法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计钻轴向孔Φ样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。一、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(钻轴向孔4-Φ9)二、原始资料(1)被加工零件的零件图1张(2)生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1)被加工工件的零件图1张(2)毛坯图1张(3)机械加工工艺过程综合卡片(参附表1)1张(4)与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张(4)夹具装配图1张(5)夹具体零件图1张(6)课程设计说明书(5000～8000字)1份四、进度安排(参考)(1)熟悉零件,画零件图2天(2)选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天(3)工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图)9天(4)编写说明书3天(5)准备及答辩2天五、指导教师评语成绩:指导教师日期摘要本课程设计主要内容包括法兰盘(CA6140车床)的加工工艺过程设计和钻孔的专用夹具设计,在课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图和夹具体零件图的绘制。机械制造技术基础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复习,也是一次理论联系实际的训练。能够顺利的完成这次课程设计,首先得助于冷岳峰老师的悉心指导,同学们的耐心解答。在设计过程中,缺乏实际的生产经验,导致在设计中碰到了许多的问题。但在同学们的帮助下,经过请教老师,翻阅资料、查工具书,解决设计过程中的一个又一个的问题。在此,十分感谢冷岳峰此套设计有全套CAD图和卡片,有意者请联系我索取AbstractThemaincontentofthecurriculumdesign,includingflange(CA6140lathe)theprocessofdesignandprocessingofdrillingforfixturedesign,intheprocessofdesigningcoursestocompletepartsofthemap,roughmap,specificfoldersandfoldersassemblyspecificpartsofthemapdrawn.Machinerymanufacturingandtechnologicalfoundationofourcurriculumisdesignedtocompleteallthebasiccourses,technicalbasiccourse,afterthemostspecialized.Thisiswhatwehavelearnedonthecourseofanin-depthreviewofthecomprehensive,isalsoatheorywithpracticaltraining.Thesuccessfulcompletionofthecurriculumdesign,firstofallhelpintheLengYuefengcarefulguidanceofteachers,studentshavethepatiencetoanswer.Inthedesignprocess,thelackofpracticalexperienceintheproductionandresultedinthedesignofmanyoftheproblemsencountered.Butwiththehelpofstudentsandteachersthroughadvice,readinformation,searchtool,thedesignprocesstosolvetheproblemsoneafteranother.Here,LengYuefengverygratefultothecarefulguidanceofteachers,forstudentsofhelpingeachother.目录此套设计有全套CAD图和卡片,有意者请联系我索取1零件工艺性分析1.1零件的用途CA6140卧式车床上的法兰盘,为盘类零件,用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上,靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配,外圆与变速箱体孔相配,以保证主轴三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度,实现纵向进给。1.2零件的技术要求法兰盘属于盘类零件,材料为HT200,毛坯制造完成后需进行时效处理,硬度要求为HBS187。法兰盘共有三组加工表面,她们之间有一定的位置要求。现分述如下:以45外圆为中心的加工表面,这一组加工表面包括:45外圆,右端面及倒角;45外圆,过渡圆角;内孔及其左右端倒角。以和外圆为中心的加工表面,这一组加工表面包括:端面,外圆,左右端面,倒角;切槽3×2;外圆,左端面;外圆右端面,过渡圆角。以孔为中心的加工表面,这一组加工表面包括:外圆的左右侧面;孔;4-孔。它们之间有一定的位置要求,主要是:左端面与孔中心轴的跳动度为0.03;外圆右端面与孔中心轴线的跳动度为0.03;45的外圆与孔的圆跳动公差为0.03。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它加工表面进行加工,保证它们的位置精度。