法兰盘零件机械加工工艺规程及其钻M8螺纹的工装夹具设计[削边宽100]【CAD图纸和文档打包】
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机械制造技术基础课程设计说明书学 院：专 业：姓 名：学 号： 年12月 目 录第一章 前言1.1 设计题目11.2 课程时间11.3 课程设计的目的和要求1第二章 零件的分析 22.1 零件的作用22.2 零件的材料22.3 零件的结构22.4 零件的工艺分析3第三章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择43.2.1 粗基准的选择43.2.2 精基准的选择43.3 制定工艺路线43.4 机械加工余量，工序尺寸及毛培尺寸的确定53.5 确定切削尺寸及基本工时6第四章 夹具设计214.1 设计主旨214.2 夹具设计与校核214.2.1定位基准的选择214.2.2 夹紧力的计算与校核214.2.3定位误差分析224.2.4夹具设计及操作的简要说明23心得体会24参 考 文 献25 第一章 前言 1.1 设计题目 零件法兰盘的机械加工工艺规程制订及夹具设计 1.2 设计时间 2020年12月7日2020年12月20日 1.3 课程的设计目的和要求 1.3.1课程设计的目地机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。 另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼： 熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。.从而培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，通过夹具设计的训练，进一步提高夹具结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。 熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。 1.3.2 课程设计的内容要求 1.对零件图进行工艺分析。 2.对零件进行分析后，初步拟定工艺路线、确定切削余量、绘制零件的毛坯图，填写机械加工工艺过程卡。 3.进行切削用量、机械加工时间等的计算和查表。 4.填写机械加工工序卡片。 5.对指定工序提出工装设计任务书。 6.根据工装设计任务书（教师指定）进行机床专用夹具设计，包括设计方案的确定、结构设计、定位误差和夹紧力的计算，绘制夹具装配图、零件图等等。 7.编写课程设计说明书。 8.进行课程设计答辩。 第二章 零件的分析 2.1 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。 2.2 零件的材料 1、特性：该零件的材料为45，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、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。 2.3 零件的结构 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。 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。 2.4 零件的工艺分析 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130mm外圆作为粗基准，加工55mm外圆和42mm孔。 精基准的选择：以42mm孔、130mm端面和7孔孔为定位精基准，以此为基准，并逐步加工4-7mm孔，40左右两端面，55mm外圆、M8螺纹。 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为装夹表面进行限位。 第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料45，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锻造成型。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，内孔锻为直径38mm。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锻造成型。3.2 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。3.2.1 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130mm外圆的中心线作为粗基准，加工55外圆表面、55端面及42mm孔。3.2.2 精基准的选择以42mm孔、7孔和130端面为精定位基准，对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。3.3 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。工艺方案：工序00：锻造工序05：调质处理工序10：粗车130右端、55端面、55外圆、42孔工序15：掉头粗车130端面、70端面、130外圆和70外圆；半精车130端面、70外圆、42孔工序20：半精车130端面、55外圆；精车130端面、55外圆、42H8孔；洁角、倒角工序25：铣两个50侧面工序30：钻2-7孔工序35：钻4-7孔、锪4-12沉孔工序40：钻、攻M8螺纹工序45：钳工去毛刺。工序50：清洗已加工的零件，终检入库3.4 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45,锻件重量约为3Kg，在1600t热模锻压压力机上生产，零件无磨削精加工工序，锻件复杂系数为，长度为130mm,查课程设计指导书，该零件的毛坯余量是：厚度方向为1.72.2mm,水平方面为 1.72.2mm，现厚度方向和水平方向均取为2.0mm，毛坯图1如下所示： 图1 法兰盘的锻造件毛坯图 3.5 确定切削尺寸及基本工时工序00：锻造工序05：调质处理工序10：粗车130右端、55端面、55外圆、42孔工步一：粗车130右端1、 切削用量本工序为粗车工件130右端。已知加工材料为45，锻件，有外皮；机床为C620-1型卧式车床，工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1） 确定切削深度由于单边余量为1.5mm，可在一次走刀内切完。2） 确定进给量根据表1.4，在粗车45#、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的=0.25mm/r可用。