机械制造工艺学课程设计-法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

1、机械制造工艺学课程设计-法兰 盘零件的机械加工工艺规程及 工艺装备设计机械制造技术课程设计说明书设计题目 “法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计姓名白宇宸班级机制7班学201094014228题目号61指导教师郭列琰宝鸡文理学院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。机械制造技术是一门非常重要的技术，人类的发展过程就是一个不断的 制造过程。因此，制造技术的重要性是不言而喻的，它有以下四个方面的

2、意 义。1. 社会发展与制造技术密切相关2. 制造技术是科学技术物化的基础3. 制造技术是所有工业的支柱4. 制造技术国力和国防的后盾机械制造工艺学课程设计是在学完了机械设计制造工艺学、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及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。学生通过机械制造工艺学课程设计，应 在下述各方面得到锻炼：（1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学 到的时间知识，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，保证零件的加工质号

3、。（2）提高结构设计能力。学生通过设计借据（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 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，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，为今后参加 祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导宝鸡文理学院目录绪 论一、零件的分析21.1 零 件 的 作用21.2 零 件 的 工 艺 分析2二、工艺规程设计32.1 确定毛坯的

4、制造形式32.2 基 面 的 选择3目录宝鸡文理学院2.3 制 定 工 艺 路 线32.3.1 工艺路线方案42.3.2 工艺路线方案52.3.3 最 终 工 艺 路线6三、夹具设计73. 1问题的 提出73.2夹具设计73.2.1 定位基准 的选目录宝鸡文理学院3.2.2切削力及夹紧力的计3.2.3定位误差的分析8324夹具设计及操作的简要说参考资料1010目录宝鸡文理学院一、零件的分析(-)零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上，起 到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较髙的两个平面用以装 配，4个09孔是用于连接其他机构或零件的。(二)零件的

5、工艺分析CA6140车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以e】。0囂为基准面加工表面这一组加工表面包括：045：阴，045几疗的右端面并导角2. 以侶5九了端面为基准，车045监、。100蹴、090外圆，并导1.5x45,和 1x45o3. 以。45：加端面为基准，先用016的钻头钻孔，然后再用较刀较孔由于孔与045=,”有跳动的要求，所以要以沁5九样端面为基准。4. 要以孔205为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。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。同时保证它们之间的跳动要求和尺寸要求等。宝鸡文理学院二工艺规程设计(-)确定

6、毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中承受交变载荷及冲击 性载荷不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。(二)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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。(1) 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

7、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。45說曲外轮廓表面作为粗基准。(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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。(三)制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可 以考虑釆用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除 此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。宝鸡文理学院1. 工艺路线方案一工序一以0100聶为粗基准，粗车端面及外圆045：爲，并导7x45

8、。,选 用CA6140机床。工序二以045如7外圆面为基准，粗车0100攀、090外圆，并导1.5x45。，和 1x45 0工序三以045如7外圆面为基准，钻他0：曲通孔，先用钻016的钻头钻 扎再较孔达到020：的尺寸。工序四导沁5：加右端面1x45。角工序五以020說曲内孔为基准精车0100：焉左端面和090右端面并保证严5爲跳动在003内,并切3x2槽。工序六以右端面和外圆面定位，利用两个端面夹紧，铳粗糙度为3. 2的 090外圆左平面。工序七以刚铳的平面定位，利用两端面夹紧，铳090外圆右平面，保证尺 寸为24 o工序八以一个铳好的平面定位，再利用另外一个平面夹紧，钻04的通孔,再扩孔

9、到06孔，保证尺寸为L=7,再较孔使其达到所要求的精度。工序九以020說曲孔为基准面,利用专用夹具，钻4个09孔。工序十再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一检查。宝鸡文理学院2. 工艺路线方案二工序一车端面及外圆045爲-以0100曙为粗基准，选用CA6140机床。工序二以045乌加外圆面为基准，粗车000拙、090外圆，并导1.5x45, 和 1x45O工序三以045如7外圆面为基准，钻他0：曲通孔，先用钻如6的钻头钻 扎再较孔达到020：；曲的尺寸。以解5：爲外圆面为基准，粗车0100：雷、090外圆，并导1.5x45。，和1x45。工序四以0100最外圆面为基准，并导7x45,

10、和1x45o工序五以020說曲内孔为基准精车0100：焉左端面和090右端面和妇5：爲保证跳动在0. 03内，并车3 x 2槽。工序六以右端面和一圆面定位，利用两个端面夹紧，先铳粗糙度为3. 2的 一面。工序七以刚铳的平面定位,，利用两端面夹紧，铳另外一面保证尺寸为24 o工序八以一个铳好的面定位，再利用另外一个面夹紧，钻04的通孔，再坊孔到处孔，保证尺寸为L=7,再養孔使其达到所要求的精度。工序九以020說曲孔为基准面,利用专用夹具，钻4个09孔。工序十再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一检査。宝鸡文理学院虽然工艺路线二的工序仍然是十一步，但多次加工表面，是精度 要求和粗糙度的要求

