机械制造工艺学课程设计法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计.doc

课 程 设 计 说 明 书

设计题目：“法兰盘”零件的机械加工
工艺规程及工艺装备设计

绪 论

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。
机械制造技术是一门非常重要的技术，人类的发展过程就是一个不断的制造过程。因此，制造技术的重要性是不言而喻的，它有以下四个方面的意义。
1． 社会发展与制造技术密切相关
2． 制造技术是科学技术物化的基础
3． 制造技术是所有工业的支柱
4． 制造技术国力和国防的后盾
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造工艺学课程设计，应在下述各方面得到锻炼：
（1）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时间知识，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。
（2）提高结构设计能力。学生通过设计借据（或量具）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、经济合理而能保证加工的夹具的能力。
（3）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。
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”建设打下一个良好的基础。
由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导

目 录

绪 论

一、零件的分析………………………………………………………………………………2
1.1 零件的作用………………………………………………………………………………2
1.2 零件的工艺分析…………………………………………………………………………2
二、工艺规程设计……………………………………………………………………………3
2.1 确定毛坯的制造形式……………………………………………………………………3
2.2 基面的选择………………………………………………………………………………3
2.3 制定工艺路线……………………………………………………………………………3
2.3.1 工艺路线方案一………………………………………………………………………4
2.3.2 工艺路线方案二………………………………………………………………………5
2.3.3 最终工艺路线…………………………………………………………………………6
三、夹具设计……………………………………………………………………………………7
3.1 问题的提出………………………………………………………………………………7
3.2 夹具设计…………………………………………………………………………………7
3.2.1 定位基准的选择……………………………………………………………………7
3.2.2 切削力及夹紧力的计算……………………………………………………………7
3.2.3 定位误差的分析……………………………………………………………………8
3.2.4 夹具设计及操作的简要说明………………………………………………………9

参考资料………………………………………………………………………………………10

致 谢…………………………………………………………………………………………10

一、零件的分析

（一）零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。

（二）零件的工艺分析
CA6140车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1.   以φ100为基准面加工表面
这一组加工表面包括： ，的右端面并导角
2．以  端面为基准，车、、外圆，并导，和。
3. 以  端面为基准， 先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔
由于孔与有跳动的要求，所以要以端面为基准。
4．要以孔为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。同时保证它们之间的跳动要求和尺寸要求等。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式
 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中承受交变载荷及冲击性载荷不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

（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
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，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，现选取孔外轮廓表面作为粗基准。
（2）精基准的选择
主要应该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条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,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
工序一 以为粗基准，粗车端面及外圆，并导，选用CA6140机床。
工序二 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。
工序三 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。
工序四 导右端面角
工序五 以内孔为基准精车左端面和右端面并保证跳动在0.03内,并切槽。
工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。
工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。
工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。
工序九 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。
工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。
工序十一 检查。

2.工艺路线方案二
工序一 车端面及外圆，以为粗基准，选用CA6140机床。
工序二 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。
工序三 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。
以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。
工序四 以外圆面为基准，并导，和。
工序五 以内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳动在0.03内,并车槽。
工序六 以右端面和一圆面定位,利用两个端面夹紧,先铣粗糙度为3.2的一面。
工序七 以刚铣的平面定位,,利用两端面夹紧,铣另外一面保证尺寸为24。
工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻的通孔,再圹孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。
工序九 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。
工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。
工序十一 检查。

虽然工艺路线二的工序仍然是十一步，但多次加工表面，是精度要求和粗糙度的要求和有跳动的要求，另外表面是多次加工的基准，方案一中在加工其外圆表面的同时进行了导角，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。所以选择第一个方案。

3．最终工艺路线
工序一 以为粗基准，粗车端面及外圆，并导，选用CA6140机床。
工序二 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。
工序三 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。
工序四 导右端面角
工序五 以内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳动在0.03内,并切槽。
工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。
工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。
工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。
工序九 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。
工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。
工序十一 终检

三、夹具设计

（一）问题的提出
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。
本次设计加工φ6H9mm孔的钻床夹具，本夹具将用于Z3025B型摇臂钻床，刀具材料为高速钢，在法兰盘的φ45外圆表面上加工孔。
利用本夹具主要用来加工φ6H9mm，这个孔内表面的粗糙度要求为，在加工前先加工φ4mm孔，且法兰盘的φ45h6mm外圆表面和φ90mm段两侧平面均已经过半精加工。加工φ6H9mm孔的整个过程包括钻、扩、铰三步，因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。

（二）、夹具设计
⒈定位基准的选择
　　由零件图知，φ6H9mm孔对φ90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以φ90mm段右侧端面为主要定位基准面，以φ45h6mm外圆表面和φ90mm段一侧小平面为辅助定位面，共限制７个自由度，其中与φ6H9mm孔轴线同方向的自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因此这一定位方案可行。
为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套。

⒉切削力及夹紧力计算
钻φ４mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻φ４mm孔时的切削力和加紧力。
刀具：高速钢麻花钻，φ４mm。
钻孔时的轴向力

查表1-2-7文献[1]，
由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿φ90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为：
，
摩擦系数查[4]表3-19，=0.25。
安全系数 ，
式中 K————基本安全系数1.5；
K————加工状态系数1.2；
K————刀具钝化系数1.5，由文献[4]表3-20查得；
K————切削特点系数1.0；
K————考虑加紧动力稳定性系数1.3。
L=20mm, H=42mm, l=34mm

查表3-26文献[4]，知d=10mm的螺栓许用加紧力，因
φ10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用φ16mm的钩型夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一φ16mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母 且定位套在φ45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。

⒊定位误差分析
夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对φ6H9mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献[4]表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保证。

⒋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。夹具体上钻套采用快换形式提高了加工生产效率。同时，在定位和夹紧方面采用的是带有螺栓连接的定位心轴和快速螺旋夹紧机构，该夹紧机构是螺母螺孔内又斜钻了孔，其孔径略大雨螺纹外径。螺母斜向沿着光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆（即：定位心轴）啮合，再略为拧动螺母，便可夹紧工件。快速旋转夹紧机构同样的提高了加工生产效率。
在用定位心轴定位时，采用的是间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便，缩短了加工时的辅助时间。根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度，外加一定位支承板限制2个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩形夹紧螺栓，操作方便。该夹具上设有挡块，可防止零件在加工时发生翻转或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。
夹具的零件图、零件毛坯图和零件图见随附图。

参考资料

1、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
2、赵家齐主编．机械制造工艺学课程设计指导书．北京：机械工业出版社
3、孙巳德主编．机床夹具图册．北京：机械工业出版社
4、李庆余主编．机械制造装备设计．北京：机械工业出版社
5、王先逵主编．机械制造工艺学．北京：机械工业出版社
6、HIRAME.GRANT编著．夹具－非标准夹具装置．北京：机械工业出版社

致 谢

感谢党玉春老师，杨光春老师在本次课程设计期间给予我的指导和帮助。由于个人能力所限，本设计难免存在缺点和错误，以及许多不足之处，恳请老师批评指正。