机械制造技术课程设计-法兰盘零件加工工艺及钻6xΦ8孔夹具设计（全套图纸） .doc

哈尔滨理工大学课程设计说明书机械制造技术课程设计说明书设计题目： 制定法兰盘零件(图5-21)的加工工艺,设计 钻6x8.5孔的钻床夹具 全套图纸，加153893706专 业：班 级：学 号：姓 名：指导教师：机械工程系2012年 11 月 22 日绪 论机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。机械制造技术是一门非常重要的技术，人类的发展过程就是一个不断的制造过程。机械制造工艺学课程设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。（1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识，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，保证零件的加工质量。（2）提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工的夹具的能力。（3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下良好基础。目录第1章 零件的分析1.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析3第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形成42.2 基面的选择42.3 制定工艺路线42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5 确定切削用量及基本工时9第3章 夹具设计3.1 问题的提出293.2 定位误差分析303.3 夹具操作的简单说明30感想31参考文献32 一、 零 件 的 分 析 （一）零件的作用题目所给定的零件是法兰盘（二）（见附图1）， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。零件上精度要求较高的两个平面用以装配。（二）零件的工艺分析 法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以45.5为中心 ,包括:两个164mm的端面, 尺寸为80h7mm的圆柱面, 尺寸为94mm的圆柱面及上面的8xm4mm的透孔. 94mm的外圆柱面及上面的6个8.5mm的销孔, 94mm端面是距离中心线为15mm的一个平面.这组加工表面是以45.5mm为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 二、 工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式零件材料为ht50，由于零件的设计要求为中批生产的水平，选通用设备,而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造。故从提高生产率，保证加工精度上考虑也是可以的。(二)基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1） 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取164外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。（三）制定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合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序尽量集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。采用车削端面，可以保证精度, 由于各端面及外圆柱面都与45.5轴线有误差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用45.5孔为定位基准。1.工艺路线方案一： 工序 1 粗车164端面及外圆柱面，粗车b面，工序 2 粗车94端面及外圆柱面工序 3 钻、扩、粗绞45.5的孔 工序 4 粗车164、94外圆柱面上的倒角，粗车45.5孔b面的倒角工序 5 粗车164端面及外圆柱面，粗车a面，粗铣80h7孔的端面及外圆柱面, 粗车45.5孔a面的倒角工序 6 热处理,工序 7 半精车164的端面及外圆，半精车a面工序 8 半精车80h7的端面及外圆，半精车45.5孔a面的倒角工序 9 半精车164的端面及外圆，半精车b面工序 10 半精车94的端面及外圆,半精车45.5孔b面的倒角工序 11 钻、扩、绞8.5的孔，钻、绞m4的孔工序 12 精车164、94的a端面及外圆柱面工序 13 精车164、80h7的b端面及外圆柱面工序 14 去毛刺, 清洗, 终检2.工艺路线方案二： 工序 1 粗车164端面及外圆柱面，粗车b面，工序 2 粗车94端面及外圆柱面工序 3 钻、扩、粗绞45.5的孔 工序 4 粗铣94圆柱面上的平面工序 5 半精车164的端面及外圆柱面，半精车b面，半精车94的外圆柱面，粗车164、94外圆柱面上的倒角，粗车45.5孔b面的倒角工序 6 粗车164端面及外圆柱面，粗车a面，粗铣80h7孔的端面及外圆柱面, 粗车45.5孔a面的倒角工序 7 热处理,精车164的端面及外圆，精车a面工序 8 精车80h7的端面及外圆，精车45.5孔a面的倒角工序 9 精车164的端面及外圆，精车b面工序 10 精车94的端面及外圆,精车45.5孔b面的倒角工序 11 钻、绞、扩45.5的孔工序 12 钻8.5的孔，钻、绞m4的孔工序 13 磨164、94的端面及外圆柱面工序 14 磨b面工序 15 磨a面及80h7的端面及外圆工序 16 去毛刺工序 17 清洗,终检3、工艺方案的比较与分析：上述两个方案的特点在于：方案二 采用同时粗车,精车加工两个端面，可以提高效率，而方案一采用分别车削端面，可以保证精度，方案一把保证精度放在首位，方案二把效率放在首位,两相比较故选用方案一分别车削两端面。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。（四）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ht50，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：1.80h7mm外圆表面外圆表面为it7级，参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6800.017 半精车外圆1.481.40.1粗车外圆384.4+0.3毛坯589.40.52.