机械制造技术课程设计-制定法兰盘的加工工艺，设计铣R10圆弧槽的铣床夹具【全套图纸】 .doc

课程设计说明书机械制造技术课程设计说明书 设计题目：制定法兰盘的加工工艺，设计 铣r10圆弧槽的铣床夹具专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 机械09-3 学 号： 0930060318 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 机械工程系2012年12月20日 机械制造技术基础课程设计任务书设计题目: 制定法兰盘（图5-24）的加工工艺，设计铣r10圆弧槽的铣床夹具 设计要求：1、中批生产； 2、选用通用设备； 3、采用手动夹紧机构； 设计内容：1、绘制加工工件图，计算机绘图； 2、制订零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序的工序卡； 3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸； 4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写； 5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工 艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。 设计时间：2012年11月26日至2012年12月14日 答辩时间：2012年12月14日 班 级： 机械09-3 学 号： 0930060318 学生姓名： 指导教师： 系 主 任： 2012年11月24日目 录序言1. 零件的分析1. 零件的作用-42. 零件的材料-43. 零件的结构-44. 零件的工艺分析-42. 工艺规程设计2.1.确定毛坯的制造形式-52.2.基面的选择-52.2.1.粗基准的选择-52.2.2.精基准的选择-52.3.制定工艺路线-6 2.3.1.工艺方案的比较-6 2.3.2.工艺方案的确定-72.4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定-82.5.确定切削尺寸及基本工时-10三夹具设计-24四总结-29五参考文献-29 序言 机械制造工艺及机床夹具课程设计是在学习完机械制造技术基础，以及相关课程后从理论转向实践。考察实际分析问题，解决问题的一个教学环节。这将是我们即将进行毕业设计之前所学的课程设计的一次深入理解与适用。就我个人而言，希望通过这次课程设计，提高分析问题解决问题的能力为将来从事的工作打下扎实的基础。由于本人水平有限，设计的过程中难免会有许多不足之处，希望指导老师能在查阅的过程中指出我所存在的问题，谢谢！ 全套图纸，加153893706一.零件的分析1. 零件的作用 法兰盘在数控机床里起支撑作用和导向作用，是回转体零件。它的主要作用是连接处的固定及密封。2. 零件的材料2.1、特性：该零件的材料为ht150，铸造成型，具有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好。大多在正火状态和调质状态下使用。2.2、用途：法兰盘连接使用方便，能够承受加到的压力。在工业管道中法兰的连接的使用十分广泛，在家庭内，管道直径小，而且是低压看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或生场现场，到处都是法兰连接的管道和器材。通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。3. 零件的结构3.1、由零件图可知，该零件的重要表面或端面的粗糙度最高要到达1.6这么高的精度，可见，该零件时一个重要的连接结构零件。3.2、为了保证加工精度，在加工过程中要尽量减小加工装夹次数，尽可能使加工在同一轴线锪表面间完成，这样可使零件的加工工艺更迅捷，并能保证表面粗糙度。4. 零件的工艺分析4.1、基准的分析。 粗基准的选择：对于本零件来讲，可归为轴类零件，我们应尽可能选择不加工表面要求不高的为粗基准，根据基准选取原则，现选取87mm，前端面的中心线作为粗基准，加工87mm的两个外端面以及87mm的底端的前端面。精基准的选择：以62mm所在端在为精基准的加工表面，以此为基准，并逐步加工87mm左右两端面，40左右两端面，62左右两端面，以及50的内孔端面，20.5的退刀槽，47mm和15mm的定位孔，随后再倒圆角r3,倒角c1。4.2、零件的尺寸分析 定位尺寸：根据上面的基准分析，定位尺寸为87mm端面所在的平面为定位基准进行定位。限位尺寸：分别以31mm，40mm的内孔及62d11所在的两端面为基面和装夹表面进行限位。 二.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料ht150考虑零件在机床上运行过程中所受冲击不大，零件结构比较简单，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产效率保证加工精度可采用铸造成型。