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哈爾濱理工大學設(shè)計說明書 機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 軸法蘭盤(5-4)的加工工藝及鉆 絞3-Φ9孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 班 級： 機械09-3 學 號： 0930060303 姓 名： 王存珠 指導教師： 張學偉 機械工程系 2012年12月14日 目 錄 序 言…………………………………………………………1 一、零件的分析………………………………………………2 1.1 零件的作用………………………………………….2 1.2 零件的工藝分析………………………………………2 二、工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………….3 2.1 確定毛坯的制造形式…………………………………3 2.2 基面的選擇……………………………………………3 2.3 制訂工藝路線…………………………………………4 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………5 2.5 確定切削用量及基本工時………………………….6 三 夾具設(shè)計………………………………………………..12 3.1 問題的提出…………………………………………12 3.2 定位基準的選擇…………………………………..12 3.3 切削力及夾緊力計算………………………………12 3.4 定位誤差分析……………………………………….13 3.5 夾具設(shè)計及操作的簡要說明……………………..14 總 結(jié)……………………………………………………..17 參考文獻…………………………………………………….19 哈爾濱理工大學設(shè)計說明書 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(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)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(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)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(chǔ)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(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 法蘭盤的加工工藝規(guī)程及其鉆的夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)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(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)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 題目所給的零件是法蘭盤，其為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠該法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。 1.2 零件的工藝分析 法蘭盤共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1．以Φ72為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φ36及其倒角以及與其垂直的端面，Φ62表面，兩個2x0.5槽，7.5寬槽。 2．以A面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：三個互成120°的ф9階梯孔，兩個側(cè)面。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定毛坯的制造形式 材料為35鋼?？紤]到法蘭主要承受靜壓力，因此選用鍛件。 2.2 基面的選擇 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(guān)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(jīng)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(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取φ40外圓為定位基準。 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以內(nèi)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(shè)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。 2.3 制訂工藝路線 制定工藝路線的出發(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(shù)要求能得到保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1 鍛造 鍛造 2 退火處理 退火處理 3 銑 銑左端面 4 銑 銑右端面 5 車 車Φ120和Φ116外圓 6 車 車Φ100，Φ62和Φ55外圓 7 車 車Φ36，Φ60和Φ72內(nèi)孔 8 車 車寬7.5槽 9 車 車2x0.5退刀槽 10 鉆 鉆3-Φ9孔，锪Φ15孔 11 鉆 鉆2-M8螺紋孔 12 銑 銑距離140mm側(cè)面 13 銑 銑距離137mm側(cè)面 14 檢驗 檢驗，入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為35鋼，硬度為170-240HBS，毛坯的重量為2.5kg,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鍛件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定個加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1．外圓表面（Φ120，Φ62，Φ55） 外圓Φ120和Φ62，表面粗糙度要求1.6μm,公差等級為 6級，查《機械加工技術(shù)手冊》（以下簡稱《手冊》）表3-9（P87）采用車床加工。 2．內(nèi)孔表面（Φ72，Φ60和Φ36 ） 內(nèi)孔Φ72，查《手冊》表3-9（P87），采取車內(nèi)孔。 2.5確定切削用量及基本工時 工序1：鍛造 工序2：退火處理 工序3：銑左端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序4：銑右端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?75 當＝375r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序5：車Φ120和Φ116外圓 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=1.0mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=85m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×85/(3.14×120)=225(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(15+1)/225×1.0=0.07(min) 工序6：車Φ100，Φ62和Φ55外圓 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.8mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=105m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×80)=418(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/418×0.8=0.12(min) 工序7：車Φ36，Φ60和Φ72內(nèi)孔 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.6mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=106m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×106/(3.14×60)=560(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/560×0.6=0.13(min) 工序8：車7.5槽 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.4mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=125m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min) 工序9：車2x0.5退刀槽 1）進給量 f 根據(jù)《手冊》表8-58（P380） 取f=0.4mm/r 2）切削速度 根據(jù)《手冊》表8-60（P381） vc=125m/min 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min) 工序10：鉆3-Φ9孔，锪Φ15孔 機床：搖臂鉆床 刀具：麻花鉆 切削用量： 1. 鉆三個通孔Φ9 刀具材料：麻花鉆 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×9)=1150(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×0.2)= 0.21(min) 2. 鉆三個階梯孔Φ15 刀具材料：高速鋼。 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×15)=770(r/min) 4) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3×(l+y+△)/nf=5/(770×0.2)= 0.1(min) 工序11：鉆2-M8螺紋孔 機床：立式鉆床 刀具：麻花鉆 切削用量： 1.鉆Φ8 刀具材料：麻花鉆 1）進給量 f=0.2mm/r (見《手冊》表10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (見《手冊》表10-15（P437） 3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×9)=1150(r/min) 4)切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×0.2)= 0.21(min) 工序12：銑距離140mm側(cè)面 機床：立式銑床X51 刀具：鑲齒三面刃銑刀（高速鋼） 切削用量： 1）進給量 f=2.0mm/r (見《手冊》表13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (見《手冊》表13-12（P484） 3）切削深度 ap=6mm (見《手冊》P480敘述） 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min) 5) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=(l+y+△)/nf=48/(65×2.0)=0.37 (min) 工序13：銑距離137mm側(cè)面 1）進給量 f=2.0mm/r (見《手冊》表13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (見《手冊》表13-12（P484） 3）切削深度 由于該工序余量較大（26.5±0.5mm），所以分四次銑削成型。 根據(jù)《手冊》P480敘述，通常鑄鐵件銑削深度為5-7mm,所以，前三次選用ap=7mm，第四次選用ap=5.5mm。 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min) 5) 切削工時 根據(jù)《手冊》表8-56（P379） tm=4×(l+y+△)/nf=100×4/(65×2.0)= 3.08(min) 三. 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導老師的分配的工序的鉆3-Φ9孔的鉆床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于鉆3-Φ9孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2定位基準的選擇 本道工序加工3-Φ9孔，精度不高，因此我們采用已加工好的Φ72孔定位，采用心軸定位，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位，壓板的壓緊力即可以滿足要求，同時因為我們加工的孔是圓周均布的孔，因此采用分度盤，在搖臂鉆床上加工。 3.3切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 3.4定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 定位銷水平放置時定位分析圖 3.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 使用心軸定位，采用開口壓板快速夾緊，即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套和翻轉(zhuǎn)式鉆模板，當導向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套，保證導向的精度，采用翻轉(zhuǎn)式鉆模板使裝卸工件方便，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于中批量生產(chǎn) 夾具體零件圖如下 心軸-夾具零件圖如下： 總 結(jié) 這次設(shè)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(zhì)量、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結(jié)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(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。 這次設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓練。這次課程設(shè)計使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設(shè)計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結(jié)合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應用。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設(shè)計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 19 頁