法兰盘课程设计说明书46701

1、.机械制造工程学课程设计说明书题目 :法兰盘 零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计学生 :凯学号 :090203126院系 :机电工程学院专业 :机械设计制造及自动化班级 :090203班指导老师 :庆明.目录一、序言 .二、设计容 .三、计算生产纲领、确定生产类型.四、零件的分析.1、零件的作用2、零件的工艺分析五、工艺规程设计.1、定位基准选择2、工件表面加工方法选择3、制定工艺路线4、以工序为例说明确定切削用量的依据.六、夹具设计.1、问题的提出.2、夹具设计.3、夹具操作的简要说明.七、总结 .八、参考文献.一、序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、 部分专业

2、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。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1. 培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。2. 熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。二、设计任务（ 1）对零件图进行工艺分析。（ 2）对零件进行分析后，初步拟定工艺路线、确定切削余量、绘制零件的毛坯图，填写机械加工工艺过程卡。（ 3）进行切削用量、机械加工时间等的计算和查表。（ 4）填写机械加工工序卡片。（ 5）对指定工序提出工装设计任务书。（ 6

3、）根据工装设计任务书（教师指定）进行机床专用夹具设计，包括设计方案的确定、 结构设计、 定位误差和夹紧力的计算，绘制夹具装配图、零件图等等。（ 7）编写课程设计说明书。（ 8）进行课程设计答辩三、计算生产纲领、确定生产类型生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度， 决定了所应选用的工艺方法和工艺装备1、 生产纲领计算：N=Qn（ 1 a b ）式中：N零件的年产量（件/ 年）；Q产品的年产量（台/ 年）；.n每台产品中该零件的数量（件/ 台）；a该零件的备品率（备品百分率）；b该零件的废品率（废品百分率）。根据生产要求可以确定生产类型为中

4、批生产。四、 零件的分析1、零件的作用题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的 100 外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值， 从而能够直接读出所调整的数值； 外圆上钻有底部为 4mm上部为 6mm的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。2、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200. 0450.12mm的外圆柱面及左端面 , 尺寸为0mm的孔为中心 , 包括： 100 0 .3445 00 .017mm的圆柱面 , 90mm的外圆

5、柱面、右端面及上面的4 个 9mm的透孔，45 00 .6 mm的外圆柱面及上面的6mm， 4mm的孔 , 90mm端面上距离中心线分别为34mm和 24mm的两个平面。并且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 , 然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表.五、工艺规程设计5.1 确定毛配的制造形式零件材料为 HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。5.2 基面的选择基面选择是工

6、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。 选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的， 但对于一般的轴类零件来说， 以外圆作为粗基准是完全合理的。 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

7、择原则里的余量足够原则）现选取 45 外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，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。5.3 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，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具， 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。工艺路线方案一工序 1粗铣 20 孔两端面工序 2钻、粗铰孔 20工序 3粗铣 90外圆柱

8、面上平行于轴线的两个平面工序 4精铣 20孔两端的端面工序 5精绞 20的孔工序 6粗车 45、 90、 100 的外圆，粗车 B 面与 90 的右端面工序 7半精车 45、 90、 100 的外圆，半精车 B 面与 90 的端面，对 100、 90、 45 的圆柱面倒角，倒 45 两端的过度圆弧，车退刀槽，车 20 孔两端的倒角工序 8精车 100 外圆面，精车 B 面，精车 90 的右端面，精车 45的圆柱面工序 9精铣 90 外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序 10钻 4-9透孔工序 11钻 4 孔，钻铰 6 的销孔工序 12磨 45、 100 的外圆工序 13磨 90 外圆柱面上距离轴

9、线24mm的平面工序 14磨 B 面工序 15刻字划线工序 16 100 外圆无光镀铬工序 17检查入库工艺方案二工序 1粗车 100 端面及外圆柱面，粗车B 面，粗车 90 的外圆柱.面工序 2粗车 45 端面和倒角及外圆柱面，粗车90 的端面工序 3钻、粗绞 20 的孔工序 4粗铣、精铣 90 圆柱面上的两个平面工序 5钻 4孔，扩 6孔工序 6钻 4-9的孔工序 7粗车、精车 B 面，半精车 100 端面、外圆柱面和倒角及 90外圆柱面，倒角；精车 100 端面、外圆柱面及 90 外圆柱面、车 20 左倒角工序 8半精车 45 端面、外圆柱面，倒角，精车 45 端面、外圆柱面及 90 右

10、端面，车 20 右倒角工序 9精铰孔 20工序 10磨 90 外圆柱面上距离轴线24mm的平面及右侧 45 外圆柱面工序 11磨 100 外圆柱面，磨B 面工序 12刻线刻字工序 13镀铬工序 14检测入库通过比较两个方案，第一个方案加工的顺序比较混杂，零件加工精度没方案二高，所以最总选择方案二来加工零件。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片5.4 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 HT200，硬度 200HBS，毛坯重量约为 2.8KG，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.

