排球少年第二季op2: 法蘭盤工藝設計(含全套CAD圖紙)法蘭盤工藝設計(含全套CAD圖紙)

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寧四川職業學院 畢業設計 論文 法蘭盤 加工工藝及夾具設計 所在學院 專 業 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 I 摘 要 法蘭盤是指在一個類似盤狀的金屬體的周邊開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,連接于管端。法蘭盤上有孔眼,可穿螺栓,使使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。它可由澆鑄而成,也可由螺紋連接或焊接構成。法蘭聯接由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成,墊片放在法蘭密封面之 間,擰緊螺母后,墊片表面上的比壓達到一定數值后產生變形,并填滿密封面上的凹凸不平處,使聯接嚴密補漏。法蘭連接使用方便,能夠承受較大的壓力,是管道施工的重要連接方式。 關鍵詞 法蘭盤 , 工藝 設計, 夾具設計 he is in a to a of to to to be It be by be by or by a a a of a of of is in on a on so is to an 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I ..................................................................................................................................... 錄 ...................................................................................................................................... 1章 序言 .............................................................................................................................. 5 械加工工藝概述 ..................................................................................................... 5 械加工工藝流程 ...................................................................................................... 5 具概述 ...................................................................................................................... 6 床夾具的功能 .......................................................................................................... 6 床夾具的發展趨勢 .................................................................................................. 7 床夾具的現狀 ............................................................................................... 7 代機床夾具的發展方向 ............................................................................... 8 第 2章 零件的分析 .................................................................................................................. 9 件的作用 .................................................................................................................. 9 件的工藝分析 .......................................................................................................... 9 第 3章 工藝規程設計 ............................................................................................................ 10 定毛坯制造方法,初步確定毛坯形狀 ................................................................ 10 準 的選擇 ................................................................................................................ 10 定工藝路線 ............................................................................................................ 10 藝路線方案一 ............................................................................................. 11 藝路線方案二 ............................................................................................ 11 藝方案的比較與分析 ................................................................................ 12 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ....................................................... 12 定切削用量及基本工時 ....................................................................................... 14 第 4章 銑距零件中心線為 244..................................... 31 題的提出 ............................................................................................................... 31 具設計 .................................................................................................................... 31 位基準的選擇 ............................................................................................ 31 削力及夾緊力計算 ..................................................................................... 32 定位誤差分析 ................................................................................................ 33 具設計及操作的簡要說明 ........................................................................ 33 第 5章 鉆φ 4................................................................................... 34 位基準的選擇 ....................................................................................................... 