機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計

PAGE目錄第1章、零件的分析 11.1零件的作用 11.2零件的工藝分析 1第2章、工藝規(guī)程設(shè)計 22.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀 22.2基準(zhǔn)的選擇 22.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 22.2.2精基準(zhǔn)的選擇 22.3工件表面加工方法的選擇 32.4制定工藝路線 42.4.1工藝路線方案一 42.4.2工藝路線方案二 52.4.3工藝方案的比較與分析 62.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 62.6確定切削用量及基本工時： 11第3章、夾具設(shè)計 163.1問題的提出 163.2夾具設(shè)計 173.2.1定位基準(zhǔn)選擇 173.2.2切削力及夾緊力計算 173.2.3定位誤差分析 173.2.4鉆床夾具的裝配圖見附圖 17參考文獻(xiàn) 18致謝 19PAGE3第1章、零件的分析1.1零件的作用題目給的零件是CA6140臥式車床上的法蘭盤，它位于車床絲桿的末端，主要作用是標(biāo)明刻度，實現(xiàn)縱向進(jìn)給。零件的φ100外圓上標(biāo)有刻度線，用來對齊調(diào)節(jié)刻度盤上的刻度值，從而能夠直接讀出所調(diào)整的數(shù)值；外圓上鉆有底部為φ4mm上部為φ6mm的定位孔，實現(xiàn)精確定位。法蘭盤中部的通孔則給傳遞力矩的標(biāo)明通過，本身沒有受到多少力的作用。1.2零件的工藝分析法蘭盤的加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：a.以mm外圓為初基準(zhǔn)的加工表面b.以mm孔為中心的加工表面它們之間有一定的位置要求，主要是：（一）mm左端面與孔mm中心的軸向跳動度為0.03；（二）φ90mm右端面與孔mm中心的軸向跳動度為0.03；（三）mm外圓與孔mm中心的徑向圓跳動為0.03mm;經(jīng)過以上加工表面的分析，我們可選定mm外圓為粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)孔mm所在的加工表面，然后借助專用夾具對其他加工表面進(jìn)行加工，保證它們的位置精度。（四）確定生產(chǎn)類型。依設(shè)計題目可知：Q=10000件/年，m=1件/臺；備品率取a%=3%，廢品率取b%=0.5%，代入（公式1—1）：N=Qn(1+a)(1+b)得N=10000件/年*（1+3%）*（1+0.5%）=10351件/年。由于該零件是車床上的法蘭盤，質(zhì)量為1.4kg，查表1—3可知，該法蘭盤屬于輕型零件，由生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系從表1—4可確定該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。第2章、工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀零件材料是HT200。零件年產(chǎn)量是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型的金屬型鑄造。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。2.2基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進(jìn)行。2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇因為法蘭盤可歸為軸類零件，按照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準(zhǔn)選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），所以對于本零件可以先以法蘭盤右端mm的外圓及φ90mm的右端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤夾緊mm外圓可同時消除四個自由度，再以φ90mm的右端面定位可限制兩個自由度。2.2.2精基準(zhǔn)的選擇主要就考慮基準(zhǔn)重合問題,當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。這在以后還要專門計算，此處不再計算。2.3工件表面加工方法的選擇本零件的加工面有個圓、內(nèi)孔、端面、車槽等，材料為HT200。參考《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8《實用機械加工工藝手冊》表3-5、表3-6、表3-8、表3-31等，其加工方法選擇如下：一、mm外圓面：公差等級為IT6~IT8，表面粗糙度為0.8,采用粗車→半精車→磨削的加工方法。二、mm內(nèi)孔：公差等級為IT7~IT8，表面粗糙度為1.6，采用鉆→擴→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。三、mm外圓面：公差等級為IT6~IT7，表面粗糙度為0.4，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。四、φ90mm外圓：公差等級為IT8~IT10，表面粗糙度為6.4，采用的加工方法為粗車→半精車。