机械制造工艺学课程设计说明书(法兰盘内套轴)

题 目:法兰盘内套轴机械加工工艺规程及工艺装备设计

学生姓名 XXX 专 业 工业工程 学 号 20101935 班 级 2010级6班 指导教师

机械工程学院

2012年5月15 日

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一． 机械制造工艺学课程设计任务书 ······························ 错误！未定义书签。 二． 计算生产纲领，确定生产类型 ·································· 错误！未定义书签。 三．工艺规程设计 ···················································································· 5

3.1零件分析 ························································································· 5

3.1.1类型及功用 ·············································································· 6 3.1.2结构分析 ················································································· 6 3.2零件的毛坯 ······················································································ 6 3.3定位基准的选择 ················································································ 6

3.3.1粗基准的选择 ··········································································· 7 3.3.2精基准的选择 ··········································································· 7 3.4零件加工工艺路线的拟定 ···································································· 8 3.5工序设计 ························································································· 8

3.5.1工序尺寸的计算 ········································································ 9 3.5.2切削用量的计算 ········································································ 9

四．专用夹具的设计 ···················································································· 12

4.1定位方案的选择 ··············································································· 12 4.2夹紧方案的选择 ··············································································· 13 4.3夹紧力方向、作用点的选择及确定 ······················································· 14

五． 机械加工工艺过程卡……………………………………………………………… 六． 机械加工工序卡片……………………………………………………………

七．收获及心得体会 ··············································································· 14 致谢 ········································································································ 15 参考文献 ································································································· 16

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一． 机械制造工艺学课程设计任务书

重庆大学本科学生课程设计任务书

课程设计题目 学院 机械工程学院 工 艺 课 程 设 计 专业 工工 年级 2008级 已知参数和设计要求： 已知参数：1）零件图； 2）生产批量。 设计要求：1）确定零件生产类型，对零件进行工艺分析； 2）确定毛坯的种类及制造方法，确定毛坯余量，完成毛坯图； 3）在计算机辅助工艺设计软件下KMCAPP 的支持下，拟定零件的机械加工工艺规程，并确定指定工序的加工余量、工序尺寸、工时定额、机床设备、工艺装备等； 4）夹具设计（完成指定工序的夹具草图、总装图及夹具零件图设计）； 5）撰写课程设计说明书。 学生应完成的工作： 1．绘制零件图； 2．绘制毛坯图； 3．制定零件的机械加工工艺规程（或工艺过程卡片和工序卡片）； 4． 夹具总装图、夹具主要零件图； 5． 撰写课程设计说明书。 目前资料收集情况（含指定参考资料）： 1．《机械制造工艺及专用夹具设计指导》； 2．《机械制造工艺设计手册》； 3．《材料成型技术基础》 4．《机械制造技术基础》 5．《机床夹具设计图册》 6．《机床夹具设计手册》 7． 《切削用量手册》 课程设计的工作计划： 1．第一周：1）设计动员，完成零件分析，绘制零件图；2）完成毛坯的选择，绘制毛坯图；3）制定零件的机械加工工艺过程；4）完成指定工序的工序设计； 2．第二周：1）明确夹具设计任务；2）定位方案的确定；3）夹紧方案的确定；4）对刀导向元件的确定；5）夹具总图的绘制；6)夹具有关尺寸及技术要求的标注；7)撰写设计说明书；8)课程设计答辩。 任务下达日期 2010 年 12 月 20 日 指导教师 鞠萍华 （签名） 完成日期 2011 年 1 月 8 日 学 生 郑晓敏 （签名） 2

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二． 计算生产纲领，确定生产类型

1．生产纲领。生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算： N=Qn(1+a%)(1+b%) 式中 Q—产品的年生产纲领（台/年） N—每台产品中该零件的数量（件/台） A—备品的百分数 B—废品的百分数。

2。生产类型，生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。生产类型的划分，主要取决于生产纲领，即年产量。不同生产类型的零件的加工工艺有很大的不同（见表4-8）。因此，制订工艺规程时，首先 应根据零件的生产纲领确定其相应的生产类型。生产类型确定以后，零件制造工艺过程的总体轮廓也就勾画出来了。

