法兰盘零件加工工艺与夹具设计毕业设计说明书.pdf
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1、目录摘要目录摘要第第 1 章零件的分析章零件的分析.21.1 零件的作用及结构分析.21.2 零件的技术要求.21.3 零件的工艺分析.3第第 2 章零件毛坯的选择章零件毛坯的选择.52.1 毛坯类型.52.2 毛坯余量确定.52.3 毛坯零件合图草图.5第第 3 章工艺规程的设计章工艺规程的设计.63.1 加工方案.63.2 定位基准选择.73.3 加工工序及简图.73.4 工序尺寸及其公差确定.183.5 设备及其工艺装备确定.21第第 4 章夹具设计章夹具设计.234.1 工序尺寸精度分析.234.2 定位方案确定.234.3 定位元件确定.234.4 定位误差分析计算.244.5 设计
2、钻套,连接元件及夹具体,钻模板.254.6 夹具总装草图.26参考文献参考文献毕业设计说明书第 1 章 零件的分析第 1 页 共 34 页摘 要在机械制造各行业中无论是在机械加工、装配、检验还是在焊接、热处理等冷热工艺中以及运输工作中都大量采用夹具。它不但保证产品优质、高产、低成本充分发挥现有设备的潜力以便工人掌握复杂或精密零件加工技术而且也减轻繁重的体力劳动。因此,机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。为此,在本次夹具课程设计时选择了 CA6140 车床上法兰盘加工的夹具设计。在老师的指导下和同学的帮助下,通过查阅相关夹具设计书籍,对夹具设计方案进行分析和选择。然后借助
3、CAXA绘图软件完成夹具的总体设计。我们可根据法兰盘零件要求对其进行加工工艺的设计,使其从一个铸造毛坯件变成一个符合要求的成品。在加工工艺过程中,每道工序都会有不同的加工方法和夹具。每道加工工序所设计的夹具,可以节省加工时间,提高生产效率,进而获得更好的效益。第 2 页 共 34 页第 1 章 零件的分析第 1 章 零件的分析1.1 零件的作用及结构分析法兰(Flange)又称法兰盘或者突缘,通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西的一种零件。主要用来使管子与管子相互连接的,连接于管端;可用于连接其它零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。法兰上有孔眼,可穿螺栓
4、,使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。它可由浇铸而成,也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成,垫片放在两法兰密封面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上凹凸不平处,使联接严密不漏。法兰连接使用方便,能够承受较大的压力,是管道施工的重要连接方式。本次设计题目给定的法兰盘在数控机床里起支承和导向作用,是回转体零件,本法兰盘是回转面和平面的结合,内部由阶梯和螺纹孔组成,此零件的结构较简单,但是零件的精度要求高,有良好的减振性,铸造性能好。要求有较高的耐磨性,较高的强度和回转稳定性。1.2 零件的技术要求技术要求如下:铸件应消除内应力;
5、未注明铸造圆角 R2R3;毕业设计说明书第 1 章 零件的分析第 3 页 共 34 页铸件表面不得有粘砂、多肉、裂痕等缺陷;铸件表面倒角为 145;去毛刺、锐边倒钝;材料:HT150,质量:1.34kg(轻型零件)。本次设计的零件图如下第 4 页 共 34 页1.3 零件的工艺分析本法兰盘其材料为 HT150,质量为 1.34kg。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性,适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。(1)法兰盘的精度要求外圆:019.080尺寸公差等级 IT11,表面粗糙度 Ra 为 1.6m。01.0029.052尺寸公差等级为 IT6,表面粗糙度 Ra 为 1.6m,1120
