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1、机械制造工艺学课程设计实例机 械 制 造 工 艺 学课 程 设 计 说 明 书设计题目 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)设计者吴锋指导教师 山西农业大学2007年4月6日 序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大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总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好
2、的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析（一） 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床所用的法兰盘。它位于车床溜板箱上，主要作用是进给量、准确定位。（二） 零件的工艺分析CA6140车床法兰盘主要加工面是外圆面、端面及两平面，它们有一定的粗糙度要求。现分述如下：1.100外圆表面及端面，端面所要保证相对于轴线的圆跳动为0.03mm，外圆表面的粗糙度为0.8m，端面1.6m和0.4m。2.90外圆表面、端面及两平面，端面粗糙度为0.4m和1.6m，一个端面相对于轴线的圆跳动为0.03 mm，两平面的粗糙度为3.2m 和0.4m。3. 45外圆表面及45
3、外圆表面上的退刀槽，45外圆表面上的R5圆弧面。4. 20内孔粗糙度要求为1.6m由上面的分析可知，对于圆跳动而言，可以先加工孔，然后以孔定位，加工端面，保证它们之间的位置精度。二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑法兰盘在机床运行过程中运行平稳，无加速度运动，冲击小，所以选择铸件毛坯。由于零件年产量为4000件，已经达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。（二）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
4、百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则，应尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取45外圆面和90左端面为粗基准。利用三爪卡盘卡住45外圆面并靠住90左端面，消除5个自由度，达到部分定位。这里不需要完全定位。（2）精基准的选择。主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则。这里应该主要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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路
5、线制定工艺路线得出发点,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。在生产纲领已确定为大批生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序I 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100的倒角，钻、镗20的孔。工序II 粗车右45的外圆，粗车32的槽，R5的圆角，铰20的孔。工序III 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面 、3*2的槽、R5的圆角。工序IV 检验。工序V 粗铣、半精铣90左右两平面，精铣90左平面。工序VI 钻、铰
6、四个9透孔。工序VII 钻、铰面外圆上的台阶孔。工序VIII 粗、精磨100，90，45的外圆。工序IX B面抛光。工序X 100的左端面刻字，100的外圆无光渡铬工序XI 检验、入库2.工艺路线方案二工序I 粗车45，90外圆，粗车各端面，车32的槽，倒角，钻、镗、铰20的孔。工序II 粗车、半精车、精车100的外圆及端面，粗车45外圆面，倒角。工序III 检验。工序IV 钻、铰面外圆上的台阶孔。工序V 铣、半精铣90左右两平面，精铣90左平面。工序VI 钻、铰面外圆上的台阶孔。工序VII 钻、铰四个9透孔。工序VIII 粗，精磨100，90，45的外圆。工序IX B面抛光。工序X 100的
7、左端面刻字，100的外圆无光渡铬工序XI 检验、入库综合考虑以上步骤，得到我的工艺路线。3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先利用三爪卡盘直接夹紧右边45圆柱面，然后对其它面进行加工的。方案二则先是利用专用夹具定位和夹紧100外圆面和端面，然后对其它面进行加工。两种方案的区别在于方案二中一开始就得使用专用夹具，不能保证定位精度。而且定位和夹紧也不容易实现。工序一的加工在CA6140车床上进行，直接使用三爪卡盘，可以实现自动定位的功能。三爪卡盘又是常用夹具，因此选用方案一进行加工。具体工艺过程如下：工序I 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100
