機械制造工藝學課程設計---“法蘭盤”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題 目: “法蘭盤”零件的機械加工 </p><p>　　工藝規(guī)程及工藝裝備設計 </p><p>　　學生姓名: 學 號: 200410627170 </p><

2、;p>　　所在院系: 機電工程學院 </p><p>　　專 業(yè): 機械設計制造及自動化 </p><p>　　班 級: 04級先進制造班 </p><p>　　2007年12月27日</p>

3、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術(shù)基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。</p><p>　　機械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程

4、就是一個不斷的制造過程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個方面的意義。</p><p>　　社會發(fā)展與制造技術(shù)密切相關</p><p>　　制造技術(shù)是科學技術(shù)物化的基礎</p><p>　　制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱</p><p>　　制造技術(shù)國力和國防的后盾</p><p>　　機械制造工藝學課程設計是

5、在學完了機械設計制造工藝學、進行了生產(chǎn)實習之后的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設計的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設計進行一次綜合訓練和準備。學生通過機械制造工藝學課程設計，應在下述各方面得到鍛煉：</p><p>　?。?）能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的時間知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工

6、藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。</p><p>　?。?）提高結(jié)構(gòu)設計能力。學生通過設計借據(jù)（或量具）的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工的夾具的能力。</p><p>　　（3）學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課

7、程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。</p><p>　　由于個人能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論</b></p&

8、gt;<p>　　一、零件的分析………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 零件的作用………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 零件的工藝分析…………………………………………………………………………2</p><p>　　二、工藝規(guī)程設計………………………

9、……………………………………………………3</p><p>　　2.1 確定毛坯的制造形式……………………………………………………………………3</p><p>　　2.2 基面的選擇………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.3 制定工藝路線……………………………………………………………………………3</p>

10、<p>　　2.3.1 工藝路線方案一………………………………………………………………………4</p><p>　　2.3.2 工藝路線方案二………………………………………………………………………5</p><p>　　2.3.3 最終工藝路線…………………………………………………………………………6</p><p>　　三、夾具設計………………………

11、……………………………………………………………7</p><p>　　3.1 問題的提出………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.2 夾具設計…………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.2.1 定位基準的選擇……………………………………………………………………7</p&

12、gt;<p>　　3.2.2 切削力及夾緊力的計算……………………………………………………………7</p><p>　　3.2.3 定位誤差的分析……………………………………………………………………8</p><p>　　3.2.4 夾具設計及操作的簡要說明………………………………………………………9</p><p>　　參考資料……………………………

13、…………………………………………………………10</p><p>　　致 謝…………………………………………………………………………………………10 </p><p><b>　　一、零件的分析</b></p><p><b>　　（一）零件的作用</b></p><p>　　題目所給的零件是CA

14、6140車床的法蘭盤。主要是用來安裝在機床上，起到導向的作用使機床實現(xiàn)進給運動，零件上精度要求較高的兩個平面用以裝配，4個孔是用于連接其他機構(gòu)或零件的。</p><p>　?。ǘ┝慵墓に嚪治?lt;/p><p>　　CA6140車床共有八處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：</p><p>　　1.   以φ100為基準面加工表面

15、</p><p>　　這一組加工表面包括： ，的右端面并導角</p><p>　　2．以  端面為基準，車、、外圓，并導，和。</p><p>　　3. 以  端面為基準， 先用的鉆頭鉆孔，然后再用鉸刀鉸孔</p><p>　　由于孔與有跳動的要求，所以要以端面為基準。</p

16、><p>　　4．要以孔為基準，精車所有外圓面，使其達到要求。</p><p>　　由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。同時保證它們之間的跳動要求和尺寸要求等。</p><p><b>　　二、工藝規(guī)程設計</b></p><p>　　（一）確定毛坯的制造形式</p>

17、<p>　　零件材料為HT200。考慮零件在機床運行過程中承受交變載荷及沖擊性載荷不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。</p><p><b>　　（二）基面的選擇</b></p><p>　　基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大

18、批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。</p><p><b>　?。?）粗基準的選擇</b></p><p>　　對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基

19、準）根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取孔外輪廓表面作為粗基準。</p><p><b>　?。?）精基準的選擇</b></p><p>　　主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。</p><p><b>　?。ㄈ┲贫üに嚶肪€</b></p>

