法蘭盤的機械加工工藝及鉆3-Ф6H8孔工裝夾具設計

法蘭盤的機械加工工藝及鉆3-Ф6H8孔工裝夾具設計,法蘭盤,機械,加工,工藝,h8,工裝,夾具,設計 I 法蘭盤的機械加工工藝及鉆 3-6H8 孔工裝夾具設計 摘 要 本課題研究的零件是法蘭盤，通過查閱資料，制訂零件的工藝過程卡，再 根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊，制訂出各加工表面的加工方案和毛坯余 量。 法蘭盤夾具有許多種，在這里設計鉆 3-6H8 孔的夾具，鉆夾具以 45 端 面和 15 孔來定位；定位元件選用芯軸；以六角螺母、圓墊圈、可調支承釘、 螺栓、移動壓板和帶肩六角螺母等組成的夾緊機構夾緊工件；并以鉆模板、快 換鉆套和襯套組成的導向機構來控制麻花鉆的位置。 關鍵詞：法蘭盤，鉆 3-6H8 孔，夾具，工藝設計 II Abstract This research is part of flange plate, through access to information, making part of the process card, according to the manufacturing process design concise handbook, formulate the processing scheme of the machined surface and the blank allowance. The flange clamp has many kinds of fixture design with 3-6H8 drill hole drilling fixture in here, Phi 45 and phi 15 end hole positioning; positioning element with mandrel; six nut, round washer, adjustable clamping mechanism to clamp the workpiece supporting screw bolt, the moving platen and a shoulder nut six etc.; and to guide mechanism of drill plate, quick change drill sleeve and bushing component to control the position of the twist drill. Keywords: flange, drill hole, hole drilling 3-6H8，process design III 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 緒 論 .1 1 概述發(fā)展 .2 1.1 機床夾具的主要功能 .2 1.2 機床夾具的組成 .2 1.3 夾具設計的步驟和基本要求 .2 1.3.1 夾具設計的基本要求 .2 1.3.2 夾具的設計步驟 .3 1.3.3 夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注 .4 1.3.4 夾具體設計 .6 1.4 鉆床夾具簡介 .8 2 法蘭盤的加工工藝規(guī)程 .13 2.1 零件的分析 .13 2.1.1 零件的作用 .13 2.1.2 零件的工藝分析 .13 2.2 確定生產(chǎn)類型 .13 3 確定毛坯 .14 3.1 確定毛坯種類 .14 3.2 毛坯形狀、尺寸要求 .14 3.3 確定鑄件加工余量及形狀 .14 3.5 制定工藝路線 .14 3.6 工時計算 .15 4 專用夾具設計 .20 4.1 定位基準的選擇 .20 4.2 定位誤差分析 .20 4.3 夾緊裝置 .21 4.3.1 夾緊裝置的組成 .21 4.3.2 對夾緊裝置的基本要求 .21 4.3.3 夾緊力的作用點及其方向 .21 4.3.4 基本夾緊機構 .22 4.3.5 切削力及夾緊力計算 .22 結束語 .24 謝 辭 .25 參考文獻 .26 1 緒 論 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水平的重要指標。 法蘭盤的加工工藝規(guī)程及其鉆 3-6H8 孔的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畢業(yè)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(chǎn)實踐的需要，只有 將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本設計選用法蘭盤來進行工藝編制與夾具設計，以說明書、繪圖為主，設計 手冊與國家標準為附來進行詳細說明。 2 1 概述發(fā)展 1.1 機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件， 在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具 技術也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主 要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保 證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于 工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力 作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號， 以及不同檔次的精度標準供選擇。 安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用 夾具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。 1.2 機床夾具的組成 （1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。 （2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。 （3）對刀或導向元件 保證刀具與工件加工表面的正確位置。 （4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位 置關系。 1.3 夾具設計的步驟和基本要求 1.3.1 夾具設計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、工人的 勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。 （1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求， 成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。 （2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間， 降低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。 （3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在 工件上的加工成本。 3 為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務 書夾具的結構設計使用、制造部門會簽夾具制造夾具驗收生 產(chǎn)使用。 夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。 任務書中包含內容有設計理由、使用車間、使用設備，該夾具所使用工件工序 的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位 基準、夾緊點。這是設計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結構設 計是設計人根據(jù)夾具設計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、 進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設計。夾具結構設計完成后，要會同 使用部門、制造部門就夾具的結構合理性、結構工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會 簽、交付制造。制成的夾具要同設計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共 同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方 便、安全，就可交付生產(chǎn)車間使用。 1.3.2 夾具的設計步驟 當接到夾具設計任務書后，按下面 6 個步驟，逐步設計。 （1）明確設計任務，收集研究設計的原始資料。原始資料包括如下內容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設計夾具應有的工序 圖，并了解該工序所使用的設備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余 量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結構或復雜結構的依據(jù)。 若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結構完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于 應付生產(chǎn)，則夾具結構應簡單，以便迅速制造交付使用。 C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑 床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及機 床的技術參數(shù)。 D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件 等。 E：收集國內外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結合本廠情況的合理 部分。 4 F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平， 有無壓縮空氣壓值等。 G：收集有關夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具 結構圖冊等。 （2）確定夾具結構方案，繪制結構草圖，其主要內容如下。 A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定 位元件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結構型式。 E：確定和設計其他結構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖， 進行分析比較，從中選擇出合理方案。 （3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。 A：繪制夾具總圖，盡量按 1：1 繪制，以保證直觀性。 B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。 C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 D：繪圖順序為：工件定位元件引導元件夾緊裝置其他 裝置夾具體。 （4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結構繪制完成 后，需標注五類尺寸和四類技術條件。 （5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代 號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質量等。 （6）繪制總圖中非標準件的零件圖。 