《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計(jì)說明書

1、 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書題目:CA6140車床法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)學(xué)院:工學(xué)院姓名:學(xué)號(hào):班級(jí):機(jī)制104班指導(dǎo)教師:楊衛(wèi)平二O一二年十二月目錄(自動(dòng)生成的目錄參考1 緒論 .- 1 -1.1 引言 .- 1 -1.2 超聲加工相關(guān)技術(shù)概述 .- 1 -1.2.1 超聲技術(shù)的起源與發(fā)展 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.2.2 傳統(tǒng)超聲加工技術(shù) .- 1 -1.2.3 旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù) . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3 超聲加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.1 超聲振動(dòng)切削的研究進(jìn)展 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.2 超聲復(fù)合加工的研究進(jìn)展 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.

2、3.3 超聲表面光整加工的研究進(jìn)展 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3.4 旋轉(zhuǎn)超聲加工的研究進(jìn)展 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.4 課題研究依據(jù)及本文所做的工作 .錯(cuò)誤!未定義書簽。2 旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機(jī)理分析 .- 4 -2.1 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的原理 .- 4 -2.2 傳統(tǒng)磨削中的材料去除機(jī)理 .錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2.1 塑性材料的去除機(jī)理 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2.2 脆性材料的去除機(jī)理 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3 超聲加工的材料去除機(jī)理 .錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.1 傳統(tǒng)超聲加工中的材料去除機(jī)理 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工中的材料去除機(jī)理 . 錯(cuò)誤!未定義書簽

3、。2.4 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的材料去除機(jī)理 .錯(cuò)誤!未定義書簽。2.5 本章小結(jié) .錯(cuò)誤!未定義書簽。6 總結(jié) . 錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn) . 錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。i1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生在完成機(jī)械制造工藝學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)、進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)后,通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),獲得綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)的基本能力。主要鍛煉學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際,正確的解決一個(gè)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(zhì)量;根據(jù)保證工序質(zhì)量要求,結(jié)合工程背景,提出工裝設(shè)計(jì)任務(wù)并完成符合生產(chǎn)實(shí)際的工裝

4、設(shè)計(jì);學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料,并掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的引用和標(biāo)注。本次課程設(shè)計(jì)任務(wù):某機(jī)床廠年生產(chǎn)CA6140車床5000臺(tái),請(qǐng)完成該車床上,零件號(hào)為831004、毛坯為鑄件、材料為ZG45法蘭盤的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及滿足相應(yīng)工序要求的夾具設(shè)計(jì)。零件技術(shù)要求如下圖所示。 圖1 CA6140車床法蘭盤零件圖企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)CA6140車床生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000臺(tái)/年,每臺(tái)產(chǎn)品831004法蘭盤數(shù)量1件;831004法蘭盤備品率為2%,廢品率為0.4% 。企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件毛坯為外協(xié)件,生產(chǎn)條件可根據(jù)需要確定;現(xiàn)可供選用的加工設(shè)備有:車床:CA6140、C3163、C5140銑床:X5030A、X6132

5、、X2010-30刨床:B6050、BC6063、B2010磨床:M1432、M2120、M7140、MT1040A鏜床:TX619T、TX6210、TPX6111B、TK4163鉆床:Z525、ZX50、Z3050、Z41161.2 課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生必須按機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書要求,完成以下課程設(shè)計(jì)任務(wù),主要包括以下幾個(gè)部分:1 零件圖一張2 機(jī)械加工工藝卡片一套3 課程設(shè)計(jì)說明書(不少于2000字一份4 一人一個(gè)資料袋附圖:零件實(shí)物圖 圖2 CA6140車床831004法蘭盤- 2 -2 零件技術(shù)要求及其結(jié)構(gòu)工藝性分析2.1 零件技術(shù)要求從設(shè)計(jì)任務(wù)中給定的零件圖可知,該零件尺寸精度中

6、,最高精度等級(jí)為IT6、最低精度為未注公差;形狀精度均為未注公差;位置精度要求兩側(cè)平面相對(duì)20mm內(nèi)孔軸心線端面跳動(dòng)公差0.03mm、其余各幾何要素間相互之間位置精度均為未注公差;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鋼材料鑄造而成;其形狀是由簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)面、平面組合而成,幾何特征如下圖所示。其主要是在進(jìn)給機(jī)構(gòu)中起到連接件的作用。 圖2 CA6140車床831004法蘭盤三維圖2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析2.2.1 傳統(tǒng)超聲加工技術(shù)CA6140 車床法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 超聲加工方法是近 40 年來逐步發(fā)展的一種新型加工方法， 它不僅能加工硬

7、質(zhì)合金、 淬火鋼等脆性金屬材料， 而且適合于半導(dǎo)體和不導(dǎo)電的非金屬硬脆材料 （如半導(dǎo)體硅片、 玻璃、陶瓷以及金屬基碳化硅復(fù)合材料等）的精密加工和成形加工1, 7, 8。在難加工材料 和精密加工中，超聲波加工方法具有普通加工無(wú)法比擬的工藝效果，具有廣泛的應(yīng)用范 圍1, 15。 1. 傳統(tǒng)超聲加工的原理 傳統(tǒng)超聲加工是利用工件做超聲振動(dòng)，并沿工具頭振動(dòng)方向施加一定壓力，通過液 體磨料來加工材料。如圖 1-1 所示，其原理為：加工時(shí)，超聲波發(fā)生器通過換能器產(chǎn)生 超聲頻振動(dòng)，該振動(dòng)振幅（約有 5m）一般比較小，不能滿足需求，需用變幅桿將換能 器的振動(dòng)振幅放大后（振幅為 2030m） ，再傳給工具。 換

