法兰课程设计说明书.doc
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1、机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目: 法兰加工工艺的设计 姓 名: 学 号: 0811114053 班 级: 机 电 1 班 届 别: 2008 指导教师: 2011 年 7月目 录前言 2课程设计说明书正文 3一、零件的分析 4 (一)、零件的作用 (二)、零件的工艺性分析二、确定生产类型 4 三、确定毛坯 4(一)、确定毛坯的种类(二)、绘制铸造件毛坯图四、工艺规程设计 4 (一)定位基准的选择 4(二)工艺路线的拟定 5 (三),机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8五、小结 33六、主要参考文献 34前言机械制造工艺学课程是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课,并
2、进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在今年的学习中占有重要的地位。我个人的感想是,希望经历了这次课程的设计,对自己的将来所从事的工作,进行一次适应性的训练,通过这次课程设计锻炼自己的分析问题,解决问题的能力,为毕业后的工作打下一个良好的基础。由于自己的理论知识的不完善,实践能力的缺乏,设计之中不免有一些不合理的地方,恳请老师给予指教批评。课程设计说明书一、 零件的分析(一) 零件的作用题目所给定的零件是法兰,主要用于连接两孔,两端的30轴的直径尺寸精度高,表面粗糙度低,与孔是过渡配合,可以传递两
3、孔的运动。(二) 零件的工艺分析法兰两端的轴与凸缘相互间有一定的位置要求。现分析如下:(1)以mm轴的外圆面为中心的加工表面。这一组加工表面包括:mm的轴的外圆面、端面、倒角及其砂轮越程槽,垂直于端面的两个M6螺孔以及深孔,平行于端面的mm孔及其与它夹角为的mm孔,凸缘的右端面。(2)以mm轴的外圆面为中心的加工表面。这一组加工表面包括:mm轴的外圆面、端面、倒角及其砂轮越程槽,平行于端面的两mm孔,凸缘的左端面。这两组加工面之间有着一定的位置要求,主要是:mm轴与mm轴轴线的同轴度公差为mm;凸缘左端面与mm轴轴线的垂直度公差为0.03mm;凸缘右端面与mm轴轴线的垂直度公差为0.06mm。
4、二、 确定生产类型已知此零件为中等较大批量生产规模,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主, 采用专用夹具。三、 确定毛坯(1) 确定毛坏种类零件材料为QT600-3,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为中批较大批量生产,故选择砂轮机器造型铸件毛坯。查切削加工简明实用手册第590页表8-2,选用铸件尺寸公差等级为CT-10。这对提高生产率,保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。(2)绘制铸造件零件图(附图1)。四、 工艺规程设计(一) 定位基准的选择(1) 粗基准的选择:按照粗基准的选择原则为保证相互位置
5、要求,保证加工表面加工余量合理分配,便于工件装夹的原则,故选择左端外圆面为粗基准。(2) 精基准的选择:由于左右两端外圆的加工精度和表面粗糙度要求高,他们之间又有同轴度的位置要求,所以以两端外圆面互为基准精加工。(二) 工艺路线的拟定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:工艺路线方案一:工序1:铸造。工序2:时效处理。工序3:(1)以左端外圆及凸缘面为粗基准,粗车右端轴
6、端面;(2)粗车右端凸缘面至距右端面18.5mm;(3)粗车右端轴外圆至31.20mm。工序4:(:1)以经粗车后的右端外圆面为加工左端面的基准,粗车左端轴端面。(2)粗车左端凸缘面至距左端轴端面28mm。(3)粗车左端轴外圆至31.20mm。工序5:(1)以经粗车后的左端外圆面及凸缘面为精基准,半精车右端凸缘面至距离右端面19mm。(2)半精车右端轴外圆至30.40mm。(3)半精车砂轮越程槽。工序6:(1)以右端外圆及凸缘面为基准,半精车左端轴端面。(2)半精车左端凸缘面距左端面28mm。(3)半精车左端凸缘面从最顶端车至直径为处,距轴左端面29mm。(4)半精车左端外圆直径至30.40m
7、m。(5)半精车砂轮越程槽。工序7:(1)以左端外圆面及凸缘面为精基准,精车右端轴外圆至30.10mm。(2)倒角,尺寸。工序8:(1)以右端外圆面及凸缘面为精基准,精车左端外圆至30.10mm。(2)倒角,尺寸。工序9:工件正火,正火温度830度。工序10:(1)以左端轴外圆及凸缘面为精基准,精磨右端轴外圆。工序11:(2)以右端轴外圆及凸缘面为精基准,精磨左端轴外圆。工序12:(1)以右端外圆及凸缘侧面为基准,钻9的两孔。(2)用4.9的钻头钻凸缘上的2个螺纹孔。(3)用4.9的钻头钻左端轴上两个深孔,(4)用3的钻头钻左端轴外圆面直孔,(5)用3的钻头钻左端轴外圆面30斜孔。工序13:(