1.3.3 夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注 在夾具設計中，對于初設計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件， 往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。 （1）夾具總圖上應標注的五類尺寸 5 A：夾具外形輪廓尺寸指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。 若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺 寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。 B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸主要指工件定位面與定位元件工作面 的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工 件定位誤差的依據(jù)。 C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件 之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。 D：夾具與機床的連接部分尺寸這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作 如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸 的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如 T 形槽相配的定位 鍵尺寸。 E：夾具內容的配合尺寸中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、 襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質及配合精度，否 則夾具精度無法保證。 （2） 夾具總圖上應標注的四類技術條件 夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。 A：定位元件之間的相互位置要求這是指組合定位時多個定位元件之間 的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖 頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩 V 形塊對稱線的同軸度。 B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求夾具的連接元件或 夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就 是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的 位置。 C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求 （3）五類尺寸、四類技術條件的分類 五類尺寸、四類技術條件根據(jù)是否與工序加工要求相關而分為兩類，其精 度值大小和取法不同。 6 A：與工件加工要求無直接關系的 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝 配要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定。 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件。 B： 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技 術條件直接對應，直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/51/2） 的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。 制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙 向標注。 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設計依據(jù)。 （4）夾具調刀尺寸的標注 當夾具設計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標 注調刀尺寸（調刀尺寸一般是指夾具的調刀基準到對刀元件工作表面的位置尺 寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關，也是夾具總圖上 關鍵尺寸要求。 1.3.4 夾具體設計 夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎件、組 成夾具的各種元件、機構、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要 承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具 中一個設計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本 中所占比重較大，制造周期也長，設計時，應給以足夠的重視。 （1） 夾具體和毛坯結構 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結構。 A：鑄造結構 鑄造結構夾具體的優(yōu)點如下： 可鑄出復雜的結構形狀。 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的 7 場合。 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內應 力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。 B：焊接結構其優(yōu)點如下： 容易制造，周期短。 采用鋼板、型材，如結構合理，布置得當，可減小質量。