K06-法蘭盤工藝設計

K06-法蘭盤工藝設計,k06,法蘭盤,工藝,設計 XX大學 機械制造工藝學課程設計論文 法蘭盤零件加工工藝設計 所在學院專 業(yè)班 級姓 名學 號指導老師 年 月 日目 錄目 錄II第1章 序 言1第2章 零件的分析12.1零件的形狀12.2零件的工藝分析2第3章 工藝規(guī)程設計33.1 確定毛坯的制造形式33.2 基面的選擇33.3 制定工藝路線33.3.1 工藝路線方案一43.3.2 工藝路線方案二43.3.3 工藝方案的比較與分析53.4 選擇加工設備和工藝裝備53.4.1 機床選用53.4.2 選擇刀具63.4.3 選擇量具63.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定63.5.1 外圓加工表面及端面73.5.2 兩孔的加工余量83.6確定切削用量及基本工時8總 結18參 考 文 獻19 第1章 序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。法蘭盤零件加工工藝及鉆床夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。第2章 零件的分析2.1零件的形狀題目給的零件是法蘭盤零件，主要作用是起固定連接作用。主要是用來安裝在機床上，起到導向的作用使機床實現進給運動，零件上精度要求較高的兩個平面用以裝配，3個孔是用于連接其他機構或零件的。零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。零件主視圖零件左視圖2.2零件的工藝分析由零件圖可知，其材料為45，具有較高強度。法蘭盤共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下：(1)以 mm外圓為中心的加工表面：這一組加工表面包括：左端面，320外圓，248外圓，207外圓 、190外圓倒角，鉆孔12。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。(2). 以90mm的孔為中心加工表面： 這一組加工表面包括：101的沉頭孔；鏜90的中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。第3章 工藝規(guī)程設計3.1 確定毛坯的制造形式零件材料為45，45鋼：強度較高，塑性很韌性較好，用于制造受載荷較大的消截面調質件和應力較小的大型正火零件，以及對心部強度要求不高的表面淬火件：如曲軸，齒輪，蝸桿，鍵，銷等。水淬時候有形成裂紋的傾向，形狀復雜的零件應在熱水油中淬火，其焊接性較差。3.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。粗基準的選擇，對像法蘭盤這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果以外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，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做粗基準，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應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。零件圖中給出了以中心軸線為基準，加工時零件繞基準軸線作無軸向移動旋轉一周時，在任一測量平面內的徑向跳動量均不得大于公差值0.04。對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當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，此處不在重復。3.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。3.3.1 工藝路線方案一10 機器鍛造造型20 粗車320mm圓柱體左端面、外圓30 粗車右190mm右端面、外圓，248mm外圓及臺階40 半精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階50 精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階60 粗鏜孔209mm臺階、101mm內孔臺階、90mm內孔70 半精鏜90mm內孔80 精鏜90mm內孔90 鉆大端面上3-12mm孔。100 鉆大端面上斜孔3-12mm孔110 鉆190mm外圓圓周方向上的3-17.5mm孔120 鉆、擴大端面上3-20mm孔130檢驗入庫3.3.2 工藝路線方案二10 機器鍛造造型20 粗車320mm圓柱體左端面、外圓30 粗車右190mm右端面、外圓，248mm外圓及臺階40 半精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階50 精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階60 鉆大端面上3-12mm孔。70 鉆大端面上斜孔3-12mm孔80 鉆190mm外圓圓周方向上的3-17.5mm孔90 鉆、擴大端面上3-20mm孔100 粗鏜孔209mm臺階、101mm內孔臺階、90mm內孔110 半精鏜90mm內孔120 精鏜90mm內孔130檢驗入庫3.3.3 工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。以上加工方案大致看來大致還是合理的，但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現仍有問題。在加工過程要防止圓跳動的問題，上述方案在防止圓跳動方面仍不佳，而且在磨削過程中有一定難度，夾具設計有一定困難，所以經過再一次詳細的分析，最終確定加工路線如下：10 機器鍛造造型20 粗車320mm圓柱體左端面、外圓30 粗車右190mm右端面、外圓，248mm外圓及臺階40 半精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階50 精車右190mm外圓臺階，248mm外圓及臺階60 粗鏜孔209mm臺階、101mm內孔臺階、90mm內孔70 半精鏜90mm內孔80 精鏜90mm內孔90 鉆大端面上3-12mm孔。100 鉆大端面上斜孔3-12mm孔110 鉆190mm外圓圓周方向上的3-17.5mm孔120 鉆、擴大端面上3-20mm孔130檢驗入庫3.4 選擇加工設備和工藝裝備3.4.1 機床選用.是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數不多，成批量生產，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140型臥式車床。參考根據機械制造設計工工藝簡明手冊表.-。.工序是鉆孔，選用Z525鉆床。3.4.2 選擇刀具.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考機械加工工藝手冊（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數。3.4.3 選擇量具本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。3.5 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45#，查機械加工工藝手冊（以后簡稱工藝手冊），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，45#密度=7.27.3（），計算零件毛坯的重量約為2。