机械制造技术基础课程设计设计说明书ca6140法兰盘(钻轴向孔4--9).doc

机械制造技术基础课程设计19辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目： CA6140法兰盘（钻轴向孔）班级：机自13-2班 姓名： 学 号：指导教师： 完成日期：2016.06.19 任 务 书一、设计题目: CA6140法兰盘（钻轴向孔）二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范40说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘要本课程设计主要内容包括法兰盘（CA6140车床）的加工工艺过程设计和钻孔的专用夹具设计，在课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图和夹具体零件图的绘制。机械制造技术基础课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课之后进行的。这是我们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。AbstractThe main content of the curriculum design, including flange (CA6140 lathe) the process of design and processing of drilling for fixture design, in the process of designing courses to complete parts of the map, rough map, specific folders and folders assembly specific parts of the map drawn .Machinery manufacturing and technological foundation of our curriculum is designed to complete all the basic courses, technical basic course, after the most specialized. This is what we have learned on the course of an in-depth review of the comprehensive, is also a theory with practical training.目录1零件工艺性分析11.1零件的用途11.2零件的技术要求11.3审查零件的工艺性32零件毛坯的确定42.1零件的生产类型42.2毛坯的种类和制造方法52.3零件各表面的加工方法52.4各工序间加工余量62.5 确定毛坯尺寸93 机械加工工艺规程设计103.1 拟定工艺路线103.1.1 定位基准的选择103.1.2 工序顺序的安排103.2 切削用量的计算123.2.1 钻孔工步切削用量的计算123.2.2 绞孔工步工步切削用量的计算123.3 制订工序卡片124 孔的专用机床夹具设计134.1定位方案的设计134.2定位误差分析与计算144.2.1 定位元件尺寸公差的确定144.3导向元件设计154.3.1钻套高度和排屑间隙154.4夹紧装置的设计164.5夹具结构设计及操作简要说明165 方案综合评价与结论176体会与展望18参考文献191零件工艺性分析1.1零件的用途CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。1.2零件的技术要求法兰盘属于盘类零件，材料为HT200，毛坯制造完成后需进行时效处理，硬度要求为HBS187。法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。如下：以外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 外圆，右端面及倒角；外圆，过渡圆角；内孔及其左右端倒角。以和外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括：端面，外圆，左右端面，倒角；切槽；外圆，左端面；外圆右端面，过渡圆角。以孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：外圆的左右侧面；孔；孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：左端面与孔中心轴的跳动度为0.03；外圆右端面与孔中心轴线的跳动度为0.03；的外圆与孔的圆跳动公差为0.03。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。表1 法兰盘技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm 及精度等级表面粗糙度 /m行位公差/mm右端面0.6,IT96.3右端面0.6,IT81.6外圆0.017,IT70.8内孔0.045,IT81.6左端面0.6,IT81.6外圆0.22,IT80.8右端面0.6,IT80.4面（即B面）0.6,IT80.4左端面0.2,IT80.4外圆0.6,IT70.4左侧面0.6,IT83.2右侧面0.4,IT80.4孔0.4,IT106.3 1.3审查零件的工艺性根据老师发给的零件图，审查了零件的结构工艺性，其结构利于机械加工，故对零件结构不做修改。经仔细读图，发现所给的零件图有错误，有的尺寸不清楚，通过与老师沟通，解决以上问题，最后运用机械制图知识更正了零件图，用电子图版绘图，详见零件图。2零件毛坯的确定 2.1零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算其中 是零件的生产纲领（件/年）； 产品的年产量（台、辆/年）； 每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； 备品率，一般取； 废品率，一般取；根据上式结合题目给定数据，即可算出法兰盘的生产纲领，进而确定出其生产类型。=8000台/年，=1件/台，取=，取=，由公式(1-1）有：(件/年).法兰盘零件的重量为1.4，查表1-3可知，法兰盘为轻型零件，由此再查表1-4可知，该法兰盘的生产类型为大批生产。 2.2毛坯的种类和制造方法法兰盘的材料在产品设计时已经确定，在制订零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属合金等。由于法兰盘选用HT200作为材料，加之零件形态以外圆为主，为了减少加工余量，提高劳动生产率，决定CA6140车床法兰盘毛坯采用铸件。