机械制造基础课程设计说明书 2

课程设计说明书机械制造技术基础设计题目“法兰盘”零件机械加工工艺及3×φ17.5孔钻夹具设计（批量生产）学院机电工程学院班级10机制一班学号100611042姓名权权指导教师老师目录序言 (1)一、零件的分析 (1)（一）零件的作用 (1)（二）零件的工艺分析 (2)二、工艺规程设计 (2)(一)确定毛坯的制造形式 (2)（二）基面的选择 (3)（三）制定工艺路线 (3)1.工艺路线方案一 (3)2.工艺路线方案二 (4)3. 工艺方案的比较与分析 (4)4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)三、夹具设计 (6)（一）问题的提出 (6)（二）、夹具设计 (6)⒈定位基准的选择 (6)⒉切削力及夹紧力计算 (7)⒊定位误差分析 (8)⒋夹具设计及操作的简要说明 (8)总结 (9)参考文献 (9)致谢 (10)序言机械制造工艺课程设计是在我们基本完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。

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复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1、能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地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。

2、提高结构设计的能力。

通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3、加强使用软件及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。

最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

本说明书主要是CA6140法兰盘的有关工艺规程及夹具的设计说明,由于本身能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢。

一、零件的分析（一）零件的作用CA6140法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。

车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。

法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。

零件的 Φ100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为mm 4φ上部为mm 6φ定位孔，实现精确定位。

法兰盘中部的通孔则给传递力矩的94φ⨯标明通过，本身没有受到多少力的作用。

（二）零件的工艺分析CA6140法兰盘共有两组加工的表面。

先分述如下：1．以190φmm 孔为精基准的加工表面。

这一组加工表面包括：一个054.0090+φ 的通孔；一个101φ盲孔；109φ孔及其倒角；120φ端面。

2.以Φ90端面为加工表面。

这一组加工表面包括：EOS 203φ⨯孔；123φ⨯水平孔；123φ⨯斜孔；5.173φ⨯孔。

这两组加工表面之间没有一定的位置要求，只需保证其加工精度要求即可。

二、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。

零件结构又比较简单，是大批量,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用锻造成型。

零件形状并不复杂，而且零件加工的轮廓尺寸不大,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用模锻。

（二）基面的选择工艺规程设计中重要的工作之一。

定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

（1）粗基准的选择。

对于法兰盘零件而言可归为轴类零件，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相互位置精度较高的不加工表面作粗基准。

选择比较平整、平滑、有足够大面积的表面，并且不许有浇、冒口的残迹和飞边。

根据这个基准选择原则，现取φ320外圆作为粗基准，利用三抓卡盘限制5个自由度，可以车削加工φ189外圆和φ147端面。

（2）精基准的选择。

以189φ为精基准加工表面。

这一组加工表面包括：320φ右端面；054.0090+φ、Φ101和128φ孔。

（三）制定工艺路线制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，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。

1.工艺路线方案一工序10 模锻成型。

工序15 时效处理。

工序20 车φ320外圆，粗车、半精车Φ320左端面，粗镗、精镗054.0090+φ内孔，粗镗、精镗φ101内孔，粗镗精镗φ209内孔，以及φ209内孔倒角。

工序30 车φ147端面。

工序45 中检。

工序40 钻3×Φ20EOS 孔。

工序50 钻3×Φ12水平孔。

工序60 钻3×Φ12斜孔。

工序70 钻、扩钻3×Φ17.5孔。

工序75 终检2.工艺路线方案二工序10 模锻成型。

工序15 时效处理。

工序20 车φ189外圆、φ147右端面。

工序30 粗车、半精车Φ320左端面，粗镗、精镗054.0090+φ内孔，粗镗、精镗φ101内孔，粗镗精镗φ209内孔，以及φ209内孔倒角。

工序45 中检。

工序40 钻3×Φ20EOS 孔。

工序50 钻3×Φ12水平孔。

工序60 钻3×Φ12斜孔。

工序70 钻3×Φ17.5孔，工序75 终检3. 工艺方案的比较与分析上述两种工艺方案的特点在于：方案一是以粗基准Φ189外圆加工大端面及其内孔，在第一道工序中加工完成一些精加工，再以精加工后的面为精基准加工其他面。

