毕业论文(设计)--法兰盘零件的加工工艺规程课程设计.doc

机械制造技术课 程 设 计 说 明 书设计题目 法兰盘零件的加工工艺规程 班 级 10级机制二班 绪 论随着社会的发展、科技的进步，机械行业对专业人才的需求在不断变化，特别是随着数控技术的应用和先进设备的增加，对既有扎实专业理论基础，又会动手的职业技术人才需求越来越多。所以为了深化课程学习，我以极高的热情对待这次课程设计。通过课程设计这一实践环节，使我更好地理解和掌握本课程的基本理论和方法，进一步提高查阅技术资料、绘制零件图等能力,按照一个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，并对其中某些机构进行分析和设计。”“以设计为主线，分析为设计服务，立足点是机械系统的方案设计”是机械制造工艺与装备设计的新体系。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。我们应该能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，能熟练运用有关手册、图表等技术资料，进一步巩固识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。一、计算生产纲领、确定生产类型法兰盘，该产品年产量为15000台，设其备品率为14%，机械加工废品率为1%。现制定该零件的机械加工工艺规程。技术要求（1） 铸件应消除内应力。（2） 未注明铸造圆角R2R3。（3） 铸件表面不得有粘砂、多肉、裂痕等缺陷。（4） 铸件表面倒角为145。（5） 去毛刺、锐边倒钝。（6） 材料HT150。（7） 质量：1.34kgN=Qn(1+a%+b%) =150001(1+14%+1%)件/年 =17250件/年法兰盘年产量17250件/年，先通过计算，该零件质量约为1.34kg。根据教材表3-3生产类型与生产纲领的关系。可确定其生产类型为大批量生产。注：一般零件质量小于100kg为中型零件，大于100kg为重型零件。因法兰盘质量为1.34kg。故该法兰盘属于轻型零件。二、审查零件图样的工艺性2.2、零件的结构分析法兰盘在数控机床里起支承和导向作用，是回转体零件。由外圆、圆孔、端面构成主要表面。用F面定位，三个螺栓固定，实现法兰盘的正确连接。3-16.5孔既为螺栓连接孔。2.3、零件的技术要求分析由图知，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。 外圆 80h11，Ra =1.5m; 1201, Ra=3.2m； 52g6, Ra=1.6m 圆孔 ，与其52g6同轴度0.04 端面C与端面D距离60mm；A面与D面距离47mm, =1.6m; 大圆切面与的轴心线距离； 斜孔4与52g6轴线夹脚为。三、选择毛坯根据零件材料HT150确定为铸件，又已知零件生产纲领为11150件/年。该零件质量为1.3Kg。可知，其生产纲领伟大批量生产。毛坯的铸造方法选用永久型铸造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。3.1、铸件尺寸公差铸件尺寸公差为12级，又由于是大批量生产，毛坯制造采用永久型铸造。公差等级为CT9级（机械制造工艺设计简明手册P38），选取铸件错箱 值为0.1mm。3.2、铸造机械加工余量 对大批量生产的铸件加工余量中查机械制造工艺补充教材P359360得，选取等级精度为2级。3.3、铸造方位 各加工表面总余量7mm零件尺寸(mm)单面加工余量(mm)铸件尺寸(mm)尺寸偏差（mm）363.5290.5523.0580.8624.0540.862.44.2540.8803.0860.81203.01260.815顶：3.5底：2.5220.547顶：3.5底：3.053.50.860顶：4.0底：3.0670.8四、工艺规程的设计4.1、定位基准的选择精基准的选择法兰盘的外圆既是装配基准，又是设计基准。为避免由于基准不重合而产生的误差，选用外圆为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选外圆及A端面作为精基准。粗基准的选择由于法兰盘全部表面都需要加工，而外圆既是精度最高又是壁厚最薄的表面，为保证加工要求。固选外圆及A端面为粗基准。4.2、零件表面加工方法选择法兰盘的加工面又外圆、内孔、端面、槽及小孔等。材料为HT150，参考机械制造工艺设计简明手册有关资料，其加工方法如下：80mm外圆面；公差等级为IT11。表面粗糙度Ra1.6，需 粗车-半精车-精车（表1.4-6）。1201mm 外圆面；未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级安IT10表面粗糙度为Ra3.2，需 粗车-半精车。52mm外圆面；公差等级为IT6表面粗糙度为Ra1.6，需： 粗车-半精车-精车62.4mm、620.015内孔；为未注公差尺寸。