法兰轴设计说明书

1、机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“法兰轴”零件的机械加工工艺规程（大批生产） 院、系别 机 电 工 程 学 院 班 级 20 12级机械设计制造及其自动化（专升本）（1）班姓 名 学 号 指导老师 三 明 学 院 2013 年 6 月 7日目 录机械制造工艺学课程设计任务书. 序 言.11 零件分析.2 1.1零件的生产类型及生产纲领.21.2 零件的作用 .21.3 零件的工艺分析.22 确定毛坯. .32.1确定毛坯的制造方法.32.2确定毛坯总余量. .33 机械加工工艺规程设计3 3.1基面的选择.3 3.2确定机械加工余量及工序尺寸.53.3确定切削用量及基本工时.94 夹具选

2、用.205 总结.21 参考文献.22机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计“法兰轴”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求： 1.去毛刺锐边2.材料45刚设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（6张） 6.课程设计说明书（1份） 2013年 5月27日 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造技术基础和机械制造工艺学等课程之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。我们在完成课

3、程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！其主要目的是： 1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。2. 培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。 3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。 4. 培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度

4、，工作作风和工作方法。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。1 零件分析1.1 零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于法兰轴轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。1.2 零件的作用本次课程设计题目给定的零件是法兰轴，是机械传动上的一个零件，该零件的功用是传递运动和转矩。1.3 零件的工艺分析该零件主要加工面有端面、外圆、孔

5、和槽，是一个形状比较简单的零件，可通过车、铣以及钻来获得。加工个参数如下： 车60及27外圆面、车端面钻内孔面19mm、车23的密封槽铣20mm×24mm的双面槽钻5、17、8的通孔倒角去毛刺有以上的分析可知，可以先加工外圆表面，然后借助外圆面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。2 确定毛坯2.1 确定毛坯的制造方法法兰轴的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，材料为45钢。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的是转矩。并且该零件为大批生产，采用锻造生产比较合适，故可采用模锻成形。此

6、外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。2.2确定毛坯总余量按机械锻造，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-25，其中锻件重量4kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数取M1，锻件轮廓尺寸120180mm，查得锻件加工余量是：厚度方向1.72.2mm，水平方向1.72.2mm。则可推出毛坯总尺寸。3 机械加工工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择 重要考虑装夹方便、

7、可靠，选一大端面和外圆作为定位粗基准，现选取零件上60mm的上下表面为粗基准，车27 mm、钻19mm。利用27mm外圆面定位，加工A表面及钻孔。3.1.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。3.1.3 制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。工艺路线方案一：工序1：锻造；工序2：热处理；工序3：夹紧左端，车右端面，加工长度到位，车外圆27，钻内孔19，倒角；工序4：调头，夹右端，车左端面，加工长度到位，车外圆60；工序5：换槽刀，车宽度4，加工内孔槽23到位；工序6：划

8、线；工序7：分度头夹紧左端，按划线位置铣20 X24；工序8：夹紧右端，按划线位置钻左端4个孔到位；工序9：夹紧左端，按划线位置钻右端2个通孔到位，钻直径为17的孔；工序10：去毛刺；工序11：终检；工序12：入库。工艺路线方案二：工序1：锻造；工序2：热处理；工序3：夹紧左端，车右端面，加工长度到位，车外圆27，；工序4：钻内孔19，倒角； 工序5：调头，夹右端，车左端面，加工长度到位；工序6：车外圆60；工序7：换槽刀，车宽度4，加工内孔槽23到位； 工序8：划线；工序9：分度头夹紧左端，按划线位置铣20 X24；工序10：夹紧右端，按划线位置钻左端4个孔到位；工序11：夹紧左端，按划线位

9、置钻右端2个通孔到位，钻直径为17的孔；工序12：去毛刺；工序13：终检；工序14：入库。3.1.4 工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二将每个工序细分，分别进行加工。方案一将部分工序集中起来，这样有利提高效率，定位精度也比较高，使用于大批量生产。经比较，从生产条件出发及生产效率方面考虑，选择工艺路线方案一。3.2 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：3.2.1 车27mm外圆端面根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-12，得可用粗车达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为单

10、侧余量2mm，具体工序尺寸见表3-1。表3-1工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/车2H11Ra12.527毛 坯CT9Ra25313.2.2 车27mm外圆根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-10，得可用粗车达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为2mm；具体工序尺寸见表3-2。表3-2 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/车2H10Ra12.5130毛 坯CT9Ra251343.2.3 钻19内孔毛坯为实心，19 mm

11、的孔的精度为H8（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-3。表3-3 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铰 孔0.2H8Ra6.319钻 孔18.8H12Ra12.518.83.2.4 车60mm外圆端面根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-12，得可用粗车达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为单侧余量2mm，具体工序尺寸见表3-4。表3-4 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公

12、差/mm经济精度/表面粗糙度/车2H11Ra12.560毛 坯CT9Ra25643.2.5车60mm外圆根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-10，得可用粗车达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为2mm，具体工序尺寸见表3-5。表3-5 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/车2H10Ra12.510毛 坯CT9Ra25123.2.6车内孔槽23mm 根据零件图所示，车23 mm的内孔槽，根据零件加工要求，查机械加工余量手册表5-31，得粗车即可达到加工要求精度3.2.7 铣20X24mm

13、槽根据零件图示，铣20X24键槽，根据零件表面要求，查机械加工工艺师手册表4-12，得粗铣即可达到要求精度 8 mm的孔毛坯为实心，8 mm的孔的精度为H8（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-6。表3-6 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔8H12Ra12.58 5的孔5 mm的孔的精度也按H8，查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-7。表3-7 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序

