機械制造技術課程設計-法蘭盤加工工藝及銑斜面夾具設計

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：法蘭是管子與管子之間相互連接的零件，用于管端之間的連接;也有用在設備進出口上的法蘭，用于兩個設備之間的連接，如減速機法蘭。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結構的可拆連接。管道法蘭系指管道裝置中配管用的法蘭，用在設備上系指設備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接(絲扣連接)法蘭、焊接法蘭和卡夾法蘭。法蘭都是成對使用的,低壓管道可以使用絲接法蘭，四公斤以上壓力的使用焊接法蘭。兩片法蘭盤之間加上密封墊，然后用螺栓緊固。不同壓力的法蘭厚度不同，它們使用的螺栓也不同。水泵和閥門，在和管道連接時，這些器材設備的局部，也制成相對應的法蘭形狀，也稱為法蘭連接。凡是在兩個平面周邊使用螺栓連接同時封閉的連接零件，一般都稱為"法蘭"，如通風管道的連接，這一類零件可以稱為"法蘭類零件"。但是這種連接只是一個設備的局部，如法蘭和水泵的連接，就不好把水泵叫"法蘭類零件"。比較小型的如閥門等，可以叫"法蘭類零件"。1.2零件的工藝分析法蘭盤有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。1：以右端面和內孔為基準的加工面，這組加工面主要是左端面。2：以內孔和左端面為基準的加工面，這組加工面主要是其他的面及孔的加工。二.工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式45鋼的可鍛性好，因此可用鍛造的方法因為是成批生產，采用模鍛的方法生產鍛件毛坯，既可以提高生產率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。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。先選取右端面和外圓作為定位基準，。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，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。（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。以已經加工好的內孔孔和一端面為定位精基準，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。2.3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。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。制定以下工藝方案：1鍛造鍛造2熱處理淬火3銑粗精銑左端面4銑粗精銑右端面5車車外圓6車車內孔7鉆鉆3-Φ11的孔，锪孔3-Φ178鉆鉆2-M10的螺紋孔，攻絲9鉆鉆Φ6的深孔10銑銑Φ180外圓的垂直面，距中心8511銑銑Φ180外圓的斜面距中心12mm,23mm12檢驗檢驗13入庫入庫2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。法蘭盤的端面由于法蘭盤端面要與其他接觸面接觸，查相關資料知余量留2mm比較合適。3、法蘭盤的孔毛坯為空心，鍛造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數文獻，確定工藝尺寸余量為2mm2.5確定切削用量及基本工時工序：銑左端面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?。?50當＝750r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為工序：銑斜面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?。?500當＝1500r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為工序：鉆Φ6孔機床：Z525立式鉆床刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ61)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=15m/min3)確定機床主軸轉速ns==1190r/min與1190r/min相近的機床轉速為1200r/min?，F選取=1200r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=60mm;=4mm;=3mm;t===0.429min工序：鉆Φ11的孔機床：Z525立式鉆床刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ111)進給量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=15m/min3)確定機床主軸轉速ns==r/min與723r/min相近的機床轉速為700r/min。現選取=700r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=60mm;=4mm;=3mm;t===0.73min三夾具設計 一個機床的機械械制造工藝系統(tǒng)由機床、工件、刀具和夾具組成。機床夾具是用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具具有一個正確的位置，并在加工過程中保證這個位置不變，可以看出夾具在機械加工中占有很重要的地位，尤其是在中小批量生產時更是大量采用機床夾具，它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機床夾具設計是裝備設計中的一項重要工作。3.1機床夾具的分類、基本組成及功用 機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：通用夾具、專用夾具，通用可調整夾具和組成夾具，組合夾具，隨行夾具。機床夾具的基本組成，根據功用一般可分為：（1）定位元件或裝置，用以確定工件在夾具中的正確位置；（2）刀具導向元件或裝置，用以引導刀具或用以調整刀具相對二工件的位置；（3）夾緊元件或裝置，用以夾緊元件；（4）連接元件，用以確定夾具在機床上的正確位置并與機床相連接；（5）夾具體，用以連接各夾具元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上；（6）其他元件及裝置，如分度裝置、安全防護裝置、防錯裝置等。 機床夾具的功用一般為：（1）保證加工質量；（2）提高生產率，降低成本；（3）擴大機訂工藝范圍，做到一級多能；（4）平衡各工序時間，以便組織流水生產；（5）減輕工人勞動強度，保證生產安全。3.2機床專用夾具設計的基本要求機床專用夾具設計的基本要求可以概括為如下幾個方面：（1）保證工件加工精度這是夾具設計的最基本的要求，其關鍵是正確地確定定位方案、夾緊方案、刀具導向方式及合理確定夾具的技術要求。必要時應進行誤差分析與計算。（2）夾具結構方案應與生產綱領相適用在大批量生產時應盡量采用快速、高效夾具結構，如多件夾緊、聯動夾緊等，以縮短輔助時間；對于中、小批量生產，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結構簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。