11、 450 0.017 mm外圆表面此外圆表面为IT6 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.工序名称工序余量精车外圆0.6半精车外圆1.4粗车外圆3毛坯52. 外圆表面 1000. 120.34工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差450.017 4500 .01745.60.1 45.600.147+0.3 47 00.21500.5 50 00.55mm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精车外圆0.6100-0 。46半精车外圆1.4100 6粗车外圆4102毛坯61060.83 B 面中外圆柱面参照实用机械加工工艺

12、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精磨外圆0.245-0.6粗磨外圆0.845.2半精车外圆146粗车347毛坯55014孔 20 00.045 mm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尺寸及公差0.12 100 0.34 106 00. 88工序尺寸及公差 45 00.1234501.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0.220+0. 2000.045扩孔0.919.8+0.1 19.8 00.1钻孔418+0.6 1800.6毛坯145. 4500.017 mm的端面1）按照工艺手册表6-28 ，铸件重量为2.8

13、kg ， 4500.017 mm端面的单边加工余量为 2.0 3.0 ，取 Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28 ，材质系数取 M 1 ，复杂系数取 S2 ，则铸件的偏差为00.78 ；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

14、，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； 4500 .017 mm端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：毛坯名义尺寸 96最大余量91最小余量最大余量最大余量加工方向最小余量最小余量精车.半精.车精车.由图可以知道：毛坯名义尺寸为：94+2=96（ mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7 （ mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（ mm）粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2 （ mm）粗车后最小尺寸：95.2-0.32=

15、94.88（ mm）半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6 （ mm）半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）精车后尺寸为94mm加工余量计算表工序铸造毛坯粗车半精车精车加工尺寸及公差加工前最大96.795.294.6尺寸最小95.294.8894.48加工后最大96.795.294.694.04尺寸最小95.294.8894.4893.96加工余量21.20.60.2加工公差0.7-0.32-0.12-0.080.8法兰盘的铸件毛坯图见附图5.5 确定切削用量及基本工时工序 1粗车 100 端面及外圆柱面，粗车B 面，粗车 90 的外圆柱面.1. 加工条件工件材料： HT2

16、00b=220MPa模铸加工要求：车削 100mm端面及外圆柱面，粗车 B 面机床： CA6140 卧式车床2刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm , K=90,0 =15 ,0 =12 ,=0.5mm2计算切削用量(1) 粗车 100mm端面1)已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.-0。8 7mm,考虑的模铸拔模斜度，a p =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 16 25 mm2a p 35mm,以及工件直径为100 时， f =0.71.0mm/r按 CA6140车床说明书（见切削手册）取f =0.9mm/r3)计算切削速度，按切削

17、手册表1.27, 切削速度的计算公式为( 寿命 T=60min)vcCvkv(m/min)T m a pxv f yv其中： Cv =342,xv =0.15, yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表1.28,即kMv =1.44 ,ksv =0.8 ,kkv =1.04 ,kkrv =0.81 , kBv =0.97 。vc342x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)600.2x40.150.35vx0.54) 确定机的主轴转速.n1000vc1000 158.6s=504r/mind x100W按机床说明书 ( 见工艺手册表4.2-

18、8), 与 504r/min相近的机床转速为 480r/min 及 600r/min 。现选取 nw =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= 10020 =40mm , l1 =2mm, l 2 =0, l 3 =02tll 1 l 2l 3=402=0.098(min)mn w f4800.9(2) 粗车 100mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给强度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vcCvkv 132m/minT m a pxv fyv

19、4) 确定机床主轴转速n s=1000vc1000132=420r/mind x100W按机床说明书 ( 见工艺手册表4.2-8) 与 420r/min相近的机床转速为 480r/min现选取 480r/minvc =dns 100 480150m / min所以实际切削速度=100010005)检验机床功率主切削力 Fc 按切削手册 表 1.29 所示公式计算xynFc CF a pF c fF c vc F c kFcc其中C Fc 2985， xFc1.0 ，yFc 0.65 ， nFc -0.15 ，.kMp = (b ) nF= (600 ) 0.65 =0.63650650kkr