表3-1 機械加工車間的生產性質生產類別同類零件的年產量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重100kg）單件生產5以下10以下100以下小批生產510010200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000以上5000以上50000以上根據所發(fā)的任務書上的數據，該零件的月工序數不低于3050，毛坯重量21202506.04.0頂、側面底 面鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。根據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。3.5.1 外圓加工表面及端面由零件圖已知數據可知，對外圓和外圓的要求精度較高，經過粗車半精車精車。由機械加工工藝手冊表3.126可知，單邊余量已能滿足加工要求。兩端面的精度要求也較高，也由機械加工工藝手冊表3.126可知，單邊余量已能滿足加工要求。3.5.2 兩孔的加工余量孔的精度要求相對不高，孔內粗糙度值為25，直接采用直徑為的麻花鉆頭鉆孔即可。孔的精度要求相對不高，采用鉆孔、擴孔加工過程滿足加工要求。詳細尺寸標注見零件毛坯圖3.6確定切削用量及基本工時切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F根據切削用量簡明手冊（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與機械制造設計工工藝簡明手冊的表區(qū)別。3.6.1確定車320mm圓柱體左端面切削用量所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據切削用量簡明手冊表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。.確定切削深度由于單邊余量為3，可在一次走刀內完成，故 =3mm （3-1）.確定進給量根據切削加工簡明實用手冊可知：表1.4刀桿尺寸為，工件直徑400之間時， 進給量=0.51.0按CA6140機床進給量（表4.29）在機械制造工藝設計手冊可知： =0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表130，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。根據表1.21，當強度在174207時，=時，徑向進給力：=950。切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2）由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據切削用量簡明使用手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。根據切削用量簡明使用手冊表1.11，當硬質合金刀加工硬度200219的鑄件，切削速度=。切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根據CA6140車床說明書選擇 =125這時實際切削速度為： = （3-5）.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表1.25，=，切削速度時， =切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6）根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：=3.75，=，=，=. 計算基本工時 （3-7）式中=+，=由切削用量簡明使用手冊表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= = （3-8）3.6.2車320圓柱面，同時應檢驗機床功率及進給機構強度1) 切削深度，單邊余量Z=3mm,分二次切除。2) 進給量，根據機械加工工藝手冊取f=0.9mm/r3)計算切削速度132m/min4)確定機床主軸轉速 ns= 420r/min 按機床說明書(見工藝手冊表4.2-8)與420r/min相近的機床轉速為480r/min。現選取480r/min 所以實際切削速度= 5) 檢驗機床功率主切削力按切削手冊表1.29所示公式計算其中2985，1.0，0.65，-0.15， =0.63 =0.61 =29851.00.51500.630.89=1122.4(N) 切削時消耗功率2.81(KW) 由實用機械加工工藝手冊表7-4中CA6140機床說明書可知，CA6140主電機功率為7.5kw.轉速為480r/min時主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機床功率足夠，可以正常加工。6) 校驗機床進給系統(tǒng)強度已知主切削力1122.4N.徑向切削力按切削手冊表1.29所示公式計算其中1940，0.9，0.6，-0.3，=0.59 =0.5 所以 =19401.50.51500.590.5=203(N) 而軸向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.34 =1.17 軸向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N) 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數=0.1,則切削羅在縱向進給方向對進給機構的作用力為F=+(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N 而機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為3530N(見切削手冊表1.30)故機床進給系統(tǒng)可正常工作。7)切削工時：t=其中l(wèi)=10mm =4mm =2mm 所以t=0.1min工序 車右190mm右端面、外圓，248mm外圓及臺階1) 切削深度。單邊余量Z=3mm.分1次切除2) 進給量根據機械加工工藝手冊取f=0.9mm/r3) 計算切削速度 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見切削手冊表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=126m/min4) 確定機的主軸轉速 ns= 378r/min按機床說明書(見工藝手冊表4.2-8),與378r/min相近的機床轉速為400r/min。現選取=400r/min。所以實際切削速度=5) 切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=0.83(min)工序 確定粗鏜209mm臺階101mm內孔臺階、90mm孔的切削用量及基本工時所選用刀具為硬質合金（鎢鈷類），圓形鏜刀。.確定切削深度 =.確定進給量根據切削用量簡明使用手冊表1.5可知，當粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，鏜刀伸出長度為時： =0.150.40按CA6140機床的進給量（表4.29），選擇， =0.25.確定切削速度 = （3-9）式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 = （3-11）按CA6140機床的轉速，選擇 =160=2.6.