序言機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 ,也是一次理論聯系實際的訓練 ,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后工作打下一個良好的基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導法蘭盤的工藝分析及生產類型的確定1.1法蘭盤的用途題目所給定的零件是 CA6140車床上的法蘭盤，法蘭盤起聯接作用是車床上重要的零件。1.2法蘭盤的技術要求表1-1法蘭盤的技術要求加工表面尺寸及偏差公差及精度等級表面粗糙度Ra形位公差/mmmmμm?100外圓左端91IT71.6面?100外圓右端82IT70.4面?90外圓左端49IT70.4面?90外圓右端41IT71.6面100外圓10000..1234IT60.890外圓90IT106.4右端45外圓4500.017IT60.8左端45外圓4500.6IT60.420孔2000.045IT81.6續(xù)表1-16孔 600.03 IT9 3.21.3法蘭盤的工藝性分析法蘭盤是一回轉體零件，其材料為 HT200。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適應于承受較大應力、要求耐磨的零件。該零件有一組加工表面，以2000.045mm為中心，主要加工10000..3412的兩個端面、4500.6的圓柱面及上面的6mm的銷孔，兩個90mm的端面及端面上4個9的通孔。90兩端的尺寸大小為34㎜和24㎜的平面尺寸4500.017mm的圓柱面。這組加工表面是以 2000.045mm為中心，其余加工表面都與它有位置關系，可以先加工它的一個端面，再借助專用夾具以這個端面為定位基準加工另一端面，然后再加工其他加工表面。根據相關面和孔加工的經濟精度及車床能夠達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。1.4確定法蘭盤的生產類型設計題目給定的零件是CA6140車床法蘭盤（零件號）零件，該零件年產量為5000件大批生產，設其備品率a%為3%，機械加工廢品率b%為0.5%，則該零件的年生產綱領為：N=Qm(1+a%)(1+b%)=5000×1(1+3%)(1+0.5%)=5175（1-1）件/年。法蘭盤的年產量為5175件，查表1-5可知該產品為輕型零件。２ 確定毛坯、繪制毛坯簡圖2.1毛坯的選擇由于法蘭盤在工作過程中要承受較大的應力和較高的溫度，且要求有較高的耐磨性，結合經濟性的原則，毛坯優(yōu)先選用 HT200材料。從附圖可以知該法蘭盤的質量為輕型零件且生產類型屬于大批生產，為提高生產效率和經濟性，毛坯的鑄造方法采用的砂型鑄造，由于中間通孔是通過鉆鉸加工，故不用安放型芯。2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量據《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 （以下簡稱《指導教程》）中的P27的表2－1和P28的表2－5，由法蘭盤的功用、技術要求可知，可以確定零件所用材料灰鑄鐵HT200大批量生產的砂型鑄造的公差等級為8~12。由表2-1可知鑄件的公差等級為8~12，在這里取CT12。機械加工余量等級F。由于20、4、6和9是由后來的鉆削加工直接得到，槽3x2都是后來的車削加工直接得到的，90兩側的基本尺寸為34和24的兩個平面由銑床加工直接得到，因此在用砂型鑄造的時候它們都不用鑄出。故在這里它們的鑄件尺寸公差不用求出來。因此可確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于下表中：R=F+2*RMA+CT/2（2-1）。表2-1毛坯的基本尺寸項目基本尺寸／㎜加工余量／㎜毛坯的基本尺寸／㎜法蘭盤100外圓1001108法蘭盤100左端面91199法蘭盤90外圓90198100外圓厚度90.51690外圓厚度80.515右端45外圓450.552中間45外圓450.5522.3設計毛坯圖1）確定圓角半徑為了減少鑄件的應力集中，取鑄件的圓角半徑為R5。2）確定分模面由零件的結構特征知，可選過軸線的平面為分模面，采用兩箱制造3）確定起模斜度由于鑄件要求加工，按增加壁厚的方法確定，查《材料成型工藝基礎表》 ，起模斜度取1確定毛坯的熱處理方式鑄件鑄造后應安排時效處理，以消除殘余的鑄造應力，防止在機械加工過程中出現變形的情況。2.4法蘭盤鑄造毛坯簡圖圖2-1毛坯簡圖３擬定法蘭盤工藝路線為使所選的的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行， 通常應先考慮如何選擇精基準來加工各個表面，然后考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。3.1定位基準的選擇定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。3.11精基準的選擇根據精基準的選擇原則，選擇法蘭盤的軸孔2000.045作為精加工的基準，因為法蘭盤的左端、90外圓的右端和4500.017外圓對2000.045的孔內表面都有跳動形位誤差的要求，它們的表面都要采用2000.045內表面作為基準進行加工，選擇2000.045內表面作為精基準加工即滿足了“基準統(tǒng)一”的原則。同時，法蘭盤的2000.045的軸線也是設計基準，選用其作為精基準定位加工法蘭盤的 100、 90和 45外圓，實現了設計基準和工藝基準重合的，保證了被加工表面的垂直度要求，符合了“基準重合”的原則。 (2)選用法蘭盤 90的右端平面作為精基準加工