五、mm外圓面：公差等級為IT6~IT7，表面粗糙度為0.8，采用粗車→半精車→粗磨→精磨的加工方法。六、右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8~IT11，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為粗車。七、φ90mm突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。八、φ90mm突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。九、mm突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。十、槽3×2：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為粗車。十一、mm突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。十二、φ90mm突臺距離軸線34mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑→精銑.十三、φ90mm突臺距離軸線24mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗銑→精銑→磨削.十四、4—9孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為鉆削。十五、φ4mm的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為鉆削。十六、φ6mm的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為鉆→鉸。2.4制定工藝路線制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。2.4.1工藝路線方案一(一)工序Ⅰ粗車mm柱體左端面。(二)工序Ⅱ鉆、擴、mm粗鉸、精鉸mm孔至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。(三)工序Ⅲ粗車mm柱體右端面，粗車φ90mm柱體左端面，車mm柱體的過度倒圓，粗車外圓mm、mm、φ90mm，半精車外圓mm、、φ90mm，車mm柱體的倒角。(四)工序Ⅳ粗車、半精車、精車φ90mm右端面，車槽3×2，粗車、半精車mm外圓并在孔mm右端倒角。(五)工序Ⅴ半精車mm左、右端面、φ90mm左端面，精車mm左右端面、φ90mm左端面。(六)工序Ⅵ精車φ90mm右端面(七)工序Ⅶ粗銑、精銑φ90mm柱體的兩側(cè)面。(八)工序Ⅷ鉆φ4mm孔，鉸φ6mm孔。(九)工序Ⅸ鉆4—φ9孔。(十)工序Ⅹ磨削B面，即mm外圓面、mm右端面、φ90mm左端面。(十一)工序Ⅺ磨削外圓面mm、φ90mm。(十二)工序Ⅻ磨削φ90mm突臺距離軸線24mm(十三)工序ⅩⅢ刻字刻線。(十四)工序XIV鍍鉻。（十五）工序ⅩⅤ檢測入庫。2.4.2工藝路線方案二(一)工序Ⅰ車柱體的右端面，粗車φ90mm右端面，車槽3×2，粗車、半精車外圓mm，車右端倒角。(二)工序Ⅱ粗車mm柱體左、右端面，粗車φ90mm柱體左端面，半精車mm左、右端面、φ90mm左端面，粗車外圓mm、mm、φ90mm，半精車外圓mm、mm、φ90mm，車100柱體的倒角，車mm柱體的過度倒圓。(三)工序Ⅲ精車100左端面，φ90mm右端面。(四)工序Ⅳ鉆、擴、粗鉸、精鉸孔20mm至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。(五)工序Ⅴ粗銑、精銑φ90mm柱體的兩側(cè)面。(六)工序Ⅵ鉆φ4孔，鉸φ6孔。(七)工序Ⅶ鉆4—φ9孔。(八)工序Ⅷ磨削外圓面mm，φ90mm。(九)工序Ⅸ磨削B面，即mm外圓面mm右端面、φ90mm左端面。(十)工序Ⅹ刻字刻線。(十一)工序Ⅺ鍍鉻。(十二)工序Ⅻ檢測入庫。2.4.3工藝方案的比較與分析上述兩種工藝方案的特點在于：方案一是從左端面加工到右側(cè)，以mm的外圓作-為粗基準(zhǔn)加工左端面及mm的孔又以孔為精基準(zhǔn)加工，而方案二則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆孔mm，這時則很難保證其圓跳動的誤差精度等。因此決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“法蘭盤”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.4kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：“法蘭盤”零件材料為HT200，硬度190HBS，毛坯重量約為2.8KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：1.mm外圓表面此外圓表面為IT6級，參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精磨外圓0.2450.017Φ精車外圓0.445.20.039Φ半精車外圓1.445.60.1Φ粗車外圓3470.3Φ毛坯5501.0Φ2.外圓表面Φmm參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精車外圓0.51000.24Φ半精車外圓1.5100．50.30Φ粗車外圓41020.6Φ毛坯61061.6Φ3．B面Φ參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精車外圓0.6450.6Φ半精車外圓1.445.60.7Φ粗車2471.0Φ毛坯4492.0Φ4、B面中兩個端面：工序名稱工序余量精車0.2半精車0.8粗車2毛坯35．