表4-8 各种生产类型的生产纲领及工艺特点

生产类型纲单件生领及特点 生重型机＜5 产械 ＜20 20~200 200~500 500~5000 ＞5000 类中型机5~100 100~300 300~1000 ＞1000 产 小批 成批生产 大量生产 中批 大批 3

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型 械 轻型机＜100 100~500 械 毛坯的自由锻造，木模手部分采用模锻，金广泛采用模锻、机器制造制造方工造型；毛破精度属模造型；毛坯精型等高效方法；毛坯精度法及加低，余量大 工余量 通用机床和部分通用机床按机群式机床设排列；部分采用数备及机自动机床；机床按专用机床及高效高效专用夹具；定程及自度及余量中等 高，余量小 500~5000 5000~50000 ＞50000 控机床及柔性制造动测量控制尺寸 床布置 零件类别分工段单元 工排列 艺夹具及通用夹具，标准福通用夹具，专用或高效专用夹具；定程及自特尺寸保建或组合夹具；划组成夹具；定程法动测量控制尺寸 点 证 线试切保证尺寸 保证尺寸 刀具、量通用刀具，标准量专用或标准刀具、专用刀具、量具，自动测具 零件的低。多采用钳工修互换性 配 具 配对制造。互换性多数互换，部分试全部互换，高精度偶件采配或修配 用分组装配、配磨 量具 量 工艺文编制简单的工艺过编制详细的工艺编制详细的工艺过程、工件的要

程卡片 过程卡片及关键序卡片及调整卡片 4

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求 用传统加工方法，生产率 生产率低，用数控机床可提高生产率 成本 对工人较高 工序的工序卡片 中等 高 中等 低 对操作工人的技术要求需要技术熟练的工许一定熟练程度的技术人 要求 发展趋控机床，加工中心柔性制造系统或制造系统、车间过无人工势 及柔性制造单元 柔性自动线 厂，实现自适应控制 该零件为法兰盘内套轴，生产类型为重型机械大批量生产，工艺特点如上表要求，广泛采用模锻、机器制造型等高效方法；毛坯精度高，余量小；高效专用夹具；定程及自动测量控制尺寸；专用刀具、量具，自动测量；零件的互换性：全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨；工艺文件的要：编制详细的工艺过程、工序卡片及调整卡片；生产率高；成本低；对工人的技术要求：对操作工人的技术要求较低，对调整工人的技术要求较高；发展趋势：用计算机控制的自动化制造系统、车间过无人工厂，实现自适应控制。 三．工艺规程设计 3．1零件类型及其功能

本题目所用的是法兰盘内套轴，该零件属于轴类零件，是一个法兰盘

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较低，对调整工人的技术的技术工人 要求较高 采用成组工艺，数采用成组工艺，用用计算机控制的自动化[键入文字]

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的内套轴，主要用于实现法兰盘的连接支撑的功能，在其工作过程中经常承受冲击、径向载荷。 3．1．1结构分析

该法兰盘内套轴是连接法兰盘，并其支撑作用。 主要的加工表面有：

直径为Φ35mm、宽为35mm的圆轴表面。 直径为Φ40mm、长为21mm的圆轴表面。 直径为Φ46mm、长为18mm的圆轴表面。 直径为Φ38mm、长为6mm的圆轴表面。 直径为Φ25的中心孔。

直径为Φ76mm、宽50mm的圆盘。 3．2零件的毛坯

零件材料为45钢。考虑到零件在工作过程中则经常承载载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。属于大批大量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上也考虑，也是应该的。 3．3定位基准的选择

基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，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，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。

3．3．1粗基准的选择

在轴类零件的加工中，应该以内孔的中心线做为基准，现选取25mm

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的轴中心孔作为粗基准。

3．3．3精基准的选择

在精基准的选择过程中要考虑多方面的问题，应遵循“重合基准”原则、“基准统一”原则、“互为基准”等原则。当设计基准与工序基准不能重合时，应进行换算，另外以后也要专门计算，现不做详述。选择精基准时，一定要保证工件定位准确，加紧稳定可靠，夹具结构简单、操作简便。