34 削力及夾緊力計算 ............................................................................................... 34 位誤差分析 ........................................................................................................... 35 具設計及操作說明 ............................................................................................... 35 第 6章 鉆 4 夾具設計 ................................................................................................ 35 計要求 .................................................................................................................... 35 位誤差分析 ........................................................................................................... 36 削力 的計算 ........................................................................................................... 36 緊力計算 ............................................................................................................... 36 具設計及操作的簡要說明 ................................................................................... 36 第 7章 鉆 φ6孔 夾具設計 ..................................................................................................... 37 位基準的選擇 ........................................................................................................ 37 削力及夾緊力計算 ................................................................................................ 37 位誤差分析 ........................................................................................................... 38 具設計及操作說明 ............................................................................................... 38 總 結 ........................................................................................................................................ 39 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 40 致謝 .......................................................................................................................................... 41 5 第 1章 序言 械加工工藝概述 機械加工工藝 是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程,加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟,采用機械加工的方法,直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等,使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工 裝配 包裝,就是個加工的籠統的流程。 機械加工 工藝就是在流程的基礎上,改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等,使其成為成品 或半成品,是每個步驟,每個流程的詳細說明,比如,上面說的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分為車,鉗工,銑床,等等,每個步驟就要有詳 細的數據了,比如粗糙度要達到多少,公差要達到多少。 技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況,確定采用的工藝過程,并將有關內容寫成工藝文件,這種文件就稱 工藝規程 。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣,因為實際情況都不一樣。 總的來說,工藝流程是綱領,加工工藝是每個步驟的詳細參數,工藝規程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一,它是在具體的生產條件下,把較為合理的工藝過程和操作方法,按照規定的形式書寫 成工藝文件,經審批后用來指導生產?;導庸すひ展娉桃話惆ㄒ韻履諶莨ぜ庸さ墓ひ章廢?、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規程的步驟 1 計算年生產綱領,確定生產類型。 2 分析零件圖及產品裝配圖,對零件進行工藝分析。 3 選擇毛坯。 4 擬訂工藝路線。 6 5 確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差。 6 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和 輔助工具 。 7 確定切削用量及工時定額。 8 確定各主要工序的技術要求及 檢驗方法。 9 填寫工藝文件。 在制訂工藝規程的過程中,往往要對前面已初步確定的內容進行調整,以提高經濟效益。在執行工藝規程過程中,可能會出現前所未料的情況,如生產條件的變化,新技術、新工藝的引進,新材料、先進設備的應用等,都要求及時對工藝規程進行修訂和完善。 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統稱為機床夾具。在現代生產中,機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響著加工的精度、勞動生 產率和產品的制造成本等,幫機床夾具設計在企業的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位?;布芯呱杓剖且幌鈧匾募際豕ぷ?。 隨著科學技術的發展,各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現,機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發展。各種新工藝的出現,已突破傳統的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇,可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世,提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發展,極大地推動了機械加工工藝的進步,使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事,必先利其器?!?工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來,現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發展。但工具(含夾具、刀具、量具與輔具等)在不斷的革新中,其功能仍然十分顯著?;布芯叨粵慵庸さ鬧柿?、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此,無論在傳統制造還是現代制造系統中,夾具都是重要的工藝裝備。 