法蘭盤機械制造工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

畢業(yè)設(shè)計課題:法蘭盤機械制造工藝設(shè)計學生姓名:學號:專業(yè):機電一體化班級:院（系）:機械與電子信息工程學院指導教師:職稱:二○一四年十二月七日

目錄摘要 1Abstract 2第一章緒論1.1 31.2 31.3 4 第二章零件的分析2.1 52.2 5 6第三章零件毛坯的選擇 7 8工藝規(guī)程設(shè)計 10 10 104.13零件表面加工方法選擇 11確定工藝過程方案 114.3主要機加工工序簡圖 12 5.1問題的提出 185.2夾具設(shè)計 185.3工序尺度精度分析 19 5.4刀具類型確定 19 5.5量具類型確定 195.6極限量具公差確定 205.7差帶圖公 215.8工藝過程卡和工序卡 25參考文獻 29致謝 30第第頁摘要工藝學是研究機械加工工藝技術(shù)和夾具設(shè)計為主的技術(shù)學科具有很強的實踐性要求學習過程中應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐同時它又具有很強的綜合性。本次畢業(yè)設(shè)計研究的課題是法蘭盤加工工藝及夾具的設(shè)計，主要內(nèi)容如下：首先，對零件進行分析，主要是零件作用、結(jié)構(gòu)和工藝的分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的具體加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸。第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制定工藝路線方案，通常情況下制定兩種以上的工藝路線方案，通過工藝方案的比較分析，再確定出可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證的工藝路線方案。第三步，根據(jù)已經(jīng)確定的工藝路線，選擇加工設(shè)備及工藝裝備，再確定每一工步的切削用量及時間定額。第四步，設(shè)計工序Ⅶ—鉆法蘭盤4mm斜孔的夾具。先提出夾具設(shè)計任務(wù)，選擇定位基準，再確定夾具結(jié)構(gòu)方案，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。最后，把整個設(shè)計過程整理為設(shè)計說明書和圖紙，至此整個設(shè)計基本完成。AbstractTechnologyisthetechnologyresearchofmechanicalprocessingtechnologyandfixturedesignhasastrongpracticalrequirementsshouldbecloselycombinedwiththeproductionpracticeanditalsohastheverystrongcomprehensivelearningprocess.Thisgraduationdesigntopicisflangeandfixturedesignprocess,themaincontentsareasfollows:Firstofall,theanalysisofparts,ismainlytoofparts,structureandprocess,throughthepartsanalysiscan.Thebasicsolutionofparts,andprocessanalysiscanknowpartsoftheprocessingsurfaceandprocessingrequirements.Accordingtothespecificpartdrawingprocessingrequirements,determinethemanufactureofblankshapeandsize.Thesecondstep,thechoiceofthebasesurfacetodeterminetheprocessingofcrudeandrefinedbaselinebenchmark.Accordingtothechosenbenchmark,thecraftrouteformulationplan,thedevelopmentofprocessrouteswithtwoormoreoptionsnormally,throughtheprocessofschemecomparisonandanalysis,thendeterminecanmakethegeometry,sizeprecisionandpositionprecisionandothertechnicalpartsrequirementsarerouteplanreasonableassurance.Thethirdstep,accordingtotheprocessroutehasbeendetermined,thechoiceofprocessingequipmentandprocessequipment,thendeterminethecuttingparametersandthetimeforeachstepofthequota.Thefourthstep,thedesignprocedureofVII-Drillingflange4mmTheinclinedholejig.Thefirstproposedfixturedesigntask,selectthelocatingdatum,andthendeterminethefixturestructure,thewholedesignprocessforthedesignspecificationsanddrawings,thusthewholedesignisbasicallycompleted.第一章緒論1.1隨著機械制造業(yè)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，機械制造工藝的內(nèi)涵和面貌下不斷發(fā)生變化，近一二十年的技術(shù)進展主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化常規(guī)工藝的方向是實現(xiàn)高效化、精密化、強韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗少污染的先進實用工藝為主要目標，同時實現(xiàn)工藝設(shè)備、輔助工藝、工藝材料、檢測控制系統(tǒng)的成套工藝服務(wù)，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)所采用。（2）新興加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展新興加工方法包括精密加工、細微加工、特種加工及高密度能加工、新硬材料加工技術(shù)、表面功能性覆蓋技術(shù)和復合加工，以適應(yīng)機械產(chǎn)品更新?lián)Q代對制造工藝提出的更高、更新的制造模式。（3）自動化等高新技術(shù)與工藝的緊密結(jié)合微電子、計算機和自動化技術(shù)與工藝及設(shè)備相結(jié)合，使傳統(tǒng)工藝面貌產(chǎn)生顯著、本質(zhì)的變具設(shè)計、計算機輔助裝配工藝設(shè)計和智能制造系統(tǒng)等。夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度。隨著科學技術(shù)的不斷進步夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約有數(shù)千甚至近萬套夾具；數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；（4）采用以液壓站為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高生產(chǎn)率。法蘭盤由英國傳入我國，早期的工人將Flange音譯為法蘭。法蘭盤在我國機械行業(yè)、建筑行業(yè)和水利水電行業(yè)應(yīng)用及其廣泛。近幾年來，我國在法蘭的制造領(lǐng)域和研發(fā)領(lǐng)域取得了一定的突破，因產(chǎn)業(yè)鏈和市場的影響，加上政策的支持，大量的工廠和個人加工作坊開始大批量的生產(chǎn)和銷售法蘭成品。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近幾年全球在法蘭方面的市場容量聯(lián)創(chuàng)新高，產(chǎn)銷規(guī)模大幅圖型和功能的法蘭產(chǎn)品層出不窮。第2章2.1零件的機構(gòu)及其分析Flange）又稱法蘭盤或者突緣，通常是指在一個類似盤狀的金屬體色的周邊開上幾個固定用的孔用于連接其它東西的一種零件。主要用來使管子與管子相互連接的，連接于管端；可用于連接其它零件或可用于增加其他零件強度的一種零件。法蘭上有孔眼，構(gòu)成。法蘭聯(lián)接由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成，墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平方式。本次設(shè)計題目給定的法蘭盤在數(shù)控機床里起支承和導向作用，是回轉(zhuǎn)體零件，本法蘭盤是回轉(zhuǎn)面和平面的結(jié)合，內(nèi)部由階梯和螺紋孔組成，此零件的結(jié)構(gòu)較簡單，但是零件的精度要求高，有良好的減振性，鑄造性能好。