还剩25页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
一、设计题目 法兰盘的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计
二、原始资料
(1)被加工零件的零件图(草图)1张
(2)生产类型中批或大批大量生产
三、上交材料
(1)被加工工件的零件图1张
(2)毛坯图1张
(3)机械加工工艺过程综合卡片1张
(4)与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张
(5)夹具装配图 1张
(6)夹具体零件图1张
(7)课程设计说明书(约5000~8000字)1份
四、进度安排参考
(1)熟悉零件,画零件图2天
(2)选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
(3)工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图)9天
(4)编写说明书3天
(5)准备及答辩2天
五、指导教师评语成绩指导教师 冷岳峰 日 期 摘 要随着社会的发展、科技的进步,机械行业对专业人才的需求在不断变化,特别是随着数控技术的应用和先进设备的增加,对既有扎实专业理论基础,有会动手的职业技术人才需求越来越多所以为了深化课程学习,机械课程设计这门课显得特别的重要通过课程设计这一事件环节,是学生更好地理解和掌握课程的基本理论和方法,进一步提高查阅技术资料、绘制零件图等能力按照一个简单机械系统的功能要求,综合运用所学知识,并对其中某些机构进行分析和设计以设计为主线,分析为设计服务,立足点是机械系统的方案设计,是机械制造工艺与装备设计的新体系我们应该能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力,能熟练运用有关手册、图表等技术资料,进一步巩固识图、制图、运算和编写技术文件等基本技术,为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础AbstractWiththedevelopmentofthesocietytechnologicaladvancesthemachineryindustrydemandforprofessionalsisconstantlychangingparticularlyastheapplicationofnumericalcontroltechnologyandadvancedequipmentincreasesonbothasolidtheoreticalfoundationtherearespecialtywillbehands-ontechnicaltalentdemandmoreandmore.Soinordertodeepenthecourseinmechanicaldesignthecourseespeciallyimportant.Throughthecoursedesignofthiseventthestudentsbetterunderstandandmastercoursesinbasictheoryandmethodsfurtherimprovingaccesstotechnicalinformationdrawingpartsetc.Accordingtoasimplemechanicalsystemoffunctionalrequirementstheknowledgeandonsomeoftheseorganizationstocarryoutanalysisanddesign.Todesignthemainlineanalysisservicesforthedesignthefootholdisthedesignofthemechanicalsystemisthemachinerymanufacturingprocessandequipmentdesignofthenewsystem.Weshouldbeusingmechanicalmanufacturetechnologyinbasictheorycombinedwithproductionpracticelearnedpracticalknowledgeindependentanalysisandproblem-solvingtechnologicalproblemspreliminarydesignwithamoderatepartoftheprocessofabilityskillformanualschartsandothertechnicalinformationfurtherconsolidatethemapreadingdrawingandwritingtechnicaldocumentsandotherbasictechnologyforfuturegraduationandfutureworkandlayagoodfoundation.TOC\o1-3\h\z\u目录TOC\o1-3\h\z\u
1、法兰盘的工艺分析及生产类型的确定
11.
1、法兰盘的用途
11.
2、法兰盘的技术要求
11.
3、审查法兰盘的工艺性
21.
4、确定法兰盘的生产类型
22、确定毛胚、绘制毛胚简图
32.1选择毛胚
32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
32.
2.1公差等级
32.
2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量
32.
2.3绘制法兰盘的毛坯简图
43、拟定法兰盘工艺路线
43.
1、定位基准的选择
43.
1.1.精基准的选择
43.
2.2.粗基准的选择
43.
2、表面加工方法的确定
53.
3、加工阶段的划分
53.
4、工序的集中与分散
63.
5、工序顺序的安排
63.
5.1机械加工工序
63.
5.2.热处理工序
73.
5.3.辅助工序
73.
6、确定工艺路线
74、加工余量、工序尺寸和工差的确定
85、切削用量、时间定额的计算
95.
1、切削用量的计算
95.
1.1钻孔工步
95.
1.2粗铰工步
95.
