机械制造工艺课程法兰盘设计说明书.pdf
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1、 东华理工大学 机械制造工艺学课程设计任务书 题目:设计“法兰盘”零件的机械加工工艺 规程及工艺装备(年产量为 4000 件)内容:1.零件图 1 张 2.毛坯图 1 张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4.设计说明书 1 份 专 业:_ 班 级:_ 姓 名:_ 学 号:_ 指导老师:_ 目 录 一、序言.二、设计内容.三、计算生产纲领、确定生产类型.四、零件的分析.1、零件的作用 2、零件的工艺分析 五、工艺规程设计.1、定位基准选择 2、工件表面加工方法选择 3、制定工艺路线 4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5、绘制毛坯图.6、确定切削用量及基本工时.六、夹具设计.1、设
2、计要求.2、夹具设计的有关计算.3、夹具结构设计及操作简要说明.八、参考文献.序言 机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、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复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计,应该得到下述各方面的锻炼:1.培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力,以及设计机床夹具的能力。2.熟悉有关规范和设计资料,学会使用有关手册和数据库。设计任务(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
3、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,包括设计技术方案的确定、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 计算生产纲领、确定生产类型 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,决定了所应选用的工艺方法和工艺装备 1、生产纲领计算:N=Qn(1 a b)式中:N零件的年产量(件/年);Q产品的年产量(台/年);n每台产品中该零件的
4、数量(件/台);a该零件的备品率(备品百分率);b该零件的废品率(废品百分率)。根据生产要求可以确定生产类型为中批生产。零件的分析 一、零件的作用 题目给的零件是 CA6140 卧式车床上的法兰盘,它位于车床丝杆的末端,主要作用是标明刻度,实现纵向进给。零件的100 外圆上标有刻度线,用来对齐调节刻度盘上的刻度值,从而能够直接读出所调整的数值;外圆上钻有底部为4mm 上部为6mm 的定位孔,实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过,本身没有受到多少力的作用。二、零件的工艺分析 法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以20045.00mm的孔为中心,包括:12.034.
5、0100mm 的外圆柱面及左端面,尺寸为0017.045mm 的圆柱面,90mm 的外圆柱面、右端面及上面的 4 个9mm 的透孔,06.045mm的外圆柱面及上面的6mm,4mm 的孔,90mm 端面上距离中心线分别为34mm 和 24mm 的两个平面。并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求,再以孔定位加工各个表,如下图所示零件图:(五)工艺规程设计 5.1 确定毛配的制造形式 零件材料为 HT200,由于该零件是中批生产,而且零件轮廓尺寸不大,故采用金属模铸造,法兰盘因毛坯比较简单,采用铸造毛坯时一般是
6、成队铸造,再进行机械加工。这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的。5.2 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,更有甚着,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。1)粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准,以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是:一要考虑如何分配各加工表面的余量:二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的,但对于一般的轴类零件来说,以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言,由于每个表面都要
7、求加工,为保证各表面都有足够的余量,应选加工余量最小的面为粗基准(这就是粗基准选择原则里的余量足够原则)现选取45 外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件,消除工件的六个自由度,达到完全定位。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。5.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下,可以考虑采用通用性的机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。工艺路线技术方案
8、一 工序 0 锻造 工序 1 粗车100 端面及外圆柱面。工序 2 粗车45 端面及外圆柱面,粗车90 的端面及外圆柱面 工序 3 钻、粗绞20 的孔 工序 4 半精车100 的端面及外圆柱面,半精车90 的外圆柱面,车100、90 外圆柱面上的倒角,车20 孔的左端倒角 工序 5 半精车45 的端面及外圆柱面,半精车90 的右端面,车 32 退刀槽,车45 圆柱面两端的倒角,车20 内孔的右端倒角 工序 6 精车45 的外圆,精车90 的右端面及外圆柱面 工序 7 精车100 的端面及外圆柱面 工序 8 成形车刀粗、半精、精车 B 面 工序 9 粗铣90 圆柱面上的离中心线 24mm 的平面