8、1)以左端外圆及凸缘侧面为基准,用3的钻头钻右端轴外圆面两个孔。工序14:以右端外圆及凸缘侧面为基准攻4个M6的螺纹。工序:15: 去毛刺。工序16: 终检。工艺方案二:工序1:铸造。工序2:时效处理工序3:(1)以左端外圆及凸缘面为粗基准,粗车右端轴端面;(2)粗车右端凸缘面至距右端面18.5mm;(3)粗车右端轴外圆至31.20mm。工序4:(:1)以经粗车后的右端外圆面为加工左端面的基准,粗车左端轴端面;(2)粗车左端凸缘面至距左端轴端面28mm;(3)粗车左端轴外圆至31.20mm。工序5:(1)以经粗车后的左端外圆面及凸缘面为精基准,半精车右端凸缘面至距离右端面19mm;(2)半精车
9、右端轴外圆至30.40mm。(3)半精车砂轮越程槽。工序6:(1)以右端外圆及凸缘面为基准,半精车左端轴端面,(2)半精车左端凸缘面距左端面28mm,(3)半精车左端凸缘面从最顶端车至直径为处,距轴左端面29mm,(4)半精车左端外圆直径至30.40mm。(5)半精车砂轮越程槽。工序7:(1)以左端外圆面及凸缘面为精基准,精车右端轴外圆至30.10mm。(2)倒角,尺寸。工序8:(1)以右端外圆面及凸缘面为精基准,精车左端外圆至30.10mm。(2)倒角,尺寸。工序9:(1)以右端外圆及凸缘侧面为基准,钻9的两孔。(2)用4.9的钻头钻凸缘上的2个螺纹孔。(3)用4.9的钻头钻左端轴上两个深孔
10、,(4)用3的钻头钻左端轴外圆面直孔,(5)用3的钻头钻左端轴外圆面30斜孔。工序10:(1)以左端外圆及凸缘侧面为基准,用3的钻头钻右端轴外圆面两个孔。工序11:以右端外圆及凸缘侧面为基准攻4个M6的螺纹。工序12:工件正火,正火温度830度。工序13:(1)以左端轴外圆及凸缘面为精基准,精磨右端轴外圆。工序14:(2)以右端轴外圆及凸缘面为精基准,精磨左端轴外圆。工序:15: 去毛刺。工序16: 终检。考虑到零件需要正火处理,如果正火后钻孔会增加钻孔的难度,且钻孔时的装夹可能会损坏表面,所以选择方案二比较好。(三) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。1、确定毛坯尺寸及机械加工总余量:
11、查阅切削加工简明实用手册表8-2 按铸造方法为砂型铸造机器造型,零件材料为球墨铸铁,查得铸件公差等级为CT8-CT12,取铸件公差等级为CT10,机械加工余量等级为E-G,将要求的机械加工余量等级确定为G。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅切削加工简明实用手册表8-3 ,按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。最后查阅切削加工简明实用手册表8-1 要求的铸件机械加工余量。这里为了机械加工过程的方便,除了孔以外的加工表面,将总的加工余量统一为一个值。如下表: 毛坯尺寸及机械加工总余量表 单位:mm 加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸外圆面302.63.5左右端面552
12、.64外圆面302.63.5凸缘左右端面82.63.5绘制毛坯图(见附图2)2、工序间的加工余量确定查切削加工简明实用手册表8-16,表8-17,8-33表,并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析,确定各工序间加工余量如下表:工序号工步号工步内容加工余量/mm工序31粗车右端轴端面42粗车右端凸缘面至距右端面19.5mm33粗车右端轴外圆至31.20mm2.9工序41粗车左端轴端面3.52粗车左端凸缘面至距左端轴端面28.5mm33粗车左端轴外圆至31.20mm2.9工序51半精车右端凸缘面至距离右端面19mm0.52半精车右端轴外圆至30.40mm0.4工序61半精车左端轴端面
13、0.52半精车左端凸缘面距左端面28mm0.53半精车左端凸缘面从最顶端车至直径为50处,距轴左端面29mm14半精车左端外圆直径至30.40mm0.4工序71精车右端轴外圆至30.10mm0.15工序81精车左端轴外圆至30.10mm0.15工序131精磨右端轴外圆0.05工序141精磨左端轴外圆0.05(四) 加工设备及工艺装备选择1.机床的选择原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应; 机床的精度应与工序要求的精度相适应; 机床的功率应与工序要求的功率相适应; 机床的生产率应与工件的生产类型相适应; 还应与现有的设备条件相适应。 2.夹具的选择 本零件的生产类型为大批量生产,为提
