机械制造工程夹具课程设计CA6140车床法兰盘夹具设计

1、前言机械加工工艺规程与工艺装备课程设计是我们在机械制造工程学科的学习中不可或缺的辅助环节，是在我们学完全部基础课程，大部分专业课后进行的。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学习与整理，是一次所学理论与生产实践相结合的一次重要实践。在本次的课程设计中，让我们更好的懂得，如何分析零件，根据生产批量的不同编制不同的加工工艺规程，学习到了如何进行加工余量以及工艺尺寸的确定，还有各个工序切削用量的选取，以及最后为完成特定部分的加工，所要用到的夹具的设计！就我个人而言，本次课程设计是我对对所学专业课程的一次系统的总结，是对理论知识与生产实践相结合的一个实际应用过程。从中锻炼了自己分析问

2、题、解决问题的能力，为以后更好的学习和工作奠定了基础。但是由于个人能力有限，在本次的课程设计中，难免会有出错之处，恳请老师批评纠正！目录第一章 零件的分析1.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式2.2 基准选择2.3 制定工艺路线2.4 机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定2.5 确定切削用量基本工时的确定小结参考文献第一章零件的分析1.1零件的作用该零件时ca6140车床上的法兰盘，起零件作用。是车床上的重要零件。1.2零件的工艺分析根据零件图纸的要求，该法兰盘材料为ht150。灰铸铁ht150铸造性能好，体收缩，线收缩小，工艺简单铸造应力小，加

3、工性能普通。因此，该法兰盘毛坯采用铸件。由于车床法兰盘生产为大批量生产，毛坯精度要求较高，采用金属模机器造型，为级精度铸件。加工机床部分采用通用机床，部分采用专用机床，但是这里采用通用机床进行设计。生产线采用流水线与机群式布置相结合，视具体的工序时间而定。由于法兰盘为回转类零件，夹具可广泛的采用三爪卡盘，同时根据具体的加工特征采用专用夹具。大批量生产中，要求详细的工艺规程，用工艺卡管理生产过程。根据零件图可知，零件最大尺寸为直径120，零件较小，在尺寸上容易实现对零件加工。零件的精度及粗糙度要求高，各加工表面的加工工艺过程如表:加工表面精度粗糙度工艺过程外圆52g6it61.6粗车半精车粗磨精

4、磨外圆80h11it111.6粗车半精车粗磨精磨外圆120±1it153.2粗车半精车孔36 0+0.02it6粗镗半精镗粗磨精磨孔62±0.015it71.6粗镗半精镗粗磨精磨基准a端面1.6粗车半精车精车尺寸34.5-0.40-0.20it11粗铣半精铣其余表面rz50粗车或粗铣通孔、沉孔钻孔加工表面精度粗糙度工艺过程螺纹m64x1.5车螺纹机械制造工艺学程序设计简明手册第29页推荐的典型表面的加工工艺机械制造工艺设计手册第57页各种加工方法的经济精度和第67页表面光洁度第二章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式根据零件的材料要求（ht150），零件生产类型为大批量生

5、产，零件轮廓尺寸不大，故采用金属模机器造型，为级精度铸件。法兰盘毛坯结构简单，采用成对铸造。2.2基准选择基面的选择是工艺规程设计的重要环节，直接影响着零件的加工质量以及生产率。通常，基准面的选择要保证各加工面有足够的加工余量，定位基准面应有足够的接触面积和分布面积。精基面的选择原则：尽可能用设计基准为定位基准，尽可能选用统一的定位基准加工各表面，对于要求高的表面有时要采用互为基准的方法反复加工，有些精加工工序要求加工余量小而均匀的情况下要遵循自为基准的原则。粗基准的选择原则：保证工件的重要表面的余量均匀，保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，若每个面都要求加工应选加工余量最小的表面为粗基准

