设计法兰盘零件的加工工艺规程课程设计说明书有CAD图.doc

机械制造工艺与夹具课程设计说明书

设计题目： 法兰盘的钻床夹具设计

学院： 机械工程学院
专业： 机械设计制造及自动化
班级： 六 班
指导教师： 冯凭
学生姓名： 郑鑫

2023年 8 月 30 日

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计法兰盘零件的加工工艺规程

生产类型： 批量生产
内容：
1. 产品零件图 1张
2. 产品夹具图 1张
3. 产品夹具装配图 1张
4. 机械加工工艺过程卡片 1套
5. 机械加工工序卡片 1套
6. 课程设计说明书 1份

目 录
前言…………………………………………………………………………………………1
一、零件的分析……………………………………………………………………………2
（一）、零件的作用……………………………………………………………………2
（二）、零件的工艺性分析……………………………………………………………2
(三)、重要技术规定…………………………………………………………………2
二、拟定毛坯………………………………………………………………………………2
(一)、拟定毛坯的种类………………………………………………………………2
三、工艺规程设计…………………………………………………………………………3
(一)、定位基准的选择………………………………………………………………3
(二)、工艺路线的拟定………………………………………………………………3
(三)、选择加工设备和工艺设备……………………………………………………5
(四)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定………………………………5

四、时间定额计算…………………………………………………………………………6

五、夹具设计………………………………………………………………………………7

六、设计心得………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………………9

前言
机械制造工艺学课程是在学完了机械制造工艺学涉及机床夹具设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次进一步的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在今年的学习中占有重要的地位。
我个人的感想是，希望经历了这次课程的设计，对自己的将来所从事的工作，进行一次适应性的训练，通过这次课程设计锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为毕业后的工作打下一个良好的基础。
由于自己的理论知识的不完善，实践能力的缺少，设计之中不免有一些不合理的地方，恳请老师可以给予指教批评。

第一章 零件的分析
（一）零件的作用
上紧定螺丝，以达成内圈周向、轴向固定的目的 但由于内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。
（二）零件的工艺分析
该零件为法兰盘，安装定位，形状一般，精度规定并不高，零件的重要技术规定分析如下：
(1)由零件图可知，零件的底座底面、内孔、端面有粗糙度规定，其余的表面精度规定较高，也就是说其余的表面需要加工。底座底面的精度为Ra3.2、内孔、端面及内孔的精度规定均为Ra1.6。法兰盘在工作时，静力平衡。
(2)铸件规定不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在静力的作用下，不至于发生意外事故。
（三）重要技术规定
零件调质HRC55-60、锐边倒钝，未注倒角1×45°、表面做防锈解决（发蓝）。
1) 从零件图上可知重要的加工难点在与Ø9外圆与Ø65+0.018 0内孔的加工，表面粗糙度为Ra1.6um以及它们之间同轴度（Ø0.01）的规定。
2) 零件总长的规定保证尺寸65±0.05，同时两端面的粗糙度为Ra3.2um。
3) 除了保证尺寸在公差范围之内同时保证表面粗糙度Ra3.2um即可。
4）保证3×Ø9通孔的尺寸规定，其定位尺寸为自由公差只要满足规定即可，同时保证表面粗糙度Ra3.2um。
第二章 拟定毛坯
初步拟定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主， 采用专用工装。
拟定毛坏种类：
零件材料为HT15-32，考虑零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件结构又比较简朴，生产类型为中批生产，故选择砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为9。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。

第三章 工艺规程的设计
（一）定位基准的选择
根据零件图纸及零件的使用情况分析，知Φ45H7的孔，法兰盘端面、顶面等均需对的定位才干保证。故对基准的选择应予以分析。
（1）粗基准的选择
按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置规定，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，故应选法兰盘底座上表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。
(2 )精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的端面为重要的定位精基准，即以法兰盘的上底面为精基准。根据粗，精基准选择原则，拟定此加工工序的基准如下：
（1）钻—— 3-Ø9孔：工件上表面和Ф45内孔为定位基准。
（二） 工艺路线的拟定
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定，以及加工方法所能达成的经济精度，在生产大纲已拟定的情况下,可以考虑采用万能机床床配以专用工卡具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
①工艺路线方案：
工序1：粗铣大孔两端端面
工序2：粗铣小孔两端端面
工序3：扩大孔
工序4: 半精镗中间孔
工序5：钻3- Ø9孔
工序6：铣法兰盘侧平面
工序7：铣半圆槽
工序8: 去毛刺
工序9： 检查
工序10：若某道工序有误返工
工艺方案的分析：
工艺路线是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件的装夹次数，可减少机床数量、操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作并能生产率高。易于保证加工面互相位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运送，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高，同时在为了保证Ø45+0.027 0内孔和Ø9孔的互相位置精度，采用了互为基准的原则，能达成零件间所标的精度。
零件的加工规定就整体来说，其精度并不高，若采用工序分散（方案二）法，其加工经济性并不是很好。但在选择方案的时候，还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等。故本次设计选择此方案。
根据工序方案一制定出具体的工序划分如下所示：
工序
工序内容
1
粗铣大孔Ф45上端面
2
粗铣小孔Ф9上端面
3
粗铣大孔Ф45下端面
4
粗铣小孔Ф9下端面
5
扩大孔Ф52.5mm,半精镗中间孔Ф45mm
6
钻3-Ф9mm孔
7
铣法兰盘侧平面（距中心工序尺寸38mm）
8
铣半圆槽R15mm
9
去毛刺
10
检查
11
若某道工序有误返工