再通过加工右端面，用作基准加工Φ20孔，再利用054.0090+φ、Φ20孔以及右端面一面两销定位方式进行定位加工油孔。

方案二中考虑到粗基准加工工步过多，对工件精度有一定影响，故而采用以Φ320为粗基准加工Φ189外圆和右端面作为精基准，其中以Φ189精基准加工Φ320左端面以及054.0090+φ通孔、Φ101盲孔、Φ209盲孔以及倒角。

综合以上两种方案，方案二第一道工序中把精基准加工出来，位置度误差明显比方案一要小，方案二中最后钻Φ17.5孔时没有用到扩孔，孔的粗糙度要求是6.3um ，麻花钻的加工精度在25~6.3um ，理论上可以达到加工要求，这样就对工人要求较高，又因为扩孔钻的加工精度为6.3~3.2um 所以应该采用扩孔钻，结合以上分析，综合方案为：工序10 模锻成型。

工序15 时效处理。

工序20 车φ189外圆、φ147右端面。

工序30 粗车、精车Φ320左端面，粗镗、精镗054.0090+φ内孔，粗镗、精镗φ101内孔，粗镗精镗φ209内孔，以及φ209内孔倒角。

工序45 中检。

工序40 钻3×Φ20EOS 孔。

工序50 钻3×Φ12水平孔。

工序60 钻3×Φ12斜孔。

工序70 钻、扩钻3×Φ17.5孔。

工序75 终检总工艺方案的分析：本方案基本克服了一二方案的缺点，继承它们的优点。

可以做到基准位置度误差较小，避免多次装夹，最后一道工序中满足了批量生产的要求。

4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，参照《实用机械加工工艺手册》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：（单位mm ） 加工表面 工序（或工步）名称 工序（或工步）余量 工序（或工步）基本尺寸 工序（或工步） 经济精度 工序（或工步）尺寸及其偏差 表面粗糙度（Ra ） 公差等级 公差右端面粗车 3 6.3 毛坯 3Φ189外圆粗车2Z=9 41 41 6.3 毛坯2Z=9 50 —— 2.0 50 1.0左端面粗车 2.5 10 半精车 1.7 6.3 粗镗三、夹具设计（一）问题的提出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。

本次设计加工φ17.5mm孔的钻床夹具，本夹具将用于Z3040型摇臂钻床，刀具材料为高速钢，在法兰盘的φ190mm外圆表面上加工孔。

利用本夹具主要用来加工φ17.5mm，这个孔内表面的粗糙度要求为3.6aR，在加工前先加工φ20mm孔，且法兰盘的φ190mm外圆表面和φ320mm 段两侧平面均已经过半精加工。

加工φ17.5mm孔的整个过程包括车、钻、镗三步，因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率，主要考虑到需要加工三个φ17.5mm的孔，为了挺高加工效率，所以应选择分度盘，使其与工件一起转动从而达到加工三个φ17.5mm的孔，节省时间，提高了效率。

（二）、夹具设计⒈定位基准的选择由零件图知，φ17.5mm孔对φ320mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以φ320mm段右侧端面为主要定位基准面，以φ90mm外圆表面和φ20mm段一侧小平面为辅助定位面，共限制6个自由度，使工件完全定位，因此这一定位方案可行。

为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套，而且钻套端形状与φ190mm 外圆表面一致。

⒉切削力及夹紧力计算 钻φ17.5mm 孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻φ４mm 孔时的切削力和加紧力。

刀具：高速钢麻花钻，φ17.5mm 。

钻孔时的轴向力查表1-2-7文献[1]，NF k y Z C k f d C F F F F F Fy Z F F F 28000.13.05.177.4281.90.1,8.0,0.1,7.4281.98.00.10=⨯⨯⨯⨯======由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿φ320mm 段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为：l H f KLQ +=181.9，摩擦系数1f 查[4]表3-19，1f =0.25。

安全系数 54321K K K K K K =，式中 K 1————基本安全系数1.5；K 2————加工状态系数1.2；K 3————刀具钝化系数1.5，由文献[4]表3-20查得；K 4————切削特点系数1.0；K 5————考虑加紧动力稳定性系数1.3。

L=20mm, H=42mm, l=34mmN Q 9904344225.0206403.10.15.12.15.181.9=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=查表3-26文献[4]，知d=80mm 的螺栓许用加紧力10094=许Q ，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。