由于上述兩優(yōu) 點，特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些 結構簡單的小型夾具，如翻轉式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式 結構十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉，力求結構輕巧耐磨。 但焊接結構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得 影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。 C：裝配結構 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成， 可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)， 這樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具 體在生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。 （2）對夾具體的基本要求 A：一定的形狀和尺寸 夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構、裝置的形狀及它們 之間的布置位置。設計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構和裝置的結構 尺寸都設計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致 外形輪廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復雜計算設計。通常參照類似的夾 具結構，按經(jīng)驗類比法估計確定。 確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。 鑄造結構的夾具體，壁厚取 825mm，過厚處挖空。 焊接結構用鋼板取 610mm，剛度不夠時加筋板。 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具 體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?a:夾具體、工件都是毛面，間隙取 815mm. 8 b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取 410mm. B：足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛 度不夠時，可增設加強筋或用框形結構。若用加強筋，其壁厚取 0.70.9 倍壁 厚，高度不大于壁厚 5 倍。 C：良好的結構工藝性 以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工， 可鑄出 35mm 凸臺；各加工表面，最好在同一平面內或在同一回轉表面上，以 便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具， 要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊 裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。 1.4 鉆床夾具簡介 鉆床夾具，一般習慣上稱為鉆模。它是在鉆床上進行孔的鉆、擴、鉸、锪、 攻螺紋的機床夾具。使用鉆模加工時，是借助于鉆套確定刀具的位置和引導刀 具的進給方向。被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度來保證。而孔的 坐標位置精度，則由鉆套在夾具上的位置精度來確定，并能防止刀具在加工過 程中發(fā)生傾斜。因此，在結構上都設置安裝鉆套的鉆模板。 一：鉆模 鉆模的結構形式很多，有固定式、分度式、蓋板式、翻轉式和滑柱式等主 要類型地。 （1） 固定式鉆模：工件在鉆床上進行加工的整個過程中位置都不移動的 夾具稱為固定式鉆模。這類鉆模在加工孔系工件時一般用在搖臂鉆床及多軸鉆 床上。若用在立式鉆床上時，則只能進行單個孔的加工。使用此類夾具時，必 須借助于刀具（或心軸），使它準確地置于套筒中，以校正夾具的位置，然后 將其堅固。這類加工方式的鉆孔精度較高。但裝卸麻煩，效率很低。 （2） 分度式鉆模：分度式鉆模主要用來加工圍繞一定的回轉軸線（立軸、 臥軸、傾斜軸）分布的軸向或徑向孔系，或分布在工件幾個不同表面上的孔。 工件在一次裝夾中，靠鉆?；剞D依次加工各孔。因此，這類鉆模必須有分度裝 置。 9 廣泛用于各類機床夾具上的分度裝置分為兩類，一類為直線分度裝置；另 一類為回轉分度裝置。回轉分度裝置又根據(jù)回轉軸相對于夾具體安裝基面的位 置分為立式分度、臥式分度及斜式分度三種。 1、 分度裝置的組成 分度裝置一般由以下幾個部分組成。 A：轉動（或移動）部分 它實現(xiàn)工件的轉位（或移位）。 B：固定部分 它是分度裝置的基體，常與夾具體連接成一體。 C：對定機構 它將轉動（或移動）部分與固定部分緊固在一起，起減小加 工時的振動和保護對定機構的作用。 2、 分度對定機構 分度對定機構的結構型式很多，常見的有鋼球對定機構，結構簡單，操作 方便，常用于精度不高的場合，或作預定位；手拉式菱形銷（或圓柱銷）對定 機構。具有操縱簡便，制造較容易，不需要嚴格防塵措施等優(yōu)點。這兩種結構 在中等精度的分度裝置中應用較廣；齒輪齒條操縱的圓錐銷對定機構，其分度 對定精度較高，但要求有防塵措施；杠桿操縱單斜面對定機構，對防塵要求不 高，而分度精度較高，故使用較多。 （3） 蓋板式鉆模：蓋板式鉆模是最簡單的一種鉆模。它沒有夾具體，只 有一塊鉆模板。在一般情況下，鉆模板除了裝鉆套外，還裝有定位元件和夾緊 裝置，加工時，只要將它蓋在工件上定位，夾緊即可。蓋板式鉆模結構簡單輕 巧，一般多用于加工大型工件上的小孔。但生產(chǎn)效率低，故不適宜于大批量生 產(chǎn)。因使用時需經(jīng)常搬動，故其質量一般不超過 10Kg. （4） 翻轉式鉆模：在使用過程中，需要用手進行翻轉。因此，夾具連同 工件的質量不能太大(一般限于 810Kg 以內)。所以，它適合在幾個方向鉆孔 的小型工件加工。 （5） 滑柱式鉆模：滑柱式鉆模的結構已標準化和規(guī)格化的夾具。這種鉆 模應屬于通用夾具范疇。