机械制造课程设计

1、机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目：法兰盘机械加工工艺规程制订二级学院：机电工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称:设计总说明21 零件的工艺分析与生产类型的确定31.1 法兰盘的用途31.2 法兰盘的技术要求31.3 审查法兰盘的工艺性41.4 确法兰盘的生产类型42 确毛坯、绘制毛坯简图52.1 确毛坯52.2 确毛坯的尺寸公差和机械加工余量52.3 绘制法兰盘铸造毛坯简图63 拟零件工艺路线63.1 位基准的选择63.2 表面加工方法的确73.3 加工阶段的划分83.4 工序的集中与分散83.5 工序顺序的安排83.6 确工艺路线94 机床设备及工艺装备的选用12

2、4.1 机床设备的选用124.2 工艺装备的选用125加工余量、工序尺寸和公差的确定125.1 工序十中4和的尺寸计算125.2 加工余量的确定126切削用量、时间定额的计算126.1切削用量的计算127夹具设计157.1 夹具设计157.1.1 定位基准的选择157.1.2 切削力及夹紧力计算157.1.3 定位误差分析177.1.4 夹具设计及操作的简要说明17设计心得18参考文献19设计总说明机械制造技术基础课程设计是教学过程中的重要组成部分。是在理论课程学习结束后，所进行的实践性环节。并为毕业设计打下良好的基础。通过这次课程设计我们不仅可以提高对知识的综合运用，而且还学会了如何设计夹紧

3、机构。CA6140车床，法法兰盘的加工质量将直接影响其性能和使用寿命。本次设计旨在提高兰盘的加工质量和加工效率我们首先对法兰盘的结构特征和工艺规程进行了仔细的分析然后确定了一套合理的加工方案。加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了钻。4和。6孔的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。关键词法兰盘工艺规程夹具设计课程设计题目1零件的工艺分析与生产类型的确定1.1 法兰盘的用途CA6140卧式车床上的法兰盘为盘类零件用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相

4、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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件：？100的外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出调整的数值，外圆上钻定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的主轴通过，本身没有受到多少力的作用。法兰盘零件图如图1-1所示。月-白图1-1法兰盘1.2 法兰盘的技术要求法兰盘的技术要求如表1-1所示。表1-1法兰盘的技术要求加上表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Raam形位公差/mm大法兰端左边面91IT131.6大法兰端右边面82IT130.4小法兰端左边面49IT110.4小法兰端右边面41

5、IT111.6100外圆100-0：12IT110.890外圆90IT136.4右端45外园45-0.017IT160.8左端45外圆450rJ-0.6IT140.420孔2000.045IT81.66孔-0.036。IT93.21.3 审查法兰盘的工艺性根据法兰盘的零件图可知其材料为HT20Q该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性适应于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件主要加工？90、？100、？45和?20等几个面以及4个？9孔和侧面的一个阶梯孔。？90和?45对A面较高的平行及垂直精度，因此最好以A面为精加工基准，这在车床加工中就可以得到保证。为了保证精度的要求4X?9的孔最好能

6、在一次加工中全部加工出来。？90两端的尺寸大小为34mm和24mm的平面没有精度要求这在铳床上通过半精加工是完全可以实现的。槽3X2未注公差等级采用粗车的方法可以实现。我们在工艺路线安排上、制造方法及装夹、探伤和检验都提出了较高的要求，因而盘的使用寿命得到了提高，且采用专用夹具，因而生产效率较高，采用设计基准与工序基准重合，得到较高的精度。根据相关面和孔加工的经济精度及车床能够达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。1.4 确定法兰盘的生产类型设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件号831004零件该零件年产量为4000件设具备品率a%为4%机械加工废

7、品率b%为0.7%则该零件的年生产纲领为N=Qm(1+a%)(1+b%)=40001(1+4%)(1+0.7%)=4189件/年。法兰盘的年产量为4189件,法兰盘重量为1.4kg,查表可知该产品为中批生产。2确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 确定毛坯由于法兰盘在工作过程中要承受较大的应力和较高的温度且要求有较高的耐磨性，结合经济性的原则毛坯优先选用HT200材料。从附图可以知该法兰盘的质量仅为1.4kg且生产类型属于中批生产，为提高生产效率和经济性，毛坯的铸造方法采用的砂型铸造由于中间通孔是通过钻钱加工故不用安放型芯。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量根据机械制造技术基础课程设计指导教程以