20、<p>　　制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。</p><p><b>　　1.工藝路線方案一</b></p><p>　　工序一 以為粗基準

21、，粗車端面及外圓，并導，選用CA6140機床。</p><p>　　工序二 以外圓面為基準，粗車、外圓，并導，和。</p><p>　　工序三 以外圓面為基準，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達到的尺寸。</p><p><b>　　工序四 導右端面角</b></p><p>　　工序五 以內(nèi)孔為基準精車左端面和右端面并

22、保證跳動在0.03內(nèi),并切槽。</p><p>　　工序六 以右端面和外圓面定位,利用兩個端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。</p><p>　　工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。</p><p>　　工序八 以一個銑好的平面定位,再利用另外一個平面夾緊,鉆的通孔,再擴孔到孔,保證尺寸為L=7,再鉸孔使其達到所要求的精度。

23、</p><p>　　工序九 以孔為基準面,利用專用夾具,鉆4個孔。</p><p>　　工序十 再用磨床磨外圓使其達到所要求的粗糙度。</p><p><b>　　工序十一 檢查。</b></p><p><b>　　2.工藝路線方案二</b></p><p>　　工序一

24、車端面及外圓，以為粗基準，選用CA6140機床。</p><p>　　工序二 以外圓面為基準，粗車、外圓，并導，和。</p><p>　　工序三 以外圓面為基準，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達到的尺寸。</p><p>　　以外圓面為基準，粗車、外圓，并導，和。</p><p>　　工序四 以外圓面為基準，并導，和。</p>

25、<p>　　工序五 以內(nèi)孔為基準精車左端面和右端面和保證跳動在0.03內(nèi),并車槽。</p><p>　　工序六 以右端面和一圓面定位,利用兩個端面夾緊,先銑粗糙度為3.2的一面。</p><p>　　工序七 以剛銑的平面定位,,利用兩端面夾緊,銑另外一面保證尺寸為24。</p><p>　　工序八 以一個銑好的面定位,再利用另外一個面夾緊,鉆的通孔,再壙

26、孔到孔,保證尺寸為L=7,再鉸孔使其達到所要求的精度。</p><p>　　工序九 以孔為基準面,利用專用夾具,鉆4個孔。</p><p>　　工序十 再用磨床磨外圓使其達到所要求的粗糙度。</p><p><b>　　工序十一 檢查。</b></p><p>　　雖然工藝路線二的工序仍然是十一步，但多次加工表面，是精度

27、要求和粗糙度的要求和有跳動的要求，另外表面是多次加工的基準，方案一中在加工其外圓表面的同時進行了導角，工序較為集中，也方便裝夾，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率。所以選擇第一個方案。</p><p><b>　　3．最終工藝路線</b></p><p>　　工序一 以為粗基準，粗車端面及外圓，并導，選用CA6140機床。</p><p>　　工序二

28、以外圓面為基準，粗車、外圓，并導，和。</p><p>　　工序三 以外圓面為基準，鉆通孔，先用鉆的鉆頭鉆孔，再鉸孔達到的尺寸。</p><p><b>　　工序四 導右端面角</b></p><p>　　工序五 以內(nèi)孔為基準精車左端面和右端面和保證跳動在0.03內(nèi),并切槽。</p><p>　　工序六 以右端面和外圓面

29、定位,利用兩個端面夾緊,銑粗糙度為3.2的外圓左平面。</p><p>　　工序七 以剛銑的平面定位,利用兩端面夾緊,銑外圓右平面，保證尺寸為24。</p><p>　　工序八 以一個銑好的平面定位,再利用另外一個平面夾緊,鉆的通孔,再擴孔到孔,保證尺寸為L=7,再鉸孔使其達到所要求的精度。</p><p>　　工序九 以孔為基準面,利用專用夾具,鉆4個孔。<

30、/p><p>　　工序十 再用磨床磨外圓使其達到所要求的粗糙度。</p><p><b>　　工序十一 終檢</b></p><p><b>　　三、夾具設計</b></p><p><b>　?。ㄒ唬﹩栴}的提出</b></p><p>　　為了提高勞動生產(chǎn)