在機床上用夾具裝夾工件時,其主要功能是使工件定位和夾緊。 7 1.機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件,使工件 在夾具中定位和夾緊。 ( 1)定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 ( 2)夾緊 工件定位后將其固定,使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時,受到各種力的作用,若不將工件固定,則工件會松動、脫落。因此,夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2.機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 ( 1)對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊,它 能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 ( 2)導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套,能迅速地確定鉆頭的位置,并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式,故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具(鏜模)也具有導向功能。 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高,夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產研究協會的統計表明,目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的 85左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代,以適應市場激烈的競爭。然而 ,一般企業仍習慣于大量采用傳統的專用夾具。另一方面,在多品種生產的企業中,約 4 年就要更新 80左右的專用夾具,而夾具的實際磨損量僅為 15左右。特別是近年來,數控機床( 加工中心( 成組技術( 柔性制造系統( 新技術的應用,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品的投產,以縮短生產準備周期,降低生產成本。 2)能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3)適用于精密加工的高精度機床夾具。 4)適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。 8 5)采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置 ,以進一步提高勞動生產率。 6)提高機床夾具的標準化程度。 現代機床夾具的發展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高,勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多,例如用于精密分度的多齒盤,其分度精度可達± 于精密車削的高精度三爪卡盤,其定心精度為 5μ m;精密心軸的同軸度公差可控制在 1μ m 內;又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具,工件的圓度公差可達 m。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加 工的基本時間和輔助時間,以提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如,在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件,效率可提高 5倍左右;在車床上使用的高速三爪自定心卡盤,可保證卡爪在(試驗)轉速為 2600r/而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似,它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式,以適應可變因素的能力??殺湟蛩刂饕泄ば蛺卣?、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種 類主要有組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內,夾具的柔性化將是夾具發展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上,首先進行夾具元件和部件的通用化,建立類型尺寸系列或變型,以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入,主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列,為夾具工作圖的審查創造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家 標準 214891以及各類通用夾具、組合夾具標準等?;布芯叩謀曜薊?,有利于夾具的商品化生產,有利于縮短生產準備周期,降低生產總成本。 9 第 2章 零件的分析 題目所給定的零件是 床上的法蘭盤, 主要是用來安裝在機床上,起到導向的作用使機床實現進給運動,零件上精度要求較高的兩個平面用以裝配, 4 個孔是用于連接其他機構或零件的。它位于車床絲桿的末端,主要作用是標明刻度,實現縱向進給。零件的 φ100來對齊調節刻度盤上的刻度值,從而 能夠直接讀出所調整的數值;外圓上鉆有底部為 φ20 20 定位孔,實現精確定位。法蘭盤中部的通孔則給傳遞力矩的標明通過,本身沒有受到多少力的作用。 該零件年產量為 4000 件,設其備品率 α為 4,機械加工廢品率 β為 1,則該零件的年生產綱領為 Nαβ400011414200件 /年 ,查表可知該產品為中批生產。 法蘭盤是一回轉體零件 ,法蘭盤共有三組加工表面,他們之間有一定的位置要求。現分述如下 Φ 圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括 φ45圓 、 端面及倒角; φ100度倒圓 Φ20內孔及其左端倒角 圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括 端面, Φ90圓,端面,倒角 槽 32; 內孔的右端倒角 3. 以 Φ20 孔為中心加工表面 這一組加工表面包括 φ45圓,端面; φ100圓,端 面,側面; φ90 φ45度圓角 46 它們之間有一定的位置要求,主要是 (一) 左端面與 φ20 (二) 右端面與 φ20中心軸線的跳動度為 (三) φ4520 經過對以上加工表面的分析,我們可先選定粗基準,加工出精基準所在的加工表面,然 10 后借助專用夾具對其他加工表面進行加工,保證它們的位置精度。 第 3章 工藝規程設計 步確定毛 坯形狀 零件材料為 于零件年產量為 4200 件,已達到中批生產的水平,而且零件輪廓尺寸不大,而且零件加工的輪廓尺寸不大 ,在考慮提高生產率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜,因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近,內孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 基準選擇是工藝規程設計中的重要工作之一?;嫜≡竦謎酚牒俠?,可以使加工質量得到保證,生產率得以提高。否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚著,還會造成零件大批報廢,使生產無法正常進行。 1)粗基準的選 擇 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準,以便為后續的工序提供精基準。選擇粗基準的出發點是一要考慮如何分配各加工表面的余量二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的,但對于一般的軸類零件來說,以外圓作為粗基準是完全合理的。對本零件而言,由于每個表面都要求加工,為保證各表面都有足夠的余量,應選加工余量最小的面為粗基準(這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則)現選取外圓柱面和端面作為粗基準。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件,消除工件的 5 個自由度, 達到完全定位。 2)精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合與統一基準原則。以 Φ20設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不在重復。 