轴法兰盘54的加工工艺及钻绞3Φ9孔的钻床夹具课程设计论文.docx
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轴法兰盘54的加工工艺及钻绞3Φ9孔的钻床夹具课程设计论文
机械制造技术课程设计说明书
设计题目：
轴法兰盘（5-4）的加工工艺及钻
绞3-Φ9孔的钻床夹具
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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指导教师签名：
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使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
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日期：
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
序言…………………………………………………………1
一、零件的分析………………………………………………2
1.1零件的作用………………………………………….2
1.2零件的工艺分析………………………………………2
二、工艺规程设计…………………………………………….3
2.1确定毛坯的制造形式…………………………………3
2.2基面的选择……………………………………………3
2.3制订工艺路线…………………………………………4
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定………5
2.5确定切削用量及基本工时………………………….6
三夹具设计………………………………………………..12
3.1问题的提出…………………………………………12
3.2定位基准的选择…………………………………..12
3.3切削力及夹紧力计算………………………………12
3.4定位误差分析……………………………………….13
3.5夹具设计及操作的简要说明……………………..14
总结……………………………………………………..17
参考文献…………………………………………………….19
序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
法兰盘的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。
本次设计也要培养自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。
一、零件的分析
1.1零件的作用
题目所给的零件是法兰盘，其为盘类零件，用于卧式车床上。
车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。
法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。
1.2零件的工艺分析
法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
1．以Φ72为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
Φ36及其倒角以及与其垂直的端面，Φ62表面，两个2x0.5槽，7.5宽槽。
2．以A面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：
三个互成120°的ф9阶梯孔，两个侧面。
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
材料为35钢。
考虑到法兰主要承受静压力，因此选用锻件。
2.2基面的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证该面有足够的加工余量。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。
多次使用难以保证表面间的位置精度。
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。
先选取φ40外圆为定位基准。
精基准的选择应满足以下原则：
（1）“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。
（2）“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。
（3）“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。
（4）“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。
（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。
以
内孔为定位精基准，加工其它表面及孔。
主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。
2.3制订工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到保证。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1
锻造
锻造
2
退火处理
退火处理
3
铣
铣左端面
4
铣
铣右端面
5
车
车Φ120和Φ116外圆
6
车
车Φ100，Φ62和Φ55外圆
7
车
车Φ36，Φ60和Φ72内孔
8
车
车宽7.5槽
9
车
车2x0.5退刀槽
10
钻
钻3-Φ9孔，锪Φ15孔
11
钻
钻2-M8螺纹孔
12
铣
铣距离140mm侧面
13
铣
铣距离137mm侧面
14
检验
检验，入库
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“法兰盘”零件材料为35钢，硬度为170-240HBS，毛坯的重量为2.5kg,生产类型为大批生产，采用锻件。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．外圆表面（Φ120，Φ62，Φ55）
外圆Φ120和Φ62，表面粗糙度要求1.6µm,公差等级为6级，查《机械加工技术手册》（以下简称《手册》）表3-9（P87）采用车床加工。
2．内孔表面（Φ72，Φ60和Φ36）
内孔Φ72，查《手册》表3-9（P87），采取车内孔。
2.5确定切削用量及基本工时
工序1：
锻造
工序2：
退火处理
工序3：
铣左端面
1.选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,
，
，
，
。
2.决定铣削用量
1）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
2）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。
根据表查出
，则
按机床标准选取
＝750
当
＝750r/min时
按机床标准选取
3）计算工时
切削工时：
，
，
，则机动工时为
工序4：
铣右端面
1.选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,
，
，
，
。
2.决定铣削用量
4）决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
5）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。
根据表查出
，则
按机床标准选取
＝375
当
＝375r/min时
按机床标准选取
6）计算工时
切削工时：
，
，
，则机动工时为
工序5：
车Φ120和Φ116外圆
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=1.0mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=85m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×85/（3.14×120）=225（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（15+1）/225×1.0=0.07（min）
工序6：
车Φ100，Φ62和Φ55外圆
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.8mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=105m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×105/（3.14×80）=418（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/418×0.8=0.12（min）
工序7：
车Φ36，Φ60和Φ72内孔
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.6mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=106m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×106/（3.14×60）=560（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/560×0.6=0.13（min）
工序8：
车7.5槽
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=125m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×125/（3.14×52）=765（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（10+1）/765×0.4=0.04（min）
工序9：
车2x0.5退刀槽
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=125m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×125/（3.14×52）=765（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（10+1）/765×0.4=0.04（min）
工序10：
钻3-Φ9孔，锪Φ15孔
机床：
摇臂钻床
刀具：
麻花钻
切削用量：
1.钻三个通孔Φ9
刀具材料：
麻花钻
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×40/（3.14×9）=1150（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=3*（l+y+△）/nf=15/（1150×0.2）=0.21（min）
2.钻三个阶梯孔Φ15刀具材料：
高速钢。
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×40/（3.14×15）=770（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=3×（l+y+△）/nf=5/（770×0.2）=0.1（min）
工序11：
钻2-M8螺纹孔
机床：
立式钻床
刀具：
麻花钻
切削用量：
1.钻Φ8
刀具材料：
麻花钻
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×40/（3.14×9）=1150（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=3*（l+y+△）/nf=15/（1150×0.2）=0.21（min）
工序12：
铣距离140mm侧面
机床：
立式铣床X51
刀具：
镶齿三面刃铣刀（高速钢）
切削用量：
1）进给量f=2.0mm/r（见《手册》表13-8（P481））
2）切削速度Vc=20（m/min）（见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度ap=6mm（见《手册》P480叙述）
4）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×20/（3.14×100）=65（r/min）
5）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=48/（65×2.0）=0.37（min）
工序13：
铣距离137mm侧面
1）进给量f=2.0mm/r（见《手册》表13-8（P481））
2）切削速度Vc=20（m/min）（见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度由于该工序余量较大（26.5±0.5mm），所以分四次铣削成型。
根据《手册》P480叙述，通常铸铁件铣削深度为5-7mm,所以，前三次选用ap=7mm，第四次选用ap=5.5mm。
4）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（πd）=1000×20/（3.14×100）=65（r/min）
5）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=4×（l+y+△）/nf=100×4/（65×2.0）=3.08（min）
三.夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
由指导老师的分配的工序的钻3-Φ9孔的钻床夹具。
3.1问题的提出
本夹具主要用于钻3-Φ9孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。
3.2定位基准的选择
本道工序加工3-Φ9孔，精度不高，因此我们采用已加工好的Φ72孔定位，采用心轴定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求，同时因为我们加工的孔是圆周均布的孔，因此采用分度盘，在摇臂钻床上加工。
3.3切削力和夹紧力的计算
由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。
由《切削手册》得：
钻削力
式（5-2）
钻削力矩
式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。
因此进行夹紧立计算无太大意义。
只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。
3.4定位误差分析
本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。
在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。
式中
——定位副间的最小配合间隙（mm）；
——工件圆孔直径公差（mm）；
——定位销外圆直径公差（mm）。
定位销水平放置时定位分析图
3.5夹具设计及操作的简要说明
使用心轴定位，采用开口压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。
同时我们采用快换钻套和翻转式钻模板，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套，保证导向的精度，采用翻转式钻模板使装卸工件方便，这样就大大的提高了生产效率，适合于中批量生产
夹具体零件图如下
心轴-夹具零件图如下：
总结
这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。
同时也培养了自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。
这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训
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