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机械制造课程设计

时间:2020-02-06   来源: 钱柜老虎机  点击:

  成都纺织高等专科学校 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目: 设计题目:设计“法兰盘”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备 班 级: 设 计 者: 指导教师: 指导教师: 评定成绩: 评定成绩: 设计日期 年 月 日至 月 日 目 录 设计任务书· ···················1 · 设计任务书···················· · 课程设计说明书正文· ···············2 · 课程设计说明书正文················ · 序言······················· 序言· ······················2 · · · 一、零件的分析···················2 零件的分析· ················· · · 二、工艺规程设计··················2 工艺规程设计· ················ · (一) 、确定毛坯的制造形式···············2 ·············· (二) 、基面的选择···················2 ·················· (三) 、制定工艺路线··················3 ················· (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定····· ·····3 (五)确定切削用量及基本工时············· ·············4 三、 课程设计心得体会··············6 课程设计心得体会· ············ · · 结论· ··················· ·7 四、 结论···················· · · 五、参考文献··················· 参考文献· ··················7 · 成都纺织高等专科学校 机械制造工艺学课程设计任务书 机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 设计“法兰盘”零件的机械加工及工艺规程 设计内容 1.产品零件图 2.产品毛坯图 3.机械加工工艺过程卡 4.机械加工工序卡片 5.课程设计说明书 1张 1张 1张 1套 1张 班 别: 设 计 者 : 指 导 教 师 : 年 月 日 序言 机械设计制造工艺学课程设计是我们学完了大学里的全部课程、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链 接, 也是一次理论联系实际的训练。 因此, 它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 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的 训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国现代化建设打下一个良好 的基础。 由于能力有限,设计尚有不足之处,恳请各位老师给予指教。 一.零件的分析 (一) 零件的作用 我所设计的零件是法兰盘,它的作用是使管件连接处固定并密封,它连接于管端,法 兰上有 3 个直径为 20mmEQS 的孔眼,可穿螺栓,使两法兰紧密连接,压紧两法兰间的衬 垫以达到密封效果,还有三组直径为 12mm 的斜孔与水平孔组合的通油孔。因此,法兰盘 承受较大的压力,所以采用锻件,提高零件致密性,以使承受压力的能力增强。 (二) 零件的工艺分析 此法兰盘共有两组加工表面 1) 直径为 90mm 的孔的轴线为基准加工的表面 本组表面包括直径为 320mm 、248mm 、190mm 的外圆的轮廓表面及左右端面, 表面粗糙度为 12.5。 直径为 90mm 的孔的表面粗糙度为 3.2,尺寸上偏差为+0.054,下偏差为 0 2) 直径为 12mm 的孔的加工 包括平行于轴线的三组孔及斜孔的加工,其表面粗糙度为 2.5,直径为 20 的三个 均布孔,表面粗糙度为 6.3,直径为 17.5mm 的孔的加工,表面粗糙度为 6.3。 二.