3．4零件加工工艺路线的拟定 最后的工艺路线确定如下： 工序1： 车两大端面

工序2： 粗车35mm、40mm、46mm、38mm外圆 工序3： 半精车35mm、40mm、46mm、38mm外圆 工序4： 精车35mm、40mm、46mm、38mm外圆 工序5： 车左右圆盘端面 工序6： 钻中心孔Φ25mm 工序7： 铰中心孔Φ25mm 工序8： 端面倒角 工序9： 轴热处理 工序10： 终检

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 3．5工序设计

\"法兰盘内套轴\"零件材料为45钢，硬度为：207~241HBS, 生产类型为

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大批大量成批生产，采用锻锤上合模模锻毛坯，公差等级CT:8~10，取为10级。机械造型加工余量等级为E~G级，取F级。 3．5．1工序尺寸的计算

现采用经验法查找机械加工余量： （1） 大端面、倒角

考虑到大端面的表面加工等级为6级，因此需要粗车、半精车、精车才能达到要求，根据经验值可得以下加工余量： 粗车：2.8mm 半精车：2.0mm 精车：0.5mm 单边加工余量2Z=2.65mm （2）中心孔表面

中心孔表面粗糙度为1.6~3.2，要达到此精度要求，查《机械制造技术基础》\"表面加工方法的选择\"知精度等级需达到7~9级才行，需因此需要钻孔、扩孔、铰孔才能达到要求，根据经验值可得到加工余量：

钻孔：1.6mm 扩孔：1.0mm 铰孔：0.8mm 加工余量Z=1.6+1.0+0.8=3.4mm

（3）外圆表面粗糙度为1.6~3.2，精度要求很高，为6~8级。同理可得：粗铣：1.5mm 半精铣：1.0mm 精铣：0.8mm 加工余量Z=3.3mm 3.5.2切削用量的计算 工序1： 车两大端面

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查上表和计算得：

主轴转速8000rpm ,进给速度F=2900 mm/Min ，轴向切削深度Ad=0.420mm ，基本速度Rd=1.800mm

工序2： 粗车35mm、40mm、46mm、38mm外圆

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同上。

工序3： 半精车35mm、40mm、46mm、38mm外圆

S=8000rpm F=2900 mm/Min Ad=0.420mm Rd=1.200mm 材料移除率1461.600mm3/min、粗糙度0.0614mm 工序4： 精车35mm、40mm、46mm、38mm外圆

S=8000rpm F=2900 mm/Min Ad=0.077mm Rd=0.155mm 材0.0024mm

料

移

除

率

34.800

mm3/min

、

粗

糙

度

工序5： 车左右圆盘端面

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主轴转速8000rpm ,进给速度F=2900 mm/Min ，轴向切削深度Ad=0.420mm ，基本速度Rd=1.800mm 工序6： 钻中心孔Φ25mm

选用机床Z525立式钻床

钻孔至25.8mm，单边余量Z=0.8mm，一次钻去全部余量，背吃刀量（切削深度）ap1.2 mm。进给量 f=0.2mm/r 计算公式： v=πdn/1000(m/min)

式中：d——工件待加工表面的直径（mm）

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n——车床主轴每分钟的转速（r/min

根据有关手册，确定钻床的切削速度为V=50(m/min),则有 工序7： 铰中心孔Φ25mm

铰孔至Φ25mm，一次铰去全部用量，a 工序8： 端面倒角 工序9： 轴热处理 工序10： 终检 4专用夹具的设计

夹具设计应满足零件加工工序的精度要求； 应能提高加工生产率； 操作方便、省力、安全； 具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本；夹具元件应满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求； 具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修 4.1定位方案的选择

根据六点定位原理确定工件的定位方式。该工序为铣工件外沿齿，要求在铣齿时限定工件的六个自由度即完全定位。

由《机床夹具设计手册》P263，选择材料为45，热处理后HRC为38—43的定位销来夹具体自由度。

为了工件的移动，采用以工件上的外圆柱面作为定位基准的定位方式。即将工件上某一外圆柱面的轴线，与夹具上定位元件的圆柱孔、半圆孔的轴线或V型块的纵中剖面重合，以使工件定位。在圆柱孔中定位时，为防止定位圆柱面的轴线倾斜，可利用工件上与此定位圆柱面在一次装夹中加工出来的垂直端面作为辅助定位面。