8、下简称指导教程中的表2-1和表2-5，由法兰盘的功用、技术要求可知。可以确定零件所用材料灰铸铁HT200中批量生产的砂型铸造的公差等级为1114。再根据机械加工后法兰盘的重量为1.4kg由此可初步估计机械加工前铸件的毛坯的重量为2kg。由表1可知铸件的公差等级为1114在这里取12。查表2-3可得到如下的铸件尺寸基本尺寸？100为6nlm基本尺寸？90为6nlm基本尺寸？45为5.6mm基本尺寸91为6nlm基本尺寸9为4.2mm基本尺寸8为4.2mm由于？20、？4、?6和？9是由后来的钻削加工直接得到，槽3x2都是后来的车削加工直接得到的?90两侧的基本尺寸为34和24的两个平面由铳床加工

9、直接得到，因此在用砂型铸造的时候它们都不用铸出。故在这里它们的铸件尺寸公差不用求出来。因此可确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中：铸件的尺寸公差和机械加工余量项目基本尺寸/mm加工余量/m毛胚的基本尺寸/mm法兰盘？100外圆?1007?107法兰盘左端面91798法兰盘右端面91798法兰盘？90外圆?907?97?100右端面96.115.1?90左端面86.114.1?90右端面86.114.1右端?45外圆?456.8?51.8中间？45外圆?456.8?51.82.3 绘制法兰盘铸造毛坯简图镜前面设计计算，可得本法兰盘的毛胚图。如图2-1所示:图2-1.法兰盘毛胚图

10、3.拟定零件工艺路线3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。精基准的选择0.045根据该法兰盘零件的技术要求的装配要求，选择法兰盘的轴孔200作为精加工的基准，因为法兰盘的左端、？90外圆的右端和450O.O17外圆对的孔内表面一0.045都有跳动形位误差的要求，它们的表面都要采用200内表面作为基准进行加工，选择2000.045内表面作为精基准加工即满足了“基准统一”的原则。0.045同时，法兰盘的200的轴线也是设计基准，选用其作为精基准定位加工法兰盘的？100、？90和？45外圆，实现了设计基准和工艺基准重合的，保证了被加工表面的垂直度要求

11、符合了“基准重合”的原则。选用法兰盘？90的右端平面作为精基准加工？90的左端平面和？100的右端平面，因为设计时这两个尺寸也是以90的右端平面作为基准，实现了设计基准和工艺基准重合的，也符合了“基准重合”的原则。在铳?90两侧面的时候，可以先铳离轴线为24nlm的平面，再以24nlm的平面作为精基准加工离轴线为34nlm的平面，这样互为精基准加工，满足了“互为基准的”的原则。有些尺寸，例如|280.3和槽3X2,它们的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，此处不再重复。粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，应尽可能选

12、择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，根据这个基准选择原则，现选取孔右端及【I,外轮廓表面和90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除五个自由度，再以90的右端面定位可削除自由度3.2 表面加工方法的确定根据法兰盘零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度确定加工工件各表面的加工方法如下表所小：加上表面公差及精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案法兰盘中100外圆IT110.8粗车一半精车一磨削100右端面IT130.4粗车一半精车一磨削法

13、兰盘左端面IT131.6粗车->2Hw车->相车法兰盘右端面IT13粗车法兰盘中90外圆IT136.4粗车一半精车90左端面IT110.4粗车一半精车一磨削90右端面IT111.6粗车->2Hw车->相车90左侧面IT103.2粗铳一半精铳90右侧面IT100.4粗车一半精铳一磨削右端中45外圆IT60.8粗车一半精车一磨削左端中45外圆IT140.4粗车一半精车一磨削20内孔IT81.6钻一扩一粗饺一精饺6孔IT93.2钻一钱4孔IT136.3钻4X中9透孔IT133.2钻槽3X2IT13粗车3.3 加工阶段的划分该法兰盘的加工质量要求较高可将加工阶段划分成粗加工、半

14、精加工、精加工阶段和磨削加工。0.045在精加工阶段首先将精基准（200的孔和90的右端平面准备好使后续工序都可采用精定位加工保证其他加工表面的精度要求然后粗车法兰盘的右端面、9右端面、槽3x2、精铳90左侧面和90右侧面、钻20内孔。最后才钻4孔、6孔、9孔、较6孔在精加工阶段进行磨削100外圆、100右端面、法兰盘左端面，90左端面、90右侧面、45外圆完成整个工序的加工。3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排法兰盘的加工工序。由于该法兰盘的生产类型为中批生产，可以采用普通机床进行加工，但夹具都采用专用的夹具进行装夹，以提高生产率。而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短