90的左端平面和

100的右端平面，因為設計時這兩個尺寸也是以

90的右端平面作為基準，實現了設計基準和工藝基準重合的，也符合了“基準重合”的原則。

(3)在銑

90兩側面的時候，可以先銑離軸線為 24㎜的平面，再以 24㎜的平面作為精基準加工離軸線為 34㎜的平面，這樣互為精基準加工，滿足了“互為基準的”的原則。有些尺寸，例如 28 0.3和槽3X2，它們的設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。3.12粗基準的選擇根據精基準的選擇原則,對于本零件來說，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準）根據這個基準選擇原則，現選取孔右端4500.017外輪廓表面和90的右端面作為粗基準，利用三爪卡盤夾緊 45外圓可同時削除五個自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。3.2表面加工方法的確定3-1表面加工方法的確定加工表面經濟精度表面粗糙度Ra/m加工方案100外圓面IT60.8粗車—半精車—精車100左端面IT71.6粗車—半精車—精車續(xù)表3-1IT70.4粗車—半精車—磨削100右端面—拋光450IT60.4粗車—半精車—磨削0.6外圓面—拋光90外圓面IT106.4粗車—半精車90左端面IT70.4粗車—半精車—磨削—拋光90右端面IT71.6粗車—半精車—精車450IT60.8粗車—半精車—精車0.017外圓面45右端面IT106.3粗車20內孔IT81.6鉆—擴—粗鉸—精鉸槽3×2IT106.3粗車—半精車90外圓面距軸線IT83.2粗銑—精銑34mm被銑平面90外圓面距軸線IT60.4粗銑—精銑—磨削24mm被銑平面4-9孔IT106.3鉆—鉸4的孔IT126.3鉆6的孔IT83.2鉆—鉸3.3加工階段的劃分該法蘭盤的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工、精加工階段和光整加工階段（1）在粗加工階段，首先將精基準（2000.045的孔和90的右端平面）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗車100外圓面、100左端面、100右端面、4500.6外圓面、90外圓面、90左端面、90右端面、4500.017外圓面、4500.017外圓、面槽3×2，粗銑90外圓面距軸線34mm被銑平面、90外圓面距軸線24mm被銑平面, 鉆、擴、粗鉸 20孔。在半精加工階段,（2）半精車 100外圓面槽、100左端面、100右端面、4500.6外圓面、90外圓面、90左端面、90右端面、4500.017外圓、面槽3×2.（3）在精加工階段,精車100外圓面、100左端面、90右端面、4500.017外圓面,精銑 90外圓面距軸線34mm被銑平面、90外圓面距軸線24mm被銑平面,磨削、100右端面、0450.6外圓面、90左端面、90外圓面距軸線24mm被銑平面，鉆4孔、6孔、9孔、鉸9孔、6孔.（4）在光整加工階段，拋光100右端面、4500.6外圓面、90左端面。3.4工序的集中與分散選用工序集中原則安排法蘭盤的加工工序。 由于該法蘭盤的生產類型大批生產， 可以采用萬能、通用機床進行加工，夾具都采用專用的夾具進行裝夾，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求，例如表面的跳動位置誤差。3.5工序順序的安排（１）機械加工工序①遵循“先基準后其他”的原則，首先加工精基準——法蘭盤 45的外圓和 90的右端平面。②遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。③遵循“先主后次”的原則，先加工主要表面——法蘭盤的左端面和 20內孔，后加工次要表面—— 4孔、 6孔、 9孔和槽3x2。④遵循“先面后孔”原則，先加工法蘭盤 45外面和法蘭盤的左端面，再鉆 20內孔，最后鉆 4孔、 6孔、 9孔。（２）輔助工序機械加工完成后，還要對100右端平面、4500.6外圓和90左端平面進行拋光處理；還要對10000..1234外圓進行無光鍍鉻處理。綜上所述，該法蘭盤工序的安排順序為：基準加工——主要表面粗加工及一些表面余量大的表面粗加工——主要表面半精加工及次要表面加工——主要表面精加工及光整加工3.6確定工藝路線以下是簡短的工藝過程，詳細的工藝過程見“機械加工工藝過程卡片” 。工序1：粗車 100端面及外圓面，粗車 B面，粗車 90外圓面；工序2：鉆、擴、粗鉸 20孔；工序3：粗車 45右端面及外圓面，粗車 90右端面；工序4:：粗銑 90外圓面上的兩個平面；工序5：半精車 100端面及外圓面，半精車 B面，半精車 90外圓面，車 100、 90外圓面上的倒角，車 45外圓面兩端的過渡圓弧，車 20內孔的左倒角；工序6：半精車 45外圓面，半精車 90右端面，車3×2退刀槽，車 45外圓面兩端的倒角，車 20內孔的右倒角；工序7：精車 100端面及外圓面，精車 B面；工序8：精鉸 20內孔；工序9：精車 45外圓面，精車 90右端面；工序10：精銑 90外圓面上的兩個平面；工序11：鉆、鉸4- 9孔；工序12：鉆 4孔，鉆、鉸 6孔；工序13：磨B面；工序14：磨 90外圓面距軸線 24mm平面；工序15：刻線刻字；工序16：B面拋光；工序17： 100外圓無光鍍鉻；工序18：檢驗入庫；４加工余量、工序尺寸公差的確定和尺寸鏈的計算4.1機械加工余量，工序尺寸及尺寸鏈的計算工序十二——鉆 4孔，鉆、鉸 6孔；（1）加工余量、工序尺寸公差的確定查表2-20查得鉆 4孔鉆孔余量Z1=3.9mm,鉆

