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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械制造技术课程设计说明书.精品文档.序言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 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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。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，为今后工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导 1法兰盘的工艺分析及生产类型的确定1.1 法兰盘的用途题目所给定的零
2、件是CA6140车床上的法兰盘，法兰盘起联接作用是车床上重要的零件。1.2 法兰盘的技术要求 表1-1 法兰盘的技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Ra m形位公差/mm 100外圆左端面91IT7 1.6 100外圆右端面 82IT7 0.490 外圆左端面 49IT7 0.490 外圆右端面 41IT7 1.6外圆IT6 0.8外圆IT10 6.4右端外圆 IT6 0.8左端外圆 IT6 0.4孔IT8 1.6续表1-1孔 IT9 3.21.3法兰盘的工艺性分析法兰盘是一回转体零件，其材料为HT200。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
3、耐磨的零件。该零件有一组加工表面，以mm为中心，主要加工的两个端面、的圆柱面及上面的mm的销孔，两个mm的端面及端面上4个的通孔。两端的尺寸大小为34和24的平面 尺寸mm的圆柱面。这组加工表面是以mm为中心，其余加工表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，然后再加工其他加工表面。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5000件大批生产，设其备品率a%为3
4、%，机械加工废品率b%为0.5%，则该零件的年生产纲领为：N=Q m(1+ a% )(1+ b%) = 50001(1+ 3%)(1+ 0.5%)=5175（1-1）件/年。法兰盘的年产量为5175件，查表1-5可知该产品为轻型零件。确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 毛坯的选择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为轻型零件且生产类型属于大批生产，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铰加工，故不用安放型芯。2.2 毛坯的尺寸公差和机械加工余量据机械制造技
5、术基础课程设计指导教程（以下简称指导教程）中的P27的表21和P28的表25，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大批量生产的砂型铸造的公差等级为812。由表2-1可知铸件的公差等级为812，在这里取CT12。机械加工余量等级F。由于、和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，两侧的基本尺寸为34和24的两个平面由铣床加工直接得到，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：R=F+2*RMA+CT/2（2-1）。表2-1毛坯的基本尺寸项目基本尺
6、寸加工余量毛坯的基本尺寸法兰盘外圆1法兰盘左端面91199法兰盘外圆1外圆厚度90.516外圆厚度80.515右端外圆0.5中间外圆0.52.3 设计毛坯图（1） 确定圆角半径为了减少铸件的应力集中，取铸件的圆角半径为R5。（2）确定分模面由零件的结构特征知，可选过轴线的平面为分模面，采用两箱制造（3）确定起模斜度由于铸件要求加工，按增加壁厚的方法确定，查材料成型工艺基础表，起模斜度取14确定毛坯的热处理方式铸件铸造后应安排时效处理，以消除残余的铸造应力，防止在机械加工过程中出现变形的情况。2.4 法兰盘铸造毛坯简图图2-1毛坯简图拟定法兰盘工艺路线为使所选的的定位基准能保证整个机械加工工艺过
7、程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。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。3.11 精基准的选择(1)根据精基准的选择原则，选择法兰盘的轴孔作为精加工的基准，因为法兰盘的左端、外圆的右端和外圆对的孔内表面都有跳动形位误差的要求，它们的表面都要采用内表面作为基准进行加工，选择内表面作为精基准加工即满足了“基准统一”的原则。同时，法兰盘的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、和外圆，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，符合了“基准重合”的原
8、则。(2)选用法兰盘的右端平面作为精基准加工的左端平面和的右端平面，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。(3)在铣两侧面的时候，可以先铣离轴线为24的平面，再以24的平面作为精基准加工离轴线为34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。3.12粗基准的选择根据精基准的选择原则,对于本零件来说，应尽可能选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