9、 工序 10 半精铣90 圆柱面上离中心线 34mm 的平面 工序 11 半精铣90 圆柱面上离中心线 24mm 的平面 工序 12 精铣90 圆柱面上工序 1 粗车100 端面及外圆柱面 工序 13 精磨90 圆柱面上离中心线 24mm 的平面 工序 14 磨45 外圆柱面 工序 15 钻 49 透孔 工序 16 钻4 孔,铰6 孔 工序 17 抛光 B 面 工序 18 去毛刺 工序 19 刻线、刻字 工序 20 镀铬 工序 21 检验入库 工艺路线技术方案二 工序 0 锻造 工序 1 粗车100 柱体左端面。工序 2 钻、扩、粗铰、精铰20mm 孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序 3 粗车
10、100 柱体右端面,粗车90 柱体左端面,半精车100 左、右端面、90 左端面,精车100 左端面、90 左端面,粗车外圆45、100、90,半精车外圆45、90、100、,车100 柱体的倒角,车45 柱体的过度倒圆。工序 4 粗车、半精车、精车90 右端面,车槽 32,粗车、半精车外圆及倒角。工序 5 粗车45 右端面,倒角(内孔右侧),倒角(45 右侧)工序 6 粗铣、精铣90 柱体的两侧面。工序 7 钻4 孔,铰6 孔 工序 8 钻 49 孔。工序 9 磨削 B 面,即外圆面、100 右端面、90 左端面。工序 10 磨削外圆面100,90。工序 11 刻字刻线。工序 12 镀铬。工
11、序 13 检测入库 通过比较两个技术方案,第二技术方案加工的顺序比较混杂,零件加工精度没技术方案一,所以最总选择技术方案一加工零件。5.4 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 HT200,毛坯重量约为 1.4kg,生产类型为中批生产,采用铸造毛坯。根据上述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,工序及毛坯尺寸如下:“法兰盘”零件材料为 HT200,硬度 190HBS,毛坯重量约为 2.8KG,生产类型为中批生产,采用铸造毛坯。根据上述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下:1.00.01745mm 外圆表面 此外圆表面为
12、 IT6 级,参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差 毛坯 5 50 1.0 5.05.050 粗车外圆 3 47 0.3 1.02.047 半精车外圆 1.4 45.6 0.1 01.06.45 精车外圆 0.4 45.2 0.039 0039.02.45 精磨外圆 0.2 45 0.017 0017.045 2.外圆表面12.034.0100mm 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差 毛坯 6 106 1.6 8.08.0106 粗车外圆
13、 4 102 0.6 30.030.0102 半精车外圆 1.5 100.5 0.30 030.05.100 精车外圆 0.5 100 0.24 12.034.0100 3B 面mm06.045 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 04 49 2.0 0.10.149 粗车外圆 2 47 1.0 5.05.047 半精车外圆 1.4 45.6 0.7 3.04.06.45 精车外圆 0.5 45 0.6 06.045 4、B 面中两个端面:工序名称 工序余量 毛坯 3 粗车 2 半精车 0.8 精车 0.2
14、5孔20045.00mm 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 20 0 钻孔 18 18+0.6 186.00 扩孔 1.7 19.7 0.1 19.71.00 铰孔 0.2 19.9 0.84 19.9063.0021.0 精铰 0.1 20 0.045 20045.00 6.90mm 外圆 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 6 96 2.0 0.10.196 粗车外圆 4 92 1.0 5.05.092 半精车外圆 1.5 90.5 0.7 3.04.05.90 精车
15、外圆 0.5 90 0.6 06.090 7.0017.045mm 的右端面 1)按照工艺手册表 6-28,铸件重量为 2.8kg,0017.045mm 端面的单边加工余量为 2.03.0,取 Z=3.0mm,铸件的公差按照表 6-28,材质系数取1M,复杂系数取2S,则铸件的偏差为7.08.0;2)精车余量:单边为 0.2mm(见实用机械加工工艺手册中表 3.2-2),精车公差既为零件公差 0.017mm;3)半精车余量:单边为 0.8mm(见实用机械加工工艺手册中表 11-27)本工序的加工公差为 0.1mm;4)粗车余量:粗车的公差余量(单边)为 Z=3.0-0.2-0.8=2mm;粗车
16、公差:现在规定本工步(粗车)的加工精度为 IT11 级,因此,可以知道本工序的加工公差为 0.16mm,由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量,实际上,加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分;0017.045mm 右端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图:工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 3 97 2.0 0.10.190 粗车端面 2 95 1.0 5.05.095 半精车端面 0.8 94.2 0.7 3.04.02.94 精车端面 0.2 94 0.6 06.094 8.12.034.01
17、00mm 左端面 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 3 94 0.6 06.094 粗车端面 2 92 1.0 5.05.092 半精车端面 0.8 91.2 0.7 3.04.02.91 精车端面 0.2 91 0.6 06.091 9、90mm 右端面:工序名称 工序余量 毛坯 3 粗车 2 半精车 0.8 精车 0.2 10、90mm 圆柱面上离045.0020mm 孔中心线 34mm 的平面 工序名称 工序余量 毛坯 11 粗铣 10.3 半精铣 0.7 11、90mm 圆柱面上离045.0020mm 孔中心线 24mm 的平面 5.5 绘制毛坯图