1.3精铰工步
105.
2、时间定额的计算
105.
2.1.基本时间tj的计算
105.
2.2.辅助时间ta的计算
115.
2.
3.其他时间的计算
125.
2.4.单件时间tdj的计算
126.夹具设计
136.1提出问题
136.2设计思想
146.3夹具设计
146.
3.1定位分析
146.
3.2切削力及夹紧力的计算
156.
3.3夹具操作说明
176.
3.4确定导向装置
187.体会与展望
198.参考文献20法兰盘零件图
1、法兰盘的工艺分析及生产类型的确定
1.
1、法兰盘的用途法兰连接使用方便,能够承受较大的压力在工业管道中,法兰连接的使用十分广泛在家庭内,管道直径小,而且是低压,看不见法兰连接如果在一个锅炉房或者生产现场,到处都是法兰连接的管道和器材题目生产的法兰盘主要起支承和导向作用是回转体零件由外圆、圆孔、端面构成主要表面用F面定位,三个螺栓固定,实现法兰盘的正确连接3-∮
16.5孔既为螺栓连接孔
1.
2、法兰盘的技术要求该法兰盘的各项技术要求分析如下由图知,其材料为HT150质量为
1.34kg该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性,使用与承受较大应力、要求耐磨的零件
1.
3、审查法兰盘的工艺性该法兰盘结构简单,形状普通,属一般的盘盖类零件主要加工表面有外圆、圆孔,端面,,其次就是φ11孔及φ
16.5孔,孔的加工表面在圆周上,通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求该零件除主要加工表面外,其余的表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工,通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求由此可见,该零件的加工工艺性较好
1.
4、确定端盖的生产类型法兰盘重量为
1.34kg,由上述条件知,法兰盘属轻型零件;由表1-4知,该端盖的生产类型为大批生产
2、确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚根据零件材料HT150确定为铸件,又已知零件质量为
1.34kg可知毛坯的铸造方法选用永久型铸造型此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效
2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
2.
2.1公差等级铸件尺寸公差为12级,又由于是大批量生产,毛坯制造采用永久型铸造公差等级为CT9级(机械制造工艺设计《简明手册》P38),选取铸件错箱值为
0.1mm
2.
2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量对大批量生产的铸件加工铸件加工余量中查《机械制造工艺补充教材》P359~360,选取等级精度为2级各加工表面总余量7mm
2.
2.3绘制端盖毛坯简图
3、拟定法兰盘工艺路线
3.
1、定位基准的选择
3.
1.1.精基准的选择法兰盘的外圆∮52g6既是装配图基准,又是设计基准为避免由于基准不重合而产生的误差,选用外圆∮52g6为定位基准,即遵循“基准重合”的原则具体而言,即选外圆∮52g6及A端面作为精基准
3.
2.2.粗基准的选择由于法兰盘全部表面都需要加工,而外圆∮52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面,为保证加工要求,固选外圆∮52g6及A端面为粗基准
3.
2、表面加工方法的确定根据法兰盘零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法
3.
3、加工阶段的划分根据法兰盘加工质量要求,可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段在粗加工阶段,首先将精基准(外圆∮52g6及A端面)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他表面的精度要求;然后粗车端外圆面、端面、车φ75外圆、3X.
0.5倒角在半精加工阶段,完成端盖左端面的精铣加工和φ11孔的钻-铰-精铰加工及φ
16.5孔等其他孔的加工最后精加工所有表面
3.
4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排法兰盘的加工工序该法兰盘的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面的相对位置精度要求
3.
5、工序顺序的安排
3.
5.1机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准——外圆∮52g6及端面
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序
(3)遵循“先面后孔”原则,先加工∮80端面,再加工φ11孔及φ
16.5的孔
3.
5.2.热处理工序铸造成型后,对铸件进行退火处理,可消除铸造后产生的铸造应力,提高材料的综合力学性能该法兰盘在工作过程中承受冲击载荷和应力,故采用时效退火
3.