3） 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4） 确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.25mm/r，切削速度=125m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=1250.80.650.811.15m/min=60.6m/min =148.5r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=150r/min 则实际切削速度=58m/min5） 校验机床功率由表1.24，3mm，0.25mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=76r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.25mm/r，=150r/min，=58m/min2、 确定粗车工件130端面的基本时间 ， 式中 =134mm，=59mm，=1.5mm，=0mm，=0.25mm/r，=150r/min,=1 则 工步二：粗车55端面， 式中 =59mm，=38.0mm，=2.0mm，=2mm，=0.25mm/r，=150r/min,=1 则 工步三：粗车55外圆 ， 式中 =30mm，=1.5mm，=2.0mm，=0mm，=0.25mm/r，=150r/min,=1 则 工步四：粗车42孔 ， 式中 =47mm，=1.5mm，=2mm，=0mm，=0.25mm/r，=150r/min,=1 则 工序15：掉头粗车130端面、70端面、130外圆和70外圆；半精车130端面、70外圆工步一：掉头粗车130端面1、切削用量本工序为粗车工件130端面。已知加工材料为45，锻件，有外皮；机床为C620-1型卧式车床，工件装卡在专用夹具中。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为1.5mm，可在一次走刀内切完。2）确定进给量根据表1.4，在粗车45#、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的=0.25mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.25mm/r，切削速度=125m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=1250.80.650.811.15m/min=60.6m/min =148.5r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=150r/min 则实际切削速度=58m/min5）校验机床功率由表1.24，3mm，0.25mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=76r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时，, 切削速度的修正系数为：，故 根据Z3025型摇臂钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=545r/mm， 。3计算基本工时 工序40：钻、攻M8螺纹工步一：钻M8螺纹底孔6.8选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 468r/min 按机床选取n=500r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻M8螺纹选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.6mm/r597r/min 按机床选取n=630r/min切削工时： ，则机动工时为 工序45：钳工去毛刺。工序50：清洗已加工的零件，终检入库 第四章 夹具设计4.1 设计主旨本夹具用来钻、攻M8螺纹，加工该螺纹，再进行钳工去毛刺，螺纹的粗糙度要求是Ra6.3，不是很高。因此，本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产效率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。4.2 夹具设计与校核4.2.1定位基准的选择 由零件图可知，利用一个7孔、42H8孔和130端面定位，利用心轴、快换垫圈、螺母等组成的夹紧机构来夹紧工件，采取夹紧方式为手动加紧。4.2.2 夹紧力的计算与校核1、钻削力计算 查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.52、所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M12螺母锁紧，查表得夹紧力为18650N=46625N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.2.3定位误差分析(1)移动时基准位移误差 （式3-1）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式3-1）得： =0.025+0+0.025 =0.050mm (2) 转角误差 （式3-2）式中： 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 B型固定式定位销孔的最大偏差 B型固定式定位销孔的最小偏差 B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中： 则代入（式3-2）得：则： 0.03924.2.4夹具设计及操作的简要说明如前所示，在设计夹具时，为了提高生产效率，应首先着眼于机动夹紧，但是本工序要求夹紧力不是很大，就采取手动夹紧。在手动夹紧时，一定要保证夹紧的可靠性，保证足够的夹紧力，这样才能保证加工的精度和人身安全。心得体会 本次课程设计是对本学期所学机械制造技术基础课程和生产综合实习的检测和机床夹具设计及其应用。课程设计作为工科院校广大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是检验我们综合应用知识的能力，是我们参加工作前的实践性锻炼。通过学期的学习和对有关资料的查询，运用所学的专业知识，并复习所学的制图软件AUTO/CAD的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在此设计过程也广泛接触、应用一些办公软件，丰富了自己的知识水平。在设计思想中，尽可能体现了我们所学的知识的掌握和了解的相关知识。首先所学知识有限，实际经验更加不足。因此我完成的设计还存在许多的不足之处，但我相信经过此次设计，我会得到相应的能力提升。其次，从此次的课程设计中受益匪浅，虽然遇到了很多的困难，但回想起这次设计经历的时候，我就萌发出与困难斗争的勇气！同时通过这次课程设计我了解到工艺设计是一门复杂、繁琐、需要耐心、细心与恒心的工作，尤其计算部分，过程十分繁琐，稍不注意便会出错，每逢此处，我便有些心烦，便拖到第二天在做，因此花费了大量的时间，把作业拖到了最后。但该来的早晚要来，一味的推迟不仅没有任何收益，反而因时间
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