零件形状并不复杂而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形状可以与零件形状尽量接通，内孔铸为直径25毫米。毛坯尺寸通过确定加工余量后在决定。在考虑提高生产效率保证加工精度后采用铸造成型。2.2基面的选择工艺过程中重要的工作之一，正确与合理的定位选择。可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。 2.21 粗基准的选择，对于法兰盘而言可归为轴类零件，尽可能选择不加工表面为粗基准或加工表面要求不高的为粗基准，根据基准选择原则，现选取87mm的中心线作为粗基准，加工外圆表面及87mm底端前端面。 2.22 精基准的选择，以62mm为精基准加工表面。这一精加工表面包括87mm外圆端面，右端面，31mm内孔，40mm内孔，62mm外圆端面，50mm内孔，左端面，11mm和7mm的定位孔以及20.5的退刀槽。2.3制定工艺路线:制定工艺路线得出零件加工的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领确定的情况下，可以考虑万能型机床配以专用夹具提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降至最低。 2.3.1 工艺路线方案的比较：工艺方案一：工序00：下料，取材料ht150的直径9535mm铸铁进行铸造。工序01：车外圆直径87mm，平右端面到30mm，倒圆角r2。工序05：车直径30mm,直径40mm内孔，单边留有0.03mm 的加工余量。 工序10：到内圆角r2。工序15：粗车-半精车-精车直径62mm外圆，车退刀槽20.5mm，倒角c1。工序20：钳工划线，用麻花钻47mm的孔，锪沉头孔直径11mm的孔。工序25：以直径87mm的前端面为基准，铣直径87mm的后端面,和直径62mm的上端面，保证两面的平行度达到要求。工序30：以直径20mm的球头铣刀铣r10的凹槽。工序35：铣以外圆直径87mm的中心线为基准，保证78.5mm的端面。工序40：钳工去毛刺。工序45：清洗终检入库。工艺方案二： 工序00：下料，取材料ht150的直径9535mm铸铁进行铸造。工序01：车87mm的外圆及87的底端前端面，保证长度30mm，倒圆角r3.工序05：车内孔31mm，40mm保证留有单边加工余量0.03mm，倒圆角r2工序10：以87mm的中心线为基准，粗车半精车精车62mm的外圆端面，使达到要求，车底端面14mm，车退刀槽20.5mm，倒圆角c1。工序15：车50mm的内孔，单边留有0.03mm的加工余量。工序20：钳工划线，以87mm的底端前端面为基准画出7mm及11mm的位置，再用磨花钻钻47mm的小孔，用锪刀锪沉头孔11mm的内孔，使之到达要求。工序25：以87mm的底端前端面为基准，铣87mm的上端面及62mm的端面，保证长度27mm，使两面达到平行度要求。-工序30：以20mm的球头铣刀铣削加工r10的凹孔，使之达到要求。工序35：铣以外圆87为基准，控制78.5mm的端面。工序40：钳工去毛刺。工序45：清洗已加工的零件，终检入库。2.3.2.工艺方案的确定方案一：工艺清晰，但过于繁琐，对工人操作不方便，且费时，生产效率低。方案二：该工艺是采用对工件进行一次尽量加工能加工的部位的工艺方案，该方案提高了工人的生产率，降低了生产成本，有利于增加效益。经以上分析：选择方案二。2.4机械加工余量，工序尺寸及毛培尺寸的确定由于零件材料为ht150,查课程设计指导书，根据以上原始资料及加工路线，分别确定各表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：图1 法兰盘的铸造件毛坯图 2.4.1 车87mm的外圆表面的加工余量及公差，查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5,取外圆长度余量均为2z=8mm均为双边加工。车削加工余量为：粗车22mm，走刀两次公差：径向的偏差为-0.12/-0.142.4.2 车31mm,40mm,87mm底端前端面的加工余量：毛坯为实心，不冲孔，两内孔的精度要求介于it7it8之间，参照工艺手册表2.3-9及2.3-12确定工序尺寸及余量为：车孔：31mm,40mm的内孔，单边留有为0.03mm的加工余量，则31内孔车削余量为2z=12mm40内孔车削余量为2z=15mm87外圆端面2z=5mm,保证长度30mm 2.4.3 车削62mm的外圆端面，车退刀槽20.5mm，倒圆角c1 车削62mm的加工余量为2z=6mm（均为双边加工） 粗车22.5mm,半精车20.3mm,精车20.2mm、 车退刀槽：加工余量2z=7mm， 在车削加工完成62mm后用切断刀切削20.5mm的退刀槽，且倒圆角c1。 