孔Φ20mm參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精鉸0.1200.045Φ20鉸孔0.219.90.084Φ19.9擴孔1.719.70.1Φ19.7鉆孔1818+0.6Φ18毛坯2006.Φmm外圓工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精車外圓0.5900.6Φ半精車外圓1.590.50.7Φ粗車4921.0Φ毛坯6962.0Φ7.Φmm的右端面1）按照《工藝手冊》表6-28，鑄件重量為2.8kg，Φmm端面的單邊加工余量為2.0～3.0，取Z=3.0mm，鑄件的公差按照表6-28，材質(zhì)系數(shù)取，復(fù)雜系數(shù)取，則鑄件的偏差為；2）精車余量：單邊為0.2mm（見《實用機械加工工藝手冊》中表3.2-2），精車公差既為零件公差0.017mm；3）半精車余量：單邊為0.8mm（見《實用機械加工工藝手冊》中表11-27）本工序的加工公差為0.1mm4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=3.0-0.2-0.8=2mm；粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為0.16mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；Φmm右端面的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下圖：工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精車端面0.2940.6半精車端面0.894.20.7粗車2951.0毛坯3972.08.Φmm左端面工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精車端面0.2910.6半精車端面0.891.20.7粗車2921.0毛坯3940.69、mm右端面：工序名稱工序余量精車0.2半精車0．8粗車2毛坯310、mm圓柱面上離mm孔中心線34mm的平面工序名稱工序余量半精銑0.7粗銑10.3毛坯1111、mm圓柱面上離mm孔中心線24mm的平面工序名稱工序余量精磨0.05精銑0.15半精銑0．7粗銑20.1毛坯212.6確定切削用量及基本工時：一．工序Ⅰ粗車100左端面（1）選擇刀具選用93偏頭端面車刀，參看《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》車床選用C365L轉(zhuǎn)塔式車床，中心高度210mm。選擇車刀幾何形狀，前刀面形狀為平面帶倒棱型，前角為10°，后角8°，主偏角93°，副偏角10°，刀尖圓弧半徑0.5mm,刃傾角-10°。（2）確定切削用量（a)確定背吃刀量ap(即切深a)粗車的余量為4.5mm由于刀桿截面取最大吃刀深度為6mm所以一次走刀完成即ap=4.5mm。（b)確定進(jìn)給量查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16*25、工件直徑100mm、切削深度a=4.5mm，則進(jìn)給量為0.7-1.0。再根據(jù)C365L車床及《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3-13查取橫向進(jìn)給量取f=0.73mm/r。(c)選擇磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8-1.0。焊接車刀耐用度T=60mm。(d)確定切削速度V根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工HT2（182-199HBS），a=4.5mm，f=0.73mm/r，查出V=1.05m/s。由于實際情況，在車削過程使用條件的改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28，查得切削速度的修正系數(shù)為KTv=1.0,Ktv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85，Kkv=1.0。則V=V*KTv*Ktv*Kkrv*Kmv*Ksv*Kkv=1.05*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.85*1.0=44m/min,n=140r/min按C365L車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設(shè)計手冊》表4.1－1）選擇與140r/min相近似的機床轉(zhuǎn)速n=136r/min,則實際切削速度V=42.7m/min。(e)校驗機床功率車削時功率P可由《切削用量簡明手冊》表1.25查得：在上述各條件下切削功率P=1.7-2.0，取2.0。由于實際車削過程使用條件改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.29-2，切削功率修正系數(shù)為：Kkrpc=KkrFc=0.89,Kropc=KroFc=1.0。則：P=P×Kkrpc×Krop=1.87KW根據(jù)C365L車床當(dāng)n=136r/min時，車床主軸允許功率PE=7.36KW。因P<PE，故所選的切削用量可在C365L上加工。（f）校驗機床進(jìn)給機構(gòu)強度車削時的進(jìn)給力Ff可由《切削用量手冊》查表得Ff=1140N。