根据GB1800-79规定公差等级为IT7表面粗糙度为Ra1.6，毛坯孔已铸出。根据表1.4-7加工方法可采取：粗镗-半精镗-精镗。内孔；为未注公差尺寸，根据GB180-79规定公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，毛坯已锻出。根据表1.4-7加工方法可采取：粗镗-半精镗-精镗-拉孔（或磨孔）等都能满足加工要求。由于加工62.4mm、用镗孔加工方法，固选用：粗镗-半精镗-精镗。端面；端面尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra1.6、Ra3.2、Rz50，三种要求，要求Ra1.6的端面：粗车-半精车-精车。要求Ra32的端面：粗车-半精车。要求Ra250的端面：粗车即可（表1.4-8）。槽;槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度分别为Rz50、Ra3.2，需采用：（参考表1.4-8）。内螺纹；普通细牙螺纹，表面粗糙度为Ra3.2、精度等级为IT6，攻螺纹即可。3-11的内圆表面粗糙度为Rz50，需进行钻孔（查表14-7）。盲孔和斜孔4，未注明尺寸公差表面粗糙度Ra50，只需要进行钻孔。平面F；公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2，需：粗铣-半精铣。平面G；未注明公差。根据GB1800-79规定其公差等级IT12表面粗糙度为Ra50，需粗铣即可。4.3制定工艺路线：法兰盘的加工工艺路线一般是先进行外圆加工再进行内孔加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则。外圆加工可按照下述工艺路线进行：工艺路线（一）工段1、铸造毛坯工段2、进行时效处理工段3、加工过程工序：52g6外圆及端面定位，粗车另一端面D面。粗车外圆80h11及台阶E面,粗镗孔62.4，620.015, 倒角130、145。工序：以粗车的80h11外圆及端面定位，粗车另一端面C面、粗车外圆52g6及台阶A面、粗车外圆120，粗镗孔、倒角。工序：以粗车后的52g6外圆及端面定位，半精车另一端面D面、半精车外圆80h11及台阶E面，半精镗62.4，620.0015,倒角130及145角。加工内螺纹是以外圆52g6及A面定位基准，为了更好地保证他们之间的位置精度，攻内螺纹时。先精车外圆52g6及A面。工序: 以80h11外圆及端面定位；半精车外圆50g6及精车台阶面A面,半精车外圆120、半精镗孔，切沟槽,倒角145工序：以80h11外圆及端面定位；精车外圆52g6及精车台阶面A面、精镗孔、切槽、倒角145。工序:以精车后的52g6外圆及C端面定位，精车外圆80h11、精镗62.4，620.0015,倒角130及145角、车螺纹M641.5。工序：已精加工后外圆52g6定位，粗铣大圆盘的F、G面，半精铣F切面。工序：已精加工后外圆80h11及端面定位，插铣内孔键槽。3个通孔、1个小孔、18盲孔、内沟槽于大圆盘有位置关系，划线定出钻孔加工位置。工序：以外圆52g6、C端面定位钻11的3个孔、锪钻16.5的孔；工序：以外圆80h11孔及D端面钻4小孔和18的盲孔。工段4：钳工去毛刺。工段5：终检。工艺路线（二）工序1、铸造毛坯工序2、时效处理工序3、粗车 工步1、以外圆为粗基准，粗车端面D面、E面及外圆 工步2、调头，以外圆及端面定位，粗车端面C面、A面以及外圆、，并倒角145工序4、粗镗 工步1、以外圆及端面定位，粗镗工步2、调头，一外圆及A面定位，粗镗孔工序5、半精车工步1、以粗车后的外圆及A面定位为定位基准，办精车另一端面，半精车及台阶面工步2、以及端面定位，半精车C面、A面以及外圆、，并倒角145工序6、半精镗 工步1、以外圆及端面定位，半精镗孔 工步2、调头，以外圆及A面定位，半精镗孔及孔工序7、精车工步1、以半精车后的及A面定位，精车另一端面，半精车外圆及台阶面。工步2、以半精车后的外圆及端面定位，精磨及另一端面及台阶面。工序8、精镗 工步1、以外圆及端面定位，精镗工步2、以外圆及A面定位，精镗、工序9、以A面及D面定位粗铣G、F面工序10、以A面及D面定位精铣F面工序11、以及A面定位，粗插削键槽、斜孔工序12、以及A面定位，半精插削键槽、斜孔工序13、以及A面定位，钻孔及、钻孔工序14、以及A面定位，铰孔及工序15、钳工去毛刺工序16、终检在两个工艺路线相比较当中，由于工艺路线（一）的工序比较集中，在装夹方面没有那么繁琐，所以我们选择了拟定路线方案（一）4.4、确定机床设备4.4-1选择机床a. 工序、是粗车和半精车。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，又是回转体，固宜在车床上镗孔,选用最常用的C620-1型卧式车床即可。b. 工序是粗铣和半精铣平面，应选卧式铣床XA5302。c. 工序是粗插和半精插，应选立式插床B5020。d. 