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哈爾濱理工大學(xué)設(shè)計說明書
機(jī)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(jī)械設(shè)計制造及自動化
班 級： 機(jī)械09-3
學(xué) 號： 0930060303
姓 名： 王存珠
指導(dǎo)教師： 張學(xué)偉
機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(xiàn)…………………………………………………….19
哈爾濱理工大學(xué)設(shè)計說明書
序 言
機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jì)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
法蘭盤的加工工藝規(guī)程及其鉆的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)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(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、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(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)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(diǎn)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(zhǔn)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。考慮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(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。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(yīng)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(zhǔn)。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(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)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(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。
（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。
（3）“自為基準(zhǔn)”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(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，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(zhǔn)”原則 當(dāng)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(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
以內(nèi)孔為定位精基準(zhǔn)，加工其它表面及孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計算，在此不再重復(fù)。
2.3 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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(yàn)
檢驗(yàn)，入庫
2.4 機(jī)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(jī)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(jī)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?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
2） 決定每次進(jìn)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(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?50
當(dāng)＝750r/min時
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3） 計算工時
切削工時：，，，則機(jī)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?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
5） 決定每次進(jìn)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(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝375r/min時
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
6） 計算工時
切削工時：，，，則機(jī)動工時為
工序5：車Φ120和Φ116外圓
1）進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)床：立式銑床X51
刀具：鑲齒三面刃銑刀（高速鋼）
切削用量：
1）進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。
由指導(dǎo)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(zhǔn)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?yàn)榭讖阶陨磔^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?yàn)槲覀兗庸さ目资菆A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(jìn)行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)導(dǎo)向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地?fù)Q下鉆套，保證導(dǎo)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(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識有機(jī)的結(jié)合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、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(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。
這次設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)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(yùn)用設(shè)計與工藝等方面的知識； 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實(shí)踐相結(jié)合時，理論與實(shí)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(shí)踐，在整整一學(xué)期的日子里，可以說學(xué)到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實(shí)用，在生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(xué)過的知識重新復(fù)習(xí)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(dǎo)下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學(xué)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(xué)和各位教研室指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計手冊，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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