5.3.辅助工序在精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序综上所述,该端盖工序的安排顺序为在、热处理——基准加工——粗加工——半精加工——精加工——辅助工序
3.
6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了法兰盘的工艺路线工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备1铸造2热处理时效退火3粗车粗镗粗车∮80h11的外圆面及端面及台阶面;粗镗∮
62.4,∮62±
0.015,倒角1×30·及1×45·C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘4粗车粗镗粗车C面,外圆∮52g6及台阶A面,外圆∮120;粗镗孔∮36+
0.02孔及其倒角0C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘5半精车半精镗半精车D面,外圆∮80h11及台阶面;半精镗∮
62.4,∮62±
0.015,倒角1×30·及1×45·C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘6半精车半精镗半精车C面,外圆∮52g6及台阶A面,外圆∮120半精镗孔∮36+
0.02孔及其倒角0并切沟槽C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、内径百分尺、三爪卡盘7精车精镗精车外圆∮52g6及台阶面A面;精镗孔∮36+
0.02孔及其倒角及沟槽C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、极限量规、三爪卡盘8精车精镗精车外圆∮80h11;精镗∮
62.
4、∮62±
0.
015、倒角1×30·及1×45·车螺纹M64×
1.5C620-1型卧式车床外圆车刀、游标卡尺、极限量规、三爪卡盘9粗铣大圆盘两平面立式铣床X51专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀、游标卡尺10半精铣半精铣
34.5—
0.20切面—0立式铣床X51专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀、游标卡尺11拉削∮36+
0.02内孔键槽0立式插床B5020专用夹具、插刀、游标卡尺12钻、锪孔钻3—∮11孔;锪∮
16.5孔立式Z525钻床专用夹具、钻刀、游标卡尺13钻∮4小孔和∮18的盲孔立式Z525钻床专用夹具、钻刀、游标卡尺14去毛刺15终检
4、加工余量、工序尺寸和工差的确定加工余量在前面确定毛坯的时候已经提到过了,所以就不再多做说明确定工序尺寸一般的方法是,由加工表面的最后工序往前推算,最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准装换时,同一表面多次加工的工序尺寸只是与工序(或工步)的加工余量有关当基准不重合时,工序尺寸应用工艺尺寸链解算在这里只列出圆柱面的工序尺寸
5、切削用量、时间定额的计算在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量,即背吃刀量,进给量切削速度,确定方法是先确定切削深度和进给量,再确定切削速度,用《现代制造工艺设计方法》公式换算出查表或计算法所得的转速,根据转速在选择机床实有的主轴转速表取接近的主轴转速作为实际转速,对粗加工选取实际切削速度,实际进给量和背吃刀量后,还要校验机床功率是否够等,才能作为最后切削用量填入在这里只写出钻孔3—∮11及锪孔∮
16.
55.
1、切削用量的计算
5.
1.1钻孔∮11工艺要求孔径d=11,孔深L=15mm,精度为H12~13
(1)选择钻头选择高速钢麻花钻头,其直径d0=10mm,钻头几何形状为双锥修磨横刃,
(2)进给量的确定按加工要求决定进给量,根据表2-7,当加工精度要求为H12~H13,铸铁强度为700MPa,d=10mm时,f=
0.27~
0.32mm/r,考虑到钻头强度允许的进给量及机床进给机构强度,故取f=
0.2mm/r
(3)切削速度的计算由表2-13,当加工为第五类,f=
0.28mm/r,双横刃磨的钻头,d=11mm时,V=12m/min.由公式得n=1150mm/r,根据Z525钻床说明书可选择此速度检验机床扭矩及功率与加工φ18相同,故符合
5.
1.2钻孔3-φ
16.5加工材料HT150,强度700MPa工艺要求孔径d=
16.5,孔深L=10mm,精度为H12~H13,机床为Z525立式钻床
(1)选择高速钢麻花钻头其直径d=16mm,钻头几何形状为双锥修磨横刃,
(2)进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给量f=
0.2mm/r3)切削速度的计算由表2-13,切削速度v选取为40m/min由公式(5-1)n=1000v/
3.14d可求得该工序钻头转速n=
63.95r/min参照Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=
280.6r/min根据Z525钻床说明书可选择n=770r/min
5.