6、尺寸公差等级 IT14,表面粗糙度 Ra 为 3.2m。,圆孔:内孔015.062公差等级为 IT7。内孔02.0036尺寸公差等级 IT6,表面粗糙度 Ra1.6um,与010.0-29.00-52mm同轴度 0.04。内孔65 表面粗糙度 Ra 为 1.6m 内孔62.4 粗镗。孔11 钻,孔16.5,孔18,孔4 钻。距离02.0036为30.080.05.34的平面公差等级 IT13。总长 60120 大外圆两端面。螺纹:5.164Mmm,普通细牙螺纹,公差等级为 IT6,表面粗糙度为 Ra3.2um。切面:大圆切面与1201 的轴心线距离20.040.05.34mm,公差等级为 IT
7、11,表面粗糙度为 Ra3.2。(2)法兰盘的位置精度毕业设计说明书第 1 章 零件的分析第 5 页 共 34 页端面:010.0-29.00-52mm 右端面距019.00-80mm 左端面 60mm,表面粗糙度为 Ra3.2um;1201 右端面距80h11 左端面 47mm,表面粗糙度为Ra1.6um;1201 mm 左端面距右端面 15mm,表面粗糙度为 Ra3.2um;切面:大圆切面与1201 mm 的轴心线距离20.040.05.34mm。斜孔:4mm 孔轴线与010.0-29.00-52轴线夹角为o45,且距离120 外圆面 33mm。内孔015.062相对于基准面 A、B 的跳
8、动量要求为 0.04。(3)加工此零件时,应尽量统一定位基准,减少装夹次数,这样有利于保证零件的加工精度。第 6 页 共 34 页第 2 章零件毛坯的选择第 2 章零件毛坯的选择2.1 毛坯类型1.根据零件材料 HT150 确定毛坯为铸件,由于要加工与02.0036的孔中心线距离分别为 54 和30.080.05.34的两平面,若毛坯外型铸成120 的外圆,材料浪费太严重,因此将两平面直接铸出。此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。且 3-11 和 3-16.5 的内孔不铸出,均在钻床上钻出后加工。2.由于本零件要求生产批量为大批量生产,毛坯铸造方法选用金属型铸造(查机械加工工艺设计资料
9、)铸造的毛坯尺寸公差等级为 8 级(查机械加工工艺设计资料)选择错型值为 0.7(查机械加工工艺设计资料)。2.2 毛坯余量确定对于批量生产的铸件加工余量(查机械加工工艺设计资料)初步将本零件的加工余量定为 5mm,毛坯尺寸偏差由表查得为8.1。2.3 毛坯零件合图草图毕业设计说明书第 1 章 零件的分析第 7 页 共 34 页21毕业设计说明书第 8 页 共 34 页第 3 章工艺规程的设计第 3 章工艺规程的设计3.1 加工方案本着先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度。(1)以外圆019.080为粗基准粗车01.0029.052的外圆、长度方向为 15
10、 的右端面、长度方向为 60的右端面和1120的外圆,(2)调头装夹以01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面为基准粗车019.080的外圆、长度方向为 60 的左端面和长度方向为 15 的左端面,(3)再以粗车后的外圆019.080为精基准半精车01.0029.052的外圆、和1120的外圆半精车,镗02.0036的内孔,(4)掉头装夹以长度方向为 15 的右端面为基准粗镗62.4、015.062、65、及切 41.3的螺纹退刀槽、40.5 的槽、倒 R3 的内圆角、58 的内孔.(5)继续半精镗65、015.062、及切 40.5 的槽、倒 R3 的内圆角,车出 M641.