計算基本工時選鏜刀的主偏角=，則=，則： =117 工序 確定半精鏜、精鏜的切削用量所選用的刀具為YG6X硬質合金圓形鏜刀，主偏角為K=45，直徑為16mm的圓形鏜刀，其耐用度為。.確定切削深度 a.根據表1.5，當半精鏜鑄料，鏜刀直徑為，a，鏜刀伸出長度時，進給量為：。 .確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 V = （3-16）式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 選擇C6140機床轉速：n= n =1200=20實際切削速度為： v = 2.08 工序 確定鉆孔大端面上3-12mm孔的切削用量表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途標準號類型直徑范圍（mm）用途GB1436-85直柄麻花鉆2.020.0在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1437-85直柄長麻花鉆1.031.5在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔GB1438-85錐柄麻花鉆3.0100.0在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔GB1439-85錐柄長麻花鉆5.050.0在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔選用Z525鉆床，查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，查機表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm直徑范圍直柄麻花鉆ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數的推存值（根據GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度（1）后刀面最大磨損限度mm刀具材料加工材料鉆頭直徑d0（mm）20高速鋼鑄鐵0.50.8（2）單刃加工刀具耐用度T min刀具類型加工材料刀具材料刀具直徑d0（mm）1120鉆頭（鉆孔及擴孔）鑄鐵、銅合金及合金高速鋼60鉆頭后刀面最大磨損限度為0.50.8mm刀具耐用度T=60 min.確定進給量查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.250.65,根據表4.13中可知，進給量取f=0.60。.確定切削速度 查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150則實際切削速度 = = =11.8.確定切削時間查機械加工工藝手冊 孟少農 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19）其中 l= l=5 l=23則： t= =9.13工序 鉆、擴20的中心孔(1) 鉆底孔18mm孔機床：Z525搖臂鉆床 刀具：根據機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼鉆頭W18Cr4V.1)進給量 據切削手冊表10-66,當鑄鐵HB200時，D=18時，取f=0.3mm/r1） 切削速度根據機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=35m/min.3)確定機床主軸轉速ns= 619.2r/min按機床說明書(見工藝手冊表4.2-2),與619.2r/min相近的機床轉速為555r/min。現選取=555r/min。所以實際切削速度=第二章 削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.63(min)(2) 擴19.8mm孔根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 式中的、加工實心孔進的切削用量。現已知=0.36mm/r(切削手冊)表2.7 =42.25m/min (切削手冊)表2.131) 進給量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r2) 切削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定機床主軸轉速ns= 271.8r/min按機床說明書(見工藝手冊表4.2-2),與271.8r/min相近的機床轉速為275r/min?，F選取=275r/min。所以實際切削速度=4) 削工時，按工藝手冊表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.78(min)(3)擴孔至20mm1) 進給量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r2) 切削速度按切削手冊選取v=0.448.25=19.3m/min. 3) 定機床主軸轉速ns= 298.3r/min按機床說明書(見工藝手冊表4.2-2),與298.3r/min相近的機床轉速為275r/min。現選取=275r/min。所以實際切削速度=4) 工時，按工藝手冊表6.2-1。t=i ;其中l(wèi)=91mm; =7mm; =3mm; t= =0.73(min)工序 鉆190mm外圓圓周方向上的3-17.5mm孔機床：Z525鉆床 刀具：根據機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆17.51) 進給量 查機械加工工藝師手冊表28-13，取f=0.13mm/r2) 削速度根據機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=30m/min.3) 定機床主軸轉速ns= 1061r/min按機床說明書(見工藝手冊表4.2-5),與1061r/min相近的機床轉速為1012r/min?，F選取=1012r/min。所以實際切削速度=5) 削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=8mm; =4mm; =3mm;t= =0.11(min)由于有3個孔所以切削工時為3t=0.33min工序 檢驗入庫總 結課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。參 考 文 獻1 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊M，上海：上海科學技術出版社，1980。2 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導。機械工業(yè)出版社，1995。3 李慶壽。機床夾具設計。機械工業(yè)出版社，1991。4 李洪。機械加工工藝手冊。北京出版社，1996。5 上海市金屬切削技術協(xié)會。金屬切削手冊。上?？茖W技術出版社，2544。6 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊?；瘜W工業(yè)出版社，2544。7 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計M，重慶：重慶大學出版社，1995。8 周永強，高等學校課程設計指導M，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。