要求有較高的耐磨性，較高的強度和回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。2.2零件生產(chǎn)綱領(lǐng)和類型根據(jù)設(shè)計題目給定的條件：年產(chǎn)量3500件，設(shè)其備品率6%2%制定該零件的機械加工工藝規(guī)程。10-R2～R3、多肉、裂痕等缺陷；④鑄件表面倒角為1345°⑤去毛刺、銳邊倒鈍；⑥材料：HT150，質(zhì)量：1.34kg（輕型零件）。年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N（11Qn=3500(1+6%)3（1+2%)=3785件/年(式2.1)查表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。2.3零件的工藝分析本法蘭盤其材料為HT1501.34kg及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。(1)法蘭盤的精度要求①外圓：80h11mm，公差等級為IT11，表面粗糙度Ra1.6um；120±1mm，未注公差尺寸，表面粗糙度Ra3.2um；52g6mm,公差等級為IT6，表面粗糙度Ra1.6um。②圓孔：.0036mm，公差等級為IT7，表面粗糙度Ra1.6um，與0100-29.0052mm同軸度0.04；.0mm，公差等級為IT6，表面粗糙度Ra1.6um；65mm，未注公差尺寸，表面粗糙度Ra1.6um。③螺紋：5.1Mmm，普通細牙螺紋，公差等級為IT6，表面粗糙度為Ra3.2um。120±1的軸心線距離20040.05.34mmIT11，表面粗糙度為Ra3.2。(2)法蘭盤的位置精度①端面：.0-.00-52mm右端面距0.00-80mm左端面60mm，表面粗糙度為Ra3.2um；120±1右端面距80h11左端面47mm，表面粗糙度為Ra1.6um；120±左端面距右端面15mm，表面粗糙度為Ra3.2um；②切面：大圓切面與120±1mm的軸心線距離20.040.0534mm。③斜孔：4mm孔軸線與0-.00-52軸線夾角為o.45，且距離120外圓面33mm。3.1確定毛坯制造的形式現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)經(jīng)濟性等因素來決定。本次設(shè)計加工的零件是“法蘭盤”，年產(chǎn)量為中批，材料為HT150，為了使鑄件的加工余量小以保證加工精度，一模多用（?？梢灾貜褪挂悦餍螤羁梢耘c零件的形狀盡量接近，只鑄除內(nèi)孔36mm、62mm，不鑄出。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。3.2查閱[10]P38表2.2-42.2-3可得零件材料為HT150寸公差等級采用CT9，機械加工余量等級為MA-G級，同時根據(jù)個加工表面鑄件機械加工余量如下表：表表面基本尺寸（mm）加工余量等級加工余量（mm）說明M1、M560F3.0端面M2、M615F3.0端面M820F3.0端面M352F5外圓面M4120F5外圓面M780F5外圓面K136F2內(nèi)圓面K262F2內(nèi)圓面K362.4F1.6內(nèi)圓面查閱[10]P44表2.2-610～205mm，故內(nèi)孔36mm、62mm鑄出，而孔18mm、3-16.5mm、3-11mm、4mm均不鑄出。為簡化零件鑄造工藝，縮短鑄造周期，同時結(jié)合以下因素分析：(1)圓角半徑的確定對于砂型及金屬型鑄件一般統(tǒng)一用R3或R5，本零件的鑄造圓角半徑為R3；(2)對加工孔.0036mm、、.0mm的同軸度有影響。對加工3-16.5mm、3-11mm的同軸度有影響。根據(jù)鑄件表面的機械加工余量，確定鑄件各表面基本尺3.3.3.2.個表面鑄件的加工表面尺寸及偏差第四章工藝規(guī)程設(shè)計4.1基面的選擇定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有可能造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行的情況。4.11選擇粗基準面因為法蘭盤可看作盤類或軸類零件，按照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準選擇原則（即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準）。同時,52g6外圓既是精度最高又是壁厚最薄的表為保證加工要求。固選52g6外圓及右端面為粗基準。4.12選擇精基準面法蘭盤的外圓52g6既是裝配基準，又是設(shè)計基準。根據(jù)零件圖的設(shè)計基準來制定工藝的精基準。