11、5 的螺纹(6)以外圆019.080为基准粗铣长度为 54 的左端面和长度为30.080.05.34的两平面,(7)以02.0036的内孔、62.4 内孔和长度为 60 的右端面及 34.5 的平面定位钻 3-11 和 3-16.5 的孔(8)然后扩 3-16.5 的孔,然后在继续钻出18 和4 的孔。(9)磨019.080的外圆和长度为 60 和 15 的左端面,磨01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面毕业设计说明书第 9 页 共 34 页(10)并切出 30.5 的槽,然后倒角。(11)以01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面为基准精镗015.062的孔
12、,以019.080的外圆为基准精镗02.0036的内孔。(12)然后用浮动镗刀块精镗02.0036的内孔并加工出 66 的半圆槽。3.2 定位基准选择先以019.080为基准加工01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面和1120的外圆,再以01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面为基准加工左端部分,再以外圆定位加工内孔和螺纹,以02.0036的内孔、66 的半圆槽和长度为 60 的右端面定位钻孔、扩孔。3.3 加工工序及简图湖南工业职业技湖南工业职业技术学院术学院机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称法兰盘共页第页材 料 牌号H
13、T150毛 坯 种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每 台 件数备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件10 下料法兰盘铸件20热处理正火热处理30 粗车粗车01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面、长度为 60 的右端面、1120的外圆2、019.080的外圆、长度方向为 60 的左端面和长度方向为 15 的左端面金加工CA6140车床三爪卡盘,90外圆车刀,游标卡尺毕业设计说明书第 10 页 共 34 页40半精车半精车01.0029.052的外圆和1120的外圆、粗镗02.0036的内孔、半精镗02.0036的内孔金加工CA6140车床90外圆车刀,镗刀50 粗镗
14、粗镗62.4、015.062、65、及 40.5 的槽、58 的内孔、半精镗65、015.062及 40.5的槽、车出 M641.5 的螺纹金加工T740镗刀,切槽刀,螺纹车刀,游标卡尺,螺纹量规60 粗铣粗铣长度为 54 的左端面和长度为30.0-80.0-5.34的两平面金加工X6320 端面铣刀70 钻孔钻 3-11 的孔、扩 3-16.5 的孔,钻出18 和4 的孔金加工Z525麻花钻,扩孔钻80热处理退火90 钳工在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺,清洗吹净,在乳化液中清洗法兰盘保证没有铁削、油污和其他赃物清洗时间不少于 3min 清洗的同时通入压缩空气以提高清洗效果清洗后用压缩空气
15、吹净零件并用擦布擦净表面。金加工100检验工序检验110热处理表面淬火120磨磨019.0-80的外圆和长度为 60 和 15 的左端面、磨01.0-029.0-52的外圆、长度方向为 15 的右端面并切出30.5 的槽然后倒角精加工M7130砂轮130精镗精镗015.0的孔,精镗02.0036的内孔,用浮动镗刀块精镗02.0036的内孔并加工出 66 的半圆槽精加工T740镗刀,切槽刀,游标卡尺,螺纹量规140钳工去毛刺吹净金加工150检验成品检验设 计(日校 对(日审 核(日 标准化(日会 签(日毕业设计说明书第 11 页 共 34 页期)期)期)期)期)标记处数更改文件号签字日期标记处数
16、更改文件号签字日期法兰盘加工工艺过程卡片法兰盘加工工艺过程卡片1、铸造2、热处理:正火3、粗车01.0029.052的外圆、长度方向为 15 的右端面、长度为 60 的右端面、1120的外圆切削用量的确定:查1表 C-1 得切削深度ap=3mm,进给量为 f=0.6-0.8mm/r。取 f=0.7mm/r。查得vc=105m/min,根据以上数据计算主轴转速d1000ncv=521051000=643r/min。查阅1表 C-7 按 CA6140 车床转速选择与 643r/min 相近似的机床转速 n=710r/min,则实际切削速cv=1000nd=100052710=116m/min。毕业
17、设计说明书第 12 页 共 34 页124、粗车019.080的外圆、长度方向为 60 的左端面和长度方向为 15 的左端面切削用量的确定:查1表 C-1 得切削深度ap=5mm,进给量为 f=0.7-1.0mm/r。取 f=0.7mm/r。查得vc=101m/min,根据以上数据计算主轴转速d1000ncv=801011000=402r/min。查阅1表 C-7 按 CA6140 车床转速选择与 643r/min 相近似的机床转速 n=710r/min,则实际切削速cv=1000nd=100080402=101m/min。毕业设计说明书第 13 页 共 34 页135、半精车01.0029.
18、052的外圆和1120的外圆、粗镗02.0036的内孔、半精镗02.0036的内孔一、查1表 C-1 表 B-1 得切削深度ap=3mm,进给量为 f=0.15mm/r。查得vc=100m/min,根据以上数据计算主轴转速d1000ncv=521001000=612r/min。查表 C-7,取主轴转速 n=560r/min.二、粗镗02.0036的内孔切削用量:切削深度ap=2.1mm由表 C-1 得 f=0.3mm/r,得 v=110m/min,则d1000ncv=361101000=973r/min,查表 C-7,取主轴转速 n=900r/min.三、半精镗02.0036的内孔切 削 用
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