“法兰盘”机械加工工艺规程设计及 “钻 4孔”专用夹具设计法兰盘.doc

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1、 专业课程设计任务书题目: “法兰盘”机械加工工艺规程设计及 “钻4孔”专用夹具设计加工件图纸：（见附页）生产纲领：年产量件，批量生产设计要求：1、工件毛坯图 1张2、机械加工工艺过程卡 1套3、机械加工工序卡 1套4、夹具装配图 1张5、夹具零件图 若干 张7、课程设计说明书 1份目录前言31.工件的结构工艺性分析4 1.1零件的分析42.加工工艺规程设计52.1确定毛配的制造形式52.2基准的选择52.3工艺路线拟定及工艺方案分析72.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.5工序设计、确定切削用量及基本工时133.专用夹具的设计163.1定位基准择.163.2切削力及夹紧力计算.

2、16 3.3定位基准选择.173.4切削力及夹紧力计算.173.5夹具方案设计及装配图绘制173.6夹具主要零件图绘制17总结18参考文献181.工件的结构工艺性分析1.1零件的分析1.1.1. 零件的作用CA6140卧式车床上的法兰盘，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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。1.1.2. 零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以20mm的孔为中心 ,包括：mm的外圆柱面及左端面, 尺寸为mm的圆柱面,9

3、0mm的外圆柱面、右端面及上面的4个9mm的透孔， mm的外圆柱面及上面的6mm，4mm的孔, 90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各表面。2.加工工艺规程设计2.1确定毛配的制造形式零件材料为HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基准的选择粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第

4、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，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取45外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。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。2.3工艺路线拟

5、定及工艺方案分析工件表面加工方法的选择 本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。参考机械制造工艺设计简明手册表1.46、表1.47、表1.48等，其加工方法选择如下：一45外圆面：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为0.4 , 采用粗车半精车磨削的加工方法。二20内孔：公差等级为IT7IT8，表面粗糙度为1.6 ，采用钻扩铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。三45外圆面：公差等级为IT13IT14，表面粗糙度为0.8 ，采用粗车半精车磨削的加工方法。四90外圆：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4，采用的加工方法为粗车半精车磨削。五100外

6、圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为0.8 ，采用粗车半精车磨削的加工方法。六45右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为粗车。七90突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为1.6 ，采用的加工方法为粗车半精车精车。八90突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4，采用的加工方法为粗车半精车磨削。九100突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为1.6 ，采用的加工方法为粗车半精车精车。十槽32：未注公差等级，根据GB

7、180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为粗车。十一. 100突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4 ，采用的加工方法为粗车半精车磨削。十二. 90突台距离轴线34mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为3.2 ，采用的加工方法为粗铣精铣.十三. 90突台距离轴线24mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4 ，采用的加工方法为粗铣精铣磨削.十四.4 9孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 6.3，采

8、用的加工方法为钻削。十五. 4的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为钻削。十六. 6的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 3.2，采用的加工方法为钻铰。制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案1工序1车 柱体的右端面，粗车90右端面，车槽32，粗车、半精车外圆 ，车右端倒角。工序2粗车

9、100柱体左、右端面，粗车90柱体左端面，半精车 100左、右端面、 90左端面，粗车外圆45 、100、90，半精车外圆45 、100、90，车100柱体的倒角，车45 柱体的过度倒圆。工序3精车100左端面，90右端面。工序4钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序5粗铣、精铣90柱体的两侧面。工序6钻4孔，铰6孔。工序7钻 49孔。工序8磨削外圆面100，90， 。工序9磨削B面，即 外圆面、100右端面、90左端面。工序10刻字刻线。工序11镀铬。工序12检测入库。 工艺路线方案2工序 1 粗车100mm端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90外圆柱面工序 2 粗车45

10、mm端面及外圆柱面，粗车90mm右端面, 钻、粗铰20的孔工序 3 半精车100mm端面及外圆柱面，半精车B面，半精车90外圆柱面工序 4 半精车45mm外圆柱面，半精车、精车90mm右端面，倒角，车退刀槽工序 5 精铰20mm孔工序 6 精车100mm左端面、精车B面，并且倒角工序 7 钻4-9mm的孔工序 8 粗铣，精铣90mm圆柱面上距离轴线24mm，34mm的两个平面工序 9 以90mm右端面的平面及20m孔定位，夹紧径34mm端面以及轴向的100mm端面，钻4mm的孔工序 10以90mm右端面的平面及20mm孔定位，夹紧径向34mm端面以及轴向的100mm端面，扩6mm的孔。工序 1

11、1以20 mm孔及100mm端面定位，夹紧距离中心轴34mm端面，磨距轴线24mm的平面工序 12以20mm孔及100mm端面定位，磨90mm外圆柱面，磨45mm外圆柱面工序 13以20 孔及90右端面定位，夹紧45外圆：磨削100mm右端面；磨削R5倒角，磨削45外圆部分，磨削90mm左端面工序 14去毛刺工序 15检验入库上述两种工艺方案的特点在于：方案2是从左端面加工到右侧，以 的外圆作为粗基准加工左端面及 20mm的孔又以孔为精基准加工，而方案1则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案2作为加工工艺路线比较合理2.4机械加