表1法兰盘技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度/μm行位公差/mm右端面0.6,IT136.390右端面0.6,IT131.645外圆0.017,IT60.820内孔0.045,IT81.6左端面0.6,IT131.6100外圆0.46,IT120.8100右端面0.6,IT130.445面(即B面)0.6,IT80.490左端面0.2,IT120.490外圆0.6,IT130.490左侧面0.6,IT133.290右侧面0.4,IT130.44-X9孔0.4,IT146.31.3审查零件的工艺性根据老师发给的零件图,审查了零件的结构工艺性,其结构利于机械加工,故对零件结构不做修改。经仔细读图,发现所给的零件图有错误,有的尺寸不清楚,经过与老师沟通,解决以上问题,最后运用机械制图知识更正了零件图,用电子图版绘图,详见零件图。2零件毛坯的确定2.1零件的生产类型零件的生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算其中——是零件的生产纲领(件/年);——产品的年产量(台、辆/年);——每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆);——备品率,一般取;——废品率,一般取;根据上式结合题目给定数据,即可算出法兰盘的生产纲领,进而确定出其生产类型。=8000台/年,=1件/台,取=,取=,由公式(1-1)有:(件/年).法兰盘零件的重量为1.4,查表1-3可知,法兰盘为轻型零件,由此再查表1-4可知,该法兰盘的生产类型为大批生产。2.2毛坯的种类和制造方法法兰盘的材料在产品设计时已经确定,在制订零件机械加工工艺规程时,毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属合金等。由于法兰盘选用HT200作为材料,加之零件形态以外圆为主,为了减少加工余量,提高劳动生产率,决定CA6140车床法兰盘毛坯采用铸件。金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好,使用于大批大量生产。该法兰盘的生产类型为大批生产,因此在铸件造型上采用金属模机器造型。2.3零件各表面的加工方法工件上的加工表面往往需要经过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求,加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求,先选择能够保证该要求的最终加工方法,然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。经过对法兰盘各加工表面的分析,根据表1-6至1-11选择各表面的加工方法,详见表2。表2各表面加工方法加工表面粗糙度要求加工方法右端面6.3粗车-半精车右端面1.6粗车-半精车-精车45外圆0.8粗车-半精车-磨削20内孔1.6钻-扩-绞左端面1.6粗车-半精车-精车100外圆0.8粗车-半精车-磨削100右端面0.4粗车-半精车-磨削45面(B面)0.4粗车-半精车-磨削90左端面0.4粗车-半精车-磨削90外面0.4粗车-半精车-磨削90左侧面3.2粗铣-精铣90右侧面0.4粗铣-精铣-磨削4-9孔6.3钻-绞4孔3.2钻-绞6孔6.3钻-绞2.4各工序间加工余量根据表1-6至1-11和2-15至2-40,将各加工表面的工艺路线、工序(或工步)余量,工序(或工步)尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。表3各工序间加工余量加工表面工步名称工步余量基本尺寸公差等级精度公差工步偏差粗糙度右端面半精车1.441IT100.1006.3粗车1.642.4IT120.25012.5毛坯344--2--Φ90右端面精车0.841IT70.0351.6半精车1.041.8IT80.0543.2粗车1.242.8IT120.35012.5毛坯344--2.2--Φ45外圆磨削(粗磨)0.345IT80.0170.8半精车0.545.3IT90.0623.2粗车5.245.8IT120.25012.5毛坯651--2--Φ20内孔绞0.220IT80.0451.6扩1.819.8IT100.0846.3钻1818IT110.11012.5毛坯实心----------左端面精车0.691IT80.0541.6半精车0.891.6IT100.1406.3粗车1.692.4IT120.35012.5毛坯394--2.2--Φ100外圆磨削(粗磨)0.3100IT80.0540.8半精车1.2100.3IT90.0873.2粗车4.5101.5IT120.35012.5毛坯6106--2.2--Φ100右端面磨削(精磨)0.441IT70.0350.4半精车1.141.40IT80.0543.2粗车1.542.50IT120.35012.5毛坯344--2.2--Φ45面(即B面)磨削(精磨)0.345IT70.0350.4半精车1.245.3IT80.0393.2粗车4.546.5IT120.25012.5毛坯651--2--Φ90左端面磨削(精磨)0.48IT70.0350.4半精车1.18.4IT80.0543.2粗车1.59.5IT120.35012.5毛坯311--2.2--Φ90外圆磨削(精磨)0.390IT70.0350.4半精车1.290.3IT80.0543.2粗车4.591.5IT120.35012.5毛坯696--2.2--Φ90左侧面精铣1.034IT70.0353.2粗铣2.035IT110.1606.3毛坯337--2.2--Φ90右侧面磨削(精磨)0.224IT70.0210.4精铣1.024.2IT80.0331.6粗铣1.825.2IT110.1306.3毛坯327--1.8--4-Φ9孔绞0.29IT100.0586.3钻8.88.8IT120.15012.5毛坯实心----------Φ4孔绞0.14.0IT90.0303.2钻3.93.9IT120.12012.5毛坯实心----------Φ6孔绞0.26IT90.0306.3钻5.85.8IT120.12012.5毛坯实心----------2.5确定毛坯尺寸根据表3,得出毛坯尺寸。