制定工藝路線的出發點,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。在生產綱領一確定為中批生產的條件下,可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外,還應當考慮經濟效果,以便使生產成本盡量下降。 11 工序 1 粗車 φ45車右端面,車槽 32車、 半精車外圓,車右端倒角。 工序 2 粗車 φ100端面,粗車 φ90精車 φ100端面、 φ90車外圓 φ45φ100 半精車外圓 φ45φ100φ90 φ100 半精車 φ45 工序 3 精車 φ100 φ90 工序 4 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔 φ20工序 5 粗銑、精銑 φ900 工序 6 鉆 φ4、鉸 φ6 工序 7 鉆 4 工序 8 磨削外圓面 φ100 φ90 工序 9 磨削 B 面, 及 φ45圓面、 φ100φ90 工序 10 B 面拋光。 工序 11 φ100 工序 12 φ100 工序 13 檢測入庫。 藝路線方案二 工序 1 粗車 φ100圓,粗車 B 面 工序 2 鉆中心孔 φ18孔 鉸 精絞 Φ20工序 3 粗車右 φ45圓, φ90 工序 4 半精車 φ100圓,半精車 B 面并倒角 精車 φ90φ 20左側倒角 序 5 半精車右 φ45端面,倒角 精車 φ90 切槽 32車φ 201 工序 6 精車 φ100體左端面、外圓,精車 B 面 , 車過渡圓角 序 7 粗銑、精銑 φ90工序 8 鉆 4 12 工序 9 鉆 φ4、鉸 φ6工序 10 磨削 B 面 工序 11 磨削外圓面 φ100φ90序 12 磨削 φ904側平面 工序 13 金剛石車 Φ45φ90工序 14 B 面拋光 工序 15 Φ100工序 16 Φ100工序 17 檢測入庫。 藝方案的 比較與分析 Φ 面是多次加工的基準,方案一中在加工其外圓表面的同時進行了導角,工序較為集中,也方便裝夾,在一定程度上提高了生產效率。而方案二采用車削端面,可以保證精度,方案一的效率雖高但精度不能保證,應把保證精度放在首位,由于各端面及外圓柱面都與 Φ20 線有公差保證,所以加工各端面及外圓柱面時應盡量選用孔 Φ20 定位基準,故選用方案二。 械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸的確定 根據上述原始資料及加工工藝,參照實用機械加工工藝手冊分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 (單位 加工表面 工序(或工步)名稱 工序(或工步)余量 工序(或工步)基本尺寸 工序(或工步) 經濟精度 工序(或工步)尺寸及其偏差 表面粗糙度( 公差等級 公差 右端面 粗車 3 坯 3 Φ 90突臺右端 精車 1 1 精車 車 坯 3 44 4 13 槽 33 2 粗車 2Z9 41 1 坯 2Z9 50 0 Φ 45 外圓 磨削 2Z5 45 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 50 50 內孔Φ 20 鉸 2Z0 20 2Z 2Z18 18 18 坯 實心 Φ 100 左端面 精車 Z1 1 精車 車 坯 3 94 4 Φ 100 外圓 磨削 2Z00 100 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 105 2 Φ 105 Φ 100 右端面 磨削 Z1 1 精車 Z車 Z4 坯 Z3 44 4 Φ 45 外圓 磨削 2Z5 45 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 50 50 Φ 90突臺左 端 磨削 Z 精車 Z14 粗車 Z坯 Z3 11 Φ 90外圓 磨削 2Z0 90 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 95 95 Φ 4 孔 鉸 2Z 4 2Z 坯 實心 Φ 6 孔 鉸 2Z 6 2Z 坯 2Z4 4 4 90(左)兩側面 精銑 8 8 銑 9 9 坯 32 90 0 Φ 90右側面 磨削 4 4 坯 孔 鉆 2Z9 9 9 坯 實心 定切削用量及基本工時 工序 1 粗車 Φ100 端面及外圓柱面,粗車 B 面,粗車 Φ90 的外圓柱面 工件材料 δ b220 砂型鑄造 機床 刀具采用刀片材料為 桿尺寸 16?K90? ,0?15? , 0?12? ,??.計算切削用量 1 粗車 Φ 100面 1 已知毛坯長度方向的加工余量為 3慮的模鑄拔模斜度,15 2 進給量 f 根據實用機械加工工藝手冊中表 刀桿尺寸為 163 25 5及工件直徑為 100 時, f r 按 床說明書(見切削手冊)取 f r 3 計算切削速度,按切削手冊表 削速度的計算公式為 壽命 T60m/其中42, m正系數削手冊表 所 以 c 42?58.6m/4確定機的主軸轉速 π ??π04r/機床說明書 見工藝手冊表 與 504r/近的機床轉速為 480r/00r/選取80r/以實際切削速度 v110r/ 5 切削工時,按工藝手冊表 L2 20100 ?401l 22l 0, 3l0 tm??40??2 粗車 Φ 100圓柱面,同時應檢驗機床功率及進給機構強度 1 切削深度,單邊余量 Z2二次切除。 2 進給量, 根據機械加工工藝手冊取 fr 3計算切削速度 132m/確定機床主軸轉速 π ??π20r/機床說明書 見工 藝手冊表 420r/近的機床轉速為 480r/選取 480r/以實際切削速度 000 m 5 010 00 48 010 0π m???5 檢驗機床功率 主切削力削手冊表 示公式計算 cF=其中 2985,1.0, 16 650? 50600 985? 150 ? 切削時消耗功率106x = W 由實用機械加工工藝手冊表 7 床說明書可知, 電機功率為 80r/主軸傳遞的最大功率為 以正常加工。 6 校驗機床進給系統強度 已知主切削力削手冊表 示公式計算pF=其中 1940,0.9,0.6, 650? 50220 以 940? 150 ? 03N 而軸向切削力 fF=其中 2880,1.0,0.5, 650? 50220 k 向切削力 880? 150 ? 42N 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數μ 切削羅在縱向進給方向對進給機構的作用力為 F cF44203442機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為 3530N見切削手冊表 機床進給系統可正常工作。 7切削工時 t?其中 l10 1l 4 1l 2以 t410 ? ??= 3粗車 1 切削深度。單邊余量 Z2 15055 ??次切除 2 進給量 根據機械加工工藝手冊取 fr 17 3 計算切削速度 中42, m正系數削手冊表 所 以 42 ??? ?26m/ 確定機的主軸轉速 π ?? ?106π 1261000 378r/機床說明書 見工藝手冊表 與 378r/近的機床轉速為 400r/選取00r/ 所以實際切削速度000 m 3 310 00 40 010 6π m???5 切削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l30 tm?i?? 15工序 2 鉆、擴、鉸 Φ20 的中心孔 1 鉆 Φ 18機床 刀具 根據機械加工工藝手冊表 10取高速鋼鉆頭 1進給量 據切削手冊表 10鑄鐵≤ , DΦ 18時, 取 fr 2切削速度 根據機械加工工藝手冊表 10 10得 V35m/3確定機床主軸轉速 π ???18π 351000 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為555r/選取55r/ 所以實際切削速度 000 m 5518π m???4削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l911l 10 18 2l 4 tm?05?2 Φ 根據有關資料介紹,利用鉆頭進行擴鉆時,其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 鉆鉆3121?式中的鉆f、鉆v 加工實心孔進的切削用量。現已知 鉆fr 切削手冊 表 鉆v切削手冊 表 1 進給量 取 fr 按機床選取 r 2 切削速度 v 3 定機床主軸轉速 π ?? ? 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為275r/選取75r/ 所以實際切削速度 000 m 0 27 m???4 削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l911l 10 2l 4 tm?3 粗絞孔至 Φ 絞孔至 Φ 20 進給量 取 fr 按機床選取 r 2 削速度 按切削手冊選取 v 3 定機床主軸轉速 π ???20π 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為275r/選取75r/ 所以實際切削速度 000 m 0 27 520π m??? 19 4 工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l91mm;

