机械工艺设计作业.docx

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机械工艺设计作业

目 录

一、序言……………………………………………………………………2

二、设计任务………………………………………………………………3

三、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………3

四、零件的分析……………………………………………………………3

五、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状                   4

六、工艺规程设计………………………………………………………….4

1、定位基准的选择…………………………………………………… 4

2、工件表面加工方法的选择……………………………………………5

3、制定工艺路线…………………………………………………………7

4、确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,设计、绘制毛坯图…………9

5、确定切削用量、基本工时（机动时间）……………………………….12

七、夹具设计………………………………………………………………45

1、设计要求…………………………………………………….. 45

2、夹具设计的有关计算…………………………………………..45

3、夹具结构设计及操作简要说明……………………………….46

八、参考文献……………………………………………………………….47

（一）序言

机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。

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。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：

1能熟练运用机械制造工艺设计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。

2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。

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，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。

最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于韦老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。

在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。

但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。

在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。

在此，十分感谢韦老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。

在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。

本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明,由于能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢！

（二）零件作用及设计任务

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。

分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。

设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。

设计零件机械加工工艺装备。

设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。

（三） 计算生产纲领、确定生产类型

设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：

N=Qn（1++）=4000×1（1+4%+1%）=4200（件/年）

法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

（四） 零件的分析

第一节 零件的作用

   题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。

零件的100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为mm上部为的定位孔，实现精确定位。

法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。

第二节 零件的工艺分析

法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

一 以45外圆为中心的加工表面

 这一组加工表面包括：

外圆，端面及倒角；外圆，过度倒圆；内孔及其左端倒角。

二 以外圆为中心的加工表面

 这一组加工表面包括：

端面，外圆，端面，倒角；切槽3×2；内孔的右端倒角。

三 以的孔为中心加工表面

 这一组加工表面包括：

 外圆，端面；外圆，端面，侧面；外圆；外圆，过度圆角；4—孔和同轴的孔。

 它们之间有一定的位置要求，主要是：

（一）左端面与孔中心轴的跳动度为；

（二）右端面与孔中心轴线的跳动度为；

（三）的外圆与孔的圆跳动公差为。

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。

（五）确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状

    零件材料是HT200。

零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

（六） 工艺规程设计

第一节 基准的选择

  定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。

定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

一 粗基准的选择

   因为法兰盘可归为轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以法兰盘右端45的外圆及90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除五个自由度，再以90的右端面定位可削除自由度。

二 主要就考虑基准重合问题

当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。

这在以后还要专门计算，此处不再计算。

第二节 工件表面加工方法的选择

   本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。

参考《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8等，其加工方法选择如下：

   一．外圆面：

公差等级为IT6~IT8，表面粗糙度为,采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

   二．20内孔：

公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为，采用钻→扩→铰→精铰的加工方法，倒角用车刀加工。

   三．外圆面：

公差等级为IT13~IT14，表面粗糙度为，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

   四．90外圆：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车—半精车—磨削。

   五．100外圆面：

公差等级为IT11，表面粗糙度为，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

   六．右端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车。

   七．90突台右端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。

   八．90突台左端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。

   九．100突台左端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。

   十．槽3×2：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车。

   十一.100突台右端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。

   十二.90突台距离轴线34mm的被铣平面:

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗铣→精铣.

   十三.90突台距离轴线24mm的被铣平面:

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗铣→精铣→磨削.

   十四.4—9孔：

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻削。

十五.4的孔：

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻削。

十六.6的孔：

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻→铰。

第三节 制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

一 工艺路线方案一

（一）工序Ⅰ粗车100柱体左端面。

（二）工序Ⅱ 钻、扩、粗铰、精铰20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。

（三）工序Ⅲ粗车100柱体右端面，粗车90柱体左端面，半精车100左、右端面、90左端面，精车100左端面、90左端面，粗车外圆45、100、90，半精车外圆45、90、100、，车100柱体的倒角，车45柱体的过度倒圆。

（四）工序Ⅳ 粗车、半精车、精车90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆外圆及倒角。

（五）工序Ⅴ  精车Φ100左端面、Φ90右端面

（六）工序Ⅵ   粗铣、精铣90柱体的两侧面。

（七）工序Ⅶ 钻4孔，铰6孔。

（八）工序Ⅷ   钻4—9孔。

（九）工序Ⅸ磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面。

（十）工序Ⅹ    磨削外圆面100，90、。

（十一）工序Ⅺ  磨削90突台距离轴线24mm的侧平面。

（十二）工序Ⅻ  刻字刻线。

（十三）工序ⅩⅢ 镀铬。

（十四）工序XIV     检测入库。

二 工艺路线方案二

（一）工序Ⅰ  车柱体的右端面，粗车90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆，车右端倒角。

