85 扩孔4 89 0.6 89精镗1 90 0.01 90 7）铣32P9键槽 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差 粗铣32 32 0.11 32精铣 0 32 0.062 328）插25P9键槽 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差 插槽25 25 0.11 25插槽 0 25 0.052 25 9）孔112 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差毛坯25 110扩孔 2 112 0.1 112 3.5确定切削用量及基本工时 1）工序 1：粗车225端面及外圆柱面，钻中心孔85(1) 粗车225端面 (a )选择刀具选用93偏头端面车刀，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面形状为平面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为93，副偏角为10，刀尖角圆弧半径为0.5，刃倾角为-10，刀杆横截面BH=1625 (b)确定切削用量确定背吃刀量 粗车的余量为2mm，即确定进给量f 根据手册，得f=0.6-0.9mm/r，取f=0.65mm/r确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.65mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与150.15r/min相近的转速为n=160r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.65mm/r，n=160r/min，v=53.28m/min (c) 计算基本工时 ，d=231， =0 其中，取， 所以， (2) 粗车225外圆柱面 (a) 选择刀具选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-10 (b) 确定切削用量 确定背吃刀量 粗车的余量为3mm（半径值），二次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.6-0.9，取f=0.8mm/r 确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.8mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc=则根据按CA6140车床的转速列表查得与175.8r/min相近的转速为n=160r/min，得实际切削速度 为 确定，f=0.8mm/r，n=160r/min，v=53.28m/min (c) 计算基本工时 ，d=231， =227 其中，取， 所以， (3) 钻中心孔85 (a) 选择刀具： 选用直径18mm高速钢标准锥柄麻花钻，机床的选择：选用CA6140卧式车床 (b) 切削用量选择： 查表得：f=0.2-0.4mm/r，进给量取f=0.32mm/r 当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.32mm/r，查出， 则根据 按CA6140车床的转速列表查得与424.2r/min相近的转速为n=400r/min，得实际切 削速度为确定，f=0.32mm/r，n=400r/min，v=22.62m/min (c) 计算基本工时 其中，取 所以， 2) 工序 2：粗车160端面及外圆柱面，车端面倒角545、车中心孔倒角 (1) 粗车160端面 (a) 选择刀具 选用93偏头端面车刀，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面形状为平面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为93，副偏角为10，刀尖角圆弧半径为0.5，刃倾角为-10，刀杆横截面BH=1625(b) 确定切削用量 确定背吃刀量粗车的余量为2mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度2mm，所以三次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.4-0.5，取f=0.5mm/r 确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.5mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与513.1r/min相近的转速为n=500r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.5mm/r，n=500r/min，v=78.54m/min (c) 计算基本工时 ，d=160， =0 其中，取， 所以， (2)粗车160外圆(a) 选择刀具 选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-10 (b) 确定切削用量 确定背吃刀量粗车的余量为2mm（半径值），一次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.4-0.9，取f=0.56mm/r 确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.56mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与316r/min相近的转速为n=320r/min，得实际切削速度为确定，f=0.56mm/r，n=320r/min，v=50.27m/min (c) 计算基本工时 ，d=165， =0 其中， ，取， 所以， (3)车160倒角 (a)选择刀具 选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5mm，刃倾角为0 (b)确定切削用量 背吃刀量，手动进给，一次走刀。，n=477.7r/min，按CA6140车床的转速列表n=450r/min，v=28.3m/min (4) 车90孔倒角 (a)选择刀具 选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5mm，刃倾角为0 (b)确定切削用量 背吃刀量，手动进给，一次走刀。 ，n=477.7r/min，按CA6140车床的转速列表n=450r/min，v=28.3m/min 3) 工序 3 ：半精车225端面及外圆柱面，半精车140外圆柱面扩中心孔85到89，扩中心孔至112，深50.5 (1) 半精车225右端面 (a)选择刀具 选用93偏头端面车刀，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面形状为平面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为93，副偏角为10，刀尖角圆弧半径为0.5，刃倾角为-10，刀杆横截面BH=1625(b)确定切削用量 确定背吃刀量 半精车的余量为0.8mm，可一次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.18-0.25mm/r，取f=0.24mm/r 确定切削速度 当使用YG6硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.24mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与288.13r/min相近的转速为n=320r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.24mm/r，n=320r/min，v=102.54m/min (c) 计算基本工时 ，d=225， =0 其中，取， 所以， (2) 半精车225外圆柱面 (a)选择刀具 选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5mm，刃倾角为0 (b)确定切削用量 确定背吃刀量 粗车的余量为0.75mm（半径值），一次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.2-0.3mm/r，取f=0.28mm/r 确定切削速度 