14、高生产效率,所用的夹具应为专用夹具。 3.刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具,必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。 4.量具的选择 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具,在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。查机械制造工艺设计简明手册所选择的加工工艺装备如下表所示:工序号机床设备刀具量具工序1 铸(免填)游标卡尺工序2 热处理游标卡尺工序3、4 车 卧式车床CA6140硬质合金车刀游标卡尺工序5、6 车 卧式车床CA614
15、0硬质合金车刀游标卡尺工序7、8 车 卧式车床CA6140硬质合金车刀游标卡尺、千分尺工序9、10 钻摇臂钻床Z3025高速钢钻头卡尺、塞规工序11 钻摇臂钻床Z3025丝锥卡尺、塞规工序12热处理(免填)游标卡尺工序13、14 磨万能外圆磨床白刚玉砂轮千分尺工序15 钳(免填)游标卡尺工序16 检内径千分尺、游标卡尺、塞规(五) 确定切削用量及基本工时工序3:粗车削右端毛坯表面1、 工步(1):粗车右端轴端面1)确定切削深度:。2)确定进给量:根据机械加工工艺师手册表27-2查得:f=0.40.5 mm/r按CA6140车床说明书取:f=0.4 mm/r3)估取切削速度:查机械加工工艺师手册
16、表27-25,估取=82 m/min。4)确定主轴转速n 由公式:=705 r/min查机械制造工艺设计简明手册,取n=710 r/min。此时的切削速度为:=83 m/min5)确定基本工时:查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1,查得车削机动时间计算公式: ,=,=(35)计算得:=4mm,=5mm,L=27.5mm所以=0.097 min2、工步(2):粗车右端凸缘面1)确定切削深度:2)确定进给量:根据切削加工简明实用手册表8-51查得:f=0.81.2 mm/r按CA6140车床说明书取:f=1.0 mm/r3)估取切削速度:查切削加工简明实用手册表8-57,估取=59 m/min。
17、4)确定主轴转速n 由公式:=189 r/min查机械制造工艺设计简明手册,取n=200 r/min。此时的切削速度为:=63 m/min5)确定基本工时:查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1,查得车削机动时间计算公式: ,=,计算得:=4mm,=0,=37mm,L=40.5mm所以=0.18 min3、工步(3):粗车右端轴外圆面1)确定切削深度:2)确定进给量:根据切削加工简明实用手册表8-51查得:f=0.40.5 mm/r按CA6140车床说明书取:f=0.45 mm/r3)估取切削速度:查切削加工简明实用手册表8-57,=0.8331.167,估取=1m/s=60 m/min。4)
18、确定主轴转速n 由公式:=517 r/min查机械制造工艺设计简明手册,取n=500 r/min。此时的切削速度为:=55 m/min5) 校核机床功率:主切削力:=根据切削加工简明实用手册表8-558-61查得:=-0.15 =92 =1.0 =0.75 =0 =1.07所以=831 N切削功率:=0.77 kw由机床说明书查得,机床电机功率=7.5 kw,取机床传动效率,时:=0.77=7.5x0.8=6 kw所以机床功率足够。6)确定基本工时:查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1,查得车削机动时间计算公式: ,=,=(35)计算得:=3mm,=0,L=22.5mm所以=0.1 min工
19、序3时间t=(0.097+0.18+0.1)*1.2=0.46min工序4:粗车左端毛坯表面1、工步(1):粗车左端轴端面1)确定切削深度:。2)确定进给量:根据机械加工工艺师手册表27-2查得:f=0.40.5 mm/r按CA6140车床说明书取:f=0.4 mm/r3)估取切削速度:查机械加工工艺师手册表27-25,估取=82 m/min。4)确定主轴转速n 由公式:=705 r/min查机械制造工艺设计简明手册,取n=710 r/min。此时的切削速度为:=83 m/min5)确定基本工时:查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1,查得车削机动时间计算公式: ,=,=(35)计算得:=4m
20、m,=5mm,L=27.5mm所以=0.097 min2、工步(2):粗车左端凸缘面1)确定切削深度:2)确定进给量:根据切削加工简明实用手册表8-51查得:f=0.81.2 mm/r按CA6140车床说明书取:f=1.0 mm/r3)估取切削速度:查切削加工简明实用手册表8-57,估取=59 m/min。4)确定主轴转速n 由公式:=189 r/min查机械制造工艺设计简明手册,取n=200 r/min。此时的切削速度为:=63 m/min5)确定基本工时:查机械制造工艺设计简明手册表6.2-1,查得车削机动时间计算公式: ,=,计算得:=4mm,=0,=37 mm,L=40.5mm所以=0
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