工序、是钻小孔3-11mm 、锪钻3-16.5mm，钻4小孔及18的盲孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，可选Z525立式钻床。4.4-2选择夹具本零件钻斜孔4工序需要用专用夹具外，其他各工步使用通用夹具即可。前五道车床工步用三爪定心卡盘、铣平面工步用心轴。 选择刀具在车床上加工的工步一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工铸件类零件采用YG类硬质合金，粗、精加工用YG6X。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（GB5343.1-85，GB5343.2-85），切槽刀宜选用高速钢。铣刀按表3.1-40选错齿三面铣刀（GB112-85）。零件要求铣切深度为25.5mm按表3.1-28。铣刀的直径d=100mm，铣切长度Z=10钻3-11孔按表3.1-5选直柄麻花钻11，长度L=100mm；钻4通孔选直柄麻花钻钻4，长度L=60mm；钻18的盲孔，选直柄麻花钻18，长度L=150mm。4.4-3选择量具本零件属大批量生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中一种方法即可。 选择各外圆加工面的量具工序中精车外圆52g6达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具，该尺寸公差T=0.019mm。按表5.1-1计量器具不确定度允许值=0.018 mm。根据表5.1-6，分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定数值。,不能使用。必须，故应选分度值0.01mm的外径千分尺（u=0.005mm）。从表5.2-10中选择测量范围为5075mm，分度值为0.01mm的外径千分尺（GB1216-85）即可满足要求。按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具如表7.6-1所列，加工80h11外圆面可用分度值0.005mm的外径千分尺进行测量，但由于加工120mm外圆面是在同一工序中进行，故用表中所列的一种量具即可。加工面尺寸尺寸公差Q82.60.60分度值0.02测量Q121.5Q54.60.640.50范围0150游标卡尺Q81.1Q1200.540.22（GB1214-85）Q53.10.19Q520.019分度值0.01测量范围5075mm外径百分尺Q800.19分度值0.01测量范围75100mm外径百分尺 选择加工孔用量具：620.015孔径粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗至mm，半精镗至,精镗。1、粗镗孔mm公差等级为IT13。按表5.1-5精度系数K=10计量器具测量方法的极限误差。查表5.1-6可选内径百分尺，从表5.2-10中选分度值0.01mm，测量范围50125mm的内径百分尺（GB8177-87）即可。2、半精镗mm公差等级约为IT11，则K=10%。，根据5.1-6,可选内径百分尺。从表5.2-10中选分度值0.01mm，测量范围50129mm的内径百分尺（GB8177-87）即可。3、精镗,由于精度要求高加工时每个工件都需要进行测量，固选用极限量规。由手册可知，根据孔径三牙锁紧式圆柱塞规。工步加工面尺寸尺寸公差量 具59.559.90.460.46分度值0.01mm测量范围50125mm的内径百分尺（GB8177-87）33.70.33锥柄圆柱塞规测量范围3040mm61.561.90.190.19分度值0.01mm测量范围50125mm的内径百分尺（GB8177-87）35.7360.160.02分度值0.01mm测量范围3040mm的内径百分尺（GB8177-87）6262.40.030.02三牙锁紧式圆柱塞规，测量范围5065mm(GB6322-86) 选择加工轴向尺寸所用量具加工轴向尺寸所选量具如表：工步尺寸公差分度值0.02测量范围0150游标卡尺（GB1214-85）分度值0.01测量范围5075mm外径百分尺（GB1216-85）分度值0.01mm测量范围025外径百分尺（GB1214-87）选择加工槽所用量具，槽径粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣是均为IT14；半精铣是槽宽为IT13。均可选用分度值为0.02mm，测量范围0150mm的游标卡尺（GB1214-85）进行测量。五、确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准装换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。5.1确定圆柱面的工序尺寸圆柱面多次的加工的工序尺寸与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应该总加工余量分为各加工余量，然后由后望前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。