机械制造课程设计

1、成都纺织高等专科学校机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计"法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备班级:设计者:指导教师:评定成绩:设计日期月曰至 月设计任务书1课程设计说明书正文2序言2一、 零件的分析2二、工艺规程设计2（一）、确定毛坯的制造形式2（二）、基面的选择2（三）、制定工艺路线3（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3（五）确定切削用量及基本工时4三、课程设计心得体会6四、结论7五、参考文献-成都纺织高等专科学校机械制造工艺学课程设计任务书设计题目 设计“法兰盘”零件的机械加工及工艺规程设计内容1.产品零件图1张2. 产品毛坯图1张3. 机械加工工艺过程卡1

2、张4. 机械加工工序卡片1套5. 课程设计说明书1张班 别:设计者：指导教师：序言机械设计制造工艺学课程设计是我们学完了大学里的全部课程、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链 接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。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的 训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国现代化建设打下一个良好 的基础。由于能力有限，设计尚有不足之处，恳请各位老师给予指教。一.零件的分析（一）零件的作用我所设计的零件是法兰盘，它

3、的作用是使管件连接处固定并密封，它连接于管端，法 兰上有3个直径为20mmEQS的孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧密连接，压紧两法兰间的衬 垫以达到密封效果，还有三组直径为12mm的斜孔与水平孔组合的通油孔。因此，法兰盘承受较大的压力，所以采用锻件，提高零件致密性，以使承受压力的能力增强。（二）零件的工艺分析此法兰盘共有两组加工表面1）直径为90mm的孔的轴线为基准加工的表面本组表面包括直径为320mm、248mm、190mm的外圆的轮廓表面及左右端面，表面粗糙度为12.5。直径为90mm的孔的表面粗糙度为 3.2,尺寸上偏差为+0.054，下偏差为02）直径为12mm的孔的加工包括平行于轴线的三组

4、孔及斜孔的加工，其表面粗糙度为2.5,直径为20的三个均布孔，表面粗糙度为 6.3,直径为17.5mm的孔的加工，表面粗糙度为6.3。二.工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形势零件材料为45钢，锻造，考虑到法兰盘在连接两管的工作过程中，要承受螺钉 连紧时的压力，要有一定的韧性，因此选用锻件，尽可能使金属纤维不被切断， 保证零件工作可靠。零件为大批量生产。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理， 可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会使零件大批量报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择对于一般的盘类零件，可以以外圆作为粗基

5、准。对零件来说，按照粗基准的选 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精度较高的不加工表面 作为粗基准），现选取直径为320mm的外圆作为粗基准的，（三爪卡盘夹持，自 动定心，限制x、y、z三个方向的移动自由度及 y、z方向上的旋转自由度，不 完全定位，但不影响加工）。粗基准的选择应保证足够的加工余量，且应避免粗 基准的重复使用。2. 精基准的选择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，应进行尺寸换算。精基准的选择原则有：基准重合、基准统一、自为基准、互 为基准等。精基准选择应保证工件

6、定位准确、加紧可靠、操作方便。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点应该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，可以采用万能机床配有专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。 除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案如下：工序1.粗车A面，粗车直径320mm的外圆表面工序2.粗车直径248mm、190mm、147mm的外圆，右端面及轮廓上的圆弧，倒角 7mm。工序3.粗锤直径为90mm的孔（不到尺寸）工序4.半精锤直径为90mm的孔工序5.钻3x直径12mm的孔及斜孔，3x直径17.5mm的孔及3x20mm的均布孔。（

7、均6到尺寸）工序7皎3x直径12mm的孔及斜孔工序8.扩3x直径17.5mm的孔及3x20mm的均布孔。工序9.钳工修锐边毛刺及倒角C1。工序10.检验以上工艺过程详见附表的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定法兰盘零件材料为 45钢，硬度为207-241HBW，毛坯重量约10kg,生产类型为 大批生产，毛坯采用锻件。确定锻件的加工余量和公差的主要因素有如下5种：1. 锻件的质量、按图样尺寸加上其尺寸上偏差的一般进行计算得到锻件形状复杂系数SS=m锻件/m外轮廓包容体（式中m锻为锻件的质量，m外包容体为锻件外廓包容体的质量）2. 分模线形状有平分