8、的倒角，钻、镗20的孔。以45外圆面和90左端面定位（粗基准）选用CA6140卧式车床并用三爪卡盘。工序II 粗车右45的外圆，粗车32的槽，R5的圆角，铰20的孔。 选用CA6140卧式车床并用专用夹具。工序III 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面 、3*2的槽、R5的圆角。 选用CA6140卧式车床并用专用夹具。工序IV 检验。工序V 粗铣、半精铣90左右两平面，精铣90左平面。以100左端面和孔定位，选用卧式升降台铣床X6102并用专用夹具。工序VI 钻、铰四个9透孔。以45外圆表面和90平面为定位基准。 选用摇臂钻床Z3025并用专用夹具。工序VII 钻、铰面外圆上的台阶孔。
9、以孔和100左平面定位。 选用合式钻床Z4012并配用专用夹具。工序VIII 粗、精磨100，90，45的外圆。以孔和45外圆表面定位。 选用万能外圆磨床M1412并用三爪卡盘和项尖。工序IX B面抛光。工序X 100的左端面刻字，100的外圆无光渡铬工序XI 检验、入库（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床法兰盘”，零件材料为HT200，硬度143269HB，毛坯重量1.4kg，生产类型为中批量生产，采用蜡模铸造毛坯。根据以上原始资料及加工路线，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如下：1. 外圆表面（45、90及90）毛坯为铸造件，取余量2Z3 mm
10、，它们要求粗糙度相对较高，有些地方必须经过精磨才能达到其要求，直径余量取2Z3 mm已能满足加工要求。2. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（45和100端面）查机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），其中铸件重量为1.4kg，铸件复杂形状系数为S1，铸件材质系数取M1，铸件轮廓尺寸（长度方向）90 mm，故长度方向偏差为 mm。长度方向的余量查工艺手册，其余量值规定为2.02.5 mm，现取2.0 mm。3. 钻20内孔毛坯为实心，不铸出孔，参照工艺手册确定工序尺寸及余量为：钻孔： 19 mm麻花钻 镗孔： 19.9 mm2Z=0.9 mm 铰孔： 20mm 2Z=0.1 mm 细镗：
11、20mm4. 车45外圆面尺寸公差要求比较高，所以最后通过精磨来保证尺寸公差达到45，参照工艺手册确定工序尺寸及余量为：毛坯名义尺寸： 48 mm 粗车： 46 mm2Z=2mm 半精车： 45.6mm 2Z=0.4 mm 精车： 45.2mm2Z=0.4mm粗磨：45mm2Z=0.2mm精磨：45 mm22.5是所要保证的尺寸是封闭环。Z1、Z2、Z3、Z4、Z5都是减环，A是增环。Z52422.50.10.20.20.10 mmTz50.0085 mmZ50mm精磨Z50mm三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第VI道工
12、序钻四个9透孔的钻床夹具。本卡具将用于Z3025摇臂钻床。（一） 问题的提出本夹具主要用于钻四个9透孔，这四个孔对于设计基准是自由尺寸，孔本身也没有具体的位置精度。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。（二） 夹具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，由零件图可知，以100底面和孔20定位，再用销钉定位90大平面。为了提高加工效率，采用快速夹紧装置，手动夹紧。2 夹紧力计算由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，所以当其他切削分力均较小时，通常可不必计算。仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。由于所选择的是螺母夹紧，所
13、以所需的夹紧力是转矩。查得所需夹紧转矩的计算公式为TQr t g（+）+f1（NM） 式中：T应加在螺旋夹紧机构上的夹紧转矩（NM）Q夹紧力（N）r螺纹的平均半径（M）螺纹升角，tg=；n螺纹线数；螺纹螺距；螺纹摩擦角，tg=f，一般f=0.178,则=10；f1支撑表面摩擦系数，一般取f1=0.150.3；支撑表面摩擦力矩的计算力臂（M），随支撑表面的形式而改变，其值在本式中；为计算方便，令kr t g（+）+f1，则TkQ当采用公制螺纹的螺旋夹紧机构时，各种不同夹紧情况的k值见表323。=10，f1=0.2, d=12 mm，=1.75 mm，r=5.43 mm=256，k=1.247螺钉、螺母的夹紧力：=10，f=0.178, f1=0.2，d=12 mm，板手长度=140 mm，加在板手上的力1=45，夹紧力=5050螺母的夹紧力：=12 mm，板手长度80 mm，夹紧力=2280。用板手：=140 mm，1=70，=3480。许用夹紧力：d=12 mm，许=5790。3. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，本道工序就选择了快速夹紧装卸夹具。本工序由于是钻孔，钻孔力和重力都在一个方向，所以所需夹紧力不需要很大。使用时，把垫块拿掉，抽出立柱，拿下上盖，直接取出工件，接着装下一个工件即可。零件图及钻床夹具的装配图见附图。