各零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表7.6-3所列。加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度毛坯粗半精精粗半精精粗()半精()精()5263.41.51.1Ra6.3Ra3.2Ra1.612064.51.5Ra6.3Ra3.28063.41.51.1Ra6.3Ra3.2Ra1.66285.520.5Ra6.3Ra3.2Ra1.662.48.45.920.5Ra6.3Ra3.2Ra1.636751.70.3Ra6.3Ra3.2Ra1.6 确定轴向工序尺寸加工表面工序双边产量工序尺寸及公差表面粗糙度()毛坯粗半精精粗半精精粗半精精A面3.51.931.50.07Ra6.3Ra3.2Ra1.6E面2.51.51Ra3.2Ra3.2C面44Ra50D面321Ra6.3Ra3.2六、确定切削用量及基本时间在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量，即背吃刀量，进给量切削速度，确定方法是，先确定切削深度和进给量，再确定切削速度，用现代制造工艺设计方法公式n=换算出查表或计算法所得的转速，根据转速在选择机床实有的主轴转速表取接近的主轴转速作为实际转速，对粗加工选取实际切削速度，实际进给量和背吃刀量后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后切削用量填入6.1工序的切削用量及基本时间工序1，加工材料HT150，200， 150200HBS粗车M641.5内螺纹左端面D面，外圆h11车1201mm左台阶面E面；机床选择，选择C620-1车床，选择方法查简明手册表4.27.22）2)确定切削用量及工时定额。根据切削用量简明手册表1.2选择YG6X硬质合金车刀，刀具耐用度T60mm，刀杆尺寸按表225选择1625mm，刀片厚度6mm.查（214） = = = =1mm6.1-1粗车端面D面 确定背吃刀量:=2mm 确定进给量f 根据切削用量表1.4.在加工材料为HT150刀杆尺寸1625mm.工件直径为60-120mm时.故f=0.60.8mm/r由表218机械制造工艺与装配查得刀片强度允许进给量f=1.31.31.61.02.08mm/r.根据数据可取按C6201车床的进给量 （表4.2-9），选择f=0.65mm/r 切削速度零件材料HT150.200， 150200HBS 1.8mm f0.75mm/r查表1.11切削手册得。 80m/min由于实际切削过程使用条件的改变，根据切削手册表1.28查得切削速度的修正系数=1.0 =0.79 =0.8=1.0=1.0 =1.0 故8010.790.811150.56m/min. n机=191.7r/min. 根据C6201车床技术参考资料查表1.30取与191.7r/min相近的转速，则 n机184r/min 则实际切削速度=45.5r/min校核机床功率根据切削手册表1.25，当加工材料HT150.200， 150200HBS 2.8mm f0.75mm/r查表1.11切削手册得。 49m/min 1.4KW。 由于切削过程使用条件的改变查表1.292切削功率的修正系数，=1.0 =1.0 固实际切削功率近似为实144011.41KW 根据C6201车床技术资料1.30切削手册当n机184r/min 车床主轴允许的功率为5.9KW因为实PE因此，能在C6201车床上进行加工校核机床进给量机构强度。车削的进给力F可由切削手册表1.23查得，当加工材料为HT150，200Mpa，150200HBS，2.8mm，f0.75mm/r，查得进给力F，由于切削过程使用条件的改变，查表1.59-2，切削进给力的修正系数：K，K，K=1.0，F=9501.01.01.0=950N，根据C620-1车床技术资料，表1.30切削用量，进给机构的进给力F=3530N，因为F故机床的功率是足够的。粗车80h11的基本时间根据简明手册表6.2-1公式计算 =+（23）=2.4 = =0 =0.26=15.86s6.1-4粗镗620.015、M641.5mm粗镗36选择刀具为YG6硬质合金镗刀，直径为20mm的圆形镗刀45 确定切削深度为2.75mm 确定进给量f 根据切削手册表1.5，当粗镗铸件镗刀直径为20mm,镗杆伸出长度为100mm,f=0.30.4mm/r,根据表1.3简明手册车床C620-1的技术资料f=0.32mm/r 确定切削速度按表1.27的计算公式189.8，0.15 0.2 m=0.2 T60mm. =0.90.80.65=0.4680.468120m/minn=670r/min选择与670r/min相近的转数，查表1.3得，n=610r/min 则实际切削速度109.2r/min 校核机床功率根据切削手册表1.25当加工材料为HT150 200M 150200HBS 2.8mm V查120m/min f0.37mm/r查得切削功率2.0mm由于切削过程使用条件改变查表1.292切削功率的修正系数=1.0 =1.0固实际切削功率近拟为实212KW根据C620-1车床技术资料表1.30切削手册，当n机610r/min 车床主轴允许的功率为PE。