8、直分模线和对称弯曲分模线、不对称弯曲分模线两类3. 锻件的质量系数分 M1和M2两级4. 零件加工表面粗糙度，适用于机械加工表面粗糙度Ra>=1.6um的表面，当加工表面粗糙度Ra<1.6um时，其余量要加大5. 锻件法兰的余量 a的计算公式a=0.25H0.2D0.5（本法兰孔取0.75a,外表面取0.5a）式中H为总高，D为直径根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面（直径 320mm外圆及直径 248mm、190mm、147mm的外圆表面）考虑其长度为150mm，表面粗糙度值均为 12.5,只要求粗加工，此时直径余量

9、 2Z=3mm已能满足加工要求。2. 外圆表面沿轴线长度方向上的加工余量及公差（ A面及右端面）查实用机械制造工艺设计手册 （以下简称工艺手册）得，锻件质量为10kg, 锻件复杂形状系数为 S1,锻件轮廓尺寸（长度方向）大于 0小于等于315mm,故长度方向偏差为 +1.5 -0.7mm，长度方向加工余量为2.02.5mm ,径向为2.02.5mm（均为锻件单面余量），均取2mm。3. 直径为90mm的孔（中心孔）孔径为90mm,可锻出，孔的精度为IT8,参照工艺手册确定其加工的工序 尺寸及余量为直径 90mm 2Z=1.3mm（1.5mm）直径 88.7mm（88.5） 2Z=2mm （2.

10、5mm）4. 3x直径12mm的孔及斜孔皎孔 12mm 2Z=0.2mm钻孔11.8mm5. 3x直径17.5mm的孔（与同轴线平行的直径12mm的孔相通）扩孔 17.5mm 2Z=1mm钻孔16.5mm5. 3x20mmEQS （三孔均布） 扩孔 20mm 2Z=1.2mm 钻孔18.8mm五）确定切削用量及基本工时在已经选择了刀具材料和几何角度的基础上，用查表法按如下步骤合理的选择切削用量，首先用工序余量确定被吃刀量ap,全部余量尽可能在一次进给中去除，也可以多次进给完成，而后，在切削力允许的条件下选择大的进给量f （粗加工）或按本工序的加工表面粗糙度确定进给量f （精加工），在机床允许的

11、情况下，选择大的切削速度v（粗加工）或按刀具使用寿命确定切削速度（精加工） ，选择机床所具有的主轴转速中 最接近的速度，最后验算机床的功率是否足够。工序1.车削外圆、端面。本工序采用计算法确定切削用量。1. 加工条件工件材料：45钢，锻件，时效处理。加工要求：粗车直径 320mm端面及外圆，表面粗糙度为12.5um。机床：CA6140卧式机床刀具：刀具材料为硬质合金刀，刀杆尺寸为20mmx25mm , kr=90 ° , r0=15° ,a0=8° 。2. 计算切削用量1）粗车直径320mm的外圆及端面1）确定外圆及端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2

12、上偏差为1.5,下偏差为0.7mm，故毛坯长度方向上的最大加工余量为7mm,因为两端面要求不高，只一次车削即可达到要求，可取加工余量为6mm，取ap=3mm，长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（入体方向）.2）确定进给量f：查工艺手册得ap小于等于 3mm时，f取0.81.2mm/r按CA6140车床说明书取f=0.91mm/r3）计算切削速度v：车削速度不限，此处取vc=1.2m/s。4）确定机床主轴转速：ns=1000vc/ 兀 dw=1.2r/s=72r/min按机床说明书，与之接近的转速为80r/min,现取ns=80r/min ,所以实际切削速度v=1.34m/s。5) 计算