工艺规程设计 (一) 确定毛坯的制造形势 零件材料为 45 钢,锻造,考虑到法兰盘在连接两管的工作过程中,要承受螺钉 连紧时的压力,要有一定的韧性,因此选用锻件,尽可能使金属纤维不被切断, 保证零件工作可靠。零件为大批量生产。 (二) 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择的正确合理, 可以保证 加工质量,提高生产效率。否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会使 零件大批量报废,使生产无法进行。 1. 粗基准的选择 对于一般的盘类零件,可以以外圆作为粗基准。对零件来说,按照粗基准的选 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 作为粗基准) ,现选取直径为 320mm 的外圆作为粗基准的, (三爪卡盘夹持,自 动定心,限制 x、y、z 三个方向的移动自由度及 y、z 方向上的旋转自由度,不 完全定位,但不影响加工) 。粗基准的选择应保证足够的加工余量,且应避免粗 基准的重复使用。 2. 精基准的选择 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, 应进行尺寸换算。精基准的选择原则有:基准重合、基准统一、自为基准、互 为基准等。精基准选择应保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便。 (三) 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点应该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, 可以采用万能机床配有专用夹具, 并尽量使工序集中来提高生产率。 除此之外,还应考虑经济效果,以便降低生产成本。 工艺路线.粗车 A 面,粗车直径 320mm 的外圆表面 工序 2.粗车直径 248mm、190mm、147mm 的外圆,右端面及轮廓上的圆弧,倒 角 7mm。 工序 3.粗镗直径为 90mm 的孔(不到尺寸) 工序 4.半精镗直径为 90mm 的孔 工序 5.钻 3x 直径 12mm 的孔及斜孔, 直径 17.5mm 的孔及 3x20mm 的均布孔。 3x (均 6 到尺寸) 工序 7 铰 3x 直径 12mm 的孔及斜孔 工序 8.扩 3x 直径 17.5mm 的孔及 3x20mm 的均布孔。 工序 9.钳工修锐边毛刺及倒角 C1。 工序 10.检验 以上工艺过程详见附表的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 机械加工余量、 (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 法兰盘零件材料为 45 钢,硬度为 207-241HBW,毛坯重量约 10kg,生产类型为 大批生产,毛坯采用锻件。 确定锻件的加工余量和公差的主要因素有如下 5 种: 1.锻件的质量、按图样尺寸加上其尺寸上偏差的一般进行计算得到 锻件形状复杂系数 S S=m 锻件/m 外轮廓包容体 (式中 m 锻为锻件的质量,m 外包容体为锻件外廓包容体的质量) 2.分模线形状 有平分直分模线和对称弯曲分模线、不对称弯曲分模线.锻件的质量系数分 M1 和 M2 两级 4.零件加工表面粗糙度, 适用于机械加工表面粗糙度 Ra=1.6um 的表面, 当加工表面粗糙度 Ra1.6um 时,其余量要加大 5.锻件法兰的余量 a 的计算公式 a=0.25H0.2D0.5 (本法兰孔取 0.75a,外表面取 0.5a) 式中 H 为总高,D 为直径 根据以上原始资料及加工工艺, 分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸 如下: 1. 外圆表面(直径 320mm 外圆及直径 248mm、190mm、147mm 的外圆表面) 考虑其长度为 150mm,表面粗糙度值均为 12.5,只要求粗加工,此时直径余量 2Z=3mm 已能满足加工要求。 2. 外圆表面沿轴线长度方向上的加工余量及公差(A 面及右端面) 查 《实用机械制造工艺设计手册》 (以下简称 《工艺手册》 得, ) 锻件质量为 10kg, 锻件复杂形状系数为 S1,锻件轮廓尺寸(长度方向)大于 0 小于等于 315mm, 3. 4. 5. 5. 故长度方向偏差为+1.5 -0.7mm,长度方向加工余量为 2.0~2.5mm,径向为 2.0~2.5mm(均为锻件单面余量),均取 2mm。 