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課程設計說明書
機械制造技術課程設計說明書
設計題目：法蘭盤加工工藝及車Ф62內孔夾具設計
班 級： 機械
學 號：
姓 名：
指導教師：
機械工程系
2018年 12月29日
目 錄
序 言 2
第一章 零件的分析 3
1.1零件的作用 3
1.2零件的工藝分析 3
第二章 工藝規(guī)程設計 5
2.1毛坯選擇與毛坯圖說明 5
2.2基面的選擇 5
2.3制訂工藝路線 6
2.4機械加工余量及工序尺寸的確定 7
第三章 車床夾具設計 12
3.1專用夾具的提出 12
3.2定位分析 12
3.3夾具的夾緊方案 14
3.4 夾具設計及操作簡要說明 15
總 結 16
參 考 文 獻 17
序 言
機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：
1 能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，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，保證零件的加工質量。
2 提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而且能保證加工質量的夾具的能力。
3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。
就我個人而言，我希望通過本次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加生產實踐打下一個良好的基礎。
由于能力所限，設計尚存在許多不足之處，懇請各位老師予以指教。
第一章 零件的分析
1.1零件的作用
法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產現(xiàn)場，到處都是法蘭連接的管道和器材。
法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產現(xiàn)場，到處都是法蘭連接的管道和器材。
該法蘭盤結構簡單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有外圓、圓孔，端面，，其次就是φ11孔及φ16.5孔，孔的加工表面在圓周上，通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。
1.2零件的工藝分析
法蘭盤共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：
1．以Φ80孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Φ62±0.015孔及其倒角以及與其垂直的端面，Φ80h11外表面，兩個M64×1.5的槽，Φ36 0+0.62孔以及與其垂直的端面，Φ52g6外表面B及退刀槽，三個互成120°的Φ16.5階梯孔的兩端面。
2．以A面為基準的加工表面
這一組加工表面包括：三個互成120°的Φ16.5階梯孔，一個側面C,一個平面D。
這兩組表面之間有著一定的位置要求，主要是：
Φ62±0.015孔對B端面的徑向圓跳動公差為0.04mm。
由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
第二章 工藝規(guī)程設計
2.1毛坯選擇與毛坯圖說明
根據零件材料HT150確定為鑄件，可知毛坯的鑄造方法選用永久型鑄造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
鑄件尺寸公差為12級，又由于是大批量生產，毛坯制造采用永久型鑄造。公差等級為CT9級（機械制造工藝設計《簡明手冊》P38），選取鑄件錯箱值為0.1mm。
對大批量生產的鑄件加工鑄件加工余量中查《機械制造工藝補充教材》P359~360，選取等級精度為2級。各加工表面總余量7mm。
2.2基面的選擇
法蘭盤的外圓∮52g6既是裝配圖基準，又是設計基準。為避免由于基準不重合而產生的誤差，選用外圓∮52g6為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選外圓∮52g6及A端面作為精基準。
由于法蘭盤全部表面都需要加工，而外圓∮52g6既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求，固選外圓∮52g6及A端面為粗基準。
2.3制訂工藝路線
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內 容
設 備
工 藝 裝 備
1
鑄造
2
熱處理
時效退火
3
粗車
粗鏜
粗車∮80h11的外圓面及端面及臺階面；粗鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內徑百分尺、三爪卡盤
4
粗車
粗鏜
粗車C面，外圓∮52g6及臺階A面，外圓∮120；粗鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
0
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內徑百分尺、三爪卡盤
5
半精車
半精鏜
半精車D面，外圓∮80h11及臺階面；半精鏜∮62.4，∮62±0.015，倒角1×30·及1×45·
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內徑百分尺、三爪卡盤
6
半精車
半精鏜
半精車C面，外圓∮52g6及臺階A面，外圓∮120
半精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
0并切溝槽
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、內徑百分尺、三爪卡盤
7
精車
精鏜
精車外圓∮52g6及臺階面A面；精鏜孔∮36+0.02孔及其倒角