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寧四川職業學院 畢業設計 論文 法蘭盤 加工工藝及夾具設計 所在學院 專 業 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 I 摘 要 法蘭盤是指在一個類似盤狀的金屬體的周邊開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,連接于管端。法蘭盤上有孔眼,可穿螺栓,使使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。它可由澆鑄而成,也可由螺紋連接或焊接構成。法蘭聯接由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成,墊片放在法蘭密封面之 間,擰緊螺母后,墊片表面上的比壓達到一定數值后產生變形,并填滿密封面上的凹凸不平處,使聯接嚴密補漏。法蘭連接使用方便,能夠承受較大的壓力,是管道施工的重要連接方式。 關鍵詞 法蘭盤 , 工藝 設計, 夾具設計 he is in a to a of to to to be It be by be by or by a a a of a of of is in on a on so is to an 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I ..................................................................................................................................... 錄 ...................................................................................................................................... 1章 序言 .............................................................................................................................. 5 械加工工藝概述 ..................................................................................................... 5 械加工工藝流程 ...................................................................................................... 5 具概述 ...................................................................................................................... 6 床夾具的功能 .......................................................................................................... 6 床夾具的發展趨勢 .................................................................................................. 7 床夾具的現狀 ............................................................................................... 7 代機床夾具的發展方向 ............................................................................... 8 第 2章 零件的分析 .................................................................................................................. 9 件的作用 .................................................................................................................. 9 件的工藝分析 .......................................................................................................... 9 第 3章 工藝規程設計 ............................................................................................................ 10 定毛坯制造方法,初步確定毛坯形狀 ................................................................ 10 準 的選擇 ................................................................................................................ 10 定工藝路線 ............................................................................................................ 10 藝路線方案一 ............................................................................................. 11 藝路線方案二 ............................................................................................ 11 藝方案的比較與分析 ................................................................................ 12 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ....................................................... 12 定切削用量及基本工時 ....................................................................................... 14 第 4章 銑距零件中心線為 244..................................... 31 題的提出 ............................................................................................................... 31 具設計 .................................................................................................................... 31 位基準的選擇 ............................................................................................ 31 削力及夾緊力計算 ..................................................................................... 32 定位誤差分析 ................................................................................................ 33 具設計及操作的簡要說明 ........................................................................ 33 第 5章 鉆φ 4................................................................................... 