14、间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔5H12Ra12.55 17 mm的孔17 mm的孔的精度为H13（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-7。表3-7 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公公差/mm经济精度/表面粗糙度/钻 孔 17H12Ra12.5171倒角1X453.3 确定切削用量及基本工时3.3.1车27mm外圆端面（1） 加工条件根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为

15、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。（2） 选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2mm。确定进给量根据表1.4，可知f=0.40.5mm/r，则可取进给量f=0.5mm/r。计算切削速度按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min） （3-1）根据机械加工工艺设计手册表21得： =242，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.38752. （机械加工工艺设计手册表9-17）所以 =47.5m/min确定机床主轴转动: =488r/min （3-2）按机床说明书，与488r/

16、min相近的机床转速为450r/min及500r/min。现选取500r/min。所以实际切削速度 v=48.7m/min.计算切削工时：按工艺手册表6.2-1取 =15.5 l1=2mm,l2=0,l3=0 （3-3）3.3.2 车27mm外圆（1） 加工条件根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选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。（2）选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2mm。确定进给量根据表1.3，可知f=0.40.5m

17、m/r，则可取进给量f=0.5mm/r。计算切削速度：见切削手册表1.27 =46.2m/min确定机床主轴转动 =474.6r/min按机床说明书，与474.6r/min相近的机床转速为450r/min及500r/min。现选取500r/min。所以实际切削速度 v=48.7m/min.计算切削工时 L=130,l1=2，l2=0,l3=0 3.3.3 钻19mm内孔：（1） 加工条件 加工要求：孔径d=19mm，孔深l=144mm，通孔，用乳化液冷却。钻头：高速钢麻花钻头，直径d0=19mm（2） 选择切削用量确定进给量根据切削用量简明手册表2.7，d0=19mm时，f=0.350.43m

18、m/r计算切削速度V=14.4m/min (见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑) =241.4r/min按机床选取ns=200r/min(按切削手册表1.31)计算切削工时 （3）倒角倒角1X45车削完成后，接着倒角即可。3.3.4 车60外圆端面 （1）加工条件根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选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。（2）选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2mm。确定进给量根据表1.4，可知

19、f=0.50.7mm/r，则可取进给量f=0.55mm/r。计算切削速度按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）根据机械加工工艺设计手册表21得： =242，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.4784（机械加工工艺设计手册表9-17）所以 =58.6m/min确定机床主轴转动: =291.6r/min 按机床说明书，与291.6r/min相近的机床转速为250r/min及320r/min。现选取320r/min。所以实际切削速度 v=64.3m/min.计算切削工时：按工艺手册表6.2-1取 =32 l1=2mm,l2=0,l3=0

20、3.3.5车60mm外圆（1） 加工条件根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选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。（2）选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2mm。确定进给量根据表1.3，可知f=0.40.7mm/r，则可取进给量f=0.55mm/r。计算切削速度：见切削手册表1.27 =58.6m/min确定机床主轴转动 =291.6r/min按机床说明书，与291.6r/min相近的机床转速为250r/min及300r/mi

21、n。现选取300r/min。所以实际切削速度 v=64.3m/min.计算切削工时 L=10,l1=2，l2=0,l3=0 （3）倒角倒角1X45车削完成后，接着倒角即可3.3.6 车23的内孔槽（1） 选择铣削用量车削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2mm。 进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢内孔刀，取= 0.5mm/z。计算切削速度：见切削手册表1.27 =46.2m/min确定机床主轴转动 =639.7r/min按机床说明书，与639.7r/min相近的机床转速为560r/min及710r/min。现选取710r/min。所以实际切削速度 v=51.3m/min

22、.计算切削工时 L=23,l1=2，l2=0,l3=0 3.3.7铣20X24mm双面槽（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=20mm的高速钢圆柱铣刀。（2） 选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 1.5mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢圆柱铣刀，取= 0.12mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=20mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.1

23、6， =20mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z， =159r/min各修正系数：，则 （3-4） n=n*kn=159*0.89*1.0=141.5(r/min) （3-5） 按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：Vc=nd/1000=2.15（m/min）每分钟进给量： （3-6）检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-7）3.3.8 8 mm的孔 （1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量进给

24、量f查阅机械制造工艺设计简明手册表4.2-16，查得。根据切削用量简明手册表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.28mm/r，12mm时，轴向力= 1230N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 1230N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N， 由于，故f =0.28mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2-15，根据f = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=16m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)=578.7r/min根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：

25、，所以， （3-8）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，P= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，所选择的切削用量是可以采用的，即f = 0.28mm/r，=578.7r/min，=15.10m/min。计算基本工时 （3-9）3.3.9 5的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择5mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f根据切削用量简明手册表2.7，取f

26、 = 0.27 mm/r 0.33mm/r，查阅机械制造工艺设计简明手册表4.2-16，故取f = 0.32mm/r。根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.33mm/r，5mm时，轴向力= 2110N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2110N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N，由于，故 f = 0.32mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据f = 0.32mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min) =195r/min根

27、据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以， 确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 5mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.2mm，故刀具磨钝寿命T =75min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f = 0.32mm/r，=195r/min，= 6m/min。计算基本工时： 3.3.10 17mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择17mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f查阅机械制造工艺设计简明手

28、册表4.216查得。根据切削用量简明手册表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.28mm/r，12mm时，轴向力= 1230N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 1230N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N， 由于，故f =0.28mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2-15，根据f = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=16m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)=299.7r/min根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，所以， 确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 17mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T =