9、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，现选取孔右端外轮廓表面和的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧外圆可同时削除五个自由度，再以的右端面定位可削除自由度。3.2 表面加工方法的确定3-1表面加工方法的确定加工表面经济精度表面粗糙度Ra/加工方案外圆面IT60.8粗车半精车精车左端面IT71.6粗车半精车精车续表3-1右端面IT70.4粗车半精车磨削抛光外圆面IT60.4粗车半精车磨削抛光外圆面IT106.4粗车半精车左端面IT70.4粗车半精车磨削抛光右端面IT71.6粗车半精车精车外圆面IT60.8粗车半精车精车右
10、端面IT106.3粗车内孔IT81.6钻扩粗铰精铰槽32IT106.3粗车半精车外圆面距轴线34mm被铣平面IT83.2粗铣精铣外圆面距轴线24mm被铣平面IT60.4粗铣精铣磨削4-孔IT106.3钻铰的孔IT126.3钻的孔IT83.2钻铰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、半精加工、精加工阶段和光整加工阶段（1）在粗加工阶段，首先将精基准（的孔和90的右端平面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车外圆面、左端面、右端面、外圆面、外圆面、左端面、右端面、外圆面、外圆、面槽32，粗铣外圆面距轴线34mm被铣平面
11、、外圆面距轴线24mm被铣平面, 钻、扩、粗铰孔。在半精加工阶段,（2）半精车外圆面槽、左端面、右端面、外圆面、外圆面、左端面、右端面、外圆、面槽32.（3）在精加工阶段, 精车外圆面、左端面、右端面、外圆面, 精铣外圆面距轴线34mm被铣平面、外圆面距轴线24mm被铣平面, 磨削、右端面、外圆面、左端面、外圆面距轴线24mm被铣平面，钻4孔、孔、9孔、铰9孔、孔.（4）在 光整加工阶段，抛光右端面、外圆面、左端面。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大批生产，可以采用万能、通用机床进行加工，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
12、序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，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，首先加工精基准法兰盘的外圆和的右端平面。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，先加工主要表面法兰盘的左端面和内孔，后加工次要表面4孔、孔、9孔和槽3x2。遵循“先面后孔”原则，先加工法兰盘外面和法兰盘的左端面，再钻内孔，最后钻4孔、孔、9孔。（）辅助工序机械加工完成后，还要对右端平面、外圆和左端平面进行抛光处理；还要对外圆进行无光
13、镀铬处理。综上所述，该法兰盘工序的安排顺序为：基准加工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光整加工3.6 确定工艺路线以下是简短的工艺过程，详细的工艺过程见“机械加工工艺过程卡片”。工序1：粗车端面及外圆面，粗车B面，粗车外圆面；工序2：钻、扩、粗铰孔；工序3：粗车右端面及外圆面，粗车右端面；工序4:：粗铣外圆面上的两个平面；工序5：半精车端面及外圆面，半精车B面，半精车外圆面，车、外圆面上的倒角，车外圆面两端的过渡圆弧，车内孔的左倒角；工序6：半精车外圆面，半精车右端面，车32退刀槽，车外圆面两端的倒角，车内孔的右倒角；工序7：精车端面及外
14、圆面，精车B面；工序8：精铰内孔；工序9：精车外圆面，精车右端面；工序10：精铣外圆面上的两个平面；工序11：钻、铰4-孔；工序12：钻孔，钻、铰孔；工序13：磨B面；工序14：磨外圆面距轴线24mm平面；工序15：刻线刻字；工序16：B面抛光；工序17：外圆无光镀铬；工序18：检验入库；加工余量、工序尺寸公差的确定和尺寸链的计算4.1 机械加工余量，工序尺寸及尺寸链的计算工序十二钻孔，钻、铰孔；（1） 加工余量、工序尺寸公差的确定查表2-20查得钻孔钻孔余量Z1=3.9mm, 钻孔余量Z2=5.8,铰孔余量Z3=6。查表1-10可知钻孔为IT10，铰孔为IT9查表2-30可确定名工步的公差值
15、为钻孔0.12mm, 钻孔为012 mm铰孔为003mm.综上所述，该工序各工步的工序及公差分别为：钻孔d1=,钻孔d2=,铰孔d3=图4-1 钻孔，钻铰孔加工示意图（2） 尺寸链的计算图4-2 尺寸链A01=d4-d1=28-1.95=26.05 ES1=.3-0=0.3 EI1=-0.3-0.12=-0.42所以A01=A02=d4-d2=28-2.9=25.1 ES1=0.3-0=0.3 EI1=-0.3-0.12=-0.42所以A02=A03=d4-d3=28-3=25 ES1=.3-0=0.3 EI1=-0.3-0.03=-0.33所以A03=4.2切削用量及基本工时工序十二钻-铰4
16、-6mm孔工步一：钻孔4 1. 加工条件：工件材料：HT200,b =0.16GPa HBS=200左右,铸造加工要求：钻-铰4-6mm孔经过查找资料可选定加工机床Z525立式钻床，刀具用高速钢锥柄标准麻花钻查指导书P85 表4-8可知，机床功率为P=2.8kw（1）查指导书P85 表4-10 f=0.10.81mm表5-22f=0.070.12取f=0.1mm,查指导书P107 表5-22 v=1624m/min 取v=18m/min n=1000v/（4-1），查指导书P86 表4-9对照Z525立式钻床的主轴转速系列，取n=1360r/min则实际切削速度v=（4-2）（2）校验机床功率