（3）操作方便、安全、省力如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以減輕工人勞動強度，并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合工人操作習慣，必要時應有安全防護裝置，以確保使用安全。（4）便于排屑切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑在清理又會增加輔助時間。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具甚至引發(fā)工傷事件。故排屑問題在夾具設計中必須給以充分注意，在設計高效機床和自動線夾具時尤為重要。（5）有良好的結構工藝性設計的夾具要便于制造、檢驗、裝配、調整、維修等。3.3工件的夾緊及夾緊裝置在機械加工過程中，工件受到切削力、離心力、重力、慣性力等的作用，為了保證在這些外力的作用下，工件仍在夾具中保持已有點位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移。因此，一般夾具都必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠固定。①夾緊裝置的組成夾緊裝置有兩部分：力源裝置和夾緊機構。力源裝置是產生夾緊作用力的裝置。來自人力的，稱為手動加緊；來自動力裝置的，如氣動、液壓、電動等，成為機動夾緊。夾緊機構用來接受和傳遞作用力，使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務。②對夾緊裝置的基本要求夾緊機構的設計或選用是否正確合理，直接影響到加工質量與生產率。因此，對夾緊裝置提出如下基本要求。（1）在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置。（2）夾緊可靠和適當。夾緊機構一般要有自鎖作用，保證在加工過程中不會產生松動或振動。夾緊工件時，不允許工件產生不適當的變形和表面損傷。（3）夾緊裝置應操作方便、省力、安全。（4）夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與工件的生產方式相適用。結構設計力求簡單、緊湊，并盡可能采用標準化元件。（5）夾緊力的作用方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力應垂直指向主要定位面。（6）夾緊力的作用方向應盡可能與工件剛度最大的方向一致，以減少工件變形。（7）夾緊力的作用方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減少所需夾緊力。③夾緊力作用點的選擇（1）夾緊力作用點應正對支撐元件或位于支撐元件所形成的支撐面內，用以保證工件已獲得定位不變。（2）夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部位，以減少工件的夾緊變形。（3）夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以減少切削力對工件造成的翻轉力矩。必要時應在工件剛度差的部位增加輔助支撐并施加夾緊力，以減少切削過程中的振動和變形。根據上述分析，夾具中選擇手動的螺旋夾緊機構。具體結構見夾具總圖，采用這種夾緊機構結構簡單，除了很好地實現夾緊功能外還起到輔助定位的作用。3.4確定其他裝置和夾具體為了保證銑床夾具的加工精度，在夾具對所加工銷孔進行定位時，在傳統(tǒng)的夾具中一般采用劃線找正銷孔的辦法，效率比較低而且精度不高，經過反復設計與修改，本人設計了一種特殊的裝置能迅速準確地對銷孔中心進行定位，提高了加工效率和加工精度。夾具體的設計應通盤考慮，使上述各部分通過夾具體聯系起來，形成一套完整的夾具。此外還應考慮夾具與機床的連接。因為是在立式鉆床上使用，夾具安裝在工作臺上可直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可。具體見夾具裝配圖。3.5工件定位誤差的分析，最終確定結構方案1.定位誤差的概念定位誤差時由于工件在夾具（或機床上）定位不準確而引起的加工誤差。2.定位誤差的來源：定位誤差的來源主要有兩方面：①由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差，常用△表示。②由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差，常用△表示。3.定位誤差分析本章所設計的夾具采用了左端面作為定位基準，夾具本身與機床的位置誤差可以忽略不計，定位誤差的產生主要由夾具上定位元件對于工件的定位誤差。由于精銑工序的工序基準和定位基準是重合的，所以基準不重合誤差可以忽略不計，只對基準位置誤差進行計算即可。①定位誤差的計算：（2）定位元件的定位誤差：在本夾具的定位中，工件處于垂直放置的狀態(tài)，△=(D—D)/2將相關數據帶入上式，求得△=(0.079—0.03)/2=0.0245mm（3）定位誤差為：△=△+△=0+0.0245=0.0245mm因為工件的尺寸公差為0.1，所以△為尺寸公差的四分之一，滿足精度要求。②切削力及夾緊力的計算刀具的選擇：采用銑刀切削力與夾緊力計算（1）參數的選擇刀具材質：YG8；刀具角度：ro=00、Kr=750、s=0°；切削參數：ap=0.1mm、f=0.08mm/r、T=60min。（2）切削速度計算根據《實用機械加工工藝手冊》查表9-148，在銑床上用銑刀精銑的條件下，查得v=200～250m/min,取v=220m/min。n=1000.9r/min取n=1000r/min。（3）主切削力的計算：FZ=9.8CFZap1.0f0.75v0KFZ查取CFZ=81；KFZ=0.89FZ=9.8×81×0.21.0×0.080.75×2200×0.89=21.2(N)（4）夾緊力的計算：Q=kFZ精加工時，取k=2.0Q=2.0×21.2=42.4(N)經過計算求得的所需夾緊力Q=42.4N,本夾具的夾緊機構屬于單個普通螺旋夾緊，經查《機床夾具設計手冊》表1-2-11當作用力為25N，手柄長度為60mm螺距為1mm時，夾緊力為1000N,完全能夠滿足夾緊的要求。③最終結構方案的確定經過計算和分析，經過必要的修改之后，確定出最后的夾具裝配圖。所選擇的結構能滿足定位準確、裝夾方便、操作簡單的要求，同時成本比較低，符合夾具設計的基本要求，所以確定本夾具方案作為銑小斜面夾具的最終方案，具體結構和技術要求、精度檢測方法見夾具裝配圖?？偨Y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)學生綜合運用所學知識,發(fā)現,提出,分析和解決實際問題,鑄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)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關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鑄煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異?；仡櫰鸫舜卧O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)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，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合起來，從理論中得出結論，才能真正的實用，在生產過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計，讓自己把以前所學過