6、，用毛坯制造过程中尺寸位置比较可靠平整光洁的表面为粗基准。1）粗基准选择外圆80h11为粗基准加工外圆52g6以及外圆120±1的右端面，可保证两者的垂直关系。2)精基准考虑到120±1的右端面、外圆52g6为圆跳动工差的基准面。虽然外圆80h11是长度方向的设计基准，但是轴向尺寸没有精度要求。因此精基准选120±1的右端面及外圆52g6。采用互为基准的方法来保证孔62±0.015圆跳动公差的要求。即粗加工时以外圆52g6为精基准面加工孔62±0.015。再以62±0.015为基准精加工52g6，最后以52g6精加工62±0

7、.015。孔3x11、16.5及18的位置采用钻模套来进行定位。孔4采用专用夹具进行定位。2.3制定工艺路线根据先粗后精、先面后孔、先基面后其他的原则，查阅机械制造工艺设计手册、机械制造工艺学程序设计简明手册确定工艺路线方案如下：方案1工序号工 序 内 容1铸造毛坯2去应力时效3粗车、半精车52端面及120右端面粗车、半精车52外圆面及倒角、车退刀槽3x0.54粗车、半精车80端面及120左端面粗车、半精车80外圆面及120外圆面，倒角5粗镗、半精镗孔62、孔36，镗退刀槽4x0.5、退刀槽4x1.5半精镗孔62.4，倒角6攻螺纹m64x1.57粗铣、半精铣平面c、平面d，铣u形键槽8钻孔3x

8、1116.5109钻孔1810钻孔411发兰处理12粗磨、精磨120右端面13粗磨、精磨52外圆面14粗磨、精磨80外圆面15粗磨、精磨孔62及孔3616去毛刺17检验入库方案2工序号工 序 内 容1铸造毛坯2去应力时效3粗车52端面及120右端面粗车52外圆面及倒角、车退刀槽3x0.54粗车80端面及120左端面粗车80外圆面及120外圆面，倒角5粗镗孔62、孔36，镗退刀槽4x0.5、退刀槽4x1.56半精车52端面及120右端面7半精车52外圆面及倒角、车退刀槽3x0.58半精车80端面及120左端面9半精车80外圆面及120外圆面，倒角10半精镗孔62、孔36，镗退刀槽4x0.5、退刀

9、槽4x1.5半精镗孔62.4，倒角11攻螺纹m64x1.512粗铣、半精铣平面c、平面d，铣u形键槽13钻孔3x11，锪孔16.514钻孔1815钻孔416发兰处理17粗磨、精磨120右端面18粗磨、精磨52外圆面19粗磨、精磨80外圆面20粗磨、精磨孔62及孔3621去毛刺22检验入库方案2，将工序分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段，有利于提高表面的加工精度与表面质量。但是，由于零件的反复装夹，工时大大的增加了，不符合大批大量生产对效率提出的要求。由于毛坯为金属模机器造型，精度较高，将工序分为粗加工、精加工两个阶段也能够满足要求。故采用方案1。2.4机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定零件

10、材料为ht150毛坯重量为1.3kg，生产类型为大量生产，采用铸造毛坯根据零件要求及加工工艺，查阅机械制造工艺设计手册p58表2-5加工的经济精度;机械制造工艺学程序设计简明手册p54表1机械加工余量,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：1.52g6外圆表面工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及公差精磨外圆0.0652g6(-0.029-0. 010)52-0.029-0. 010粗磨外圆0.152.06h9(-0.074 0)52.06-0.074 0半精车外圆0.652.16h11(-0.19 0)52.16-0.19 0粗车外圆2.2452.76h13(-0

11、.46 0)52.76-0.46 0毛坯355±0.855±0.82. 80h11外圆表面工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及公差精磨外圆0.0680g6(-0.019 0)80-0.019 0粗磨外圆0.180.06h9(-0.074 0)80.06-0.074 0半精车外圆0.680.16h11(-0.19 0)80.16-0.19 0粗车外圆2.2480.76h13(-0.46 0)80.76-0.46 0毛坯383±0.883±0.83. 120±1外圆表面（it15）工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及公差半精车外