6孔余量

Z2=5.8,

鉸

6孔余量Z3=6。查表1-10可知鉆孔為IT10，鉸孔為查表2-30可確定名工步的公差值為鉆

IT94孔0.12mm,

鉆

6孔為

0．12mm鉸6孔為0．03mm.綜上所述，該工序各工步的工序及公差分別為：鉆4孔d1=3.900.12,鉆6孔d2=5.800.12,鉸6孔d3=600.03圖4-1鉆 4孔，鉆鉸 6孔加工示意圖（2）尺寸鏈的計算圖4-2 尺寸鏈A01=d4-d1=28-1.95=26.05ES1=.3-0=0.3EI1=-0.3-0.12=-0.42所以A01=26.050.03.42A02=d4-d2=28-2.9=25.1ES1=0.3-0=0.3 EI1=-0.3-0.12=-0.42所以A02=25.10.03.42A03=d4-d3=28-3=25ES1=.3-0=0.3 EI1=-0.3-0.03=-0.33所以A03=250.03.334.2切削用量及基本工時工序十二——鉆-鉸 4-Φ6mm孔工步一：鉆孔 41.加工條件：工件材料：HT200,σb=0.16GPaHBS=200左右,鑄造加工要求：鉆-鉸4-Φ6mm孔經過查找資料可選定加工機床Z525立式鉆床，刀具用高速鋼錐柄標準麻花鉆查《指導書》P85表4-8可知，機床功率為P=2.8kw1）查指導書P85表4-10f=0.1~0.81mm表5-22f=0.07~0.12取f=0.1mm,查指導書P107表5-22v=16~24m/min取v=18m/minns1=1000v/1000181433.1r/min.（4-1），查指導書P86表4-9對照Z525立式d14鉆床的主軸轉速系列，取n=1360r/min則實際切削速度vnd113603.14417.08m/min（4-2）1=10001000（2）校驗機床功率，切削力0.8kp=41948273.86N（4-3）Ff1=419Df0.11.031切削時消耗功率Pf1Ff1v273.86170.078KWp（4-4），符合條件601000601000（3）查指導書P117表5-45可得切削工時l14mm,l=14mm，由于l2=（1~4）mm，故取l2=2mm,l1l2l42140.146min8.8s（4-5）tj1nf13600.1工步二：鉆Φ6孔1）查指導書P107表5-22和P85表4-10，取f=0.1mmv=m/minN=1000v100018955.4r/mind23.146查指導書P86表4-9對照Z525立式鉆床的主軸轉速系列n=960r/min實際切削速度v2nd29603.14618.09m/min10001000（2）功率校驗與2）相同，得出Pf2P。符合所選功率（3）查指導書P117表5-45可得切削工時切削工時l14mm,l20mm,l7mmtj2l1l2l407nf9606.88s0.1工步三：鉸Φ6孔.(1)查指導書P111表5-31（高速鋼鉸刀鉸錐孔的切削用量）得：v=8-10(m/min)，取v=8m/min，f=0.08-0.10mm/r,取f=0.1r/minn=1000v10008424.6/min,查指導書P86表4-9對照Z525立式鉆床的主軸轉d23.146r速系列，取n=392r/minv3nd23923.146100010007.39m/min（2）校驗后得，實際消耗功率Pf3P。符合要求（3)切削工時l10.2(1~2)2l20l7ll1l272078stj3fn0.113.392輔助時間tf與基本時間tj之間的關系為tf（0.15~0.2）tj，本次中取用tf0.15tj，則各工序的輔助時間分別為：工序十工步1的輔助時間：tf10.158.8s1.32s；工序十工步2的輔助時間：tf20.156.88s1.03；工序十工步3的輔助時間：tf30.1513.78s2.07s其他時間的計算t其他（t輔助t基本）0.9（4-6）可得：工序十工步1的其他時間：t其他1（t工序十工步2的其他時間：t其他2（t

