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学号： 0808470334 机械制造技术基础（专业方向课程设计2）课程设计说明书设计题目 I轴法兰盘机械加工工艺设备设计班 级：机械08-3姓 名：臧志佳指导教师：兰利洁 陆峰沈阳建筑大学 年 月 日课程设计任务书题 目：I轴法兰盘机械加工工艺装备设计原始资料： 被加工零件图一份工作量：1.图纸：折合A0号图11.5张。2.说明书：不少于5千字。内容及要求：1.制图要符合国家制图标准2.说明书符合课程设计的规范要求3.零件机械加工工艺规程设计（1）零件图 比例1：1 在绘图过程中将（给出原始图中的）旧国标改成新国标（2）毛坯图 比例1：1（3）指定工序专用夹具设计装配图及零件图比例1：1时 间： 2011年11月28日2011年12月9日目 录序言.1 设计目的.2 设计要求.3 计算生产纲领、确定生产类型.第一章 零件的分析.2.1 零件的作用.2.2 工件表面加工方法的选择.2.3 制定工艺路线.第二章 绘制毛坯图.3.1 确定毛坯的制造形式.3.2 基面的选择.3.3 粗基准的选择.3.4 主要就考虑基准重合问题.3.5 选择毛坯.3.6 确定毛坯尺寸.第三章 设计计算.4.1 确定切削用量.第四章 夹具设计.5.1 问题的提出.5.2 夹具的设计.5.3 夹具设计方法和步骤.5.4 夹紧装置的设计.5.5 定位误差分析.5.6 夹具结构设计及操作简要说明.第五章 总结.第六章 参考文献.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、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。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，它在我们四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 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。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，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于任晓智老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢任晓智老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。1设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、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。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1） 能熟练运用制造技术基础课程中的基础理论以及在生产实习中学到的实（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质量的夹具的能力。（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。2.设计的要求机械制造技术基础课程设计题目为：（I轴法兰盘的工艺装备设计）。注：由于时间紧张，本次课程设计分小组进行，有进行工艺分析的同学，有做夹具设计的同学，我是做夹具设计的。生产纲领为大批量生产。设计的要求包括以下几个部分：1，零件图1张cad图2，毛坯图1张cad图3，车床夹具装配图1张 4，专用夹具零件图1张 5，课程设计说明书 任务书1份3 计算生产纲领、确定生产类型 设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率 为4%，机械加工废品率 为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ + )=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。第一章 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 mm上部为 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。第二节 零件的工艺分析法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：一 以 45 外圆为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 外圆，端面及倒角； 外圆，过度倒圆； 内孔及其左端倒角。二 以 外圆为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 端面， 外圆，端面，倒角；切槽32； 内孔的右端倒角。三 以 的孔为中心加工表面 这一组加工表面包括： 外圆，端面； 外圆，端面，侧面； 外圆； 外圆，过度圆角；4 孔和同轴的 孔。 它们之间有一定的位置要求，主要是：（一） 左端面与 孔中心轴的跳动度为 ；（二） 右端面与 孔中心轴线的跳动度为 ；（三） 的外圆与 孔的圆跳动公差为 。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。（五）确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。（六） 工艺规程设计 它的部分表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。其中零件设计基准是以120的中心轴线作为尺寸基准的，其中62、55，, 100，116的轴线是互相平行，而其它表面是右面、端面作为基准，在保证基准面精度的情况下，获得其它的表面是不难的。其它的精度没有要求，保证以上就可以了，加工不成问题。应该说，这个零件的工艺性较好。这两组表面有一定的粗糙度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。 2工件表面加工方法的选择 本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。参考机械制造工艺设计简明手册表1.46、表1.47、表1.48等，其加工方法选择如下：一 外圆面：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为 , 采用粗车半精车磨削的加工方法。二 20内孔：公差等级为IT7IT8，表面粗糙度为 ，采用钻扩铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。三 外圆面：公差等级为IT13IT14，表面粗糙度为 ，采用粗车半精车磨削的加工方法。四 90外圆：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车半精车磨削。五 100外圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为 ，采用粗车半精车磨削的加工方法。六 右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车。七 90突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车半精车精车。八 90突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车半精车磨削。九 100突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车半精车精车。十槽32：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车。十一. 100突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车半精车磨削。十二. 90突台距离轴线34mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗铣精铣.十三. 90突台距离轴线24mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗铣精铣磨削.十四.4 9孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻削。十五. 4的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻削。十六. 6的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为钻铰。3制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。第二章 绘制毛坯图1确定毛坯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。