金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好，使用于大批大量生产。该法兰盘的生产类型为大批生产，所以在铸件造型上采用金属模机器造型。 2.3零件各表面的加工方法工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。通过对法兰盘各加工表面的分析，根据表1-6至1-11选择各表面的加工方法，详见表2。表2各表面加工方法加工表面粗糙度要求加工方法右端面6.3粗车-半精车右端面1.6粗车-半精车-精车外圆0.8粗车-半精车-磨削内孔1.6钻-扩-绞左端面1.6粗车-半精车-精车外圆0.8粗车-半精车-磨削右端面0.4粗车-半精车-磨削面（B面）0.4粗车-半精车-磨削左端面0.4粗车-半精车-磨削外面0.4粗车-半精车-磨削左侧面3.2粗铣-精铣右侧面0.4粗铣-精铣-磨削孔6.3钻-绞孔3.2钻-绞孔6.3钻-绞 2.4各工序间加工余量根据表1-6至1-11和2-15至2-40，将各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。表3各工序间加工余量加工表面工步名称工步余量基本尺寸公差等级精度公差工步偏差粗糙度右端面半精车1.440IT100.1006.3粗车1.641.4IT120.25012.5毛坯343-2- 右端面精车0.840IT70.0351.6半精车1.040.8IT80.0543.2粗车1.241.8IT120.35012.5毛坯343-2.2-外圆粗磨0.345IT80.0170.8半精车0.545.3IT90.0623.2粗车5.245.8IT120.25012.5毛坯651-2-内孔绞0.220IT80.0451.6扩1.819.8IT100.0846.3钻1818IT110.11012.5毛坯实心-左端面精车0.690IT80.0541.6半精车0.890.6IT100.1406.3粗车1.691.4IT120.35012.5毛坯393-2.2- 外圆磨削（粗磨）0.3100IT80.0540.8半精车1.2100.3IT90.0873.2粗车4.5101.5IT120.35012.5毛坯6106-2.2- 右端面磨削（精磨）0.440IT70.0350.4半精车1.140.40IT80.0543.2粗车1.541.50IT120.35012.5毛坯343-2.2-面（即B面）磨削（精磨）0.345IT70.0350.4半精车1.245.3IT80.0393.2粗车4.546.5IT120.25012.5毛坯651-2- 左端面精磨0.48IT70.0350.4半精车0.68.4IT80.0543.2粗车1.09.0IT120.35012.5毛坯310-2.2-外圆磨削（精磨）0.390IT70.0350.4半精车1.290.3IT80.0543.2粗车4.591.5IT120.35012.5毛坯696-2.2-左侧面精铣1.034IT70.0353.2粗铣2.035IT110.1606.3毛坯337-2.2-右侧面精磨0.224IT70.0210.4精铣1.024.2IT80.0331.6粗铣1.825.2IT110.1306.3毛坯327-1.8-孔绞0.29IT100.0586.3钻8.88.8IT120.15012.5毛坯实心-孔绞0.14.0IT90.0303.2钻3.93.9IT120.12012.5毛坯实心-孔绞0.26IT90.0306.3钻5.85.8IT120.12012.5毛坯实心- 2.5 确定毛坯尺寸根据表3，得出毛坯尺寸。利用电子图板绘出毛坯图。3 机械加工工艺规程设计 3.1 拟定工艺路线工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。考虑到实际经验的缺乏，加之时间的限制，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作。 3.1.1 定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是选择定位基准，为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。法兰盘大多表面是外圆表面，根据表面粗糙度要求和精度要求，先以表面（即B面）为粗基准，粗加工右端面和外圆和外圆右端面。然后以外圆为精基准粗加工（即B面）和左端面，钻孔。粗加工完成后，进一步进行半精加工和精加工等。 3.1.2 工序顺序的安排根据表2各加工表面的加工方法和表3各工序间加工余量，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表4，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。表4加工工序工序号工序名称工序内容设备工艺装备1备料热处理2车粗车右端面至39.4、90右端面至40.6、90外圆至91.5、45外圆至45.8CA6140反爪卡盘，外圆车刀，90度偏刀，游标卡尺3车粗车左端面至93.8、100外圆至101.5、100右端面至41.3、90左端面至11.3、45外圆（B面）至46.5，钻孔18CA6140三爪卡盘，外圆车刀，90度偏刀，18钻头，游标卡尺4车半精车右端面至39.2、90右端面至40.2、45外圆至45.3、90外圆至90.3，精车90右端面至41，切3X2退刀槽，切大倒角保长34，扩孔至19.8，到1.5X倒角CA6140反爪卡盘，外圆车刀，90度偏刀，内孔车刀，切槽刀，游标卡尺5车半精车左端面至93、100外圆至100.3、100右端面至40.6、90左端面至8.4、45（B）外圆至45.3，精车左端面至91，到1.5X倒角（共三处），铰孔至尺寸CA6140三爪卡盘，外圆车刀，90度偏刀，内孔车刀，游标卡尺6铣粗铣、半精铣、精铣90侧面X62W分度头，铣刀，游标卡尺7钻钻轴向孔4-9孔，铰孔Z525专用夹具1，9麻花钻，游标卡尺8钻钻4通孔，钻6孔深7，绞孔Z525专用夹具2， 4麻花钻， 6扩孔钻，游标卡尺，绞刀9钳工去毛刺10磨粗磨100外圆至100.2，粗磨90外圆至90.2，粗磨45及两侧至45.2、40.8、8.2、R5W131M三爪卡盘，成型砂轮，游标卡尺11磨磨45外圆及台阶面至尺寸、磨90右侧面至尺寸W131M心轴，成型砂轮，外径千分尺12磨精磨100外圆至尺寸，精磨45（B）外圆及两侧至尺寸W131M三爪卡盘，成型砂轮，游标卡尺13钳工刻字，B面抛光14检验检验各尺寸15镀铬100外圆镀铬3.2 切削用量的计算 3.2.1 钻孔工步切削用量的计算背吃刀量的确定，取=8.8mm。进给量的确定，由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.15mm/r。