《机械制造工艺学》课程设计说明书.docx
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《机械制造工艺学》课程设计说明书
《机械制造工艺学》课程设计说明书
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课程设计任务及要求
1.1课程设计任务
机械制造工艺学课程设计要求学生在完成机械制造工艺学理论知识学习、进行了生产实习后,通过课程设计实践性教学环节，获得综合运用所学知识进行工艺规程及工艺装备设计的基本能力.主要锻炼学生能理论联系实际，正确的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;根据保证工序质量要求,结合工程背景，提出工装设计任务并完成符合生产实际的工装设计；学会使用手册及图表资料，并掌握与本设计有关的各种资料的引用和标注.
本次课程设计任务：
某机床厂年生产CA6140车床5000台，请完成该车床上，零件号为831004、毛坯为铸件、材料为ZG45法兰盘的工艺规程设计及满足相应工序要求的夹具设计.零件技术要求如下图所示.
图1CA6140车床法兰盘零件图
企业年生产纲领
⑴CA6140车床生产纲领为5000台/年,每台产品831004法兰盘数量1件；
⑵831004法兰盘备品率为2%，废品率为0。
4％。
企业现有生产条件
⑴毛坯为外协件,生产条件可根据需要确定；
⑵现可供选用的加工设备有：
•车床:
CA6140、C3163、C5140
•铣床：
X5030A、X6132、X2010-30
•刨床:
B6050、BC6063、B2010
•磨床：
M1432、M2120、M7140、MT1040A
•镗床:
TX619T、TX6210、TPX6111B、TK4163
•钻床:
Z525、ZX50、Z3050、Z4116
1。
2课程设计要求
学生必须按机械制造工艺学课程设计指导书要求，完成以下课程设计任务，主要包括以下几个部分:
[1］零件图一张
[2]机械加工工艺卡片一套
[3]课程设计说明书（不少于2000字）一份
[4]一人一个资料袋
附图：
零件实物图
图2CA6140车床831004法兰盘
图3CA6140车床831004法兰盘三维图
2零件的分析
2。
1零件的作用
题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘（见附图1），法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。
2。
2零件的工艺分析
法兰盘是一回转体零件，有一组加工表面，这一组加工表面以Φ20
为中心，包括:
两个Φ
mm的端面,尺寸为Φ
mm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔.Φ
mm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔，Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.
这组加工表面是以Φ20
mm为中心,其余加工面都与它有位置关系，可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面.
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造,法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。
这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。
3。
2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
1）粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准.选择粗基准的出发点是：
一要考虑如何分配各加工表面的余量：
二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。
这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说,以外圆作为粗基准是完全合理的。
对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取Φ45外圆柱面和端面作为粗基准.在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。
2）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，应该进行尺寸换算。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当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.在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外,还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
一.工艺路线方案一
工序1粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面,粗车Φ90的端面
工序3钻、粗铰Φ20的孔
工序4钻Φ4孔,再钻Φ6孔
工序5半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序6半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面,车3＊2退刀槽，车Φ45的倒角，车Φ20内孔的右端倒角
工序7精车Φ100的端面及外圆,精车B面
工序8精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
工序9精绞Φ20的孔
工序10钻4—Φ9透孔
工序11粗、精铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序12磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序13磨B面
工序14磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序15划线刻字
工序16Φ100mm外圆无光镀铬
工序17检查、入库
二.工艺方案二
工序1粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
工序3钻、粗绞Φ20的孔
工序4粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序5半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面,半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序6半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角,车Φ20内孔的右端倒角
工序7精车Φ100的端面及外圆，精车B面
工序8精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
工序9精绞Φ20的孔
工序10精铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序11钻4个Φ9的孔
工序12钻Φ4孔，绞Φ6孔
工序13磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序14磨B面
工序15磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序16划线、刻字
工序17Φ100mm外圆无光镀铬
工序18检测、入库
三.工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：
方案一在工序Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6
mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位，所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4孔，再钻Φ6
mm孔工序前。
并且工序Ⅲ与工序Ⅴ序可并为一个工序,否则有点繁琐.改正后即得方案二，综合起来比较合理.