11、和有跳动的要求，另外045：曲表面是多次加工的基准， 方案一中在加工其外圆表面的同时进行了导角，工序较为集中，也方便装夹, 在一定程度上提高了生产效率。所以选择第一个方案。3. 最终工艺路线工序一以0100蠶为粗基准，粗车端面及外圆045：爲，并导7x45%选 用CA6140机床。工序二以045：爲外圆面为基准，粗车0100站、090外圆，并导1.5x45。， 和 1x45O工序三以045如?外圆面为基准，钻他0拧那通孔，先用钻016的钻头钻 孔，再较孔达到020說曲的尺寸。工序四导沁5益7右端面1x45。角工序五以020說曲内孔为基准精车0100：肯左端面和090右端面和保证 沁5九门跳动在

12、0. 03内，并切3 x 2槽。工序六以右端面和外圆面定位，利用两个端面夹紧，铳粗糙度为3. 2的 090外圆左平面。工序七以刚铳的平面定位，利用两端面夹紧，铳090外圆右平面，保证尺 寸为24o工序八以一个铳好的平面定位，再利用另外一个平面夹紧，钻04的通孔, 再扩孔到06孔，保证尺寸为L=7,再较孔使其达到所要求的精度。工序九以020說曲孔为基准面,利用专用夹具，钻4个09孔。工序十再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一终检宝鸡文理学院三、夹具设计（一）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,需要设计专用夹具。本次设计加工46H9mm孔的钻床夹具，本夹具将用于Z3

13、025B型摇臂钻床, 刀具材料为高速钢，在法兰盘的4 45外圆表面上加工孔。利用本夹具主要用来加工06H9mm,这个孔内表面的粗糙度要求为 Ra =3.2,在加工前先加工44mm孔，且法兰盘的4 45h6mm外圆表面和090mm 段两侧平面均已经过半精加工。加工46H9mm孔的整个过程包括钻、扩、较三 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时 间提高生产率。（二）、夹具设计仁定位基准的选择由零件图知，46H9mm孔对4 90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为 了减少定位误差，以4）90mm段右侧端面为主要定位基准面，以45h6mm外圆 表面和490mm段一侧小平面为

14、辅助定位面，共限制7个自由度，其中与d 6H9mm孔轴线同方向的自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因 此这一定位方案可行。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套。2 切削力及夹紧力计算钻0 4 mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻0 4夹具设计宝鸡文理学院mm孔时的切削力和加紧力。刀具：高速钢麻花钻，4 4nuno钻孔时的轴向力F = 9.81Cf/vf査表 1-2-7 文献1, CF = 42.7,Zf = 1.0, =0.&灯=1.0F = 9.81x42.7x410x0.3 xl.0 = 640N由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工

15、件在切削力作用 下沿4)90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为：八 9.81K厶Q =,/+/摩擦系数齐査4表3-19, /产0.25。安全系数 K = KK、K、K皿,式中 K,基本安全系数1.5；K2加工状态系数1.2；K；刀具钝化系数1.5,由文献4表3-20査得；K4切削特点系数1.0；K,考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm,H=42mm, l=34mm=淤 Iei.2xl.5xl.()3x64()x2() = 99040.25x42 + 34査表3-26文献4,知d=10mm的螺栓许用加紧力Q讦=10094 ,因4 10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方

16、便加紧，选用4)16mm的钩型夹 紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一 416mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母 且定位套在445h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳 定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3 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定位方案设计的专夹具设计宝鸡文理学院用件，各定位面加工后对46H9mm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。査文献4表3-17,普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺 寸的极限偏差取土0. 05mm0. 3mm,因此孔的位置偏差可以保证。4

17、 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提髙劳动生产率。夹具体上钻套采 用快换形式提高了加工生产效率。同时，在定位和夹紧方面采用的是带有螺 栓连接的定位心轴和快速螺旋夹紧机构，该夹紧机构是螺母螺孔内又斜钻了 孔，其孔径略大雨螺纹外径。螺母斜向沿着光孔套入螺杆，然后将螺母摆正, 使螺母的螺纹与螺杆（即：定位心轴）啮合，再略为拧动螺母，便可夹紧工 件。快速旋转夹紧机构同样的提高了加工生产效率。在用定位心轴定位时，采用的是间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制 h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便，缩短了加工时的辅助时间。 根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度，外加一定位支承 板限制2个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩 形夹紧螺栓，操作方便。该夹具上设有挡块，可防止零件在加工时发生翻转 或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便， 总体上这套夹具方案能够满足生产要求。夹具的零件图、零件毛坯图和零件图见随附图。宝鸡文理学院夹具