因为实PE 因此能在C620-1车床上进行加工 校核机床进给机构强度车削时的进给力可由切削手册表1.23查得，查表1.23当加工材料HT150 200M 150200HBS 2.8mm f0.48mm/r 查得进给力=800,由于切削过程使用条件改变，查表1.592切削时进给力的修正系数1.0 1.0 1.0 固实800111800W根据C620-1车床技术资料表1.30切削手册进给机构的进给为=5100N. 因为实, 固机f机0.2mm/r是合理的，最后确定选择的切削用量为2.5 f机0.32mm/r n机=610r/s 机109.2r/min确定基本时间确定粗镗620.015mm的基本时间，根据简明手册表6.21公式计算，L34 =+（23）=4.4 =3 =0 i=0.09min=5.23S=6.1-5工序的基本时间=12.79+15.86+20.83+5.23+9.34=64.05s6.2工序的切削用量及基本时间以外圆端面定位，粗车端面C面和A面，以及外圆、，粗镗并倒角130切槽6.2-1粗车52g6右端面C面确定背吃刀量=4mm选着两刀车=2.5mm =1.5mm确定进给量f: 根据切削手册表1.4得，在加工材料为HT150，刀杆尺寸16x25mm ，确定f=0.8mm/r确定切削速度：零件材料为HT150，200Mpa，150200HBS，4mm，f1.0mm/r，查切削手册表1.11得V=71m/min。由于切削过程使用条件的改变，查表1.59-2，切削进给力的修正系数：K，K，K，K=1.0，K，K故V，n=213.6r.min根据C620-1车床资料查表1.30取与230r/min相近的转速，则n=230r/min。实际切削速度V，最后确定所选择的切削用量为：a f n=230r/min V=41.89m/min校核机床功率根据切削手册表1.25当加工材料为HT150 200M 150200HBS 2.8mm V查41m/min f75mm/r查得切削功率2.0mm由于切削过程使用条件改变查表1.292切削功率的修正系数=1.0 =1.0固实际切削功率近拟为实212KW，根据CA6140车床技术资料表1.30切削手册，当n机230r/min车床主轴允许的功率为PE因为实PE 因此能在C620-1车床上进行加工校核机床进给机构强度车削时的进给力可由切削手册表1.23查得，查表1.23当加工材料HT150 200M 150200HBS 2.8mm f0.48mm/r 查得进给力=800,由于切削过程使用条件改变，查表1.592切削时进给力的修正系数1.0 1.0 1.0 固实800111800W根据C620-1车床技术资料表1.30切削手册进给机构的进给为=5100N. 因为实 故机床的功率是足够的。粗车52g6的基本时间 根据简明手册表6.2-1公式计算 =+（23）=2.54 = =6.2-4粗车mm已知工件为铸件HT150， a200MPa,毛坯尺寸12660mm.要求加工后达到10级精度，表面粗糙度R为3.2粗车直径余量为4.5mm.确定背吃刀量2.25mm.确定进给量f 根据切削手册表1.4在加工材料为HT150刀杆尺寸16253mm,故f=0.60.8mm/r,由式218查得刀片强度允许的进给量f2.6， 2.61.30.041.664mm/r根据数据可取f=0.73mm/r(3) 切削速度（机床主轴转速n)由表 2-20查得158，0.15 0.40 m=0.2由表220表224查得K()=0.938 K0.8 K1 K0.83KKKK0.9380.810.8310.623由式（24）0.62344.38m/min由式（215）n=112r/min由机床说明书得n=100r/min.求得实际切削速度=39.564m/min 由切削力计算公式有关表格求得主切削力 =9.819220.9210.93() =1244 校核机床功率计算理论切削功率验算机床功率C620-1车床额定功率：=7.5kw C取机床效率0.8= 故机床的功率是足够的。粗车1201的基本时间，根据简明手册表6.2-1公式计算 =+（23）=2.54 =4 =6.2-5粗镗36切削用量及基本时间内孔机械加工双边余量为5mm,粗镗36选择刀具为YG6硬质合金镗刀，直径为20mm的圆形镗刀45确定切削深度为2.5mm确定进给量f 根据切削手册表1.5，当粗镗铸件镗刀直径为20mm,镗杆伸出长度为100mm,f=0.150.3mm/r 确定切削速度按表1.27的计算公式189.8，0.15 0.2 m=0.2 T60mm. =0.90.80.65=0.4680.468100m/minn=884r/min选择与884