3。
4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HT200，毛坯重量约为1。
4kg，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。
根据上述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，工序及毛坯尺寸如下：
1、Φ
mm外圆表面：
此表面为IT6级精度，表面粗糙度需达Ra0.8，查【4】《金属切削速查速算手册》可得：
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精车
0。
6
45
半精车
1.4
45.6
粗车
3
47
毛坯
5
50
2、外圆表面Φ
mm：
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精车外圆
0.6
100
半精车外圆
1。
4
100．6
粗车外圆
4
102
毛坯
6
106
3、B面中Φ
外圆柱面：
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精磨
0.2
45
粗磨
0.8
45.2
半精车
1
46
粗车
2
47
毛坯
4
49
4、孔Φ20
mm：
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
铰孔
0。
2
20
钻孔
18
19.8
毛坯
实心
5、Φ90、Φ100两端面：
工序名称
工序余量
精磨
0.2
粗磨
0.8
半精车
1
粗车
2
毛坯
4
3.5确定切削用量
工序1粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
机床：
CA6140卧式车床
刀具:
采用刀片的材料为YT15
（1）粗车Φ100mm端面
查【5】《切削加工简明手册》P306表7－34，得
=4mm,f=0.9mm/r,v=1。
83r/s
（2）粗车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=2mm,f=0。
9mm/r,v=2.50m/s
（3）粗车B面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=1mm,f=0。
9mm/r,v=2。
22m/s
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
机床：
CA6140卧式车床
刀具：
采用刀片的材料为YT15
（1）粗车Φ
mm端面
查【5】《切削加工简明手册》P444表8-50，得
=1。
5mm,f=0.7mm/r，v=3.12m/s
（2）粗车Φ
mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1。
5mm,f=0。
7mm/r，v=1。
48m/s
（3）粗车Φ90mm端面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=1mm，f=0.7mm/r，v=2.25m/s
工序3钻、粗铰Φ20的孔
（1）钻Φ18mm孔
机床：
立式钻床
刀具：
高速钢钻头
查【5】P457表8－70，得
=9mm，f=0。
3mm/r，v=0。
52m/s
（2）粗铰Φ19.8mm孔
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0.9mm，f=0.5mm/r,v=0.30m/s
工序4粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
机床:
组合机床
刀具:
硬质合金三面刃铣刀YT15
（1）铣距中心线34mm的平面.
查【5】《切削加工简明手册》，得
=5mm，f=0.3mm/齿,v=0。
12m/s
（2）粗铣距中心线24mm的平面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=5mm，f=0.3mm/齿，v=0.12m/s
工序5半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
（1）半精车Φ100mm端面
查【5】P445表8－51，得
=0.5mm,f=0.5mm/r,v=2。
1m/s
（2）半精车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0。
7mm，f=0。
28mm/r，v=2.1m/s
（3）半精车B面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0。
5mm,f=0.50mm/r，v=2.13m/s
工序6半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20内孔的右端倒角
（1）半精车Φ
mm端面
查【5】P445表8－51，得
=0。
5mm，f=0。
20mm/r，v=1。
97m/s
（2）半精车Φ
mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0。
7mm，f=0。
20mm/r,v=1.57m/s
（3）半精车Φ90mm端面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0。
5mm，f=0。
20mm/r，v=2。
25m/s
工序7精车Φ100的端面及外圆，精车B面
（1）精车Φ100mm端面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm，f=0。
20mm/r，v=1.56m/s
（2）精车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=2。
25m/s
（3）精车B面
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0。
3mm,f=0。
20mm/r，v=2。
25m/s
工序8精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
（1）精车Φ
mm外圆柱面:
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0。
3mm,f=0。
20mm/r,v=2。
25m/s
（2）精车Φ90mm端面:
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0.3mm,f=0。
20mm/r,v=2。
25m/s
工序9精绞Φ20的孔
查【5】《切削加工简明手册》，得
=0.1mm，f=0.50mm/r,v=0。
29m/s
工序10精铣Φ90圆柱面上的两个平面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1mm，f=0。
20mm/齿,v=0.20m/s
工序11钻、绞4-Φ9的孔
机床:
Z525立式钻床
刀具：
高速钢麻花钻
查【5】《切削加工简明手册》，得
=4.5mm，f=0。
13mm/s,v=0。
50m/s