它可以是固定式的、移動式的或轉動式的。 滑柱鉆模通常是由夾具體、滑柱、升降模板和鎖緊機構等同部分組成。當 要設計或選用此類夾具時可直接采用標準預制造好的各部件進行組裝。 滑柱鉆模具有動作快、工作方便、各大附件互換性強、設計夾具及生產(chǎn)準 10 備周期短等特點，非常適用于批量大的生產(chǎn)過程，目前變推廣到小批的生產(chǎn)中。 二：鉆套 鉆套（又稱鉆模套筒）的作用，主要用來確定鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺 寸刀具的軸線位置。當加工一組平行的孔系，而這些孔間的距離又有一定的要 求時，則利用位置按加工要求的鉆套來保證上述孔心距離的數(shù)度，簡便可靠。 當工件批量很小、孔間距離很小、孔徑很小或者鉆模板上位置受限制而無 法采用鉆套時，也允許在鉆模板上直接加工出導引道具的導孔。 （1） 鉆套類型 鉆套的結構和尺寸已標準化。根據(jù)使用特點，鉆套有下列四種型式。 固定鉆套（JB/T8045.1-1999）主要用于小批生產(chǎn)條件下單純用鉆頭鉆孔 的工序。固定鉆套是直接裝在鉆模板的相應孔中，因此固定鉆套磨損后不能更 換。固定鉆套有兩種結構：無肩的和帶肩的。帶肩的主要用于鉆模板較薄時， 用以保持鉆套必須得導引長度。有了肩部，還可以防止鉆模板上的切屑和冷卻 液落入鉆套孔中。固定鉆套的下端應超出鉆模板，以防止帶狀切屑卷入鉆套中 而加劇鉆套的磨損。 可換鉆套（JB/T8045.2-1999）為了克服固定鉆套磨損后無法更換的缺點， 因此便有可換鉆套結構，標準可換鉆套結構的凸緣上銑有臺肩，鉆套螺釘?shù)呐_ 階形頭部壓緊在此臺肩上而防止可換鉆套轉動。擰去螺釘，便可取出可換鉆套。 采用可換鉆套的鉆模板，在安裝可換鉆套處應專門配裝一個襯套，可換鉆 套就裝在襯套中。這樣便可避免更換鉆套時損壞鉆模板。鉆套用襯套的結構和 尺寸也已標準化， 可換鉆套的實際功用仍和固定鉆套一樣，僅供單純鉆孔的工序用?？蓳Q鉆 套是用在批量較大時，便于鉆套磨損后，可以迅速更換。 快速鉆套（JB/T8045.3-1999）快速鉆套是供同一個孔須經(jīng)多種加工工步 （如鉆、擴、鉸、）所用的。由于在加工過程中須一次更換或取出鉆套以適應 不同加工刀具的需要，所以需用這種快換鉆套。標準塊換鉆套的結構除在其凸 緣銑有臺肩以供鉆套螺釘壓緊外，同時還銑出一削邊平面。當此削邊平面轉至 11 鉆套螺釘時，便可向上快速取出鉆套。為了防止直接磨損鉆模板，在采用快換 鉆套時，鉆模板上必須配有鉆套用襯套。 布置快換鉆套時，必須注意快換鉆套的臺肩位置應與刀具在加工時的旋轉 方向相適應，防止鉆套因受刀具或切削的摩擦作用而轉動時，使鉆套臺肩面轉 出鉆套螺釘而被向上抬起。 特殊鉆套：因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時， 需自行設計的鉆套稱特殊鉆套。加長鉆套，在加工凹面上的孔時使用，為減少 刀具與鉆套的摩擦，可將鉆套引導高度 H 以上的孔徑放大。斜面或圓弧面上鉆 孔，排屑空間的高度 h0.5mm,可增加鉆頭剛度，避免鉆頭引偏或折斷。小孔距 鉆套，用定位銷確定鉆套位置，兼有定位與夾緊功能的鉆套，鉆套與襯套之間 一段為圓柱間隙配合，一段為螺紋連接，鉆套下端為圓錐面，具有對工件定位、 夾緊和引導刀具三種功能。 （2）鉆套的尺寸、公差及材料 在選用標準結構的鉆套時，鉆套導引孔的尺寸與公差須有設計者決定，其 余結構尺寸則在標準中都已規(guī)定。這時，可按下述原則來確定導引孔的尺寸與 公差帶。 A：鉆套導引孔直徑的基本尺寸，應等于所導引刀具的最大極限尺寸。 B：因為由鉆套導引的刀具，都是鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸的刀具，其 結構和尺寸都已標準化和規(guī)格化，所以鉆套導引孔與刀具的配合，應按基軸制 來選定。 C：鉆套導引孔與刀具之間，應保證有一定的配合間隙，以防止兩者發(fā)生卡 住或咬死。一般根據(jù)所導引的刀具和加工精度要求來選取導引孔的公差帶：鉆 孔和擴大時選用 F7，粗鉸時選用 G7，精鉸時選用 G6. D：當采用標準鉸刀鉸 H7 或 H9 孔時，則可不必按刀具最大尺寸來計算。直 接按孔的基本尺寸，分別選用 F7 或 E7，作為導引孔的基本尺寸與公差帶。 E：由于標準鉆頭的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，故鉆頭的導引就只 須按孔的基本尺寸取公差帶為 F7 即可。 F：如果鉆套導引的不是刀具的切削部分，而是刀具的導柱部分，這時也可 以按基孔制的相應配合選取為：H7/f7、H7/g6、H6/g5。 12 三：鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模上的正確位置。常見的鉆模板有 以下幾種。 （1） 固定式鉆模板 固定在夾具體上的鉆模板稱為固定式鉆模板。鉆模板與夾具體鑄成 一體或用螺釘和銷釘連接的鉆模板，這種鉆模板可在裝配時調整位置，因而使 用廣泛。固定式鉆模板結構簡單、鉆孔精度高。 （2） 鉸鏈式鉆模板 當鉆模板妨礙工件裝缷或鉆孔后需要攻螺紋時，可采用鉸鏈式鉆模板。 鉸鏈銷與鉆模板的銷孔采用 G7/h6 配合，與鉸鏈座的銷孔采用 N7/h6 配合。鉆 模板與鉸鏈座之間采用 H8/g7 配合。鉆套導向孔與夾具安裝面的垂直度可通過 調整兩個支承釘?shù)母叨燃右员ＷC。加工時，鉆模板由菱形螺母鎖緊，由于鉸鏈 銷孔之間存在配合間隙，用此類鉆模板加工的工件精度比固定式鉆模板低。 （3） 可缷式鉆模板 氣動可調式鉆模上，采用了可缷鉆模反，工件先在可更換預定元件上預定 位，可缷鉆模板與工件止口配合實現(xiàn)五點定位，夾緊氣缸的活塞桿通過開口墊 圈將可缷鉆模板與工件一起壓緊。這類鉆模板的定位精度高，可與工件一起裝 缷。 13 2 法蘭盤的加工工藝規(guī)程 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目所給的零件是法蘭盤，法蘭(Flange)，又叫法蘭凸緣盤或突緣。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。 2.1.2 零件的工藝分析 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。