20、=0.61Fc =29851.0 0.50.651500.150.630.89=1122.4(N)切削时消耗功率Fcvc1122.4x150 2.81(KW)Pc 6x1046x104由实用机械加工工艺手册表 7-4中 CA6140机床说明书可知， 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Fc 1122.4N. 径向切削力Fp 按切削手册表1.29 所示公式计算x Fyn Fp kF pFp C F p a ppfFp vc其中C F p 1940， xFp 0.9，

21、 yFp 0.6 ， nFp -0.3，k Mp = (b )n F = ( 220)0 .85=0.59650650kkr=0.5所以Fc =19401.50.90.61500 .30.59 0.5=203(N)0.5F f C FxF f fyFfnkF而轴向切削力fapvc F ff其中C F f 2880， xFf 1.0 ， yF f0.5 ， nF f -0.4，kM = (b )n F = (220)1.0=0.34650650k k =1.17.0.51500.4轴向切削力F f =2880 1.5 0.50.34 1.17=442(N)取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,

22、则切削罗在纵向进给方向对进给的作用力为F= F f + ( Fc + F p )=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=ll 1l 2n w f其中 l=10mml1 =4mm l1 =2mm所以t=1042 0.1min4800.9(3) 粗车 B面1)切削深度。单边余量Z=106 45 1 =30mm分.15 次切除22)进给量根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3) 计算切削速度vcCvkvT ma pxv f yv其中： Cv =3

23、42,xv =0.15,yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表 1.28,即kMv =1.44 ,k sv =0.8 , kkv =1.04 ,kkrv =0.81 ,kBv =0.97 。vc3421.44 0.81.040.810.97=126m/min0.20.156040.35v0.94) 确定机的主轴转速ns=1000vc =1000 126378r/mind 106W按机床说明书 ( 见工艺手册表 4.2-8),与 378r/min相近的机床转速.为 400r/min 。现选取 nw =400r/min 。vc =dns 106400133m / min所以实

24、际切削速度1000=10005) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 。tm= ll1l 2i ;其中 l=30mmn w ftm = ll1l 2i=3015=1.25(min)nw f4000.9工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90 的端面机床： CA6140卧式车床刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16 25mm2 , K =90 ,0 =15,0=12 ,=0.5mm(1) 粗车 4500 .017 mm端面1) 切削深度。单边余量 Z=1.2mm2) 计算切削速度vcCvkvmxyTa pv fv其中： Cv =342,xv =0.15,yv =0.35,m=0.2

25、。修正系数 k v 见切削手册表1.28, 即kMv =1.44 ,ksv =0.8 ,kkv =1.04 ,kkrv =0.81 ,k Bv =0.97 。vc3421.44 0.8 1.04 0.81 0.97=187m/min0.20.15600.90. 35v1.23) 确定机床主轴转速ns =1000vc =1000 187553r/mind 50W.按机床说明书( 见工艺手册表4.2-8),与 553r/min相近的机床转速为 600r/min 。现选取 nw =600r/min 。所以实际切削速度 vc =dns = 5060094m / min100010005) 切削工时，按

26、工艺手册表6.2-1。t m = ll1l2 i ;其中 l=25mm;l1 =4mm; l 2 =2mm;n w ftm= ll1l 2 i=31x1=0.06(min)nw f600x0.9(2) 粗车 4500 .017 mm外圆柱面1) 切削深度 单边余量为 Z=2.2mm 分两次切除。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vcCvkvTmxfya pvv其中： Cv =342, xv =0.15,yv =0.35,m=0.2 。修正系数 k v 见切削手册表1.28, 即kMv =1.44 ,ksv =0.8 ,kkv =1.04 ,kkrv =0.81

27、 ,kBv =0.97 。342vc0.20.151.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/min600.80 .35v2.24)确定机床主轴转速1000vc1000 x89ns=753r/mind x50W按机床说明书 ( 见工艺手册表4.2-8), 与 753r/min相近的机床转速为 750r/min 。现选取 nw =750r/min 。.vc =dn sx50 75094 m / min所以实际切削速度1000=10005) 切削工时，按工艺手册表6.2-1t m= ll1l 2i ;其中 l=41mm; l1 =4mm; l 2 =0mm;n w ftm= ll1l

28、2i=45x2=0.09(min)nw f7500.8(3) 粗车 90mm端面1) 切削深度 单边余量为 Z=1.2mm 一次切除。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vcCvkvmxfyTa pvv其中： Cv =342,xv =0.15,yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表1.28, 即kMv =1.44 ,ksv =0.8 ,kkv =1.04 ,kkrv =0.81 ,kBv =0.97 。vc3421.440.81.040.810.97=122m/min0.20.150.35v600.81.24) 确定机床主轴转速1000vc