直径为 90mm 的孔(中心孔) 孔径为 90mm,可锻出,孔的精度为 IT8,参照《工艺手册》确定其加工的工序 尺寸及余量为 直径 90mm 2Z=1.3mm (1.5mm) 直径 88.7mm(88.5) 2Z=2mm (2.5mm) 3x 直径 12mm 的孔及斜孔 铰孔 12mm 2Z=0.2mm 钻孔 11.8mm 3x 直径 17.5mm 的孔(与同轴线mm 的孔相通) 扩孔 17.5mm 2Z=1mm 钻孔 16.5mm 3x20mmEQS (三孔均布) 扩孔 20mm 2Z=1.2mm 钻孔 18.8mm 五) 确定切削用量及基本工时 在已经选择了刀具材料和几何角度的基础上,用查表法按如下步骤合理的选择切 削用量,首先用工序余量确定被吃刀量 ap,全部余量尽可能在一次进给中去除,也可以 多次进给完成,而后,在切削力允许的条件下选择大的进给量 f(粗加工)或按本工序 的加工表面粗糙度确定进给量 f(精加工) ,在机床允许的情况下,选择大的切削速度 v (粗加工)或按刀具使用寿命确定切削速度(精加工) ,选择机床所具有的主轴转速中 最接近的速度,最后验算机床的功率是否足够。 工序 1.车削外圆、端面。本工序采用计算法确定切削用量。 1.加工条件 加工条件 工件材料:45 钢,锻件,时效处理。 加工要求:粗车直径 320mm 端面及外圆,表面粗糙度为 12.5um。 机床:CA6140 卧式机床 刀具:刀具材料为硬质合金刀,刀杆尺寸为 20mmx25mm,kr=90°,r0=15°, a0=8°。 2.计算切削用量 计算切削用量 1)粗车直径 320mm 的外圆及端面 ) 1)确定外圆及端面最大加工余量:已知毛坯长度方向的加工余量为 2 上偏差为 1.5,下偏差 为 0.7mm,故毛坯长度方向上的最大加工余量为 7mm,因为两端面要求不高,只一次车削 即可达到要求,可取加工余量为 6mm,取 ap=3mm,长度加工公差按 IT12 级,取-0.46mm (入体方向). 2)确定进给量 f:查《工艺手册》得 ap 小于等于 3mm 时,f 取 0.8~1.2mm/r 按 CA6140 车床说明书取 f=0.91mm/r 3)计算切削速度 v: 车削速度不限,此处取 vc=1.2m/s。 4)确定机床主轴转速: ns=1000vc/πdw=1.2r/s=72r/min 按机床说明书,与之接近的转速为 80r/min,现取 ns=80r/min,所以实际切削速度 v=1.34m/s。 5) 计算切削工时:按《工艺手册》 ,取 l=(D-d)/2=3mm l1=17,l2=0 ,l3=0 t=l+l1+l2+l3)i/nwf=0.31min (2)粗车外圆轮廓表面 ) 1)被吃刀量:单边余量 1.5mm,可一次切除。 2)进给量与切削速度: 查《工艺手册》得外圆切削速度计算,查《工艺手册》得 ap=2~6mm 时,f=0.3~0.6mm/r, vc=1.167-1.500m/s,取 f=0.5mm/r vc=1.5m/s。 3)确定机床主轴转速: ns=1000vc/πdw=2r/s=120r/min 按机床说明书,与之接近的转速为 120r/min,现取 ns=120r/min,所以实际切削速 度 v=1.5m/s 4)计算切削工时:按《工艺手册》 ,取 l=(D-d)/2=3mm l1=17,l2=0 ,l3=0 t=l+l1+l2+l3)i/nwf=0.3min (3)镗直径 90mm 的孔 ) 查表得卧式镗床的镗削余量如下: 粗镗 vc=0.3~0.66m/s 现取 vc=0.6m/s fc=0.3~1.0mm/r 半精镗 vj=0.5~0.8m/s 现取 vj=0.8m/s fj=0.2~0.8mm/r 由工艺手册查得 fc=0.27mm/r , f=0.74mm/r (镗杆悬伸时 vc 取小值, 加工孔径较大时, 取大值, ap 孔径小且加工精度要求高时, ap 取小值。 确定机床主轴转速: nsc=1000vc/πdw=129.55r/min nsj=1000vc/πdw=169.85r/min 查 工 艺 手 册 得 机 床 转 速 为 nsc=125r/min, nsj=160r/min, 所以实际切削速度 vc=0.58m/s ,vj=0.75m/s。 