從此撥叉的加工工 藝來說應選擇能夠滿足孔和半孔加工精度要求的加工方法及設備，除了從精度 要求和效率要求兩方面考慮外，還得考慮經(jīng)濟因素，所以應選擇幾個較低廉的 14 設備和材料。 2.2 確定生產(chǎn)類型 在選擇表面及孔的加工方法時，要考慮各個表面的精度和粗糙度，根據(jù)各 加工工序的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工，已知此法蘭盤零件的生產(chǎn) 類型為大批量，所以初步確定工藝安排為：工序應當集中；加工設備以通用設 備為主，大量采用專用工裝。 3 確定毛坯 3.1 確定毛坯種類 法蘭盤的材料為 45 鋼， 采用型材，型材是指按照一定標準，采用人造材 料來標準化、規(guī)?；a(chǎn)制造的材料。這類材料具有一定外觀尺寸，斷面呈一 定形狀，具有一定力學物理性能。型材既能單獨使用也能進一步加工成其他制 造品，常用于建筑結構與制造安裝。 3.2 毛坯形狀、尺寸要求 （1）各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 （2）工藝基準以設計基準相一致。 （3）便于裝夾、加工和檢查。 （4）結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.3 確定鑄件加工余量及形狀 法蘭盤采用型材，圓形截面，尺寸不大，外圓和端面的單邊加工余量 15 Z=1.0，故毛坯尺寸為：47 17。 3.5 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、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(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機 床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。此外，還應當考慮經(jīng)濟效果， 以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序 01：下料 47 17 工序 02：退火處理 工序 03：銑法蘭盤底面 工序 04：銑法蘭盤頂面 工序 05：鉆法蘭盤 15 孔；1 45倒角 工序 06：車法蘭盤外圓；1 45倒角 工序 07：鉆法蘭盤 3-6H8 孔 工序 08：去毛刺 工序 09：檢驗至圖紙要求 工序 10：包裝、入庫 3.6 工時計算 工序 01：下料 47 17 工序 02：退火處理 工序 03：銑法蘭盤底面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ， ， 。map0.1d50min/10v 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度ap0. 2）決定每次進給量及切削速度 min/6372501rdvns 16 按機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-36， 立式銑床 X52K 標準選取 600wnmin/r 當 600r/min 時wnrzf /48062.0M 按機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-37，立式銑床 X52K 標準選取rmfz/475 3）計算工時 Mzzjf0DLT = min4751.3 0.341min 工序 04：銑法蘭盤頂面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀 ， ， 。map0.1d50min/10v 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度ap0. 2）決定每次進給量及切削速度 min/6372501rdvns 按機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-36， 立式銑床 X52K 標準選取 600wi/r 當 600r/min 時wnrmzf /48062.0M 按機械制造工藝設計簡明手冊表 4.2-37，立式銑床 X52K 標準選取rmfz/475 17 3）計算工時 Mzzjf0DLT = min4751.3 0.341min 工序 05：鉆法蘭盤 15 孔；1 45倒角 工步一：鉆法蘭盤 15 孔 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表 3.16）m15 由切削表 2.7 和工藝表 4.216 查得 0.28/fmr機 （切削表 2.15）in/30v 637r/minmin/15301rD 與 637r/min 相近的轉速有 545r/min 和 680r/min，在此選取 n=680r/min in/0.321680dnvw 切削工時： ， ，ml5l57ml13 則機動工時為 in2.0i28.061321 ifnlltwm 工步二：1 45倒角 工序 06：車法蘭盤外圓；1 45倒角 工步一：車法蘭盤外圓 本工序為車法蘭盤外圓，已知加工材料為 45，有外皮；機床為 C620-1 型 臥式車床，工件裝卡在專用夾具中。 所選刀具為 YT5 硬質合金外圓車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊第一部分 表 1.1，由于 C620-1 型臥式車床的中心高度為 200mm（表 1.30），故選刀桿尺 寸 BH=16mm25mm，刀片厚度為 4.5mm。根據(jù)表 1.3，選擇車刀幾何形狀為卷 屑槽帶倒棱型前刀面，前角 ，后角 ，主偏角 ，副偏角01206a09rk 18 ，刃傾角 ，刀尖圓弧半徑 。01、rk0sm8.0 1）確定切削深度 pa 由于單邊余量為 1.0mm，故 .1p 2）確定進給量 f 根據(jù)表 1.4，在車法蘭盤外圓、刀桿尺寸為 16mm25mm、 3mm、工件直pa 徑為 100400mm 時， =0.081.59mm/rf 按 C620-1 型臥式車床的進給量（表 4.2-9），選擇 =0.25mm/rf 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。 根據(jù)表 1.30，C620-1 機床進給機構允許的進給力 =3530N。