（二）工序Ⅱ      粗车100柱体左、右端面，粗车90柱体左端面，半精车100左、右端面、90左端面，粗车外圆45、100、90，半精车外圆45、100、90，车100柱体的倒角，车45柱体的过度倒圆。

（三）工序Ⅲ      精车100左端面，90右端面。

（四）工序Ⅳ      钻、扩、粗铰、精铰孔20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角。

（五）工序Ⅴ     粗铣、精铣90柱体的两侧面。

（六）工序Ⅵ  钻4孔，铰6孔。

（七）工序Ⅶ      钻4—9孔。

（八）工序Ⅷ      磨削外圆面100，90，。

（九）工序Ⅸ  磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面。

（十）工序Ⅹ  刻字刻线。

（十一）工序Ⅺ镀铬。

（十二）工序Ⅻ检测入库。

三 工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：

方案一是从左端面加工到右侧，以的外圆作为粗基准加工左端面及20mm的孔又以孔为精基准加工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。

因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

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

加工表面

工序（或工步）名称

工序（或工步）余量

工序（或工步）基本尺寸

工序（或工步）经济精度

工序（或工步）尺寸及其偏差

表面粗糙度（）

公差等级

公差

右端面

粗车

3

6.3

毛坯

3

Φ90突台右端

精车

0.8

41

IT7

0.025

41

1.6

半精车

1.0

41.8

IT9

0.062

41.80.031

3.2

粗车

1.2

42.8

IT11

0.160

42.80.08

6.3

毛坯

3

44

——

2.2

441.1

槽3×2

粗车

2Z=9

41

IT13

0.39

41

6.3

毛坯

2Z=9

50

——

2.0

501.0

Φ45外圆

磨削

2Z=0.3

45

IT6

0.017

Φ45

0.8

半精车

2Z=1.0

45.3

IT9

0.062

Φ45.3

3.2

粗车

2Z=3.7

46.3

IT11

0.160

Φ46.3

6.3

毛坯

2Z=5

50

——

2.0

Φ501.0

内孔Φ20

铰

2Z=0.2

20

IT8

0.045

Φ20

1.6

扩

2Z=1.8

19.8

IT10

0.084

Φ19.8

6.3

钻

2Z=18

18

IT12

0.18

Φ18

12.5

毛坯

实心

Φ100左端面

精车

Z=0.8

91

IT8

0.054

91

1.6

半精车

0.7

91.8

IT9

0.087

91.8

3.2

粗车

1.5

92.5

IT11

0.22

92.50.11

6.3

毛坯

3

94

——

2.2

941.1

Φ100外圆

磨削

2Z=0.4

100

IT8

0.054

Φ100

0.8

半精车

2Z=1.1

100.4

IT11

0.22

Φ100.4

3.2

粗车

2Z=3.5

101.5

IT11

0.22

Φ101.5

6.3

毛坯

2Z=5

105

——

2

Φ1051.0

Φ100右端面

磨削

Z=0.4

41

IT7

0.017

41

0.4

半精车

Z=1.1

41.4

IT9

0.062

41.4

3.2

粗车

Z=4

42.5

IT11

0.16

42.5

6.3

毛坯

Z=3

44

2.0

441.0

Φ45外圆

磨削

2Z=0.3

45

IT7

0.017

Φ45

0.4

半精车

2Z=1.0

45.3

IT9

0.062

Φ45.3

3.2

粗车

2Z=3.7

46.3

IT11

0.160

Φ46.3

6.3

毛坯

2Z=5

50

2.0

Φ501.0

Φ90突台左端

磨削

Z=0.4

8

IT8

0.022

8

0.4

半精车

Z=1.1

8.4

IT9

0.036

8.4

3.2

粗车

Z=1.5

9.5

IT11

0.09

9.5

6.3

毛坯

Z=3

11

0.2

Φ90外圆

磨削

2Z=0.4

90

IT8

0.054

Φ90

0.8

半精车

2Z=1.1

90.4

IT9

0.087

Φ90.4

3.2

粗车

2Z=3.5

91.5

IT11

0.22

Φ91.5

6.3

毛坯

2Z=5

95

2.0

Φ951.0

Φ4孔

铰

2Z=0.1

4

IT10

0.048

Φ4

6.3

钻

2Z=3.9

3.9

IT11

0.075

Φ3.9

12.5

毛坯

实心

Φ6孔

铰

2Z=0.2

6

IT10

0.048

Φ6

3.2

钻

2Z=1.8

5.8

IT11

0.075

Φ5.8

12.5

毛坯

2Z=4

4

IT11

0.075

Φ4

12.5

Φ90（左）两侧面

精铣

1.0

58

IT9

0.074

58

3.2

粗铣

31.0

59

IT12

0.3

59

12.5

毛坯

32

90

IT13

0.54

90

Φ90右侧面

磨削

0.4

24

IT8

0.33

24

0.4

毛坯

6.3