12、工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.4kg，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。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，工序及毛坯尺寸如下：“法兰盘”零件材料为HT200，硬度190HBS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。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.mm外圆表面此外圆表面为IT6级，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精磨外圆0.2450.017 精车外圆0.445.20.03

13、9 半精车外圆1.445.60.1粗车外圆3470.3毛坯5501.0 2.外圆表面mm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精车外圆0.51000.24半精车外圆1.510050.30粗车外圆41020.6毛坯61061.63B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精车外圆0.6450.6半精车外圆1.445.60.7粗车2471.0毛坯4492.04.B面中两个端面：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磨削0.3精车0.7半精车1

14、.3粗车2毛坯4.35孔20mm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精铰0.1200.04520扩孔1.719.70.119.7毛坯2006.mm外圆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精车外圆0.5900.6半精车外圆1.590.50.7粗车4921.0毛坯6962.07. 90mm外圆右端面工序名称工序余量精车0.7半精车1.3粗车2毛坯48.距90mm中心线32mm的端面工序名称工序余量精铣1.0粗铣10毛坯119.距90mm中心线24mm的端面工序名称工序余量磨削0.2精铣1.0粗铣19.8毛坯21

15、 2.5. 工序设计、确定切削用量及基本工时工序 1 粗车100端面及外圆柱面 粗车100端面 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 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6mm，所以一次走刀完成，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

16、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 计算基本工时 ，d=106， =0其中，取，所以，工序16 钻 4mm孔，铰6mm孔1)钻 4mm孔(1)刀具及机床选择选用4高速钢锥柄标准麻花钻。选用Z525型摇臂钻床。(2)确定切削用量：查切削用量手册f=0.100.15mm/r，由钻床取f=0.13mm/r.由切削用量手册得，取。由Z525钻床取n =1360r/min。故。(3)基本工时：2)铰6孔(1)刀具

17、选择：6高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.40.6，耐用度T=60min。(2)确定切削用量：（a）加工余量为2mm，故背吃刀量。查切削用量手册f=0.15mm/r。(b)确定切削速度：查得v=30.5m/min，算得n=1618r/min，根据钻床选取实际转速为1360r/min，则实际切削速度为25.6m/min(3)基本工时：其余工序切削用量及基本工时略3.专用夹具的设计3.1定位基准选择由零件图知，4mm孔对90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以90mm段右侧端面为主要定位基准面，以45mm外圆表面和90mm段一侧小平面为辅助定位面，共限制个自由度，其中与6H9

18、mm孔轴线同方向的自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因此这一定位方案可行。为了提高加工效率，将钻套设计成快换钻套，钻模板也设计成铰链式，可以翻转以方便装卸工件。3.2切削力及夹紧力计算 钻mm孔时切削量最大,切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻mm孔时的切削力和加紧力。刀具选用：高速钢麻花钻，mm。钻孔时的轴向力查文献表15-31， 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力 摩擦系数 查4表3-19，f=0.25。 安全系数 式中 K基本安全系数1.5； K加工状态系数1.2； K刀具钝化系数1.5，由文

19、献查得； K切削特点系数1.0； K考虑加紧动力稳定性系数1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mmQ=9.81x1.5x1.2x1.5x1.0x1.3x640x20(0.25x42+34)=9904N查文献4表3-26，知d=10mm的螺栓许用加紧力 ，因10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用18mm的钩型夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一18mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母 且定位套在45mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求3.3.定位误差分析 夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各

20、定位面加工后对4mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模套引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献4表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取 0.05mm0.3mm,因此孔的位置偏差可以保证。3.4.夹具设计及说明 夹具体上钻模板采用的铰链形式，钻套采用快换形式均提高了加工生产效率。根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度，外加一定位支承板限制2个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩形夹紧螺栓，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。3

21、.5夹具方案设计及装配图绘制 详细请看CAD图纸3.6夹具主要零件图绘制 详细请看CAD图纸总结 通过本次持续三周的夹具设计，首先通过零件图来确定加工余量，会毛坯图，而后通过小组的合作分工计算切削余量，绘制工艺卡。通过绘制工艺卡片，确定每道工序的定位与夹紧方式，有老师分配任务进行夹具设计。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。本次的课程设计，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和理论联系实际，应用生产实际知识解决工程实际问题的能力；在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正参考文献1.机械制造工艺及专用夹具设计指导第2版 孙丽媛主编 冶金工业出版社2.机床夹具设计手册王光斗、王春福主编 上海科技出版社3.机械制造装备黄鹤汀主编 机械工业出版社4.机械原理课程设计手册 邹慧君主编 机械工业出版社5.金属切削手册第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社6.几何量公差与检测第五版 甘永立主编 上海科学技术出版社 .