外圆表面164mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6164-0.46 半精车外圆1.4164.6粗车外圆4166毛坯61700.8394mm中外圆柱面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精磨外圆0.294-0.6粗磨外圆0.894.2 半精车外圆1165.2粗车297.2毛坯60157.214孔45.5mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差铰孔0.245.5+0.04545.5扩孔0.945.3+0.145.3钻孔0.943.5+0.643.5毛坯105. mm的端面1）按照工艺手册，铸件重量为1.6kg，mm端面的单边加工余量为2.03.0，取z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为； 2）精车余量：单边为0.2mm（见实用机械加工工艺手册中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；3）半精车余量：单边为0.6mm（见实用机械加工工艺手册中表11-27），半精车公差的加工精度为it9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为it11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；可以知道：毛坯名义尺寸为：164+2=166（mm）毛坯的最大尺寸：166+0.7=166.7（mm）毛坯的最小尺寸：166-0.8=165.2（mm）粗车后最大尺寸：164+1.2=165.2（mm）粗车后最小尺寸：165.2-0.32=164.88（mm）半精车后最大尺寸：164+0.6=164.6（mm）半精车后最小尺寸：164.6-0.12=164.48（mm）精车后尺寸为164mm加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差铸造毛坯粗车半精车精车加工前尺寸最大166.7165.2164.6最小165.2164.88164.48加工后尺寸最大166.7165.2164.6164.12最小165.2164.88164.48163.66加工余量21.20.60.2加工公差-0.32-0.12-0.46法兰盘的铸件毛坯图见附图（五）确定切削用量及基本工时 工序 1 粗车端面及外圆柱面，粗车b面，1.加工条件工件材料：ht50 b=220mpa 模铸加工要求：车削mm端面及外圆柱面，粗车b面机床：卧式车床 刀具：采用刀片的材料为yt15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15,=12,=0.5mm2计算切削用量(1) 粗车mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm24mm,以及工件直径为164时，f =0.61.0mm/r按车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命t=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=148.8(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 502r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与502r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1l=81mm , =2mm, =0, =0 tm=0.27(min)(2) 粗车mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1) 切削深度，单边余量z=2mm,分二次切除。2) 进给量，根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3)计算切削速度132m/min4)确定机床主轴转速 ns= 256r/min 与256r/min相近的机床转速为480r/min现选取480r/min 所以实际切削速度= 5) 检验机床功率其中2985，1.0，0.65，-0.15， =0.63 =0.61 =29851.00.52400.630.89=1122.4(n)切削时消耗功率2.46(kw)ca6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度已知主切削力1122.4n.径向切削力其中1940，0.9，0.6，-0.3，=0.59=0.5 所以 =19401.50.52400.590.5=203(n) 而轴向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.34=1.17 轴向切削力 =28801.50.52400.341.17=442(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=+(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530n(见切削手册表1.30)故机床进给系统可正常工作。7)切削工时t=其中l=15mm =4mm =2mm 所以t=0.4min工序 2 粗车端面及外圆柱面机床：卧式车床 刀具：采用刀片的材料为yt15，刀杆尺寸1625mm,=90,=15,=12,=0.5mm(1) 粗车mm端面1) 切削深度。单边余量z=1.2mm2) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=437m/min3) 确定机床主轴转速ns= 595r/min与595r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=47mm; =4mm; =2mm; t=i=x1=0.09(min)(2) 粗车mm外圆柱面1) 切削深度 单边余量为z=2mm 分2次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=95m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 305r/min与305r/min相近的机床转速为365r/min。现选取=365r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=35mm; =5mm; =0mm; t=i=x2=0.13(min)工序 3 钻、扩45.5的孔 (1) 钻43.5mm孔机床：z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头w43cr4v. 1)进给量 根据切削手册表10-66,当铸铁hb200时，d=43时，取f=0.3mm/r 2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得v=35m/min. 3)确定机床主轴转速ns= 259r/min,与259r/min相近的机床转速为320r/min。现选取=320r/min。所以实际切削速度=4)削工时。 t=i ;其中l=15mm; =4mm; =0mm; t= =0.27(min)(2) 45.5mm孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 120.8r/min与120.8r/min相近的机床转速为150r/min。现选取=150r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=15mm; =4mm; =0mm; t= =0.27(min) 工序 4 粗车164、94外圆柱面上的圆倒角r2,r31)确定背吃刀量a； 半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)确定进给量：查切削用量简明手册表1.6：加工材料ht200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.100.15 mm/r。再根据ca6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度t=60mm。