切削速度的计算，由表5-22，按工件材料为铸铁、硬度为187HBS的条件选择，切削速度可取为18m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速651.4，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速=680。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度=。 3.2.2 绞孔工步工步切削用量的计算背吃刀量的确定，取=0.2mm。进给量的确定，由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。切削速度的计算，由表5-31，切削速度可取为2m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速71，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速=97。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度。 3.3 制订工序卡片在本次课程设计中，我所被指定的工序是加工孔。根据表4、切削用量的计算和基本工时的计算即可制订出该工序的工序卡片，具体内容详见机械加工工序卡片。4 孔的专用机床夹具设计机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率；扩大机床的使用范围，实现一机多能。孔属于轴向孔，且在圆周分布上是非均布的，所以用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。考虑到法兰盘零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和提高劳动生产率。 4.1定位方案的设计本夹具的定位方案如下图所示，采用短圆柱销和平面定位，同时运用支承板来快速找正工件在夹具体中的位置。短圆柱销限制的自由度为：。平面限制的自由度为：定位销限制的自由度为：综上，该定位方案限制了工件的6个自由度，较好的满足零件加工要求，定位合理。4.2定位误差分析与计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示。分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。4.2.1 定位元件尺寸公差的确定夹具的主要定位元件为短圆柱销。所以该短圆柱销的尺寸公差现规定为与本零件在工作时相配的尺寸公差相同，由于定位基准、工序基准均为轴线，则基准不重合度误差=0，基准位移误差=0.045，所以定位误差为0.045。零件规定孔在轴线mm圆周上，左边孔距离轴线20mm，右边孔距离轴线12mm，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则夹具体与钻模板配合误差，有 0.02+0.0450.4, 故误差不超过允许误差。4.3导向元件设计钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。由于该孔的加工方法是先钻孔，后铰孔。所以，采用快换式钻套，由于法兰盘零件的特殊结构，为了便于装夹工件，所以自行设计快换钻套。其结构如右图所示：4.3.1钻套高度和排屑间隙钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙，H值应适当选取，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面被破坏；h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h=（0.3-0.7）d；加工钢时，h=(0.7-1.5)d。由于法兰盘材料为HT200，所以其排屑间隙,取h=5mm。4.4夹紧装置的设计在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。在该夹具体设计中，由于所选用的定位方案的夹紧力与切削力的方向一致，所需夹紧力较小，所以采用钩形压板（组合）式夹紧机构。夹紧力的计算采用计算，其中的为摩擦系数，一般取0.1-0.15，由于在进行钻孔工序时，夹紧力作用表面的表面粗糙度较小，所以本设计中选择。4.5夹具结构设计及操作简要说明在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短圆柱销定位，最后用支承板定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。本夹具装配图和零件图，见附图。5 方案综合评价与结论本方案采用一面两销定位方式，限制了工件的6个自由度，很好的确定工件在夹具体中的位置，不会产生过定位。本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位需要。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便，定位精确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。6体会与展望 为期四周的机械制造技术基础课程设计就要结束了，回首这些天的设计过程，感慨万千。感的是较好的完成了设计任务，在设计过程中，通过各种途径解决了所遇到的困难。但是在细节问题的把握上还很欠缺，过程技术人员追求的是完美，我想，我的课程设计离完美还有很远的路要走。一个月的时间里，查阅了机械加工与夹具设计方面的资料。在绘制夹具体装配图时，利用机械制图中的有关内容并通过自己的努力，很好的完成了装配图的绘制，也对机械制图的内容有了更深的理解。同时，也练习了CAXA、Solidworks等软件的使用，能熟练的解决绘图过程中所遇到的问题，最重要的是绘图的速度和质量有了很大的提高。从刚拿到题目时的无从下手，到初步了解机械零件加工的工艺过程，这其中的个中体会只有自己能够理解，也使我更加坚信在做任何事时，我们都应该认真去对待。通过这次课程设计，虽然了解了机械加工工艺过程，但离实际还很远，路还很长，但庆幸的是自己对机械加工工艺过程有了初步的了解，课程设计过程中，一步一个脚印走出来了。在课余，打算多看一些机械加工工艺方面的书，多练习软件绘图，并学习其中的设计理念。参考文献1张兴元.机械制造技术基础课程设计指导书.阜新：辽宁工程技术大学出版社，20162巩云鹏.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，20153冷岳峰.机械几何量精度设计与检查.北京：清华大学出版社，20114丁仁亮.工程材料.北京：机械工业出版社，20155刘青科.画法几何及机械制图.沈阳：东北大学出版社，20126于英华.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2015