4-Φ9孔

钻

2Z=9

9

IT13

0.22

Φ9

12.5

毛坯

实心

第四节 确定切削用量及基本工时

一．工序Ⅰ

 粗车100左端面

（1）选择刀具

      选用93偏头端面车刀，参看《机械制造工艺设计简明手册》车床选用C365L转塔式车床，中心高度210mm。

选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角=10，后角=8，主偏角93。

副偏角k=10,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角=－10。

（2）确定切削用量

    （a）确定背吃刀量a（即切深a）

粗车的余量为4.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即a=4.5mm。

（b）确定进给量

查《切削用量简明手册》：

加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为16、工件直径100mm、切削深度a=4.5mm，则进给量为0.7~1.0。

再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4－2－3查取横向进给量取f=0.73mm/r。

（c）选择磨钝标准及耐用度

根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。

焊接车刀耐用度T=60mm。

（d）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（182~199HBS），a=4.5mm，f=0.73mm/r，查出V=1.05m/s。

由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》表1.28，查得切削速度的修正系数为：

K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=（190/HBS）1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。

则

          V=VKKKKKSVK

             =1.05601.01.00.731.00.851.0

             =44m/min

             n===140r/min

按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与140r/min相近似 的机床转速n=136r/min,则实际切削速度V====42.7m/min。

（e）校验机床功率

车削时功率P可由《切削用量简明手册》表1.25查得：

在上述各条件下切削功率P=1.7~2.0，取2.0。

由于实际车削过程使用条件改变，根据《切削用量简明手册》表1.29-2，切削功率修正系数为：

Kkrpc=KkrFc=0.89,Kropc=KroFc=1.0。

则：

P=P×Kkrpc×Krop=1.87KW

根据C365L车床当n=136r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。

因P

（f）校验机床进给机构强度

车削时的进给力Ff可由《切削用量手册》查表得Ff=1140N。

由于实际车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》查得车削过程的修正系数：

Kkrf=1.17,Krof=1.0,K =0.75,则

Ff   =11401.171.00.75=1000N

根据C365L车床说明书（《切削用量简明手册》）,进给机构的进给力Fmax=4100N（横向进给）因Ff

综上，此工步的切削用量为：

a=4.5mm，f=0.73,n=136r/min,V=42.7m/min。

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

L=+L1+L2+L3,由于车削实际端面d1=0,L1=4,L2=2,L3=0，则

L=1002+4+2+0=61mm.

T==61×1÷（0.73×136）=0.61min

二 工序Ⅱ

（一） 钻18孔

（1）刀具选择：

查《机械制造工艺设计简明手册》选用18高速钢锥柄标准花钻。

（2）切削用量选择：

查《切削用量手册》得：

f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f=0.76mm/r。

查《切削用量简明手册》取V=0.33m/s=19.8m/min

n=1000V/D=1000×19.8/3.14×18=350r/min

按机床选取n=322r/m,故V=Dn/1000=3.14×18×322/1000=18m/min

（3）计算基本工时：

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） 扩19.8孔

（1）刀具选择：

选用19.8高速钢锥柄扩孔钻。

（2）确定切削用量：

（2）切削用量选择：

查《切削用量简明手册》得：

f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.92mm/r。

扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：

VC=（1/2~1/3）VC

查《切削用量简明手册》取VC=0.29m/s=17.4m/min

VC=（1/2~1/3）VC=5.8~8.7m/min

n=1000VC/D=1000×（5.8~8.7）/（3.14×18）=93~140r/min

按机床选取n=136r/m,故V=Dn/1000=3.14×19.8×136/1000=8.5m/min