1.3锪孔工步1)背吃刀量的确定取ap=
0.05mm2进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给量f=
0.05mm/r3)切削速度的计算由表5-31,切削速度v选取为4m/min由公式(5-1)n=1000v/
3.14d可求得该工序钻头转速n=
127.4r/min参照Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=510r/min再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度为v=30m/min
5.
2、时间定额的计算
5.
2.1.基本时间tj的计算
(1)钻孔3-φ11工步查表2-19,得y+Δ=10mmT=l/nf=
0.26min=
15.76s
(2)钻孔3-φ
16.5工步根据表5-41,铰圆柱孔的基本时间可由公式tj=L/fn=l+l1+l2/fn求得式中l
2、l1由表5-42按kr=
15、ap=(D-d)/2=(
9.96-
9.8)/2=
0.08的条件查得l1=
0.37mm;l2=15mm;而l=10mm;f=
0.36mm/r;n=97r/min.将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=
9.19s
(3)锪孔工步同上,根据表5-41可由公式tj=L/fn=l+l1+l2/fn求得该工步的基本时间式中l
2、l1由表5-42按kr=
15、ap=(D-d)/2=(10-
9.96)/2=
0.02的条件查得l1=
0.19mm;l2=13mm;而l=12mm;f=
0.3mm/r;n=140r/min.将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=12mm+
0.19mm+13mm/
0.4mm/minx97r/min=
0.6min=36s
5.
2.2.辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述,辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=
0.15~
0.2tj这里取ta=
0.15tj则各工序的辅助时间分别为钻孔φ11工步的辅助时间为ta=
0.15x
25.76s=
3.864s;钻孔φ
16.5工步的辅助时间为ta=
0.15x42s=
6.3s;精铰工步的辅助时间为ta=
0.15x36s=
5.4s;
5.
2.
3.其他时间的计算除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间由于端盖的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作的时间tb是作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%~4%,这里均取3%,则各工序的其他时间可按关系式(3%+3%)(tj+ta)计算,它们分别为钻孔工步的其他时间为tb+tx=6%x28s+
4.2s=
1.93s;粗铰工步的其他时间为tb+tx=6%x42s+
6.3s=
2.90s;精铰工步的其他时间为tb+tx=6%x36s+
5.4s=
2.48s;
5.
2.4.单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为钻孔工步tdj钻=28s+
4.2s+
1.08s=
34.13s;粗铰工步tdj粗铰=42s+
6.3s+
2.90s=
51.20s;精铰工步tdj精铰=36s+
5.4s+
2.48s=
43.88s;因此,此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=
34.13s+
51.20s+
43.88s=
129.21s将上述零件工艺规程设计的结果,填入工艺文件
6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛地运用于机械加工,检测和装配等整个工艺过程中在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,一直都是生产厂家所追求的目标正确地设计并合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段
6.1提出问题
(1)怎样限制零件的自由度法兰盘以孔为定位基面,一个心轴能限制两个自由度,再用螺母及压板使工件压紧
(2)怎样夹紧;对于回转体这样的零件,大多数要在上面钻多个孔,而且一般是均匀分布的,这样以来,要求在固定钻床上加工的各个孔都是在绕法兰盘的中心转过一定的角度而获得
(3)设计的夹具怎样排削;此次加工利用麻花钻和铰刀,排削通过钻模板与工件之间的间隙排削
(4)怎样使夹具使用合理,便于装卸
6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度,保证夹具的操作方便,夹紧可靠,使用安全,有合理的装卸空间,还要注意机构密封和防尘作用,使设计的夹具完全符合要求本夹具主要用来对φ11孔进行加工,这个孔尺寸精度要求为IT9,表面粗糙度Ra
1.6,钻、粗铰、精铰以可满足其精度所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率,降低劳动强度
6.3夹具设计
6.