maxF 根據(jù)表 1.21，當 3mm, 0.75mm/r， ， =65m/min(預計)時，paf 045rk 進給力 =760N。fF 的修正系數(shù)為 =0.1， =1.17（表 1.29-2），故實際進給力為f fFk0fk0 =7601.17N=889.2Nf 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的 =0.25mm/r 可用。f 3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為 1mm，可轉位車刀耐用度 T=30min。 4）確定切削速度 切削速度 可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切 削速度。 根據(jù)表 1.10，當用 YT15 硬質合金車刀加工鑄件， 3mm， 0.75mm/r，切削速度 =200m/min。paf 切削速度的修正系數(shù)為 =0.8， =0.65， =0.81, =1.15, = =1.0svktvrvkvTvkM 19 (均見表 1.28），故 =200 0.8 0.65 0.81 1.15m/min96.9/min 686r/minmin/459.610rdvn 按 C620-1 機床的轉速(表 4.2-8），選擇 =760r/min 5）校驗機床功率 由表 1.24， 3mm， 0.75mm/r， 46m/min 時， =1.7KW。pafcP 切削功率的修正系數(shù) =1.17， ， =1.13， =0.8， =0.25（表crpk 0.10KPcMprkkc TPckckSPctpk 1.28），故實際切削時的功率為 =0.72KW 根據(jù)表 1.30，當 =600r/min 時，機床主軸允許功率 =7.0KW。 ，nEcPE 故所選的切削用量可在 C620-1 機床上進行。 最后決定的切削用量為 =1.0mm， =0.25mm/r， =760r/min， =96.9m/minpafn 2、確定車法蘭盤外圓的基本時間 ，ifnLj3Tfnll321 式中 =15mm， =1.0mm， =0mm， =1mm， =0.25mm/r， =760r/min, =1l1l2l3lfni 則 mi089.1i7605.3 j 工序 07：鉆法蘭盤 3-6H8 孔 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（ 工藝表 3.16）m6 由切削表 2.7 和工藝表 4.216 查得 0.28/fr機 （切削表 2.15）in/15v 796r/minmin/6150rD 與 796r/min 相近的轉速有 680r/min 和 960r/min，在此選取 n=680r/min in/8.1201dnvw 20 切削工時： ， ，ml15l0.32ml13 則機動工時為 in29.i8.6321 ifnlltwm 工序 08：去毛刺 工序 09：檢驗至圖紙要求 工序 10：包裝、入庫 4 專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 有老師分配的任務，我被要求設計工序 07：鉆 3-6H8 mm 孔，選用機床： Z3025 搖臂鉆床。 4.1 定位基準的選擇 （1）粗基準的選擇 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。選擇加工余量要求均勻的重要表面 作為粗基準。應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。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。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，所以選擇法蘭盤 45 外圓作為定位粗基準。 （2）精基準選擇的原則 基準重合原則, 基準統(tǒng)一原則互為基準的原則,自為基準。 由零件圖可知，采用心軸的定位方式，鉆 3-6H8 mm 孔，以法蘭盤 45 21 端面和 15 孔定位，為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置。 4.2 定位誤差分析 1、基準位移誤差 Y 由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上 最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用 表示。Y 工件以 15 孔在軸上定位鉆 3-6H8 mm 孔，如果工件內孔直徑與軸外圓 直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則 不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內孔都有制造誤差，于是工件 套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件 的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。 按下式計算 )(21minaxminaxYdD 式中 基準位移誤差，mm 孔的最大直徑，mmmaxD 軸的最小直徑，mmind =0.319mmm14.862-52)(21minaxY ）（ 2、基準不重合誤差 B 加工尺寸 h 的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。 這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大 位置變動量，稱為基準不重合誤差，用 表示?；鶞什恢睾险`差為 =BBd21 式中 基準不重合誤差，mmB 工件的最大外圓面積直徑公差，mmd =Bm25.0.21 4.3 夾緊裝置 22 4.3.1 夾緊裝置的組成 夾緊是工件裝夾過程的重要組成部分。工件定位以后，必須通過一定得機 構產(chǎn)生夾緊力把它固定，使工件保持準確的定位位置，以保證在加工過程中， 在切削力，慣性力以及重力等外力作用下產(chǎn)生位移或震動。這種產(chǎn)生夾緊力的 機構稱為夾緊裝置。夾緊裝置一般由力源裝置和夾緊機構（包括中間傳力機構 和夾緊元件）等組成。