f1tj1）0.09(8.81.32)0.090.911s；（4-7）f2tj2）0.09(6.881.03)0.090.712s；工序十工步3的其他時間：t其他3（tf3tj3）0.09(13.782.07)0.091.43s所以t其他8.206.7520.49335.433s故切削總工時為t總tj1tj2tj3tf1tf2tf3t其他=36.93s注：其余工序分析所得數據均已填入相應的工序卡中５夾具的設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，采用了卡爪夾緊方式。5.1問題的提出本夾具主要用來加工 4孔和 600.03孔。由于這個夾具體的設計是以 4500.6外圓和 90右端面和距軸線34mm的平面為定位基準，故可以滿足加工的要求。因此，在本道工序加工時，主要應該考慮如何提高勞動生產效率和夾具速度，降低勞動強度。5.2夾具設計的有關計算為了縮短輔助時間，本次設計中采用夾緊由氣缸拉動 2個卡爪來實現。1）切屑力及夾緊力的計算刀具：直柄麻花鉆D=Φ4mm由《機械制造工藝設計手冊》可查得切削扭矩M=Cmd0xmfymkm103(N·m)（5-1）軸向力F=CFd0xFfyFkF(N)（5-2）3切削功率 Pm=2πM·n·10 (kw)（5-3）式中：Cm=225.63xm=1.9ym=0.8CF=558.6xF=1yF=0.8d0=4或6k(HB)0.8m=190=0.87kF=0.9f=0.13n=2012 或1426所以當鉆Φ4mm孔時有M=225.63x4x1.9x0.130.8x0.87x103=0.291(N·m)F=558.60x4x1x0.130.8x0.9=393.15(N)Pm=2πx0.291x2012x103=3.676(kw)同理擴Φ6孔mm時有M=225.63x6x1.9x0.130.8x0.87x103=0.439(N·m)0.8F=558.60x6x1x0.13 x0.9=589.73(N)3Pm=2 πx0.439x1426x10 =3.931(kw)如上所述，本設計采用卡爪夾緊機構，工件以外圓定位。根據夾緊狀態(tài)下工件的受力情況和力矩平衡條件KFsinaFJ2（5-4）f3sinaf42F——作用力(N)FJ——夾緊力(N)a——V形塊夾角f3——工件與卡爪的軸向摩擦因數f4——工件與V形塊的軸向摩擦因數KFsina2sin362500所以有FJ2Na0.5sin360.43818.33f3sinf42顯然 FJ=3818.33N>589.73=F故本夾具可安全工作（2）定位誤差分析夾具的主要定位元件為 V形塊限制了4個自由度， 90右端面限制1個自由度和距軸線34mm的平面為一個自由度,達到了完全定位,又因零件對形位公差及尺寸公差均要求不高.故定位誤差在此可忽略。5.3夾具結構設計及操作簡要說明綜上，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應該考慮機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑， 所以Z52