18、 工序名称 工序余量 毛坯 21 粗铣 20.1 半精铣 07 精铣 0.15 精磨 0.05 5.5 确定切削用量及基本工时 工序 1 粗车100 端面及外圆柱面 1)粗车100 端面(1)选择刀具 选用 93偏头端面车刀,刀具材料为 YG8 硬质合金,前刀面形状为平面带倒棱形,前角为 10,后角为 6,主偏角为 93,副偏角为 10,刀尖角圆弧半径为 0.5,刃倾角为-10,刀杆横截面 BH=1625(2)确定切削用量(a)确定背吃刀量pa 粗车的余量为 2mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度 6mm,所以一次走刀完成,即mmap2(b)确定进给量 f 根据手册,得 f=0.6-0.9mm/r
19、,取 f=0.65mm/r(c)确定切削速度 当使用 YG8 硬质合金刀加工 HT200(190HBS),mmap2,f=0.65mm/r,查出min/65mvc,由于实际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:77.0vck Vc=min/50mvkcvc 则根据min/15.1501065010001000rdvnw 按 CA6140 车床的转速列表查得与 150.15r/min 相近的转速为n=160r/min,得实际切削速度为min/28.5310001061601000mdnv 确定mmap2,f=0.65mm/r,n=160r/min,v=53.28m/min(3)
20、计算基本工时 infLTf1 32121lllddL,d=106,1d=0 2)32(tan1rpkal 其中532l,取42l,03l 所以,sinfLTf341 2)粗车100 外圆柱面(1)选择刀具 选用 90焊接式直头外圆车刀,刀片厚度为 5mm,刀具材料为 YG8硬质合金,前刀面带倒棱形,前角为 10,后角为 6,主偏角为90,副偏角为 8,刀尖角圆弧直径为 0.5,刃倾角为-10(2)确定切削用量(a)确定背吃刀量pa 粗车的余量为 2mm(半径值),一次走刀完成,即mmap2(b)确定进给量 f 根据手册,得 f=0.6-0.9,取 f=0.8mm/r(c)确定切削速度 当使用
21、YG8 硬质合金刀加工 HT200(190HBS),mmap2,f=0.8mm/r,查出min/89mvc,由于实 际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:62.0vck Vc=min/22.55mvkcvc 则根据min/8.17510622.5510001000rdvnw 按 CA6140 车床的转速列表查得与 175.8r/min 相近的转速为n=160r/min,得实际切削速度为min/28.5310001061601000mdnv 确定mmap2,f=0.8mm/r,n=160r/min,v=53.28m/min(3)计算基本工时 ifnllllinfLTf3211
22、 32121lllddL,d=106,1d=0 其中9l,2)32(tan1rpkal,取32l,03l 所以,sinfLTf71 工序 2 粗车45 右端面及外圆柱面,粗车90 的端面及外圆柱面 1)粗车45 右端面(1)选择刀具 选用 93偏头端面车刀,刀具材料为 YG8 硬质合金,前刀面形状为平面带倒棱形,前角为 10,后角为 6,主偏角为 93,副偏角为 10,刀尖角圆弧半径为 0.5,刃倾角为-10,刀杆横截面BH=1625 (2)确定切削用量(a)确定背吃刀量pa 粗车的余量为 2mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度 6mm,所以一次走刀完成,即mmap2(b)确定进给量 f 根据手册
23、,得 f=0.4-0.5,取 f=0.5mm/r(c)确定切削速度 当使用 YG8 硬质合金刀加工 HT200(190HBS),mmap2,f=0.5mm/r,查出min/28.94mvc,由于实际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:77.0vck Vc=min/54.72mvkcvc 则根据min/1.5135028.9410001000rdvnw 按 CA6140 车床的转速列表查得与 513.1r/min 相近的转速为n=500r/min,得实际切削速度为min/54.781000505001000mdnv 确定mmap2,f=0.5mm/r,n=500r/min,v
24、=78.54m/min(3)计算基本工时 infLTf1 32121lllddL,d=50,1d=0 2)32(tan1rpkal 其中532l,取42l,03l 所以,sinfLTf61 2)粗车90 右端面(1)选择刀具 选用 93偏头端面车刀,刀具材料为 YG8 硬质合金,前刀面形状为平面带倒棱形,前角为 10,后角为 6,主偏角为 93,副偏角为 10,刀尖角圆弧半径为 0.5,刃倾角为-10,刀杆横截面BH=1625(2)确定切削用量 a)确定背吃刀量pa 粗车的余量为 2mm。由于刀杆截面取最大吃刀深度6mm,所以一次走刀完成,即mmap2 b)确定进给量 f 根据手册,得 f=0
25、.6-08,取 f=0.75mm/r c)确定切削速度 当使用 YG8 硬质合金刀加工 HT200(190HBS),mmap2,f=0.75mm/r,查出min/18.79mvc,由于实际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:77.0vck Vc=min/92.60mvkcvc 则根据min/99.2019618.7910001000rdvnw 按 CA6140 车床的转速列表查得与 201.99r/min 相近的转速为n=200r/min,得实际切削速度为min/32.601000962001000mdnv 确定mmap2,f=0.75mm/r,n=200r/min,v=6
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