为了修正由于粗基准反复使用而产生的定位误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹方便的特点，因此最后的加工工艺路线拟定如下：
根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。见附表10：机械加工工艺过程卡；附表20～90；机械加工工序卡。
（三）选择加工设备和工艺设备
1 机床的选择：
工序001～004均为铣平面，可采用X51立式铣床。
工序005采用镗床。
工序006采用钻床。
工序07,08采用铣床，可采用X51立式铣床。
工序09采用铣断机床。
2 选择夹具：该法兰盘的生产大纲为大批生产，所以采用专用夹具。
3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质
量。在铰孔Φ52.5h7，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。
4选择量具：小头孔、大孔均采用极限量规。
5其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸运用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。

（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定
法兰盘零件材料为HT15-32，硬度为HBS 230—250，根据上述原始资料及加工工艺分别拟定各加工表面的机械加工余量，查《机械制造工艺设计简明手册》（简称《工艺手册》），分别拟定各加工表面的加工余量，工序尺寸及公差如下：

工序
工序内容
单边余量(mm)
工序尺寸(mm)
表面粗糙度Ra(μm)
1
粗铣大孔上端面
1.5
65
3.2
2
粗铣小孔上端面
1
14
3.2
3
粗铣大孔下端面
1.5
65
3.2
4
粗铣小孔下端面
1
14
3.2
5
扩大孔半精镗中间孔
2；1.5
52.5；45
3.2；1.6
6
钻3-Ф9孔
4.5
9
6.3
7
铣法兰盘侧平面
2.5
38
3.2
8
铣半圆槽
3
15
3.2
9
去毛刺
——
——
——
10
检查
——
——
——
11
若某道工序有误返工
——
——
——

机械加工余量及机床刚度校验
工序6：钻3-Ф9的孔
该孔先由高速钢钻头钻出底孔，钻孔：工序尺寸为Ф9
由文献表8-69取钻孔的进给量F=0.25mm/r 由文献表8-71求得钻孔时的切削速度为V=0.35m/s=21m/min 由此算出转速为：n===743.1r/min。按钻床的实际转速为780r/min。则实际切削速度为V===22.04m/min。由表8-78得F=588.6xdxfxK
M=225.63xxfxKx10 由于加工灰铸造铁时，K= K 由8-78可查得K=1 故F=588.6 x9x0.25x1=1747.5N
M=225.63x9x0.25x1x10=4.6N.m
它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩，故机床刚度足够。

第四章 时间定额计算
根据设计规定，只计算一道工序的工时，下面计算加工Ф9孔的工时定额。
（1）机动时间
由文献《机械加工工艺手册》表2.5-7得钻孔时的计算公式为：t=
式中l=cotK+(1～２) l=１～４，钻盲孔时，l＝0 l=30 l=2 f=0.3 n=600 l=cot()+1.5=3.8 因此，t==0.198min 所以t=4t=0.795min
(２)辅助时间
由机械加工工艺手册表2.5-41拟定
开停车 0.015min
升降钻杆0.015min
主轴运转0.02min
清除铁屑0.04min
卡尺测量0.1min
装卸工件时间由机械加工工艺手册表2.5-42取１min
故辅助时间t=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19min
(3)作业时间
Ｔ＝t ＋t＝（１.１９＋０.795）=1.985min
（4）常量工作场地时间T 由机械制造工艺学取＝３％则T＝Ｔx=1.985x3%=0.0595
（5）休息与生理需要时间Ｔ
由机械制造工艺学取＝３％则Ｔ＝Ｔx=0.06。
（6）准备与终结时间Ｔ　
由机械加工工艺手册可知表2.5-44取部分时间为
简朴件　　　　　　26min
深度定位　　　　　0.3min
使用钻模式　　　　6min
由设计给定5000件，则T/n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min。
（7） 单件时间
Ｔ＝t ＋t＋T＋T＝２.134min
（8） 单件计算时间　
　Ｔ＝Ｔ＋T/n＝2.14min。
第五章 夹具设计
1定位基准选择
底面对孔的中心线有一定的垂直度公差规定,因此应以地面为重要定位基准..由于铸件的公差规定较大,运用小头孔的外圆表面作为辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才干同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差规定.为了提高加工效率,现决定采用两把麻花钻同时加工出两个8mm的通孔.
2切削力及夹紧力计算
由于实际加工的经验可知,钻削时的重要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.
本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。
轴向力
扭矩由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。
3定位误差分析
零件图规定大孔与小孔的中心距为72mm.采用自动对中具后,定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差. 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位规定。
4钻床夹具的装配图见附图

设计心得

通过这次课程设计使我进一步的理解了所学的理论知识及具体运用了这些知识。通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制。和切削用量的选择计算等做了一次练习。
设计夹具同时复习了对于公差，机械原理等专业知识的应用贯通；同学分组讨论设计方案，提高了设计的准确和创新性。
总之，通过这次课程设计使我受益非浅，为我此后的学习及工作打下了坚实而良好的基础。在此，忠心感谢各位老师的帮助和指导。

参考文献
[1] 职工大学机制专业教学研究会编.机床夹具[M].北京:北京科学技术出版社,1985.
[2] 孙丽媛主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京:冶金工业出版社.2023.
[3] 王启平主编.机床夹具设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1995.
[4] 刘品,李哲主编.机械精度设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.2023.
[5] 李登,吴天生,闻百桥主编.机械制图.北京:高等教育出版社。2023.
[6] 上海金属切削技术协会.金属切削手册[M].上海:上海科学技术出版社.1984.
[7] 黄如林.切削加工简明实用手册[M].北京:化学工业出版社.2023.
[8] 王光斗，王春福主编.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社.1980.
[10] 长春汽车制造厂工装设计室编.机床夹具设计原理.吉林:吉林人民出版社.1986.
[11] 王先逵.机械机械制造工艺学.北京:机械工业出版社.2023.