29、1000 122n =431r/minsd 90W按机床说明书 ( 见工艺手册表4.2-8),与 431r/min相近的机床转速为 480r/min 。现选取 nw =480r/min 。所以实际切削速度 vc =dns = 90 480135m / min100010005) 切削工时，按工艺手册表6.2-1.ll 1 l 29045=22.5mm; l1 =4mm; l 2 =0mm;t m =n w fi ; 其中 l=2tl l1l 222.54m=i=0.07(min)nw f4800.8工序 3钻、粗铰 20 的孔(1) 钻 18mm孔机床： Z525 立式钻床刀具：根据机械加工工

30、艺手册表10-61选取高速钢钻头 W18Cr4V.1)进给量根据切削手册 表 10-66, 当铸铁 HB200时，D=18时，取 f=0.3mm/r2)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1000vc100035619.2r/minn =s 18dW按机床说明书 ( 见工艺手册表 4.2-2),与 619.2r/min相近的机床转速为 555r/min 。现选取 nw =555r/min 。所以实际切削速度vc =dn s = 1855531.4m / min100010004) 削工时，按工艺手册表6.2-1。tm= l

31、 l 1l 2i ;其中 l=91mm; l1 =10mm; l 2 =4mm;n w ftm = ll1l 2=105=0.63(min)nw f555 0.3(2) 铰 19.8mm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f(1.2 1.8) f钻v11( )v钻23式中的 f 钻 、 v钻 加工实心孔进的切削用量.现已知f钻 =0.36mm/r(切削手册 ) 表 2.7v钻 =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=0.4 4

32、2.25=16.9m/min.3) 定机床主轴转速ns=1000vc=100016.9271.8r/mind 19.8W按机床说明书 ( 见工艺手册表 4.2-2),与 271.8r/min相近的机床转速为 275r/min。现选取 nw =275r/min 。所以实际切削速度vc =dns = 19.827517.4/ min10001000m5) 削工时，按工艺手册表6.2-1 。t m = ll1l 2 i ;其中 l=91mm;l1 =10mm; l 2 =4mm;n w ftm= ll1 l 2=105=0.78(min)nw f275 0.5工序 4粗铣、精铣 90圆柱面上的两个平

33、面(1) 铣距中心线 34mm的平面。机床：卧式铣床.刀具：根据机械加工工艺手册表10-64 选用硬质合金三面刃铣刀 YT15.铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=401)削深度 2ap =10mm 所以有 a p =5mm2)给量查机械加工工艺师手册表10-118 与表 10-119 得 , 进给量 f=0.20.35mm/ 齿按机床行选取 f=0.3mm/齿3)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70, 及 10-66, 查得V=115min/s.即 V=6.9m/min4) 定机床主轴转速1000vc=1000 6.921.97r/minns= 100dW按机床说明书 (

34、 见工艺手册表6-39), 与 21.97r/min相近的机床转速为 22.5r/min 。现选取 nw =22.5r/min。所以实际切削速度dns= 10022.57.1 / minvc =1000m1000当 nw =22.5r/min时，工作台的每分钟进给量f m 应为f m =fZ nw =0.3 10 22.5=67.5(mm/min)查机床说明书有f m =60(mm/min)5) 削工时，按工艺手册表6.2-1 。tl l1l 290=1.5(min)m1=f m60tm2= 45 =0.75(min)60铣两次的总时间为t m =1.5+0.75=2.25min.(2) 粗铣

35、距中心线 24mm的平面。机床：组合机床刀具：根据机械加工工艺手册表10-64 选用硬质合金三面刃铣刀YT15.铣刀寿命 T=180min,D/Z=100/10,B=40/1)切削深度4 a p =20mm 所以有 a p =5mm2)进给量查机械加工工艺师手册表10-118与表 10-119 得,进给量 f=0.20.35mm/ 齿按机床行选取 f=0.3mm/ 齿3)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及 10-66,查得V=115min/s.即 V=6.9m/min4) 确定机床主轴转速1000vc10006.921.97r/minns= 100dW按机床说明书 ( 见工艺手册表6-39), 与 21.97r/min相近的机床转速为 22.5r/min 。现选取 nw =22.5r/min。所以实际切削速度dns = 10022.57.1 / minvc =1000m1000当 nw =22.5r/min时，工作台的