2.4.4车50的内孔，单边留有加工余量0.03mm 车削余量2z=24mm，均为双边加工 2.4.5钻孔（7mm或11mm） 查工艺手册2.22.5，先钻7mm的小孔，工序尺寸加工余量，钻孔7mm，锪孔10mm，精镗为0.5mm。 2.4.6铣削加工余量，精铣各端面： 62mm的端面21.2mm，87mm的端面20.7mm，半精铣20.3控制两面的平行度。粗铣8.5mm（离87的中心线35mm） 以球头铣刀粗铣6mm（使87的底端前端面距铣刀中心线4mm）. 2.4.1 机械加工余量，工序尺寸的确定 表一. 各工序的加工余量工序号工序内容工序尺寸/mm一次走刀余量/mm二次走刀余量/mm三次走刀余量/mm四次走刀余量/mm01车直径87mm端面953020.500车直径87mm外圆87302100倒圆角r210.50005钻直径31mm的孔31210.50车直径40mm的孔81.50.500倒圆角r210.50010车直径62mm的孔182.50.50.30.2车退刀槽20.5mm20.50.250.2500车直径62mm端面87271.50.500倒圆角c10.500015车直径50mm的孔12210.5020钻直径7mm的孔1220.500锪直径11mm的孔 61.50.50025以20mm的球头铣刀铣r10的槽 78.510.50030 铣以外圆87mm的轴线为基准保证尺寸78.5的端面78.5210.502.5.确定切削尺寸及基本工时工序00：加工材料ht150，铸造成型工序01：车外圆87 端面，倒圆角r31.加工条件工件材料：ht150，铸造成型加工要求：粗车87mm的外圆，底端前端面，表面粗糙度值r2为12.5，倒圆角r2机床ca6140卧式机床刀具：刀具为yt15材料，刀杆尺寸为16mm25mm，kr=90，r0=150=8.r=0.5mm 1.计算切削用量（1）粗车87底端前端面 1）确定端面最大加工尺寸，一直毛坯尺寸方向的加工余量为8mm，则毛坯长度尺寸方向的加工余量最大为5mm,留有3个加工余量给另一端，且同时倒圆角r2，分两次加工，a =2.5mm 2）确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.4当刀杆尺寸为16mm25mm，a =2.5mm，工件直径为87mm时，f=0.61.2mmr按ca6140车床说明书取f=0.81mmr（参考书1表3.9） 3）切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的切削公式为（寿命选t=60min）则 v=k式中，c=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k见切削手册表1.28，即k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97所以 v=1.440.81.040.810.97m/min=97.15m/min 4）确定主轴转速 n= =r/min=325r/min按机床说明书，与328r/min相接近的机床转速为280r/min和330r/min.。按加工要求，闲选取560r/min。所以实际切削速度为98.49m/min。5）计算切削工时，按工艺手册表6.2-1，取l=mm=27.5mm，l=2，l=0，l=0t=i=min=0.22min（2）粗车87mm的外圆 1）背吃刀量：单边余量z=4mm，可用二次切除。 2）进给量 ：根据切削手册表1.4，选用f=0.7mm/r 3)计算切削速度：见切削手册表1.27，可得 v=98.62m/min 4）确定主轴转速n=r/min=331r/min 按机床选取n=450r/min。所以实际切削速度为 v=r/min=134.3r/min 5）检验机床功率：主切削力f按切削手册表1.29所示公式计算f=cafvk 式中，c=2795，x=1.0，y=0.75，n=-0.15 可计算得： k=0.67min 所以f=279520.798.490.89n=1915,06n 故切削时所耗功率p=kw=3.14kw 由ca6140机床说明书可知，ca6140主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为450r/min时，主轴传递的最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。6）切削工时t=；式中，l=17mm，l=4mm，l=0t=0.67min（3）车87mm外圆倒角 取a=1mm，f=0.81mm/r见切削手册表1.6，r=12.5，刀尖圆弧半径r=3.0mm 切削速度 v= 式中c=242，m=2，t=60，x=0.15，y=0.45，k=1.44，k=0.81，代入数据，可计算得： v=113.6m/min有 n=416r/min 按机床说明书选取 n=450r/min 则此时 v=123mm/min 切削工时 t= 式中l=12mm，l=12mm，l=0 则可得 ： t=0.044min 工序05：钻内孔31mm，车40内孔，倒内圆角r2. 切削用量计算如下：钻31孔。 =0.5mm/r（见切削手册表2.7） =12.25m/min(见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=125r/min 按机床选取=136r/min(按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速度=m/min=13.24m/min 则切削工时 =min=0.67min式中，切入=10mm，切出=5mm，=30mm。车40mm内孔。切削用量计算如下：=0.5mm/r，=25mm，走刀2次则 =1.44m/min=111.6m/min则 =r/min=888.08r/min实际切削速度为： =m/min=112m/min切削工时： =min=0.027min式中，切入=4mm，切出=0mm，=8mm。倒内圆角r2。取=1mm，=0.51mm/r，=12.5m。刀具圆弧半径=1.0mm。则切削速度： =1.440.81m/min=159m/min =r/min=1265.3r/min则实际=1000r/min所以，=125.6m/min切削工时： =min=0.046min式中，切入=1mm，切出=0mm，=2mm。工序10：车62mm的外圆，端面，退刀槽20.5mm，倒角。车62mm的外圆。1粗车加工余量22.5mm，则切削速度： =m/min=83.55m/min主轴转速： =r/min=391.09r/min按机床选取=450r/min，则实际切削速度为; =m/min=96.13m/min切削工时： =min=0.084min2半精车加工余量20.3mm。=0.28mm/r，切削速度; =m/min=180.6m/min则主轴转速： =r/min=912.7r/min按机床选取=820r/min。所以实际切削速度为 =m/min=160.9m/min切削工时： =min=0.07min3精加工余量20.2mm。=0.23mm/r，确定切削速度： =m/min=205.65m/min确定主轴转速： =r/min=1055.8r/min按机床选取=1000r/min。则实际切削速度为 =m/min=195.25m/min切削工时为： =min=0.073min所以，总工时为： =（0.084+0.07+0.073）min=0.227min车退刀槽2mm。刀具选择：切断刀20.5mm，则=0.25mm，=0.25mm/r。确定切削速度： =m/min=248.9m/min确定主轴转速： =r/min=1277.97r/min按机床选取=1000r/min，则实际切削速度为 =62r/min=194.77r/min切削工时：=2mm，=0mm，=2mm。 =min=0.016min工序15：车50的内孔，单边车削余量0.03mm，车削余量为2z=24mm，双边均进行加工。1. 粗车50mm内孔机床：ca6140卧式车床刀具：刀片材料为yt15材料，刀杆尺寸为16mmx25mm，kr=90，=15， ，r=0.5mm。(1) 确定进给量f 根据切削手册表15-8 取f=0.6mm/r （2）切削速度： v=式中，c=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2。k见切削手册表1.28，即 k=1.44，k=0.8，k=1.04，k=0.81，k=0.97根据以上数据，可计算得： v=106m/min（3）确定机床主轴转速： n= 数据代入计算可得n=675r/min 按机床说明书，现可选取700r/min，所以与实际切削速度相近。 （4）计算切削工时t=（1+y+）/nf=40+1/7000.6=0.09min精车50mm内孔（1） 确定进给量f查切削手册表8-58 取f=0.4r/min（2） 切削速度根据以上公式代入数据可计算v=1.440.80.810.97m/min =112m/min（3） 确定机床主轴转速 n=713r/min 按机床说明书，现可选取n=750r/min（4）计算切削工时 t=40+1/7500.4=0.13min工序20：钻7mm孔，锪11mm的沉头孔。选用机床型号;c365l钻7mm孔。=0.5mm/r(见切削手册表10-6）=0.29m/s，即17.4m/min，（见切削手册表10-15）确定主轴转速： =r/min=791.2r/min按机床选取=560r/min。则实际切削速度为 =m/min=12.3m/min切削工时：=2mm，=1mm，=12mm =min=0.054min锪圆柱孔沉头孔11mm。根据有关资料，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻空时的1/21/3，故， =1/3=1/30.5mm/r=0.17mm/r =1/3=1/312.3m/min=4m/min =r/min=115r/min按机床选取=120r/min，则实际切削速度为： =m/min=4.15m/min切削工时：=2mm，=0mm，=6mm =min=0.39min总工时; =4+4=4()=4(0.054+0.39)=1.78min本工步中，加工11沉头孔的测量长度是工艺基准与设计基准重合，故按图样要求合理。 