34 位基準的選擇 ....................................................................................................... 34 削力及夾緊力計算 ............................................................................................... 34 位誤差分析 ........................................................................................................... 35 具設計及操作說明 ............................................................................................... 35 第 6章 鉆 4 夾具設計 ................................................................................................ 35 計要求 .................................................................................................................... 35 位誤差分析 ........................................................................................................... 36 削力 的計算 ........................................................................................................... 36 緊力計算 ............................................................................................................... 36 具設計及操作的簡要說明 ................................................................................... 36 第 7章 鉆 φ6孔 夾具設計 ..................................................................................................... 37 位基準的選擇 ........................................................................................................ 37 削力及夾緊力計算 ................................................................................................ 37 位誤差分析 ........................................................................................................... 38 具設計及操作說明 ............................................................................................... 38 總 結 ........................................................................................................................................ 39 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 40 致謝 .......................................................................................................................................... 41 5 第 1章 序言 械加工工藝概述 機械加工工藝 是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程,加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟,采用機械加工的方法,直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等,使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工 裝配 包裝,就是個加工的籠統的流程。 機械加工 工藝就是在流程的基礎上,改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等,使其成為成品 或半成品,是每個步驟,每個流程的詳細說明,比如,上面說的,粗加工可能包括毛坯制造,打磨等等,精加工可能分為車,鉗工,銑床,等等,每個步驟就要有詳 細的數據了,比如粗糙度要達到多少,公差要達到多少。 技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況,確定采用的工藝過程,并將有關內容寫成工藝文件,這種文件就稱 工藝規程 。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣,因為實際情況都不一樣。 總的來說,工藝流程是綱領,加工工藝是每個步驟的詳細參數,工藝規程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一,它是在具體的生產條件下,把較為合理的工藝過程和操作方法,按照規定的形式書寫 成工藝文件,經審批后用來指導生產?;導庸すひ展娉桃話惆ㄒ韻履諶莨ぜ庸さ墓ひ章廢?、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規程的步驟 1 計算年生產綱領,確定生產類型。 2 分析零件圖及產品裝配圖,對零件進行工藝分析。 3 選擇毛坯。 4 擬訂工藝路線。 6 5 確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差。 6 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和 輔助工具 。 7 確定切削用量及工時定額。 8 確定各主要工序的技術要求及 檢驗方法。 9 填寫工藝文件。 在制訂工藝規程的過程中,往往要對前面已初步確定的內容進行調整,以提高經濟效益。在執行工藝規程過程中,可能會出現前所未料的情況,如生產條件的變化,新技術、新工藝的引進,新材料、先進設備的應用等,都要求及時對工藝規程進行修訂和完善。 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統稱為機床夾具。在現代生產中,機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響著加工的精度、勞動生 產率和產品的制造成本等,幫機床夾具設計在企業的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位?;布芯呱杓剖且幌鈧匾募際豕ぷ?。 隨著科學技術的發展,各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現,機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發展。各種新工藝的出現,已突破傳統的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇,可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世,提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發展,極大地推動了機械加工工藝的進步,使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事,必先利其器?!?工具是人類文明進步的標志。自 20 世紀末期以來,現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發展。但工具(含夾具、刀具、量具與輔具等)在不斷的革新中,其功能仍然十分顯著?;布芯叨粵慵庸さ鬧柿?、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此,無論在傳統制造還是現代制造系統中,夾具都是重要的工藝裝備。 在機床上用夾具裝夾工件時,其主要功能是使工件定位和夾緊。 