3)确定切削速度v ：根据切削用量简明手册表1.27，=142.020 m/min=452.292 r/min按ca6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）选择与452.292r/min相近似的机床转速n =450r/min,则实际切削速度v = 141.3m/min。4）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：t=0.315min。工序 5 粗车164端面及外圆柱面，粗车a面，粗铣80h7孔的端面及外圆柱面, 加工要求：车削mm端面及外圆柱面，粗车a面机床：卧式车床 刀具：采用刀片的材料为yt15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15,=12,=0.5mm2计算切削用量(1) 粗车mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm24mm,以及工件直径为164时，f =0.61.0mm/r按车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命t=60min (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=148.8(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 502r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与502r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1l=81mm , =2mm, =0, =0 tm=0.27(min)(2) 粗车mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1) 切削深度，单边余量z=2mm,分二次切除。2) 进给量，根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3)计算切削速度132m/min4)确定机床主轴转速 ns= 256r/min 与256r/min相近的机床转速为480r/min现选取480r/min 所以实际切削速度= 5) 检验机床功率其中2985，1.0，0.65，-0.15， =0.63 =0.61 =29851.00.52400.630.89=1122.4(n) 切削时消耗功率2.46(kw) ca6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw,机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度已知主切削力1122.4n.径向切削力其中1940，0.9，0.6，-0.3，=0.59=0.5 所以 =19401.50.52400.590.5=203(n) 而轴向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.34=1.17 轴向切削力 =28801.50.52400.341.17=442(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=+(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530n(见切削手册表1.30)故机床进给系统可正常工作。7)切削工时t=其中l=10mm =0mm =0mm 所以t=0.02min8)粗铣80h7孔的端面及外圆柱面, 加工条件：工件材料：ht50,b =0.16gpa hb=190241,金属型铸造。加工要求：以80h7孔上端面为精基准，钻、扩、铰、精铰80孔,孔的精度达到it7。机床： 立式钻床5251）. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2）.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。3）.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 铰孔： 精铰： 工序7 半精车164的端面及外圆，半精车a面(1) 半精车164mm端面1) 切削深度 单边余量z=1.2mm2) 进给量根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=437m/min4) 确定机床主轴转速ns= 532r/min与532r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度 =5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=2mm; =0mm; =0mm; t=i=1=0.02(min)(2) 半精车mm外圆柱面1) 切削深度 单边余量为z=0.2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速 ns= 235r/min与235r/min相近的机床转速为260r/min。现选取=260r/min。所以实际切削速度=工序 8 半精车80h7的端面及外圆，半精车45.5孔a面的倒角 (1) 半精车80h7的端面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。进给量f 根据实用机械加工工艺手册表2.4-2.取f0.2mm/r机床主轴转速480r/min所以切削工时tm=0.44（min）(2) 半精车80h7mm外圆柱面粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略进给量f 根据机械加工工艺手册表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n=480r/min 所以切削工时t=0.33 min工序 9 半精车164的端面及外圆 1) 切削深度 单边余量为z=0.2mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=98m/min4) 确定机床主轴转速ns= 589r/min与589r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=35mm; =5mm; =0mm; t=i=0.66(min)(2) 半精车164外圆1) 切削深度 单边余量为z=0.2mm 一次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=138m/min 4)确定机床主轴转速ns= 267r/min与267r/min相近的机床转速为260r/min。现选取=260r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1t=i ;其中l=35mm; =5mm; =0mm; t=i=0.76(min)工序 10 半精车94的端面及外圆,半精车45.5孔b面的倒角1) 进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 65.3r/min与65.3r/min相近的机床转速为150r/min。现选取=150r/min。所以实际切削速度=4) 工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=47mm; =5mm; =0mm; t= =0.69(min)工序 11 钻、扩、绞8.5的孔，钻、绞m4的孔(1) 钻8.5的孔刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头w43cr4v.1)进给量 根据切削手册表10-66,当铸铁hb200时，d