工序12钻Φ4孔，扩Φ6孔
机床：
Z525立式钻床
刀具:
高速钢麻花钻
（1）钻Φ4mm孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=2mm，f=0。
13mm/齿,v=0。
50m/s
（2）扩Φ6mm孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=2mm,f=0.13mm/齿，v=0。
50m/s
工序13磨Φ100、Φ45的外圆柱面
机床：
MQ1350A轻型外圆磨床
（1）磨Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》，得：
工件速度
＝0.3m/s
纵向进给量
＝0.5B＝20mm切削深度
＝0。
0157mm/st
（2）磨Φ45mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》，得：
工件速度
＝18m/min
纵向进给量
＝0.5B＝20mm切削深度
＝0.0157mm/st
工序14磨B面
机床:
MQ1350A轻型外圆磨床
查【5】《切削加工简明手册》，得：
工件速度
＝18m/min
纵向进给量
＝0.5B＝20mm
切削深度
＝0。
0157mm/st
工序15磨Φ90外圆柱面上距中心轴线24mm的平面
机床：
MQ1350A轻型外圆磨床
查【5】《切削加工简明手册》，得：
砂轮轮速 v
=27.5m/s
工件速度
＝10m/min
轴向进给量
＝0.5B＝20mm
切削深度
＝0。
015mm/st
最后，将以上各工序切削用量，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片，见所附卡片。
4夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经过与指导老师协商，决定设计第4道工序-铣距零件中心线分别为24和34的两平面的夹具。
本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。
4。
1夹具分析
本夹具主要用来距中心线24和34的两平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求,且加工此平面时Φ
mm轴的外端面及Φ20
孔的内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。
因此在本道工序，在保证提高劳动生产率,降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。
4.2夹具设计
4。
2.1定位基准的选择
由零件图可知，待加工平面对Φ20
的轴线有平行度要求,对Φ100的底端面有垂直度要求，其设计基准为Φ20
孔的中心线。
本设计选用以Φ20
孔的内表面和Φ
的底端面为主要定位基面，另选用Φ100mm的上端面作为辅助定位基准。
为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。
4。
2.2考虑夹紧机构
如上所述,本设计采用螺旋夹紧机构,即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构.
螺旋夹紧机构不但结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。
4。
2。
3定位误差分析
夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。
支撑板夹具装配后的技术要求统一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02；定位销需自行设计，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.02.
夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,支撑板限制三个自由度，绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制，因为此方向自由度对加工尺寸没有影响。
4。
2。
4夹具设计及操作的简要说明
在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率.为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧.因为这是提高劳动生产率的重要途径。
但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用,减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板,将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位，再将压板旋转复位,拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工。
本工序采用的是专用的组合机床,高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可,因而工人的劳动强度不大。
5设计小结
本次课程设计是对上学期所学《机械设计制造基础》课程和生产综合实习的检测和应用，将课本上所学的和实习中看到的结合起来，在此基础上,发挥自己的创造力，进行实际设计工艺过程和夹具。
在本次设计过程中，我们阅读了一些技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。
因此，本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。
此外，本次设计在绘图的过程中,使用了AUTOCAD绘图软件，并同时进行了手工绘图，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识,进一步提高了我们绘图识图的能力.
但知识所学有限，实际经验更加不足,因此我的设计还存在着很多的不足之处。
如：
各部分时间分配不是很合理，虽然得到了计算机绘图的锻炼，但手工绘图相比下占的比例少了一些,还有夹具设计中,加紧机构为手动，尽管降低成本,但过于简单。
这些在以后的设计中都是需要改进的.
参考文献
［1]赵家齐。
机械制造技术基础课程设计指导书（第2版）.北京：
机械工业出版社
[2］李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：
机械工业出版社
［3］邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：
机械工业出版社
［4]张进生、房晓东.机械工程专业课程设计指导。
北京：
机械工业出版社
[5］李旦。
机械制造技术基础课程设计机床夹具专用图册。
哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社
[6]王绍俊。
机械制造工艺设计手册，北京：
机械工业出版社，1992。
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