17、，切削力F=419Dfk=419（4-3）切削时消耗功率（4-4），符合条件（3）查指导书P117 表5-45可得切削工时 ,l=14mm，由于=（14）mm，故取=2mm, （4-5）工步二：钻6孔 （1）查指导书P107 表5-22和P85 表4-10，取f=0.1mm v=m/minN= r/min 查指导书P86 表4-9对照Z525立式钻床的主轴转速系列 n=960r/min实际切削速度（2）功率校验与2）相同，得出P P。符合所选功率（3） 查指导书P117 表5-45可得切削工时切削工时 , , 工步三：铰6孔. (1)查指导书P111表5-31（高速钢铰刀铰锥孔的切削用量） 得
18、： v=8-10(m/min)，取v=8m/min ，f=0.08-0.10mm/r,取f=0.1r/min n=,查指导书P86 表4-9对照Z525立式钻床的主轴转速系列，取n=392r/min （2）校验后得，实际消耗功率P P。符合要求 （3)切削工时 辅助时间与基本时间之间的关系为（0.150.2），本次中取用，则各工序的辅助时间分别为：工序十工步1的辅助时间：；工序十工步2的辅助时间：；工序十工步3的辅助时间：其他时间的计算 （4-6）可得：工序十工步1的其他时间：；（4-7）工序十工步2的其他时间：；工序十工步3的其他时间：所以故切削总工时为=36.93s注：其余工序分析所得数据
19、均已填入相应的工序卡中夹具的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。本夹具将用于Z525立式钻床，采用了卡爪夹紧方式。5.1 问题的提出本夹具主要用来加工孔和孔。由于这个夹具体的设计是以外圆和右端面和距轴线34mm的平面为定位基准，故可以满足加工的要求。因此，在本道工序加工时，主要应该考虑如何提高劳动生产效率和夹具速度，降低劳动强度。5.2 夹具设计的有关计算为了缩短辅助时间，本次设计中采用夹紧由气缸拉动2个卡爪来实现。（1）切屑力及夹紧力的计算刀具：直柄麻花钻 D=4mm由机械制造工艺设计手册 可查得 切削扭矩 M= （5-1）轴向力 F= （5-2）切削功率
20、Pm=2Mn10(kw)（5-3）式中： C=225.63 x=1.9 y=0.8 C=558.6 x=1 y=0.8 d=4或6 k=0.87 k=0.9 f=0.13 n=2012或1426所以当钻4mm孔时有 M=225.63x4x1.9x0.13x0.87x10=0.291(Nm) F=558.60x4x1x0.13x0.9=393.15(N) Pm=2x0.291x2012x10=3.676(kw) 同理扩6孔mm时有 M=225.63x6x1.9x0.13x0.87x10=0.439(Nm) F=558.60x6x1x0.13x0.9=589.73(N) Pm=2x0.439x14
21、26x10=3.931(kw)如上所述，本设计采用卡爪夹紧机构，工件以外圆定位。根据夹紧状态下工件的受力情况和力矩平衡条件 （5-4）F作用力(N)夹紧力(N)V形块夹角工件与卡爪的轴向摩擦因数工件与V形块的轴向摩擦因数所以有显然 =3818.33N589.73=F故本夹具可安全工作（2）定位误差分析夹具的主要定位元件为V形块限制了4个自由度，右端面限制1个自由度和距轴线34mm的平面为一个自由度,达到了完全定位,又因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高.故定位误差在此可忽略。5.3 夹具结构设计及操作简要说明综上，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应该考虑机动夹紧而不采用手动夹紧。因
22、为这是提高劳动生产率的重要途径，所以Z525钻床法兰盘专用夹具就选择了气动夹紧方式，由于加工工序具有粗加工和精加工，故切削力较大。为了降低切削力，目前采取的措施有：一、提高毛坯的制造精度，使最大的切削深度降低，以降低切削力；二、选择了铰链夹紧的方式，增力倍数较大，摩擦损失较小；三、在可能的情况下适当提高压缩空气的工作压力，以增加气缸推力。而定位误差由以上计算可得是符合要求的。因此，本夹具的设计总体可以符合要求。设计小结为期两个星期的课程设计已经结束了，在这段时间里，通过本次设计，使我了解了从事设计的基本过程，进一步巩固了我的专业知识和锻炼了我独立思考问题的能力。在这次课程设计进行过程中，我有很
23、深的体会和学习到很多东西。首先，我学会了查阅资料和独立思考。我设计的题目是法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计，其中主要涉及夹具设计，由于平时所学知识有限，所以设计过程中必须查阅其他相关的书籍或资料。其次，我体会到了做任何事都要有耐心。两个星期时间说长也不长，但每天都要重复查资料、计算、画图这些工作，久之久之也觉得非常枯燥无味。特别是画图的时候，有时候一天就画了那么一小部分，一条条的线让人眼花缭乱。因此，要顺利完成任务，必须要有耐心和韧性，还要细心。我想这些在以后工作中也是必不可少的。由于本人缺少经验，知识水平所限，在处理实际问题时考虑不够全面，在查阅有关资料时往往花很多的时间也找不到需要的资料，这在一定程度上也约束了设计的进度和质量。设计中存在的不足之处，希望老师给予批评指正!参考文献1邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程(第2版)M.北京：机械工业出版社，2011.2李洪.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1990.3薛源顺.机床夹具设计(第2版)M.北京：机械工业出版社,2003.4于骏一，邹青.机械制造技术基础(第2版)M.北京：机械工业出版社，2014.5艾兴，肖诗纲编.切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.6孙全颖，唐文明，等.机械精度设计与质量保证(第2版)M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.