13、切削工时：按工艺手册，取l= (D-d ) /2=3mm 11=17,12=0 ,13=0t=l+l1+l2+l3)i/nwf=0.31min(2)粗车外圆轮廓表面1) 被吃刀量：单边余量1.5mm,可一次切除。2) 进给量与切削速度：查工艺手册得外圆切削速度计算，查工艺手册得 ap=26mm 时，f=0.30.6mm/r,vc=1.167-1.500m/s，取 f=0.5mm/r vc=1.5m/s。3) 确定机床主轴转速：ns=1000vc/ 兀 dw=2r/s=120r/min按机床说明书，与之接近的转速为120r/min，现取ns=120r/min ,所以实际切削速度 v=1.5m/s

14、4) 计算切削工时：按工艺手册，取l= (D-d) /2=3mm l1=17,l2=0 ,l3=0t=l+l1+l2+l3)i/nwf=0.3min(3)锤直径90mm的孔查表得卧式锤床的锤削余量如下：粗锤 vc=0.30.66m/s 现取 vc=0.6m/sfc=0.31.0mm/r半精镂 vj=0.50.8m/s 现取 vj=0.8m/sfj=0.20.8mm/r由工艺手册查得 fc=0.27mm/r ,f=0.74mm/r(锤杆悬伸时vc取小值，加工孔径较大时，ap取大值，孔径小且加工精度要求高时, ap取小值。确定机床主轴转速：nsc=1000vc/ 兀 dw=129.55r/min

15、nsj=1000vc/ 兀 dw=169.85r/min查工艺手册得机床转速为 nsc=125r/min, nsj=160r/min, 所以实际切削速度vc=0.58m/s ,vj=0.75m/s 。时间定额的计算Tj=Li/fb=(l+l1+l2)i/fn(i 为进给次数)式中 l1=ap/tankr+ (23) =7 l2= (35)取 4, l=2mm 经计算的 tjc=0.14min , tjj=0.11mi(4) 钻孔(高速钢钻头) 立钻Z535查工艺手册得1) 进给量车占头直径 >10-13mmf=0.190.23mm/r 查表取 f=0.2mm/r钻头直径 >16-2

16、0f=0.260.32mm 查表取 f=0.32mm/r2) 切削速度V=0.25m/s3) 主轴转速直径 12mm 孔 ns1=1000vc/ 兀 dw=398r/min直径 17.5mm 孔 ns2=1000vc/ 兀 dw=272r/min直径 20mm 孔 ns3=1000vc/兀 dw=239r/min查工艺手册得机床转速为ns1=400r/min, ns2=ns3=275r/min,所以实际切削速度 v1=0.25m/s, v2=v3=0.29m/s4) 计算切削工时由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj1=1.5min,tj2=0.38min,tj3=0.38m

17、in(5) 扩孔切削用量 查工艺手册得1)进给量 f= (2.22.4) f钻(f钻 为钻孔的进给量)直径/J、于等于 15mm 时，f=0.5-0.6mm/r 取 f=0.46mm/r直径大于 1520mm 时，f=0.6-0.7mm/r 取 f=0.7mm/r2)被吃刀量 ap=0.05D (加工孔直径)扩直径20mm的孔ap=1mm扩直径17.5mm的孑L ap=0.9mm3) 切削速度vV= (1/21/3) V钻(V钻 为钻孔的切削速度)=0.15m/s4) 计算切削工时由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj1=0.4min,tj2=0.4min,(6) 皎孔的切削

18、用量1) 进给量f 加工不通孔时，进给量取0.2-0.5mm/r 取f=0.5mm/r2) 切削速度孔直径大于 10-20 时，v=0.65-1.4m/s 取 v=1.0m/s4)计算切削工时由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj=1.56min注：钻扩皎圆柱孔时，tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn式中 l1= (D-d) cotkr/2+(12)1. 钻扩皎不通孔时，l2=02. 扩钻，扩孔时l2=24，皎圆柱孔时l1=0.56 , l2=223. d为扩、皎孔前的直径，D为扩、皎孔后的孔径，l为板厚。辅助时间(min)确定：1. 清扫工件或清扫夹具定位基面0.10.22. 变换刀架或转换方位0.953. 拿取工件并放在夹具上0.51.04. 启动机床、变速或变换进给量、放下清扫工具0.025. 工件或刀具退离并复位0.040.056. 在钻头皎刀上刷油