7 1.機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件,使工件 在夾具中定位和夾緊。 ( 1)定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 ( 2)夾緊 工件定位后將其固定,使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時,受到各種力的作用,若不將工件固定,則工件會松動、脫落。因此,夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2.機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 ( 1)對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊,它 能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 ( 2)導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套,能迅速地確定鉆頭的位置,并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式,故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具(鏜模)也具有導向功能。 隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高,夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產研究協會的統計表明,目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的 85左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代,以適應市場激烈的競爭。然而 ,一般企業仍習慣于大量采用傳統的專用夾具。另一方面,在多品種生產的企業中,約 4 年就要更新 80左右的專用夾具,而夾具的實際磨損量僅為 15左右。特別是近年來,數控機床( 加工中心( 成組技術( 柔性制造系統( 新技術的應用,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品的投產,以縮短生產準備周期,降低生產成本。 2)能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3)適用于精密加工的高精度機床夾具。 4)適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。 8 5)采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置 ,以進一步提高勞動生產率。 6)提高機床夾具的標準化程度。 現代機床夾具的發展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產品精度的日益提高,勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多,例如用于精密分度的多齒盤,其分度精度可達± 于精密車削的高精度三爪卡盤,其定心精度為 5μ m;精密心軸的同軸度公差可控制在 1μ m 內;又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具,工件的圓度公差可達 m。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加 工的基本時間和輔助時間,以提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如,在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件,效率可提高 5倍左右;在車床上使用的高速三爪自定心卡盤,可保證卡爪在(試驗)轉速為 2600r/而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似,它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式,以適應可變因素的能力??殺湟蛩刂饕泄ば蛺卣?、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種 類主要有組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內,夾具的柔性化將是夾具發展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上,首先進行夾具元件和部件的通用化,建立類型尺寸系列或變型,以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式,屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入,主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列,為夾具工作圖的審查創造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家 標準 214891以及各類通用夾具、組合夾具標準等?;布芯叩謀曜薊?,有利于夾具的商品化生產,有利于縮短生產準備周期,降低生產總成本。 9 第 2章 零件的分析 題目所給定的零件是 床上的法蘭盤, 主要是用來安裝在機床上,起到導向的作用使機床實現進給運動,零件上精度要求較高的兩個平面用以裝配, 4 個孔是用于連接其他機構或零件的。它位于車床絲桿的末端,主要作用是標明刻度,實現縱向進給。零件的 φ100來對齊調節刻度盤上的刻度值,從而 能夠直接讀出所調整的數值;外圓上鉆有底部為 φ20 20 定位孔,實現精確定位。法蘭盤中部的通孔則給傳遞力矩的標明通過,本身沒有受到多少力的作用。 該零件年產量為 4000 件,設其備品率 α為 4,機械加工廢品率 β為 1,則該零件的年生產綱領為 Nαβ400011414200件 /年 ,查表可知該產品為中批生產。 法蘭盤是一回轉體零件 ,法蘭盤共有三組加工表面,他們之間有一定的位置要求。現分述如下 Φ 圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括 φ45圓 、 端面及倒角; φ100度倒圓 Φ20內孔及其左端倒角 圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括 端面, Φ90圓,端面,倒角 槽 32; 內孔的右端倒角 3. 以 Φ20 孔為中心加工表面 這一組加工表面包括 φ45圓,端面; φ100圓,端 面,側面; φ90 φ45度圓角 46 它們之間有一定的位置要求,主要是 (一) 左端面與 φ20 (二) 右端面與 φ20中心軸線的跳動度為 (三) φ4520 經過對以上加工表面的分析,我們可先選定粗基準,加工出精基準所在的加工表面,然 10 后借助專用夾具對其他加工表面進行加工,保證它們的位置精度。 第 3章 工藝規程設計 步確定毛 坯形狀 零件材料為 于零件年產量為 4200 件,已達到中批生產的水平,而且零件輪廓尺寸不大,而且零件加工的輪廓尺寸不大 ,在考慮提高生產率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜,因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近,內孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 基準選擇是工藝規程設計中的重要工作之一?;嫜≡竦謎酚牒俠?,可以使加工質量得到保證,生產率得以提高。否則,加工工藝過程中會問題百出,更有甚著,還會造成零件大批報廢,使生產無法正常進行。 1)粗基準的選 擇 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準,以便為后續的工序提供精基準。選擇粗基準的出發點是一要考慮如何分配各加工表面的余量二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的,但對于一般的軸類零件來說,以外圓作為粗基準是完全合理的。對本零件而言,由于每個表面都要求加工,為保證各表面都有足夠的余量,應選加工余量最小的面為粗基準(這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則)現選取外圓柱面和端面作為粗基準。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件,消除工件的 5 個自由度, 達到完全定位。 2)精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合與統一基準原則。以 Φ20設計基準與工序基準不重合時,應該進行尺寸換算,這在以后還要專門計算,此處不在重復。 