当使用YG6硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.28mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与232.37r/min相近的转速为n=250r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.28mm/r，n=250r/min，v=80.1m/min (c) 计算基本工时 其中，其中，取， 所以， (3) 半精车140外圆柱面 (a)选择刀具 选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5mm，刃倾角为0 (b)确定切削用量 确定背吃刀量 粗车的余量为0.75mm（半径值），一次走刀完成，即 确定进给量f 根据手册，得f=0.2-0.3mm/r，取f=0.28mm/r 确定切削速度 当使用YG6硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.28mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为： Vc= 则根据按CA6140车床的转速列表查得与232.37r/min相近的转速为n=250r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.28mm/r，n=250r/min，v=80.1m/min (c)计算基本工时 其中，其中，取， 所以， (4)扩中心孔85到89 (a) 刀具的选择：选用直径19.8mm高速钢标准锥柄扩孔钻机床的选择：选用CA6140卧式车床 (b) 切削用量的选择： 查表得：f=0.9-1.1mm/r，进给量取f=0.96mm/r当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.96mm/r，查出， 则根据 按CA6140车床的转速列表查得与168.7r/min相近的转速为n=140r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.96mm/r，n=140r/min，v=8.7m/min(c) 计算基本工时 其中，取 所以， (5)扩中心孔至112，深50.5 (a) 刀具的选择：选用直径19.8mm高速钢标准锥柄扩孔钻 机床的选择：选用CA6140卧式车床 (b)切削用量选择：查表得：f=0.9-1.1mm/r，进给量取f=0.96mm/r 当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.96mm/r，查出， 则根据按CA6140车床的转速列表查得与168.7r/min相近的转速为n=140r/min，得实际切削速度为 确定，f=0.96mm/r，n=140r/min，v=8.7m/min (c)计算基本工时 其中，取 所以， 4) 工序 4 精镗90 (a) 刀具的选择：硬质合金镗刀，镗刀材料： 机床：卧式镗床 (b)切削用量选择 切削深度： 进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量 切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速： ，取实际切削速度 ： 工作台每分钟进给量：被切削层长度： 刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数： (c) 计算基本工时 ： 5) 工序 5 铣32P9键槽 (a) 刀具的选择 根据参考文献机械加工工艺师手册表3033得刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀 (b) 切削用量选择 切削深度： 根据参考文献机械加工工艺手册表2.476查得：进给量,根据参考文献实用机械加工工艺手册表3032查得切削速度， 机床主轴转速：由式（4.1）得 ，按照参考文献机械加工工艺手册表3.174取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 =113刀具切入长度=2mm 刀具切出长度：取 走刀次数为1 (c) 计算基本工时 机动时间： 本工序机动时间6) 工序 6 插25P9键槽 (a)刀具的选择： 根据参考文献机械加工工艺师手册得 刀具：插齿刀 (b) 切削用量选择 切削深度： 根据参考文献机械加工工艺手册表3.289查得：进给量,根据参考文献实用机械加工工艺手册查得切削速度，机床主轴转速：由式（4.1）得 ，按照参考文献机械加工工艺手册表3.174取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 =113 刀具切入长度=2mm 刀具切出长度：取走刀次数为1(c) 计算基本工时 本工序机动时间 t=46s 7) 工序 7：钻孔 8-17.5 3 (a) 刀具的选择：选用直径10mm高速钢标准锥柄麻花钻 机床的选择：选用CA6140卧式车床 (b) 切削用量选择： 查表得：f=0.2-0.4mm/r，进给量取f=0.32mm/r当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.32mm/r，查出， 则根据 按CA6140车床的转速列表查得与424.2r/min相近的转速为n=400r/min，得实际切削速度为确定，f=0.32mm/r，n=400r/min，v=22.62m/min (c) 计算基本工时 其中，取 所以，4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。经过与指导老师协商，决定设计第5道工序的夹具。本夹具将用于立式铣床。 4.1 问题的提出本夹具主要用来铣32P9的键槽，无形状、位置精度，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动生产强度，而精度则不是主要问题。可以选择160的端面和外圆作为定位基准，利用长V形块和支撑板进行定位。 x=1 y=0.8 d=10 k=0.86 fz=0.14 n=60 故： F=77.88x2=155.76N M=0.6230x2=1.2460(Nm) P=0.2349x2=0.4698(kw)水平分力：F1=1.1F=171.336N 垂直分力：F2=0.3F=46.728N 安全系数：K=K1*K2*K3*K4=1.2*1.1*1.1*1=1.452 故：F3=K*F1=1.452*171.336=248.78N 所需夹紧力为 N=F3/(f1+f2)=248.78/(0.3+0.3)=414.63N 4.2 定位误差分析夹具的主要定位元件为支撑板和长V形块。支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.05；V形块选取非标准件。 夹具的主要定位元件为长V形魁岸限制了4个自由度,支撑板限制1个自由度,绕轴线旋转方向的自由度无须限制。 4.3 夹具设计及操作的简单说明如前所述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，选用偏心夹紧机构，动作迅速。 夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工5设计小结本设计中是对法兰零件加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并设计了铣槽的专用夹具，夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大，因此手动夹紧满足夹紧要求。通过本次持续三周的夹具设计，整个过程中对以往所学的知识进行了回顾和复习，同时也是一种查缺补漏的巩固过程。通过老师的指导，对很多设计过程遇到的问题进行了解决，也学到很多知识，获益匪浅。 参考文献1、 李益民主编机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社。2、 吴拓编著简明机床夹具设计手册，化学工业出版社。3、 徐鸿本主编机床夹具设计手册，辽宁科学技术出版社。4、 王连明，宋宝玉主编机械设计课程设计，哈尔滨工业大学出版社。5、 陈家芳主编实用金属切削加工工艺手册，上海科学技术出版社。6、 李旦，邵东向，王杰等著机床专用夹具图册，哈尔滨工业大学出版社。7、 赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社。8、 叶伟昌主编机械工程及自动化简明设计手册，机械工业出版社。9、 曹岩，白瑀主编机床夹具手册与三维图库，化学工业出版社。 第 24 页
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