《机械制造工艺学》课程设计说明书._机械类课程设计说明书

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《机械制造工艺学》课程设计说明书题目:CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

学院:工学院 姓名: 学号: 班级:机制104班 指导教师:杨卫平 二O一二年十二月 目录(自动生成的目录参考绪论........................................................................................................................-11.2 超声加工相关技术概述..................................................................................-11.2.3 旋转超声加工技术................................................错误!未定义书签。1.3 超声加工技术的国内外研究现状........................................错误!未定义书签。

1.3.1 超声振动切削的研究进展....................................错误!未定义书签。1.3.2 超声复合加工的研究进展....................................错误!未定义书签。1.3.3 超声表面光整加工的研究进展............................错误!未定义书签。1.3.4 旋转超声加工的研究进展....................................错误!未定义书签。1.4 课题研究依据及本文所做的工作........................................错误!未定义书签。旋转超声磨削及其加工机理分析........................................................................-42.2 传统磨削中的材料去除机理................................................错误!未定义书签。

2.2.1 塑性材料的去除机理............................................错误!未定义书签。2.2.2 脆性材料的去除机理............................................错误!未定义书签。2.3 超声加工的材料去除机理....................................................错误!未定义书签。

2.3.1 传统超声加工中的材料去除机理........................错误!未定义书签。2.3.2 旋转超声加工中的材料去除机理........................错误!未定义书签。2.4 旋转超声磨削的材料去除机理............................................错误!未定义书签。

2.5 本章小结................................................................................错误!未定义书签。总结..........................................................................................错误!未定义书签。

参考文献........................................................................................错误!未定义书签。

致谢................................................................................................错误!未定义书签。

i 1 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1 CA6140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2 CA6140车床831004法兰盘2 零件技术要求及其结构工艺性分析 2.1 零件技术要求

从设计任务中给定的零件图可知,该零件尺寸精度中,最高精度等级为IT6、最低精度为未注公差;形状精度均为未注公差;位置精度要求两侧平面相对φ20mm内孔轴心线端面跳动公差0.03mm、其余各几何要素间相互之间位置精度均为未注公差;各加工表面的表面粗糙度值(Ra最大6.3微米、最小值0.4微米;毛坯采用ZG45钢材料铸造而成;其形状是由简单的回转面、平面组合而成,几何特征如下图所示。其主要是在进给机构中起到连接件的作用。

图2 CA6140车床831004法兰盘三维图 2.2 零件的结构工艺性分析 2.2.1 传统超声加工技术

CA6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 超声加工方法是近 40 年来逐步发展的一种新型加工方法，它不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆性金属材料，而且适合于半导体和不导电的非金属硬脆材料（如半导体硅片、玻璃、陶瓷

以及金属基碳化硅复合材料等）的精密加工和成形加工[1, 7, 8]。在难加工材料 和精密加工中，超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范 围[1, 15]。1.传统超声加工的原理 传统超声加工是利用工件做超声振动，并沿工具头振动方向施加一定压力，通过液 体磨料来加工材料。如图 1-1 所示，其原理为：加工时，超声波发生器通过换能器产生 超声频振动，该振动振幅（约有 5μm）一般比较小，不能满足需求，需用变幅杆将换能 器的振动振幅放大后（振幅为 20~30μm），再传给工具。换能器 超声波发生器 超声振动 加压 工具 磨料喷嘴 工 件 变幅杆 磨料 工件 图 1-1 超声加工示意图 由于工具与工件间充满了液体（水或煤油）与磨料（如氧化铝或碳化硅等）混合的 悬浮液，且工具以很小的压力压在工件上。工作液中悬浮的磨粒在工具的超声振动下以 高速不断冲击工件加工表面，使该表面受到很大的压强而产生材料的变形，当应力超过 其强度极限时，材料将发生破坏而成粉末状去除。同时由于悬浮工作液的扰动，促使磨 料以高速抛磨工件的加工表面。此外，悬浮工作液受工具端部的超声振动而产生的“空 化”现象在工件表面形成液体空腔，促使液体渗入被加工材料的缝隙处，而空腔的瞬时 闭合又引起强烈的液压冲击，加快了工件材料的机械破除作用，并有利于加工区域磨料 悬浮液的均匀搅拌和磨蚀产物的排除。磨料悬浮液的循环流动使磨料不断更新，并带走 被粉碎下来的材料微粒，工具逐渐渗入到材料中，工具形状便复现在工件上。因此，超 声加工是磨粒在超声振动下的机械冲击和抛磨作用与超声空化作用的综合结果，其中磨 料的连续冲击和抛磨起着主要作用。2.传统超声加工的特点 由超声加工的原理和过程可以看出，超声加工具有如下特点：-2-CA6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 1 由于超声加工是靠磨料及液体分子的不断冲击和空化作用来进行加工的，因此 适合加工各种硬脆材料，如玻璃、陶瓷、宝石、半导体等，尤其是电加工难以加工的导 电性能差的材料。2 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削 力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤。加工精度高，尺寸精度可达 0.01~0.02mm，表面粗糙度也较低，可以达到 Ra0.63~0.08um，很适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。3 工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的 相对运动，便可加工各种复杂的型腔和型面。一般超声加工

机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。4 虽然超声加工的面积不大，且工具头磨损较大，加工效率相对较低。但可以与 其它多种加工方法结合应用，如超声电火花加工和超声电解加工等。3.传统超声加工的应用 超声加工与其它加工方法相结合，逐渐发展成了多种多样的超声加工方法和方式，在生产中获得了广泛的应用。其主要应用范围如下表 1-1。随着超声加工研究的不断深 入，其应用范围还将继续扩大。表 1-1 超声加工的应用范围 超声切削加工 超声材料去除加工 超声磨削加工 磨料冲击加工 超声表面光整加工 超声车削、超声钻削、超声镗削、超声插齿、超 声滚齿、超声攻丝、超声刨削、超声振动铰孔 超声修整砂轮、超声磨削、超声磨齿 超声打孔、超声切割、超声套料、超声雕刻 超声抛光、超声珩磨、超声砂带抛光、超声压光、超声珩齿 超声焊接、超声电镀、超声清洗、超声处理 超声焊接和其它应用 超声塑性加工 超声拉丝、超声拉管、超声冲裁、超声轧制、超 声弯管、超声挤压、超声铆墩 超声复合加工 超声电火花复合加工、超声电解复合加工-3-CA6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 2 旋转超声磨削及其加工机理分析 2.1 旋转超声磨削的原理 旋转超声磨削的加工原理如图 2-1 所示，其中，压电陶瓷换能器用于将从外部接入 的高频电振荡信号（由 220V 或 380V 的交流电经超声波发生器转换而成）转换为超声 频机械振动；由于压电陶瓷换能器产生的振幅较小（大约有 5μm），一般不能满足需求，需用变幅杆将换能器的振动振幅放大后（振幅为 20～30μm）再传至磨削工具，磨削工 具在由电机驱动做旋转运-4-CA6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 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.-5-