利用电子图板绘出毛坯图,毛坯尺寸详见毛坯图。3机械加工工艺规程设计3.1拟定工艺路线工艺路线的拟定包括:定位基准的选择;各表面加工方法的确定;加工阶段的划分;工序集中程度的确定;工序顺序的安排。考虑到实际经验的缺乏,加之时间的限制,主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作。3.1.1定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是选择定位基准,为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行,一般应先考虑如何选择精基准来加工各个表面,然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。法兰盘大多表面是外圆表面,根据表面粗糙度要求和精度要求,先以45表面(即B面)为粗基准,粗加工右端面和45外圆和90外圆右端面。然后以45外圆为精基准粗加工45(即B面)和左端面,钻18孔。粗加工完成后,进一步进行半精加工和精加工等。3.1.2工序顺序的安排根据表2各加工表面的加工方法和表3各工序间加工余量,考虑加工过程中定位基准的选择原则,确定工序顺序。在工序顺序安排中,不但要考虑机械加工工序,还应考虑热处理和辅助工序,遵循先基准后其它、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则,最终确定的工序顺序详见表4,以此为依据,填写机械加工工艺过程卡片。表4加工工序工序工序名工序内容1备料热处理2车粗车右端面至39.4、Φ90右端面至40.6、Φ90外圆至91.5、Φ45外圆至45.83车粗车左端面至93.8、Φ100外圆至Φ101.5、Φ100右端面至41.3、Φ90左端面至11.3、Φ45外圆(B面)至Φ46.5,钻孔Φ184车半精车右端面至39.2、Φ90右端面至40.2、Φ45外圆至Φ45.3、Φ90外圆至Φ90.3,精车Φ90右端面至41,切3X2退刀槽,切大倒角保长34,扩孔至Φ19.8,到1.5X倒角5车半精车左端面至93、Φ100外圆至Φ100.3、Φ100右端面至40.6、Φ90左端面至8.4、Φ45(B)外圆至Φ45.3,精车左端面至91,到1.5X倒角(共三处),铰孔至尺寸6铣粗铣、半精铣、精铣Φ90侧面7钻钻轴向孔4-Φ9孔,铰孔8钻钻Φ4通孔,钻Φ6孔深7,绞孔9钳工去毛刺10磨粗磨Φ100外圆至Φ100.2,粗磨Φ90外圆至Φ90.2,粗磨Φ45及两侧至Φ45.2、40.8、8.2、R511磨磨Φ45外圆及台阶面至尺寸、磨Φ90右侧面至尺寸12磨精磨Φ100外圆至尺寸,精磨Φ45(B)外圆及两侧至尺寸13钳工刻字,B面抛光14检验检验各尺寸15镀铬Φ100外圆镀铬3.24-切削用量的计算3.2.1钻孔工步切削用量的计算背吃刀量的确定,取=8.8mm。进给量的确定,由表5-22,选取该工步的每转进给量f=0.15mm/r。切削速度的计算,由表5-22,按工件材料为铸铁、硬度为187HBS的条件选择,切削速度可取为18m/min。由公式(5-1)可求得该工序钻头转速651.4,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速=680。再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度=680X3.14X8.8/1000=18.8。3.2.2绞孔工步工步切削用量的计算背吃刀量的确定,取=0.2mm。进给量的确定,由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。切削速度的计算,由表5-31,切削速度可取为2m/min。由公式(5-1)可求得该工序钻头转速71,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速=97。再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度=97X3.14X9/1000=2.7。3.34-基本工时的计算3.3.1基本时间的计算钻孔工步根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式求得。式中=8mm;=1mm;=;=0.15mm/r;=680r/min。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间=。铰孔工步,根据表5-41,绞圆柱孔基本时间由公式求得。式中、由表5-42按=、=的条件查得=;=;而;=;=。将上述结果代入公式中,经过计算即可得出该工序的基本时间=。3.3.2辅助时间的计算根据第五章第二节所述,辅助时间与基本时间之间的关系为,可取=0.15,则各工序的辅助时间分别为:钻孔工步的辅助时间:=铰孔工步的辅助时间:=。3.3.3其它时间的计算除了作业时间以外,每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于法兰盘的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作的时间是作业时间的,休息与生理需要时间是作业时间的,本工件均取3%,则各工序的其它时间()可按关系式(3%+3%)X()计算,分别为:钻孔工步的其它时间:=铰孔工步的其它时间:=。3.3.4单件时间的计算钻孔工步=。铰孔工步=。因此,工序的单件时间=+=。由于有四个孔,因此总的时间为。3.4制订4-工序卡片在本次课程设计中,我所被指定的工序是加工4-孔。