31、率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設計專用夾具。</p><p>　　本次設計加工φ6H9mm孔的鉆床夾具，本夾具將用于Z3025B型搖臂鉆床，刀具材料為高速鋼，在法蘭盤的φ45外圓表面上加工孔。</p><p>　　利用本夾具主要用來加工φ6H9mm，這個孔內(nèi)表面的粗糙度要求為，在加工前先加工φ4mm孔，且法蘭盤的φ45h6mm外圓表面和φ90mm段兩側(cè)平面均已經(jīng)過半精加工。加工φ6H

32、9mm孔的整個過程包括鉆、擴、鉸三步，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間提高生產(chǎn)率。</p><p><b>　　（二）、夾具設計</b></p><p><b>　　⒈定位基準的選擇</b></p><p>　　由零件圖知，φ6H9mm孔對φ90mm段右側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位

33、誤差，以φ90mm段右側(cè)端面為主要定位基準面，以φ45h6mm外圓表面和φ90mm段一側(cè)小平面為輔助定位面，共限制７個自由度，其中與φ6H9mm孔軸線同方向的自由度被重復限制，但起到增強定位穩(wěn)定性的作用，因此這一定位方案可行。</p><p>　　為了提高加工效率，縮短輔助時間，將鉆套設計成快換鉆套。</p><p>　?、睬邢髁皧A緊力計算</p><p>　　鉆

34、φ４mm孔時切削量最大，切削力和加緊力也最大，這里只考慮鉆φ４mm孔時的切削力和加緊力。</p><p>　　刀具：高速鋼麻花鉆，φ４mm。</p><p><b>　　鉆孔時的軸向力</b></p><p>　　查表1-2-7文獻[1]，</p><p>　　由于工件所受加緊力與切削力方向相互垂直，為防止工件在切削力

35、作用下沿φ90mm段較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力為： ，</p><p>　　摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。</p><p><b>　　安全系數(shù) ，</b></p><p>　　式中 K————基本安全系數(shù)1.5；K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2；K————刀具鈍化系數(shù)1.

36、5，由文獻[4]表3-20查得；</p><p>　　K————切削特點系數(shù)1.0；</p><p>　　K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。</p><p>　　L=20mm, H=42mm, l=34mm</p><p>　　查表3-26文獻[4]，知d=10mm的螺栓許用加緊力，因</p><p>　

37、　φ10mm鉤型螺栓長度小于所需夾緊長度，為方便加緊，選用φ16mm的鉤型夾緊螺栓夾緊，夾緊螺母上鉆一φ16mm斜孔使之成為可快速拆裝的螺母 且定位套在φ45h6mm外圓段的定位套對工件有輔助支撐作用，使支撐更加穩(wěn)定，因此選用該螺栓加緊足以滿足加緊要求。</p>&l

38、t;p><b>　　⒊定位誤差分析</b></p><p>　　夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設計的專用件，各定位面加工后對φ6H9mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。查文獻[4]表3-17，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<&#

39、177;0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。</p><p>　?、磰A具設計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率。夾具體上鉆套采用快換形式提高了加工生產(chǎn)效率。同時，在定位和夾緊方面采用的是帶有螺栓連接的定位心軸和快速螺旋夾緊機構(gòu)，該夾緊機構(gòu)是螺母螺孔內(nèi)又斜鉆了孔，其孔徑略大雨螺紋外徑。螺母斜向沿著光孔套入螺桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與

40、螺桿（即：定位心軸）嚙合，再略為擰動螺母，便可夾緊工件。快速旋轉(zhuǎn)夾緊機構(gòu)同樣的提高了加工生產(chǎn)效率。</p><p>　　在用定位心軸定位時，采用的是間隙配合心軸，心軸工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此設計在裝卸工件時較方便，縮短了加工時的輔助時間。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點設計的定位套一次限制5個自由度，外加一定位支承板限制2個自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。該夾具上

41、設有擋塊，可防止零件在加工時發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者滾動。夾具體也是由定位夾緊需要設計而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。</p><p>　　夾具的零件圖、零件毛坯圖和零件圖見隨附圖。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、王光斗、王春福主編．機床夾具設計手冊．上海：上?？茖W技術(shù)出版社</

42、p><p>　　2、趙家齊主編．機械制造工藝學課程設計指導書．北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　3、孫巳德主編．機床夾具圖冊．北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　4、李慶余主編．機械制造裝備設計．北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　5、王先逵主編．機械制造工藝學．北京：機械工業(yè)出版社</p><p>