8、能器 超聲波發(fā)生器 超聲振動(dòng) 加壓 工具 磨料噴嘴 工 件 變幅桿 磨料 工件 圖 1-1 超聲加工示意圖 由于工具與工件間充滿了液體（水或煤油）與磨料（如氧化鋁或碳化硅等）混合的 懸浮液，且工具以很小的壓力壓在工件上。工作液中懸浮的磨粒在工具的超聲振動(dòng)下以 高速不斷沖擊工件加工表面，使該表面受到很大的壓強(qiáng)而產(chǎn)生材料的變形，當(dāng)應(yīng)力超過 其強(qiáng)度極限時(shí)，材料將發(fā)生破壞而成粉末狀去除。同時(shí)由于懸浮工作液的擾動(dòng)，促使磨 料以高速拋磨工件的加工表面。此外，懸浮工作液受工具端部的超聲振動(dòng)而產(chǎn)生的“空 化”現(xiàn)象在工件表面形成液體空腔，促使液體滲入被加工材料的縫隙處，而空腔的瞬時(shí) 閉合又引起強(qiáng)烈的液壓沖擊，加

9、快了工件材料的機(jī)械破除作用，并有利于加工區(qū)域磨料 懸浮液的均勻攪拌和磨蝕產(chǎn)物的排除。磨料懸浮液的循環(huán)流動(dòng)使磨料不斷更新，并帶走 被粉碎下來的材料微粒，工具逐漸滲入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在工件上。因此，超 聲加工是磨粒在超聲振動(dòng)下的機(jī)械沖擊和拋磨作用與超聲空化作用的綜合結(jié)果， 其中磨 料的連續(xù)沖擊和拋磨起著主要作用。 2. 傳統(tǒng)超聲加工的特點(diǎn) 由超聲加工的原理和過程可以看出，超聲加工具有如下特點(diǎn)： -2- CA6140 車床法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 1 由于超聲加工是靠磨料及液體分子的不斷沖擊和空化作用來進(jìn)行加工的，因此 適合加工各種硬脆材料，如玻璃、陶瓷、寶石、半導(dǎo)體等，尤其是電加工

10、難以加工的導(dǎo) 電性能差的材料。 2 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬時(shí)局部的沖擊作用，故工件表面的宏觀切削 力很小，切削應(yīng)力、切削熱更小，不會(huì)產(chǎn)生變形及燒傷。加工精度高，尺寸精度可達(dá) 0.010.02mm，表面粗糙度也較低，可以達(dá)到 Ra0.630.08um，很適于加工薄壁、窄縫、 低剛度零件。 3 工具可用較軟的材料、做成較復(fù)雜的形狀，且不需要工具和工件作比較復(fù)雜的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 便可加工各種復(fù)雜的型腔和型面。 一般超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單， 操作、 維修也比較方便。 4 雖然超聲加工的面積不大，且工具頭磨損較大，加工效率相對(duì)較低。但可以與 其它多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲電火花加工和超聲電解

11、加工等。 3. 傳統(tǒng)超聲加工的應(yīng)用 超聲加工與其它加工方法相結(jié)合，逐漸發(fā)展成了多種多樣的超聲加工方法和方式， 在生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用范圍如下表 1-1。隨著超聲加工研究的不斷深 入，其應(yīng)用范圍還將繼續(xù)擴(kuò)大。 表 1-1 超聲加工的應(yīng)用范圍 超聲切削加工 超聲材料去除加工 超聲磨削加工 磨料沖擊加工 超聲表面光整加工 超聲車削、超聲鉆削、超聲鏜削、超聲插齒、超 聲滾齒、超聲攻絲、超聲刨削、超聲振動(dòng)鉸孔 超聲修整砂輪、超聲磨削、超聲磨齒 超聲打孔、超聲切割、超聲套料、超聲雕刻 超聲拋光、超聲珩磨、超聲砂帶拋光、超聲壓光、超聲珩齒 超聲焊接、超聲電鍍、超聲清洗、超聲處理 超聲焊接和其它

12、應(yīng)用 超聲塑性加工 超聲拉絲、超聲拉管、超聲沖裁、超聲軋制、超 聲彎管、超聲擠壓、超聲鉚墩 超聲復(fù)合加工 超聲電火花復(fù)合加工、超聲電解復(fù)合加工 -3- CA6140 車床法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 2 旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機(jī)理分析 2.1 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的原理 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的加工原理如圖 2-1 所示，其中，壓電陶瓷換能器用于將從外部接入 的高頻電振蕩信號(hào)（由 220V 或 380V 的交流電經(jīng)超聲波發(fā)生器轉(zhuǎn)換而成）轉(zhuǎn)換為超聲 頻機(jī)械振動(dòng)；由于壓電陶瓷換能器產(chǎn)生的振幅較小（大約有 5m） ，一般不能滿足需求， 需用變幅桿將換能器的振動(dòng)振幅放大后（振幅為 2030m）再傳至磨削工具，磨削工 具在由電機(jī)驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn) -4- CA6140 車床法蘭盤機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì) 參 考 文 獻(xiàn) 1 趙家齊.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(第 2