根据表4、4-切削用量的计算和基本工时的计算即可制订出该工序的工序卡片,具体内容详见机械加工工序卡片。44-孔的专用机床夹具设计机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备,机床夹具的功用主要是:稳定地保证工件的加工精度;减少辅助工时,提高劳动生产率;扩大机床的使用范围,实现一机多能。孔属于轴向孔,且在圆周分布上是非均布的,因此用常规的夹具(即通用夹具)其生产效率是很低的,同时加工精度也不容易保证。考虑到法兰盘零件属于大批量生产,因此应该对其设计专用夹具,以保证加工精度和提高劳动生产率。4.1定位方案的设计本夹具的定位方案如下图所示,采用短圆柱销和平面定位,同时运用支承板来快速找正工件在夹具体中的位置。短圆柱销限制的自由度为:。平面限制的自由度为:支承板限制的自由度为:综上,该定位方案限制了工件的6个自由度,较好的满足零件加工要求,定位合理。4.2定位误差分析与计算所谓定位误差,是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说,刀具经调整后位置是不动的,即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的,因此定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有:由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差,称基准不重合误差,即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量,以表示;由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差,称基准位移误差,即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量,以表示。。分析和计算定位误差的目的,就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求,以便对不同方案进行分析比较,从而选出最佳定位方案,它是决定定位方案时的一个重要依据。4.2.1定位元件尺寸公差的确定夹具的主要定位元件为短圆柱销。因此该短圆柱销的尺寸公差现规定为与本零件在工作时相配的尺寸公差相同,因此定位误差为0.045零件规定孔在轴线68mm圆周上,左边孔距离轴线20mm,右边孔距离轴线12mm,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0.02+0.045＜0.4,故误差不超过允许误差。4.3导向元件设计钻床夹具的刀具导向元件为钻套,钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置,并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导,防止刀具在加工中发生偏斜。由于该孔的加工方法是先钻孔,后铰孔。因此,采用快换式钻套,由于法兰盘零件的特殊结构,为了便于装夹工件,因此自行设计快换钻套。其结构如上图所示:4.3.1钻套高度和排屑间隙钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大,刀具的导向性能越好,但刀具与钻套的摩擦越大,一般取H=(1-2.5)d,孔径小、精度要求高时,H取较大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)X9=(9-22.5),取H=20mm。钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙,H值应适当选取,h值太小时,切屑难以自由排出,使加工表面被破坏;h值太大时,会降低钻套对钻头的导向作用,影响加工精度。加工铸铁时,h=(0.3-0.7)d;加工钢时,h=(0.7-1.5)d。由于法兰盘材料为HT200,因此其排屑间隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)X9=(2.7-6.3),取h=5mm。4.4夹紧装置的设计在加工过程中,工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用,为了保证在这些力作用下,工件仍能在夹具中保持定位的正确位置,而不致发生位移或产生振动,一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置,把工件压紧夹牢在定位元件上。在该夹具体设计中,由于所选用的定位方案的夹紧力与切削力的方向一致,所需夹紧力较小,因此采用钩形压板(组合)式夹紧机构。夹紧力的计算采用计算,其中的--摩擦系数,一般取0.1-0.15,由于在进行钻孔工序时,夹紧力作用表面的表面粗糙度较小,因此本设计中选择=0.1。4.5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,在一次装夹中能够加工4个孔。本工序是粗加工,切削力较大,可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,因此夹紧力不直接对消切削力。装夹工件时,先翻开钻模板把工件放在夹具上,由短圆柱销定位,最后用支承板定好位置把钻模板合上,把菱形螺母锁上。这样就能够钻削了。本夹具装配图和零件图,见附图。5方案综合评价与结论本方案采用一面一销定位方式,限制了工件的5个自由度,采用支承板确定工件在夹具体中的正确位置和限制工件的旋转自由度。该定位方案限制了工件的6个自由度,很好的确定工件在夹具体中的位置,但也可能造成过定位,原因在于,支承板与短圆柱销的安装误差。在钻孔工序前的工序尺寸保证的情况下,不会产生过定位。综上所述,本次课程设计的基本目的已经达到,较好的反映了零件加工过程中的定位需要。同