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1、 摘 要详细介绍了双法兰零件加工工艺方法和夹具设计过程,双法兰是一种薄壁缸体零件，在加工过程中容易变形,加工精度难以保证，如果能采用合适加工工艺和夹具,完全可以解决这一问题。分析双法兰的工况特点，提高劳动生产率，通过对双法兰零件的工艺分析，进行了双法兰零件的加工工艺及其专用夹具的设计，设计合理的夹具确保双法兰的加工精度，提高生产效率，降低劳动强度，具有很高的经济效益。关键词：双法兰、加工工艺、夹具设计- I -目 录1 绪论31.1 夹具设计的特点31.2 夹具分类32 零件分析62.1 零件介绍62.2 零件技术要求及工艺分析72.3加工工序安排83 工艺规程的设计103.1 确定毛坯制造形
2、式103.1.1 零件材料的选择103.1.2 确定生产类型103.2 基面的选择103.2.1 粗基准选择原则113.2.2精基准的选择原则113.2.3基准的选择113.3 机械加工工序安排133.3.1工艺路线的拟定133.3.2双法兰加工工艺卡片134 工艺装备的选择164.1 机床的选择164.2 刀具的选择175 确定加工余量195.1 加工余量的确定195.2 切削用量的确定205.2.1 粗加工切削用量的选择原则205.2.2 精加工时切削用量的选择原则205.2.3 确定切削用206 夹具设计236.1夹具设计的方法和步骤236.2加工与法兰端面垂直端面及孔时的夹具设计236
3、.2.1设计时应注意的问题236.2.2定位装置246.2.3夹紧装置246.2.4夹具在车床轴上的安装246.2.5夹紧力的计算246.2.6定位误差分析256.3钻孔夹具设计256.3.1设计时应注意的问题256.3.3钻模板的设计256.3.4钻模对刀误差的计算25结 论27致 谢28参考文献291 绪论随着科技不断的发展，使机械工业得到了很大的提高，特别是近年来机械工业领域正向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展。随着机械工业的发展，其他各工业部门都想着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程
4、序。机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具，可以提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装备。夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件的加工精度劳动生产率和产品的制造成本等1。1.1 夹具设计的特点1 夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度的计算。2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3确保产品加工质量，提高劳动
5、生产率是夹具设计工作的主要任 务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.2 夹具分类1 通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化,而且具有一定通用性的夹具,如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强,可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化,且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状复杂的工件,一般适用于单件小批量生产中。2 专用夹具这类夹具是专为零件的某一道工序的加工而设计和制造的
6、。在产品相对稳定、批量较大的生产中,常用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。3 可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件,只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更广;后者则是一种专用可调夹具,它按成组原理设计并能加工一族相似的工件,故在多品种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。4 组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性,可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸,清洗后留待组装新夹具。由于
7、使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有减少专用夹具数量等优点,因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。组合夹具也已经商品化。5 自动线夹具自动线夹具一般分为两种:一种为固定式夹具,它与专用夹具相似;另一种为随行夹具,使用中夹具随着工件一起运动,并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。按使用机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时,机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同点是机床的切削成形运动