3.1定位分析
(1)定位基准的选择据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工故将定位元件设计成圆柱心轴,在心轴的限制下,工件已经限制了4个自由度,再用压板与螺母使工件夹紧
(2)定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位,因为该定位元件的定位基准为孔的轴线,所以基准重合△b=0,由于存在间隙,定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差△j=(TD+Td+△S)/2TD=
0.050mmTd=
0.011mm△S=
0.010mm△j=
0.0355mm
6.
3.2切削力及夹紧力的计算刀具Φ11的麻花钻,Φ
16.5锪刀
①钻孔切削力查《机床夹具设计手册》P70表3-6,得钻削力计算公式式中P───钻削力t───钻削深度12mmS───每转进给量
0.1mmD───麻花钻直径Φ
9.8mmHB───布氏硬度,150HBS所以=762(N)钻孔的扭矩式中S───每转进给量
0.1mmD───麻花钻直径Φ
9.8mmHB───布氏硬度,140HBS=8200N·M
②铰孔时的切削力查《机床夹具设计手册》P70表3-6,得钻削力计算公式式中P───切削力t───钻削深度12mmS───每转进给量
0.4mmD───铰孔钻直径Φ10mmHB───布氏硬度,140HBS所以=73(N)铰孔的扭矩式中t───钻削深度12mmS───每转进给量
0.4mmD───铰刀直径Φ10mmHB───布氏硬度,140HBS=600(N·M)
③钻孔夹紧力查《机床夹具设计手册》P70表3-6,查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式式中φ───螺纹摩擦角───平头螺杆端的直径───工件与夹紧元件之间的摩擦系数
0.16───螺杆直径───螺纹升角Q───手柄作用力L───手柄长度则所需夹紧力=766(N)根据手册查得该夹紧力满足要求,故此夹具可以安全工作
6.
3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为本夹具是一个专用固定式钻模,为了使钻孔能够更短时间完成,钻套采用快换钻套来完成钻、扩、铰的加工内容安装工件时先将夹紧螺母拧松,移动开口垫圈,让工件靠紧各定位表面,插入开口垫圈,拧紧夹紧螺母,便可进行加工定位元件定位元件是用以确定正确位置的元件用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位该设计用定位心轴、压板
6.
3.4确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻、锪的加工,最终达到工序简图上规定的加工要求,故选用快换钻套作为刀具的导向元件,查表9-13,确定钻套高度H=30d=2×
10.5=21mm,排泄空间h=
0.7d=
7.35mm
7.体会与展望三周的课程设计已经结束了回想2学习机械制造工艺与装备的过程中,既有快乐又有烦恼这次课程设计的基本目的在于巩固和加深理论知识的掌握,培养我们综合运用工艺知识的能力通过课程设计的环节,我们锻炼出了具有设计零件机械加工工艺规程的能力,掌握了加工方法及其机床、刀具、切削用量的选择与应用,还学会了使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准,以及学会了绘制工序图、制作工艺卡片……就个人而言,通过这次课程设计,我了解并认识一般的机器零件的生产工艺过程,巩固和加深了已学过的技术基础课和专业课的知识,理论联系实际,对自己未来将从事的工作进行一次适应性的锻炼,从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础通过这次设计,也是我们看到了自己身上的很多不足之处我们对以前所学的课程掌握的不够,不能把它们很熟练的运用起来,还有我们分析问题、解决问题的能力还有待于提高所以我们要在以后的工作、学习中要更加刻苦,努力提高自己的知识和综合素质
8.参考文献【1】崇凯主编《机械制造技术基础课程设计指南》化学工业出版社2006【2】李昌年主编《机床夹具设计与制造》机械工业出版社2006【3】杨峻峰主编《机床及夹具》清华大学出版社2005【4】吴拓主编《现代机床夹具设计》化学工业出版社2009【5】曾志新《机械制造技术基础》武汉理工大学出版社2001【6】黄如林主编《切削加工简明实用手册》化学工业出版社2004【7】
[11]艾兴肖诗纲主编《切削用量简明手册》机械工业出版社2002。