由于實際車削過程使用條件的改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》查得車削過程的修正系數(shù)：Kkrf=1.17,Krof=1.0,K=0.75,則Ff=1140*1.17*1.0*0.75=1000N根據(jù)C365L車床說明書(《切削用量簡明手冊》),進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力Fmax=4100N(橫向進(jìn)給)因Ff<Fmax，，所選的f=0.73進(jìn)給量可用。綜上，此工步的切削用量為：a=4.5mm，f=0.73,n=136r/min,V=42.7m/min。（3）計算基本工時：按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》公式計算：L=L0+L1+L2+L3,由于車削實際端面d0=0,L1=4,L2=2,L3=5，則L=100/2+4+2+5=61mm.T==L*i/(f*n)=61×1/(0.73×136)=0.61min二工序Ⅱ(一)鉆18孔（1）刀具選擇：查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》選用18高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)花鉆。（2）切削用量選擇：查《切削用量手冊》得：f=0.70-0.86mm/r,再由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》C365L車床進(jìn)給量取f=0.76mm/r。查《切削用量簡明手冊》取V=0.33m/s=19.8m/minn=1000V/(pD)=1000×19.8/3.14×18=350r/min按機床選取n=322r/m,故V=pDn/1000=3.14×18×322/1000=18m/min(3)計算基本工時：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+11+0)/(0.76×322)=0.42min。其中L=91，L1=（D/2）×cotKr+2=11,L2=0(二)擴19.8孔（1）刀具選擇：選用F19.8高速鋼錐柄擴孔鉆。（2）確定切削用量：（3）切削用量選擇：查《切削用量簡明手冊》得：f=0.90-1.1mm/r,再由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》C365L車床進(jìn)給量取f=0.92mm/r。擴孔時的切削速度，由《現(xiàn)代機械制造工藝流程設(shè)計實訓(xùn)教程》得公式：VC=（1/2-1/3）VC查《切削用量簡明手冊》取VC=0.29m/s=17.4m/minVC=（1/2-1/3）VC=5.8-8.7m/minn=1000VC/D=1000×(5.8-8.7)/(3.14×18)=93-140r/min按機床選取n=136r/m,故V=pDn/1000=3.14×19.8×136/1000=8.5m/min(4)計算基本工時：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2(三)粗鉸19.94（1）刀具選擇：19.94高速鋼錐柄鉸刀。后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.4-0.6，耐用度T=60min（2）確定切削用量：背吃刀量asp=0.07查《切削用量簡明手冊》得：f=1.0-2.0mm/r，取f=1.68mm/r。計算切削速度，其中CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3,KV=(190/HB)0.125=1,則：V=15.6×(19.94)0.2/[601－0.3×36000.3×(0.07)0.1×(1.68)0.5]=0.14m/s=8.4m/minn=1000×V/(d)=1000×8.4/(3.14×19.94)=134r/min按機床選取n=132r/minV=pdn/1000=3.14×132×19.94/1000=8.26m/min(3)計算基本工時：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+14+2)/(1.68×132)=0.48min。其中L=91，L1=14,L2=2(四)精鉸20（1）刀具選擇：20高速鋼錐柄機用鉸刀（2）確定切削用量：背吃刀量asp=0.03。切削速度與粗鉸，故n=132r/mmin。由《切削用量簡明手冊》f=1.0-2.0mm/r,取f=1.24VC=pdn/1000=3.14×132×20／1000＝8.29r/min(3)計算基本工時：T=(L+L1+L2)/(f*n)=(91+14+2)/(1.24*132)=0.65min其中L=91,L1=14,L2=2(五)倒角（內(nèi)孔左側(cè)）（１）刀具選擇：用粗車100外圓左端面的端面車刀。（２）確定切削用量：背吃刀量asp=1.0mm,手動一次走刀。V＝30，n＝1000V/(pd)＝1000*30/(3.14*20）=477.7r/min由機床說明書，n＝430r/min,VC=pdn/1000=3.14*430*20/1000=27m/min第3章、夾具設(shè)計3.1問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。定位誤差分析：1.定位元件尺寸及公差的確定：夾具的主要定位元件為一平面一短銷，該定位短銷的尺寸與公差規(guī)定和本零件在工作時的尺寸與公差配合，即2.由于存在兩平面配合，由于零件的表面粗糙度為，因此需要與配合平面有一粗