工序25：以87mm的底端前端面为基准，铣87mm的上端面及62mm的端面，保证长度27mm，使两面达到平行度要求。1.1.加工条件工件材料：ht150，金属模铸造加工要求：粗精铣87mm的端面及62mm的端面机 床：x63w卧式铣床刀 具：100mm的硬质合金端面铣刀1.2.计算切削用量 1.2.1半精铣87mm的后端面 （1）确定进给量 根据切削手册表13-10，可选取每转进给量f=0.5mm/r （2）切削速度 查工艺手册表1.18，可确定v=70m/min （3）机床主轴转速 采用100mm的硬质合金端面铣刀，d=100mm，齿数为12，则n=r/min=223r/min 根据计算数据结果，以及采用机床型号为x63w卧式铣床，查工艺手册表4-17可选取 n=235r/min 故实际切削速度v=73.19 m/min 当n=235r/min时，工作台每分钟进给量f应为f=f.n=0.512235=1410mm/min （4）切削工时 根据所选机床型号，可选取 k=60，a=0.6mm,分两次铣削 切入长度：l=0.5（d）+a/tan.k+(1-2)=7.3mm 切出长度：取l=2mm，l=12mm 则切削工时 t=0.03min1.2.2 铣削62mm的端面 （1）确定进给量 根据切削手册表13-10，每转进给量f=0.5mm/r （2）切削速度 查工艺手册表1.1.8，确定v=75m/min （3）机床主轴转速 根据所选机床型号，d=100mm，齿数为12n=1000v/=100075/3.14100=239r/min 查工艺手册表4-17-1可选取n=300r/min 故实际切削速度 v=m/min=94.2m/min 当n=300r/min时，工作台的每分钟进给量f=f.z.n=0.512300=1800mm/min （4）切削工时a=2.4mm，分两次切削 切入长度：l=0.5(d+a/tank1=7mm 切出长度：l=2mm，l=15mm 则切削工时 t=0.02min 工序30：粗铣以直径为20的球头铣刀铣r10的缺，保证粗糙度12.5。 =0.18mm/齿（参考切削手册表3-3） 切削速度：参考有关手册，确定=0.3m/s,即18m/min。 采用高速钢立铣刀，=20mm，齿数=4。则 =r/min=290r/min 现选用x63卧式铣床，根据机床使用说明书，取=300r/min，故实际切削速度为 =m/min=18.8m/min当=300r/min，工作台的每分钟进给量应为 =0.18430mm/min=21.6mm/min查机床说明书，有=23.5mm/min，故选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程=8mm。因此，机动工时为 =min=0.35min工序35：铣以外圆直径87的轴线为基准保证尺寸78.5的端面。以31内孔为定位基准。选用高速钢圆柱铣刀，=50mm，齿数=6，走刀两次。第一次： =0.1mm/齿（参考切削手册表3-3） 切削速度：参考有关手册，确定=30m/min。则 =r/min=191r/min现选用x63卧式铣床，根据机床使用说明书，取=190r/min。故实际切削速度为 =m/min=29.8m/min当=190r/min时，工作台的每分钟进给量应为 =0.16190mm/min=114mm/min查机床说明书，有=118mm/min，故选用该值。切削工时：利用作图法，可得出铣刀行程=38.5mm =min=0.33min第二次：采用相同进给量，相同的切削速度。利用作图法可得出铣刀行程=51.7mm。则 =min=0.44min因此机动工时为 =+=0.33min+0.44min=0.77mm 工序40：钳工去毛刺。 工序45： 清洗入库。 三夹具设计定位基准的选择从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与定位衬套正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用铣刀铣r10面进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。定位误差分析本夹具选用的定位元件为外圆与肩胛面定位。其定位误差主要为：由公式e=(h/2+h+b)max/hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位衬套起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对螺栓施加一定的夹紧力。由计算公式 fj=fsl/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 fs作用在六角螺母l作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 fjktts其中fj螺栓夹紧