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4.2夹紧方案的选择

由零件图可知工件的中心线由同轴度的要求，其设计基准为零件中心线。夹具以底座以及外圆柱面为支撑，通过圆盘螺钉夹紧。

由《机床夹具设计手册》P234，按GB2148-80选择带肩六角螺母。 4.3夹紧力方向、作用点的选择及确定

由于φ25-0.0025mm又同轴度公差要求，以及孔轴线对底面有垂直度公差，所以应使零件的径向固定夹紧以保证加工精度要求。夹紧力的方向沿轴线方向，作用点为定位花键块和圆形压板与齿轮外接触部分。 五．机械加工工艺过程卡片

见附表。

六．机械加工工序卡片

见附表。

七 .收获及心得体会

通过近两个星期的机械制造课程设计，使我的知识水平和能力又得到了更进一步的提高，自从题目布置以后，我们便开始进行初步的计算和设计，首先开始设计和计算工序尺寸和机械加工余量，进一步设计和绘制零件图，接着设计和绘制夹具的装配图，通过几天的绘制工作，不仅锻炼了我的绘图能力，而且也也大大提高了我绘图和分析的效率和速度，为我以后更好地走上工作岗位打下了良好的基础。

零件图和夹具装配图绘制完后，我们便开始了紧张而有序设计说明书编写工作和机械工艺过程卡和工序卡的填写，同时又在计算机上绘制了零件图和夹具体图。

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半个月的机械制造工艺学课程设计转眼间就结束了，半个月以来我们虽然有点辛苦，但是收获颇多，通过一系列的设计工作，不仅让我们更好的复习了以前所学的各门知识，而且牢固地巩固了所学知识，而且在以前所学的基础上也有了更深的提高。而且课程设计也使得我学到了以前书本上学不到的知识，更加丰富了我的头脑，开阔了我的视野，为我以后更好地走上工作岗位提供了丰富的人生资料，同时在设计过程中，同学们相互团结协作和配合，也大大地培养了我团结协作的精神，同时也大大锻炼和提高了我的分析问题和解决问题的能力，也在一定程度上提高了我的动手能力。这次课程设计虽然结束了，但在我看来，人生的设计还正在进行，它将指导我在以后的人生道路上更好地前进。它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之后，进行的一个重要的实践性教学环节。其主要目的是让学生把所学的工艺理论和实践知识，在实际的的工艺、夹具设计中综合地加以运用，进而得到巩固、加深和发展，提高我们分析问题和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计和从事相关的技术工作奠定扎实的基础。通过机械制造工艺课程设计，我们可以在以下几个方面得到锻炼：

1.能熟地运用机械制造技术课程及其他相关课程中的基本理论，以及在生产实际中学习到的实践知识，正确地和解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定等问题，从而保证制造的质量、生产率和经济性。

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2.通过夹具设计，进一步了解我们自己的结构设计能力，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具。

3.进一步提高计算、制图能力，能比较熟练地查阅和使用各种技术资料，如有关的国家标准、手册、图册、规范等

4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和的工作能力。 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，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 致谢

自本课程设计开始以来，从设计开始一直到设计完成，我得到了我们这一组的同学的热情帮助，同时何老师也给了我以很大的帮助，解决了设计中的一些问题。在此，我向何老师和我们这一组的同学致以最真心的谢意，谢谢！

参考文献

[1]赵家奇编，机械制造工艺学课程设计指导书（第二版），机械工业出版社,2000.10.

[2]李云主编，机械制造及设备指导手册，机械工业出版社,1997.8 [3]孟少农主编，机械加工工艺手册（第二版），机械工业出版社,1991.9. [4]徐圣群主编，简明加工工艺手册，上海科学技术出版社，1991.2

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[5]吴宗泽主编.机械设计课程设计手册.高等教育出版社,1992 [6]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,1993 [7]艾兴、肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社,1993

[8]叶伟昌编.机械工程及自动化简明手册.北京：机械工业出版社，2001它

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