由于零件的設(shè)計基準為52g6所以在設(shè)計工藝方案時以52g6外圓為精基準來加工各外圓表面,以52g6右端面為精基準來加工其他端這可避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，選用外圓52g6為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。4.13零件表面加工方法選擇法蘭盤的加工面又外圓、內(nèi)孔、端面、槽及小孔等。HT150，參考《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》有關(guān)資料，其加工方法如下：⑴80mm外圓面；公差等級為。表面粗糙度Ra1.6m，需粗車半精車精車（表1.4-6）。⑵外圓面；未注公差尺寸，根據(jù)規(guī)定其公差等級安Ra3.2m，需粗車半精車。⑶52mm外圓面；公差等級為表面粗糙度為m，需：粗廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院實驗、實訓及設(shè)計用紙車半精車精車⑷62.4mm、620.015規(guī)定公差等級為IT7表面粗糙度為Ra1.6m，已鑄出。根據(jù)表1.4-7半精鏜精鏜。⑸.0036內(nèi)孔；為未注公差尺寸，GB180-79規(guī)定公差等級為，表面粗糙度為Ra1.6m，毛坯已鍛出。根據(jù)表1.4-7加工方法可采?。捍昼M半精鏜精鏜于加工62.4mm、.0用鏜孔加工方法，固選用：粗鏜半精鏜精鏜。⑹端面；端面尺寸精度要求不高，表面粗糙度為Ra1.6m、Ra3.2m、Rz50mRa1.6m半精車精車。要求Ra32m的端面：粗車半精車。要求Ra250m的端面：粗車即可（表1.4-8）。⑺槽;槽寬和槽深的公差等級分別為IT13和IT14m、Ra3.2m，需采用：（參考表1.4-8）。Ra3.2m、精度等IT6，攻螺紋即可。⑼3-的內(nèi)圓表面粗糙度為，需進行鉆孔（查表14-7）。⑽孔和斜孔4，未注明尺寸公差表面粗糙度m，只需要進行鉆孔。⑾平F20.040.05.34；公差等級為，表面粗糙度為Ra3.2，需：半精銑。⑿平面G；未注明公差。根據(jù)規(guī)定其公差等級IT12表面粗糙度為Ra50m，需粗銑即可。4.2確定工藝過程方案技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通降低生產(chǎn)成本。零件加工表面代號見圖4.14.3主要機加工工序簡圖1、鑄鑄造、清理2、熱處理正火3、粗車φ52029.001.0的外圓、長度方向為15的右端面、長度為60的右端面、φ1201的外圓4、粗車φ80.00的外圓、長度方向為60的左端面和長度方向為的左端面5、半精車φ52029.001.0的外圓和φ1的外圓、粗鏜φ3602.00的內(nèi)孔、半精鏜φ3602.00的內(nèi)孔6、粗鏜φ62.4、φ62015.0、φ65、及4X0.5的槽、φ58的內(nèi)孔、半精鏜φ65、φ62015.0及4X0.5M64X1.5的螺紋7、粗銑長度為54的左端面和長度為34.530.080.0的兩平面8、鉆3-φ的孔、擴3-φ的孔9、鉆出φ18和φ4的孔10、熱處理：退火11、去毛刺（在所有側(cè)面去除機械加工所留下的毛刺）12、清洗吹凈在乳化液中清洗法蘭盤，保證沒有鐵削、油污和其他贓物，清洗時間不少于3min，清洗的同時通入壓縮空氣以提高清洗效果，清洗后用壓縮空氣吹凈零件，并用擦布擦凈表面。13、檢驗14、表面淬火15φ8000的外圓和長度為60和15φ52029.001.0向為15的右端面并切出的后倒角16、精鏜φ62015.0的孔18、用浮動鏜刀塊精鏜φ36.00的內(nèi)孔并加工出6X6的半圓槽19、去毛刺吹凈20、檢驗第五章夾具設(shè)計5.1問題的提出本夾具用來鉆Ф4和Ф6的孔，有一定的公差要求，但同時應(yīng)考慮提高生產(chǎn)率；因此設(shè)計時，對本夾具有一定的形位要求，還應(yīng)裝夾方便。本夾具使用在Z525型搖臂鉆床上，選用螺旋夾緊。5.2、夾具設(shè)計(1)定位和夾緊方案的選擇：由法蘭盤零件的特征，采用一銷一端面的定位方式，因此用一心軸和一端面的方式定位法蘭盤，經(jīng)過定位后的法蘭盤已經(jīng)限制了五個自由度，在零件的Ф100平面用螺旋夾緊方式夾緊。（2）切削力及夾緊力計算1)切削力的計算：軸向力：。其中：則：扭矩:，其中：則：2）夾緊力的計算：由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-20，查得：當D=32，d=8，e=1.7，Ⅲ型，得夾緊力為=3680（N）3）切削力與夾緊力比較由夾具結(jié)構(gòu)知，軸向力與夾緊力垂直，欲使夾具安全工作，夾緊力產(chǎn)生的摩擦力必須大于軸向力。一般鋼鐵接觸面的摩擦系數(shù)為：0.1～0.1