15、辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。例如表面的跳动位置误差。3.5 工序顺序的安排机械加工工序遵循“先基准后其他”的原则首先加工精基准一一法兰盘的45外圆和90的右端平面。遵循“先粗后精”的原则先安排粗加工工序后安排精加工工序。遵循“先主后次”的原则要加工主要表面一一法兰盘的左端面和20内孔，后加工次要表面一一4孔、6孔、9孔和槽3x2。遵循“先面后孔”原则先加工法兰盘45外面和法兰盘的左端面，再钻20内孔最后钻4、6、9孔。辅助工序、-.4二0一一一一机械加工完成后，还要对100右端平面、45。6外圆和90左端平面进行抛,-0.12.光处

16、理；还要对1000.34外圆进行无光镀铭处理。综上所述，该法兰盘工序的安排顺序为，基准加工一一主要表面粗加工及一些表面余量大的表面粗加工主要表面半精加工及次要表面加工主要表面精加工及磨削加工。3.6 确定工艺路线1 .工艺路线方案一工序一在普通外圆车床上粗车各端面及各个外圆工序二在铳床上铳上下两个平面C、D精铳上平面D工序三精车各个表面工序四在钻床上钻出四个孔小9,台阶孔工序五进行精较四个小孔台阶孔工序六小100的左端面刻字工序七钳工去毛刺进行最终处理工序八入库2 .工艺路线方案二工序一粗车小100、左边小45、小90外圆粗车各端面粗车小90的倒角d100的倒角工序二粗车右小45的外圆粗车3X

17、2的槽粗车R5的圆角工序三半精车左端小100,左右端小45的外圆以及各端面3X2的槽R5的角工序四钻、扩、粗较、精绞小20的孔.工序五检验利用超声波进行探伤工序六粗铳C.D面工序七半精铳C.D面工序八精铳D面工序九钻四个69的小孔工序十钻、较左面F面上的台阶孔工序H一钳工去毛刺工序十二粗磨外圆至小100.1、690.1、645.1精磨外圆至小100、小90、小45工序十三对B面进行抛光工序十四小100的左端面刻字工序十五小100的外圆无光渡铭工序十六荧光检验等工序十七入库比较两种工艺路线方案，可知，两种加工方案均能够加工出法兰盘。但第二种工艺路线方案中效率较高，而且位置精度较易保证。工序安排使

18、时间较为合理，设计基准和工艺基准重合能够较好的保证零件加工的表面质量和粗糙度。最终的工艺路线在综合以上各种工序的情况下得到的最终工艺路线如表4所示表4法兰盘工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗车4100、左边445、（）90的外圆，粗车各端面，粗车490的倒角，（）100的倒角CA6140机床车刀游标卡尺2粗车右（）45、外圆、3X2的槽R5的圆角CA6140机床车刀游标卡尺3斗相车右端4100,左右端（）100,左右端。45的外圆以及各端面，3X2的槽，R5的圆角CA6140车床车刀游标卡尺4以。20孔上端面为基准，钻、扩、钱、精饺。20孔，孔的精度达到IT17立式钻

19、床Z525麻花钻游标卡尺5检验塞规、百分表6粗铳C、D面卧式铳床X61铳刀游标卡尺7半精铳C、D面卧式铳床X61铳刀8精铳D面卧式铳床X61铳刀9钻四个49的小孔立式钻床Z525麻花钻10钻、较左面F面的台阶孔立式钻床Z525麻花钻、钱刃11钳工去毛刺钳工台平锂12粗磨外圆至4100.1、490.1（）45.1,精车至（）100、（）90、（）45外圆磨床13对B面进行抛光14力100的左端面刻字15。100的外圆无光度斜16天）C检等17入库4机床设备及工艺装备的选用4.1 机床设备的选用在中批生产条件下，选用通用机床比较合理些。所选用的通用设备应提出机床型号。如卧式铳床X61。4.2 工艺

20、装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。本次法兰盘的生产类型为中批生产为了提高生产效率所选用的夹具均为专用夹具5加工余量、工序尺寸和公差的确定由于这次课程设计采用分组的形式，我们这组主要是对法兰盘进行加工，分配给我的任务是，对工序十中先钻小4孔再较小6孔。C0.035.1 工序十中小4和60的尺寸计算0.03钻孔？4的深度为7mm再钱孔60，其深度同样为7mm查表得公差等级为IT9由粗糙度Ra=3.2，从机械制造技术基础课程设计指导教程中查表1-7得加工方案为：钻钱。5.2 加工余量的确定0.03由表2-28得使用麻花