制定工藝路線的出發點,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。在生產綱領一確定為中批生產的條件下,可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外,還應當考慮經濟效果,以便使生產成本盡量下降。 11 工序 1 粗車 φ45車右端面,車槽 32車、 半精車外圓,車右端倒角。 工序 2 粗車 φ100端面,粗車 φ90精車 φ100端面、 φ90車外圓 φ45φ100 半精車外圓 φ45φ100φ90 φ100 半精車 φ45 工序 3 精車 φ100 φ90 工序 4 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔 φ20工序 5 粗銑、精銑 φ900 工序 6 鉆 φ4、鉸 φ6 工序 7 鉆 4 工序 8 磨削外圓面 φ100 φ90 工序 9 磨削 B 面, 及 φ45圓面、 φ100φ90 工序 10 B 面拋光。 工序 11 φ100 工序 12 φ100 工序 13 檢測入庫。 藝路線方案二 工序 1 粗車 φ100圓,粗車 B 面 工序 2 鉆中心孔 φ18孔 鉸 精絞 Φ20工序 3 粗車右 φ45圓, φ90 工序 4 半精車 φ100圓,半精車 B 面并倒角 精車 φ90φ 20左側倒角 序 5 半精車右 φ45端面,倒角 精車 φ90 切槽 32車φ 201 工序 6 精車 φ100體左端面、外圓,精車 B 面 , 車過渡圓角 序 7 粗銑、精銑 φ90工序 8 鉆 4 12 工序 9 鉆 φ4、鉸 φ6工序 10 磨削 B 面 工序 11 磨削外圓面 φ100φ90序 12 磨削 φ904側平面 工序 13 金剛石車 Φ45φ90工序 14 B 面拋光 工序 15 Φ100工序 16 Φ100工序 17 檢測入庫。 藝方案的 比較與分析 Φ 面是多次加工的基準,方案一中在加工其外圓表面的同時進行了導角,工序較為集中,也方便裝夾,在一定程度上提高了生產效率。而方案二采用車削端面,可以保證精度,方案一的效率雖高但精度不能保證,應把保證精度放在首位,由于各端面及外圓柱面都與 Φ20 線有公差保證,所以加工各端面及外圓柱面時應盡量選用孔 Φ20 定位基準,故選用方案二。 械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸的確定 根據上述原始資料及加工工藝,參照實用機械加工工藝手冊分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 (單位 加工表面 工序(或工步)名稱 工序(或工步)余量 工序(或工步)基本尺寸 工序(或工步) 經濟精度 工序(或工步)尺寸及其偏差 表面粗糙度( 公差等級 公差 右端面 粗車 3 坯 3 Φ 90突臺右端 精車 1 1 精車 車 坯 3 44 4 13 槽 33 2 粗車 2Z9 41 1 坯 2Z9 50 0 Φ 45 外圓 磨削 2Z5 45 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 50 50 內孔Φ 20 鉸 2Z0 20 2Z 2Z18 18 18 坯 實心 Φ 100 左端面 精車 Z1 1 精車 車 坯 3 94 4 Φ 100 外圓 磨削 2Z00 100 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 105 2 Φ 105 Φ 100 右端面 磨削 Z1 1 精車 Z車 Z4 坯 Z3 44 4 Φ 45 外圓 磨削 2Z5 45 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 50 50 Φ 90突臺左 端 磨削 Z 精車 Z14 粗車 Z坯 Z3 11 Φ 90外圓 磨削 2Z0 90 精車 2Z 車 2Z 坯 2Z5 95 95 Φ 4 孔 鉸 2Z 4 2Z 坯 實心 Φ 6 孔 鉸 2Z 6 2Z 坯 2Z4 4 4 90(左)兩側面 精銑 8 8 銑 9 9 坯 32 90 0 Φ 90右側面 磨削 4 4 坯 孔 鉆 2Z9 9 9 坯 實心 定切削用量及基本工時 工序 1 粗車 Φ100 端面及外圓柱面,粗車 B 面,粗車 Φ90 的外圓柱面 工件材料 δ b220 砂型鑄造 機床 刀具采用刀片材料為 桿尺寸 16?K90? ,0?15? , 0?12? ,??.計算切削用量 1 粗車 Φ 100面 1 已知毛坯長度方向的加工余量為 3慮的模鑄拔模斜度,15 2 進給量 f 根據實用機械加工工藝手冊中表 刀桿尺寸為 163 25 5及工件直徑為 100 時, f r 按 床說明書(見切削手冊)取 f r 3 計算切削速度,按切削手冊表 削速度的計算公式為 壽命 T60m/其中42, m正系數削手冊表 所 以 c 42?58.6m/4確定機的主軸轉速 π ??π04r/機床說明書 見工藝手冊表 與 504r/近的機床轉速為 480r/00r/選取80r/以實際切削速度 v110r/ 5 切削工時,按工藝手冊表 L2 20100 ?401l 22l 0, 3l0 tm??40??2 粗車 Φ 100圓柱面,同時應檢驗機床功率及進給機構強度 1 切削深度,單邊余量 Z2二次切除。 2 進給量, 根據機械加工工藝手冊取 fr 3計算切削速度 132m/確定機床主軸轉速 π ??π20r/機床說明書 見工 藝手冊表 420r/近的機床轉速為 480r/選取 480r/以實際切削速度 000 m 5 010 00 48 010 0π m???5 檢驗機床功率 主切削力削手冊表 示公式計算 cF=其中 2985,1.0, 16 650? 50600 985? 150 ? 切削時消耗功率106x = W 由實用機械加工工藝手冊表 7 床說明書可知, 電機功率為 80r/主軸傳遞的最大功率為 以正常加工。 6 校驗機床進給系統強度 已知主切削力削手冊表 示公式計算pF=其中 1940,0.9,0.6, 650? 50220 以 940? 150 ? 03N 而軸向切削力 fF=其中 2880,1.0,0.5, 650? 50220 k 向切削力 880? 150 ? 42N 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數μ 切削羅在縱向進給方向對進給機構的作用力為 F cF44203442機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為 3530N見切削手冊表 機床進給系統可正常工作。 7切削工時 t?其中 l10 1l 4 1l 2以 t410 ? ??= 3粗車 1 切削深度。單邊余量 Z2 15055 ??次切除 2 進給量 根據機械加工工藝手冊取 fr 17 3 計算切削速度 中42, m正系數削手冊表 所 以 42 ??? ?26m/ 確定機的主軸轉速 π ?? ?106π 1261000 378r/機床說明書 見工藝手冊表 與 378r/近的機床轉速為 400r/選取00r/ 所以實際切削速度000 m 3 310 00 40 010 6π m???5 切削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l30 tm?i?? 15工序 2 鉆、擴、鉸 Φ20 的中心孔 1 鉆 Φ 18機床 刀具 根據機械加工工藝手冊表 10取高速鋼鉆頭 1進給量 據切削手冊表 10鑄鐵≤ , DΦ 18時, 取 fr 2切削速度 根據機械加工工藝手冊表 10 10得 V35m/3確定機床主軸轉速 π ???18π 351000 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為555r/選取55r/ 所以實際切削速度 000 m 5518π m???4削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l911l 10 18 2l 4 tm?05?2 Φ 根據有關資料介紹,利用鉆頭進行擴鉆時,其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 鉆鉆3121?式中的鉆f、鉆v 加工實心孔進的切削用量。現已知 鉆fr 切削手冊 表 鉆v切削手冊 表 1 進給量 取 fr 按機床選取 r 2 切削速度 v 3 定機床主軸轉速 π ?? ? 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為275r/選取75r/ 所以實際切削速度 000 m 0 27 m???4 削工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l911l 10 2l 4 tm?3 粗絞孔至 Φ 絞孔至 Φ 20 進給量 取 fr 按機床選取 r 2 削速度 按切削手冊選取 v 3 定機床主軸轉速 π ???20π 機床說明書 見工藝手冊表 與 近的機床轉速為275r/選取75r/ 所以實際切削速度 000 m 0 27 520π m??? 19 4 工時,按工藝手冊表 tm?i ;其中 l91mm;
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