及溝槽
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤
8
精車
精鏜
精車外圓∮80h11；精鏜∮62.4、∮62±0.015、倒角1×30·及1×45·
車螺紋M64×1.5
C620-1型臥式車床
外圓車刀、游標卡尺、極限量規(guī)、三爪卡盤
9
粗銑
大圓盤兩平面
立式銑床X51
專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標卡尺
10
精銑
精銑54平面，精銑34.5平面
立式銑床X51
專用夾具、高速鋼鑲嵌式端面銑刀、游標卡尺
11
插削
∮36+0.02內孔鍵槽
0
立式插床B5020
專用夾具、插刀、游標卡尺
12
鉆、锪孔
鉆3—∮11孔；锪∮16.5孔
立式Z525鉆床
專用夾具、鉆刀、游標卡尺
13
鉆
∮4小孔和∮18的盲孔
立式Z525鉆床
專用夾具、鉆刀、游標卡尺
14
去毛刺
15
終檢
2.4機械加工余量及工序尺寸的確定
確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圖樣的要求標注。當無基準裝換時，同一表面多次加工的工序尺寸只是與工序（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。
在這里只列出圓柱面的工序尺寸：
2.5切削用量、時間定額的計算
在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量，即背吃刀量，進給量切削速度，確定方法是先確定切削深度和進給量，再確定切削速度，用《現(xiàn)代制造工藝設計方法》公式:
換算出查表或計算法所得的轉速，根據轉速在選擇機床實有的主軸轉速表取接近的主軸轉速作為實際轉速，對粗加工選取實際切削速度，實際進給量和背吃刀量后，還要校驗機床功率是否夠等，才能作為最后切削用量填入。
1.切削用量的計算
鉆孔∮11
工藝要求：孔徑d=11，孔深L=15mm，精度為H12~13
（1）選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑d0=10mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，
（2） 進給量的確定 按加工要求決定進給量，根據表2-7，當加工精度要求為H12~H13，鑄鐵強度為700MPa，d=10mm時，f=0.27~0.32mm/r，考慮到鉆頭強度允許的進給量及機床進給機構強度，故取f=0.2mm/r。
（3）切削速度的計算 由表2-13，當加工為第五類，f=0.28mm/r，雙橫刃磨的鉆頭，d=11mm時，V=12m/min.
由公式得n=1150mm/r，根據Z525鉆床說明書可選擇此速度
檢驗機床扭矩及功率與加工φ18相同，故符合。
鉆孔3-φ16.5
加工材料HT150，強度700MPa。
工藝要求：孔徑d=16.5，孔深L=10mm，精度為H12~H13，機床為Z525立式鉆床
（1）選擇高速鋼麻花鉆頭 其直徑d=16mm，鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，
（2） 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉進給量f=0.2mm/r。
3）切削速度的計算 由表2-13，切削速度v選取為40m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=63.95 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=280.6r/min ,根據Z525鉆床說明書可選擇n=770r/min。
锪孔工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.05mm。
2) 進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉進給量f=0.05mm/r。
3） 切削速度的計算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉速n=127.4r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=510r/min ,再將此轉速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=30m/min。
2.6時間定額的計算
1.基本時間tj的計算
（1） 鉆孔3-φ11工步
查表2-19，得y+Δ=10mm
T=l/nf=0.26min=15.76s
（2） 鉆孔3-φ16.5工步
根據表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=10mm; f=0.36mm/r; n=97r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=9.19s。
（3）锪孔工步
同上，根據表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。
2．輔助時間ta的計算
根據第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：
鉆孔φ11工步的輔助時間為：ta=0.15x25.76s=3.864s;
鉆孔φ16.5工步的輔助時間為：ta=0.15x42s=6.3s;
精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x36s=5.4s;
3. 其他時間的計算
除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于端蓋的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%x(28s+4.2s)=1.93s;
粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;
精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;
4．單件時間tdj的計算
這里的各工序的單件時間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=28s+4.2s+1.08s=34.13s;
粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;
精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;
因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。
將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。
（注：其他工序內容詳見工序卡）
第三章 車床夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
由指導老師的分配，決定設計車Φ62孔的專用夾具。
3.1專用夾具的提出
本夾具主要用于車Φ62孔，粗糙度為Ra1.6，精度要求較高，故設計夾具時，既要考慮如何提高生產效率，也要考慮產品質量。
3.2定位分析
定位誤差是指采用調整法加工一批工件時，由于定位不準確而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。
當采用夾具加工工件時，由于工件定位基準和定位元件的工作表面均有制造誤差使定位基準位置變化，即定位基準的最大變動量，故由此引起的誤差稱為基準位置誤差，而對于一批工件來講就產生了定位誤差。如圖1所示
圖1用V型塊定位加工時的定位誤差
當定位基準與工序基準不重合時，就產生了基準不重合誤差。基準不重合誤差即工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量。
定位誤差指一批工件采用調整法加工，僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準不重合誤差組成。
根據相關公式和公差確定具體變動量。如圖2，兩個極端情況：情況1：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"高"得加工尺寸；情況2：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"低"得加工尺寸。且該工序定位誤差
圖2 定位誤差
=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2
=Td1/(2sina/2)+Td2/2
=0.043/2sin45+0.03/2
0.392
3.3夾具的夾緊方案
1.刀具： 采用硬質合金鏜刀
機床： 臥式銑鏜床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
2.夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=6m，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠
3.4 夾具設計及操作簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇由六角螺母、圓墊圈、支柱、鉸鏈壓板和帶肩六角螺母等組成的夾緊機構夾緊工件。本工序車削余量小，車削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
總 結
緊張而有繁忙的三周的課程設計結束了．當我快要完成老師下達給我的任務的時候，我仿佛經過一次翻山越嶺，登上了高山之顛，頓感心曠神意，眼前豁然開朗。
這次課程設計的基本目的在于鞏固和加深理論知識的掌握，培養(yǎng)我們綜合運用工藝知識能力。通過課程設計的環(huán)節(jié)，我們鍛煉出了具有設計零件機械加工工藝規(guī)程的能力，掌握了加工方法及其機床、刀具、切削用量的選擇與應用，還學會了使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準，以及學會了繪制工序圖、制作工藝卡片等等
通過這次課程設計，希望了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性的鍛煉，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎。這也是難得的機會讓我們更好了解從原料到產品成型、完工的所有工序。
通過課程設計，使我深深體會到干任何事都必須要有耐心細致，說實話，課程設計真的有點累，當我一手清理自己的設計成果，回想起這三周路程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。
最后，我要感謝老師對我們的耐心指導，老師孜孜不倦的教誨使得我們的設計得以順利完成，很感謝老師在這段時間教會了我們很多東西使我們受益匪淺，讓我們在邁入社會前有一個磨礪自己的機會，認識到團隊合作的精神的重要性。
參 考 文 獻
【1】 周宏甫主編，高等教育出版社，機械制造技術基礎（第二版）
【2】王紹俊主編．機械制造工藝設計手冊．機械工業(yè)出版社，1985．
【3】《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組編．金屬機械加工工藝人員手冊．上海科學技術出版社，1983．
【4】上海柴油機廠工藝設備研究所編．金屬切削機床夾具設計手冊．機械工業(yè)出版社,1984．
【5】南京市機械研究所主．金屬切削機床夾具圖冊．機械工業(yè)出版社，1986．
【6】呂周堂、陳曉光主編．互換性與技術基礎．中國科學技術出版社,1994．
【7】宋凱主編.《機械制造技術基礎課程設計指南》.化學工業(yè)出版社2008
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