21、钻加工？4孔时加工余量为0.1mm扩孔60时加工余量为0.1mm6切削用量、时间定额的计算6.1 切削用量的计算6.1.1 加工条件：工件材料HT200b=0.18GPaHB=200金属铸造0.036.1.2 加工要求钻孔？4、孔60台阶孔机床立式钻床Z5256.1.3 刀具直柄麻花钻H4GB/T6153.31996直柄短麻花钻H6GB/T6135.2-1996钱刀6GB-1132-1984机床功率2.8KW6.1.4 钻孔?46.1.4.1查表5-22f=0.070.12mm取f=0.1mmv=1624m/min取v=18m/minns1000V/d-I'1333.2r/min,取n

22、1360r/min则实际的切削速度417m / minnd13603.144v100010006.1.4.2校验机床功率Ff 419Df 0.8kp切削时消耗功率6.1.4.3切削工时切削力419 4 0.i81.031 273.86NPf601000273.86 1760 10000.078kw p12.51il2 nf4 1 12.5 0.13min1360 0.11itj26.1.5 钻？6孔6.1.5.2 查表5-22取f=0.1mmv=18m/min1000V100018N955.4参照表格4-9n960r/mind3.146实际切削速度v18.1m/min10006.1.5.3 功

23、率校验与2）相同，得出ptP符合所选功率符合所选的功率6.1.5.4 切削工时li 4tj2li 12 lnf4 0 7960 0.10.11min6.1.6 较？6孔.查表5-31v=2-6(m/min)取v=2m/minf=0.30.50mm/r,取f=0.30r/minn s 1000 v / d1000 2106 r / min,取 n140 r / min140 3.14 6v 100010002.64 m / min校验后得实际消耗功率ptPo符合要求切削工时查表5-425-41l10.2(12)2l20l7tj3l_L_Lfn7 2 00.3 970.31min故切削总工时总t总

24、trtj2lOWSmUOmin其余工序分析所得数据均已填入相应的工序卡中7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。我负责的是设计该第十道工序的专用夹具设计一钻4mm孔，再扩6mm深为7mmi的钻床夹具。本夹具将用于Z525钻床，刀具为直柄麻花钻H4GB/T6153.3-1996，直柄短麻花钻H6GB/T6135.2-1996铰刀6GB1132-1984，分别对工件的台阶孔进行加工。7.1 夹具我计7.1.1 定位基准的选择0由零件图可知，4mm及6mm的孔时，工件以45-0.6外圆表面及？90右端面和平面为定位基准，在V形块1和挡销2、3上实现完全定位。7.1

25、.2 切削力及夹紧力计算刀具，直柄麻花钻口二4mmP116可查得MCmdoXmfymkm103N?m-3轴向力Pm2M?n?10N?m切削功率Pm=2兀Mn10(kw)式中：C=225.63Xm=1.9ym=0.8C=558.6FX1Fy0.8HB 0 80.87d°4或6190kF0.9f0.13n2012或1426所以当钻4mmJL时有M=225.63x4x1.9x0.1308x0.87x10=0.291(N-m)F=558.60x4x1x0.130.8x0.9=393.15(N)Pm=2tx0.291x2012x10-3=3.676(KM)同理扩6孔mm时有M=225.63x4

26、x1.9x0.13x0.87x103=0.291(N-m)F=558.60x4x1x0.130.8x0.9=393.15(N)Pm=2tx0.291x2012x103=3.931(km)由于V形块和挡销的作用下工件无法转动，因此只需算出横向的夹紧力能否满足要求。FjKFsina2/f3sina2f4式中f3一工件与压板间的摩擦系数，取0.2；f4一工件与V形块间的轴向摩擦系数，取0.2;安全系数K取3;fj=3X589.73Xsin50°/(0.2乂sin50°+0.2)=3836.92N因此F=3836.92N>F故本夹具可安全工作。7.1.3 定位误差分析夹具的主要定位元件为V形块和挡销。V形块的尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨，V形块定为表面与夹具体底面平行度误差不超过0.01,定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的，垂直度误差不超过0.01。夹具的主要定位元件为两个挡销限制了两个自由度，V形块限制四个自由度，工件的六个自由度完全被限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。7.1.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，从该零件的生产规模来看属于中批量生产，从保证产品的质量和考虑尽量提高生产效率的问题来考虑，为此，应