2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。3 粗基准的选择 因为法兰盘可归为轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不 加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以法兰盘右端 45的外圆及 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。4 主要就考虑基准重合问题当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。 这在以后还要专门计算，此处不再计算。5选择毛坯该零件材料为HT15-32。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。6确定毛坯尺寸参见机械制造工艺学，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T123622003确定。要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。分析本零件，各加工表面为1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的小值。当表面需精粗加工和半精加工时，可取其较大值）。综上所述，确定毛坯尺寸见表1 表11 法兰盘零件尺寸 /mm 零件尺寸加工余量铸件尺寸零件尺寸加工余量铸件尺寸120212438239.5621.7565.5180.518.555361241251）确定圆角半径 本锻件各部分的t/H为0.51，故均按表中第一行数值。为简化起见，本铸件的内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H1625进行确定。结果为：外圆角半径 r=3以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。2）确定铸件斜度 根据知道一般铸件的斜度时arctan1/105。模锻斜度。 3）确定分模位置 由于毛坯是HD的圆盘类锻件，应采取轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程中借移，选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线。 第三章 设计计算1确定切削用量 工序(一) 钻 18孔（1）刀具选择：查机械制造工艺设计简明手册选用 18高速钢锥柄标准花钻。（2）切削用量选择：查切削用量手册得：f=0.700.86mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.76mm/r。查切削用量简明手册取V =0.33m/s=19.8m/minn =1000 V / D=100019.8/3.1418=350r/min按机床选取n =322r/m,故V = D n /1000=3.1418322/1000=18m/min(3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(fn)=(91+11+0)/(0.76322)=0.42min。其中L=91，L1=（D/2）cotKr+2=11,L2=0(二) 扩 19.8 孔（1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：（2）切削用量选择：查切削用量简明手册得：f=0.901.1mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由现代机械制造工艺流程设计实训教程得公式：VC=（1/21/3）VC 查切削用量简明手册取VC =0.29m/s=17.4m/minVC=（1/21/3）VC =5.88.7m/minn=1000 VC/ D=1000(5.88.7)/(3.1418)=93140r/min按机床选取n =136r/m,故V = D n /1000=3.1419.8136/1000=8.5m/min (3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(fn)=(91+14+2)/(0.92136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2第四章 夹具设计1、问题的提出 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专业夹具。 本次设计加工36mm的孔的车床夹具，本夹具用于CA6140型摇车床，道具的材料为高速刚，在法兰的60外圆表面加工孔。 利用本夹具主要用来加工36的孔，这个孔的内表面的粗糙度要求为Ra=6.3，在加工前先加工加工4mm的孔，且法兰盘的55h5外圆和116段两侧平面均已经半精加工，加工36孔的整个过程包括钻、扩、铰三步。因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作世间提高生产率。2、夹具的设计 1定位基准的选择 由零件图可知, 55mm端面对36mm段的右侧端面有一定的位置要求，为了减少定位误差，以55mm的端面为定位基准面，以116mm外圆表面和72mm段的一侧小平面为辅助定位面，其限制7个自由度，其中与孔轴线同方向向自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因此这一定位方案可行。 2定位误差分析 夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件的定位方案的专用件，各定位面加工后对孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献【4】表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差正负0.05mm，因此孔的位置偏差可以保证。 3、夹具设计方法和步骤（1） 夹具类型的确定由设计任务及条件可知工件的外形轮廓尺寸小、重量轻和工序的要求，拟采用安装在机床主轴过度盘上的车夹具。（2） 定位装置的设计a. 确定定位方案根据工序加工要求和工件的结构特点，拟定以孔和的左端面为主要定位面，其中以孔定位时可限制工件的两个自由度。图4-2，若采用长销定位可消除五个自由度。的左端面定位，可限制工件的三个自由度。图4-3.采用长销定位和端面定位就产生重复定位，所以确定用短销和端面为定位。b. 选择定位元件工件是同时以圆孔和端面组合定位，所以采用带有支撑面的结构，孔定位元件选择短定位销。定位孔与定位销的配合尺寸为，加的左端面定位限制工件的三个自由度，其端面的结构和尺寸按要求确定。c定位i误差分析计算已知定位是采用圆孔和一平面作为定位基准由定位误差孔为，定位销为。对于要加工的工序尺寸而言，定位基准与工序基准重合。定位误差：由于定位副制造误差引起的定位误差则： 该方案的定位误差小于该工序尺寸制造公差，所以该方案定位合理 4、夹紧装置的设计（1） 夹紧机构根据机床夹具的使用特点，力求使夹具的结构简单，操作方便和安全，采用气压装置的夹紧机构。夹具以定位销7和支持板6为定位，采用定位套压板成圆周分布的形式压在工件上。这样使得结构简单、夹紧可靠、夹紧后不是使工件变形并且装夹方便等。夹紧力采用气压缸提供遮掩夹紧力可靠。当连接杆1向左拉动连接套2和连接盘3时，压紧工件。相反运动时夹爪可以自动张开。（2） 切削力的计算a. 车端面的切削力，根据文献【3】表17-12车切削力的计算公式可得 选取可得： b. 夹紧力的估算。根据特征切削点切削力的方向，计算出各特征切削点夹紧力的大小。工件上Fz的作用力可看作与定位支撑板的增加里。要使工件能静止夹紧力F的大小应满足按照实际夹紧力的公式Fk=FKK为安全系数K=KnK1K2K3K4K5K6 查文献【3】表17-10-17-11可得K=3则实际夹紧力Fk=11203=3360N由于夹紧力有三个，选用回旋式汽缸夹具设计手册，满足设计要求首先，夹具与机床连接夹具体通过过渡盘和车床主轴连接，夹具体和过渡盘接触表面应进行配合磨，这样能保证机床主轴和夹具体的同轴度。其次，夹具操作简要说明安装工件时气压缸通过推动连接杆1向左运动同时带动连接套2和连接盘最后，带动三个钩形压爪同时运动压紧工作，松开时气压缸带动连接杆向右运动压爪可以自动张开。5、定位误差分析(一) 定位元件尺寸公差的确定夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：(二) 零件规定孔 mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线 ，右边孔距离轴线 ，已知孔位置主要由夹具体定位 误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则 夹具体与钻模板配合误差，有 故误差不超过允许误差。6、夹具结构设计及操作简要说明在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧 90突台。第五章 总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作