时间定额的计算 Tj=Li/fb=(l+l1+l2)i/fn(i 为进给次数) 式中 l1=ap/tankr+(2~3)=7 l2=(3~5)取 4,l=2mm 经计算的 tjc=0.14min,tjj=0.11mi (4)钻孔(高速钢钻头)立钻 Z535 查《工艺手册》得 )钻孔(高速钢钻头) 1)进给量 钻头直径10-13mm f=0.19~0.23mm/r 查表取 f=0.2mm/r 钻头直径16-20 f=0.26~0.32mm 查表取 f=0.32mm/r 2) 切削速度 V=0.25m/s 3)主轴转速 直径 12mm 孔 ns1=1000vc/πdw=398r/min 直径 17.5mm 孔 ns2=1000vc/πdw=272r/min 直径 20mm 孔 ns3=1000vc/πdw=239r/min 查工艺手册得机床转速为 ns1=400r/min, ns2=ns3=275r/min,所以实际切削速度 v1=0.25m/s, v2=v3=0.29m/s 4)计算切削工时 由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj1=1.5min, tj2=0.38min, tj3=0.38min (5)扩孔切削用量 查《工艺手册》得 扩孔切削用量 1)进给量 f=(2.2~2.4)f 钻(f 钻 为钻孔的进给量) 直径小于等于 15mm 时,f=0.5-0.6mm/r 取 f=0.46mm/r 直径大于 15~20mm 时,f=0.6-0.7mm/r 取 f=0.7mm/r 2)被吃刀量 ap=0.05D(加工孔直径) 扩直径 20mm 的孔 ap=1mm 扩直径 17.5mm 的孔 ap=0.9mm 3)切削速度 v V=(1/2~1/3)V 钻(V 钻 为钻孔的切削速度)=0.15m/s 4)计算切削工时 由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj1=0.4min, tj2=0.4min, (6)铰孔的切削用量 ) 1)进给量 f 加工不通孔时,进给量取 0.2-0.5mm/r 取 f=0.5mm/r 2)切削速度 孔直径大于 10-20 时,v=0.65-1.4m/s 取 v=1.0m/s 4)计算切削工时 由 tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 得 tj=1.56min 注: 钻扩铰圆柱孔时, tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 式中 l1=(D-d)cotkr/2+(1~2) 1. 钻扩铰不通孔时,l2=0 2. 扩钻,扩孔时 l2=2~4,铰圆柱孔时 l1=0.56,l2=22 3. d 为扩、铰孔前的直径,D 为扩、铰孔后的孔径,l 为板厚。 辅助时间(min)确定: 1.清扫工件或清扫夹具定位基面 0.1~0.2 2.变换刀架或转换方位 0.95 3.拿取工件并放在夹具上 0.5~1.0 4.启动机床、变速或变换进给量、放下清扫工具 0.02 5.工件或刀具退离并复位 0.04~0.05 6.在钻头铰刀上刷油 0.1 7.在工作台上用手翻转钻模,用游标卡尺测孔深度 0.2 课程设计心得体会面 三. 课程设计心得体会面 课程设计结束了,快要完成这项艰巨的任务时,内心充满惊喜与期待,惊喜的是自己 终于完成了一份课程设计,过程虽然有些复杂曲折,但看着自己的小小成果,还是忍不 住的兴奋,期待的是想看看自己的设计有哪些不足,希望老师能予以指正,好让我能更 进一步。 通过这次的课程设计,我了解到工艺设计是一门复杂、繁琐、需要耐心、细心与恒 心的工作,尤其计算部分,过程十分繁琐,稍不注意便会出错,每逢此处,我便有些心 烦,便拖到第二天在做,因此花费了大量的时间,把作业拖到了最后。但该来的早晚要 来,一味的推迟不仅没有任何收益,反而因时间逼近而更加手忙脚乱。所以在以后的生 活中,我一定养成今日事今日毕的好习惯。 这次课程设计也使我深深地受了打击,知道了自己学识的局限、狭窄。当遇到问题 时才晓得自己的知识是多么的贫乏。 “书到用时方恨少” ,此刻,我深深地体会到了这句 名言的真理。但我知道,从现在努力为时不晚,我一定更加努力的充实自己。 最后,希望老师能认真的提出修改意见,我将不胜感激。 四. 结论 我的课程设计虽完成了,但还有许多不足之处。如使用镗床,成本比较高;加工右端 外圆轮廓表面时对工人技术要求很高等等。 五. 参考文献 吴拓、方琼珊主编的《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》 机械工业出版社 王凡主编《使用机械制造工艺设计手册》 机械工艺出版社 倪森寿主编《机械制造基础》 高等教育出版社

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