8、不同,故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也各不相同。按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心夹具等【2】。2 零件分析2.1 零件介绍双法兰是某汽车发动机缸体的主要部件，它的特点是结构小，结构紧凑，壳壁厚度不均匀，内部有筋、隔，成腔型；外壁上有平面及轴承支承空，这些孔和面的精度与表面粗糙度有较高要求.它是连接两垂直轴的蜗杆传动的重要壳体，内腔有筋及墙板。它支撑和包容着两个垂直轴的传动，保证其运动和动力进行驱动和分配，彼此按照一定的传动关系进行协调运动，因此必须使两轴及其支撑零件保持其正确的相互位置关系。所以双法兰
9、壳体零件的加工质量好坏对整合整个机器的精度性能和寿命都有直接影响。双法兰要求要加工面的粗糙度较高，形位公差要求也较高，有一定的耐热性，强度和耐磨性。,所有尺寸精度要求高,要求不得渗漏,表面无冷隔花纹、裂纹等缺陷。图1-1 零件工程图2.2 零件技术要求及工艺分析本零件的毛坯为铸件,材料是铝合金ZL205A.由图1可知,该零件为铝合金结构紧凑，形状复杂的薄壁零件,外圆、端面、内孔精度高。尺寸公差为最小0. 11mm,表面粗糙度最低为2.5,其径向圆跳动度为0. 040mm以内,另外位置度要求也较高,该零件需要大批量生产。用车床加工双法兰壳体时,在工件的安装、刀具的使用、加工方法等方面,均有较多不
10、利因素,因而加工起来比较困难。零件壁薄,刚性差,强度弱,在装夹及加工过程中很容易产生变形。主要的技术要求及分析入下表：项目说明孔相对于凸台、孔的圆跳动为0.040mm，且以AB作为基准。法兰端面与孔的垂直度为0.040mm，且以AB作为基准。法兰端面与孔的垂直度为0.040mm。并以CD为基准。（1）技术精度1）粗车端面与止口的过程中,要以法兰端面为基准,应保证工件与刀具的平行度,用来保证 0.040AB及0.040AB.故法兰端面是人上重要的基准面.2)粗车端面与止口是一次装夹完成,只需更换刀具即可完成操作.粗车时止口时,要通过镗刀完成,要保证刀架及刀柄与法兰端面的垂直度.3)为保证法兰的整
11、体联接精度及轴的配合,要保证法兰端面与法兰孔的垂直度0.040CD4) 、等孔都有较高的尺寸精度要求,以保证轴和轴的配合精度,从而提高传动精度.5)联接螺栓孔与法兰中心线有较高的尺寸要求,保证安装的位置,提高传动精度和稳定性.2.3加工工序安排根据粗精分开，先粗后精的原则，对双法兰主要加工面先进行粗加工，然后进行时效处理，再进行精加工。ZL205A已经满足双法兰工作时对材料力学性能的要求，所以不必再安排热处理工序。双法兰零件的表面粗糙度最高要求是，精车表面，表面粗糙度1.2510，故精车表面可达到要求。孔精度要求、，精镗孔0.635，故精镗孔可达到要求。最后钻孔。零件如图2-1（零件主视图）图
12、2-2(零件左视图)图2-3(零件斜二侧视图)所示：图2-1 零件主视图图2-2 零件左视图图2-4零件左视图图2-3 零件斜二侧视图3 工艺规程的设计3.1 确定毛坯制造形式3.1.1 零件材料的选择双法兰要求较高的耐热性、热强性和很好的力学性能。选择铝铜合金，型号ZL205A。ZL205A是一种高强度的铝铜合金，微量元素V、B、Zr等元素进一步提高了合金的热腔性。Cd能够改善合金的人工时效，显著提高了合金的力学性能。精加工可以采用精车、精镗等加工方法。3.1.2 确定生产类型生产纲领公式查看公式（3-1） （3-1）其中：零件的生产纲领（件/年）产品的年生产量（台/年）备用品率废品率每台机
13、械生产中该零件的数量所以=5000 （1+5%）（12%）=16350（件/年）该零件是小型机械零件，由以上生产纲领可知，该零件的生产类型是大批生产。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。3.2.1 粗基准选择原则1 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。2如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择
14、该表面作粗基准。3选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。4 粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。根据以上原则，本零件选取高为法兰端面作为粗基准。3.2.2精基准的选择原则1用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。2 尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。3 当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。4为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。5精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“
15、便于装夹”原则【3】。3.2.3基准的选择基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的点、线、面。基准有设计基准和工艺基准两大类。(1) 设计基准设计基准是在零件图上一确定其他的点、线、面位置的基准。双法兰零件端面凸台、孔、外轮廓、止口的设计基准均为孔的轴心线。法兰孔、法兰孔外轮廓、导油槽、密封圈的设计基准为密封圈的中心线。(2) 工艺基准在零件加工、测量、装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。安用途不同，有可以分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。1） 定位基准 加工端面和止口时,面3、锥面1、圆柱面2为定位基准。如图3.1:图3.1 钻端面孔时，经同样以内孔及止口定位，以孔端面及法兰端面3为基准。如图3.2所示：