本套設計的夾緊則是由手柄、壓瓜、六角頭螺栓、螺母、 墊圈、支承板、凸輪等幾部分組成，通過旋轉手柄，使凸輪壓著支承板往下運 動，壓板通過螺栓將壓瓜向下移動來夾緊工件。 4.3.2 對夾緊裝置的基本要求 (1)夾緊過程可靠; (2)夾緊力大小適當; (3)結構性好; (4)使用性好。 4.3.3 夾緊力的作用點及其方向 (1)夾緊力應朝向主要限位面; (2)夾緊力的作用點應施于工件剛度好的方向和部位; (3)夾緊力的作用點應在定位支撐范圍內; (4)夾緊力的作用點應靠近工件加工表面。 4.3.4 基本夾緊機構 手動夾緊機構：主要軸螺母、心軸、快換墊圈等組成夾緊機構，此結構簡 單，方便操作，它的主要缺點是夾緊動作慢，所以在機動夾緊機構中應用較少。 4.3.5 切削力及夾緊力計算 1、切削力的計算 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（4-1）6.08.2HBDfF 鉆削力矩 式（4-2）6.0.91T 式中：D=6mm 23 maxaxmin1187491733HBBH 代入公式（4-1）和（4-2）得0.2fr N214.6F6.08. .9371T.9 2、夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP NfFN4.1521 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=6mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8 級 MPaB06MPaBs4801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應力幅： Pakma7.51li 許用應力幅： MSa3.li 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 s s=3.54 取s=4 得 MPa120 滿足要求8.24cHdF PaNc153.2 24 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 結束語 本設計中是對法蘭盤零件加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的 加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題， 如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞 動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的 定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在 問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在 保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的 目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相 關資料。最后，將這些問題一一解決。而且它們都有一個共同的特點，都采用 了一面一銷定位，夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊 力不大。因此手動夾緊滿足夾緊要求。 通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事 25 本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 謝 辭 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基 礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重 疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很 有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順 利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心 感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術 上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風， 深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細 心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導， 同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平 外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我 今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 26 參考文獻 1 李 洪機械加工工藝手冊M 北京出版社，19961 2 陳宏鈞實用金屬切削手冊M 機械工業(yè)出版社，20051 3 上海市金屬切削技術協(xié)會金屬切削手冊M上?？茖W技術出版社， 2002 4 楊叔子機械加工工藝師手冊M機械工業(yè)出版社，2000 5 徐鴻本機床夾具設計手冊M 遼寧科學技術出版社，200310 6 都克勤機床夾具結構圖冊M 貴州人民出版社，19834 7 胡建新機床夾具M 中國勞動社會保障出版社，20015 8 馮 道機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊M 安徽文化音像 出版社，2003 9 王先逵機械制造工藝學M機械工業(yè)出版社，2000 10 馬賢智機械加工余量與公差手冊M中國標準出版社，199412 27 11 劉文劍夾具工程師手冊M黑龍江科學技術出版社，1987 12 王光斗機床夾具設計手冊M上?？茖W技術出版社，20028