12、圆0.6120js11(-0.11+0.11)120-0.11+0.11粗车外圆2.4120.6h13(-0.54 0)120.6-0.54 0毛坯3123±0.8123±0.84.孔 36 0+0.02（k6）工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及公差精磨孔0.136h6( 0+0.016)36 0+0.016粗磨孔0.235.9h8( 0+0.039)35.9 0+0.039半精镗孔0.635.7h11( 0+0.16)35.7 0+0.16粗镗孔2.135.1h13( 0+0.39)35.1 0+0.39毛坯333±0.233±0.25.孔

13、62±0.015（js7）工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及公差精磨孔0.262js6(-0.015+0.015)62-0.015+0.015粗磨孔0.361.8h8( 0+0.046)61.8 0+0.046半精镗孔161.5h11( 0+0.19)61.5 0+0.19粗镗孔2.560.5h13( 0+0.46)60.5 0+0.46毛坯458±0.858±0.86.孔62.4考虑到加工效率，可将孔62.4与孔62±0.015的粗镗、半精镗分别做为同一工步。为了加工出孔62.4要再半精镗一次。工序名称工序余量工序基本尺寸经济精度工序尺寸及

14、公差半精镗孔0.962.4h11( 0+0.19)62.4 0+0.19半精镗孔161.5h11( 0+0.19)61.5 0+0.19粗镗孔2.560.5h13( 0+0.46)60.5 0+0.467.端面余量由机械制造工艺学课程设计简明手册p55表2得平面加工余量：工序名称工序余量经济精度半精车端面0.250.10粗车端面0.750.2120右端面工序名称工序余量经济精度精磨0.030.025（it6）粗磨0.050.04（it9）半精车端面0.250.1粗车端面0.670.28.平面c与平面d余量该端面精度为it11，公差为0.02。半精铣平面的加工余量为0.25精度为it11，粗铣平

15、面加工余量为0.6精度为it13。由于定位基准为外圆面52g6，误差为±0.4，应保证其最小切削余量为0.85，故最大切削余量为1.65。取余量为22.5确定切削用量及基本工时根据机械制造工艺学程序设计简明手册p40刀具的合理选用，p156页磨料的选择。刀具材料：毛坯材料为ht150，切削性能一般，由于是大批量生产，广泛采用高速工具钢w18cr4v刀具。刀具几何角度：高速钢刀具采用平前刀面，正前角无负倒棱。硬质合金刀具采用平前刀面，正前角有负倒棱。前角采用15°后角5°主偏角45°。精车刀具刃倾角0°，粗车刀具刃倾角5°磨料位黑碳化硅

16、，砂轮粒度为60#，平行砂轮,陶瓷结合剂。砂轮速度35m/s切削用量的选择：一般尽可能的选用大的t，尽量使t等于粗加工余量，单余量很大要求多次车削时，t一般采用递减的原则。再选择大的s，粗加工时应使工艺系统刚度得到保证，精加工时应使光洁度得到保证。然后选择合适的v，应尽量使刀具与机床的性能得到充分的发挥，同时保证机床有足够的功率。按机械制造工艺设计手册p83选择粗车外圆和端面的进给量（20x30刀杆）加工表面切深ap（mm）进给量f（mm/r）切削速度n(r/min)基本工时（s）外圆52g62.240.92194.2外圆80h112.240.914311.2外圆120±130.98

17、8.312.852g6端面10.73174.380h11端面10.72067.3120右端面10.713722.4120左端面10.713713.21.切削速度的计算：切削速度的计算公式为：v=cvtm.apx.fy（m/min）其中cv=43，x=0.25，y=0.66，m=0.125，t=1.5代人数据得外圆52g6 v=431.50.125×2.240.25×0.90.66=35.8 m/min外圆80h11 v=431.50.125×2.240.25×0.90.66=35.8 m/min外圆120±1 v=431.50.125×

18、;30.25×0.90.66=33.3 m/min52g6端面 v=431.50.125×10.25×0.70.66=51.7 m/min80h11端面 v=431.50.125×10.25×0.70.66=51.7 m/min120±1端面 v=431.50.125×10.25×0.70.66=51.7 m/min2.机床主轴转速由切削速度换算主轴转速公式为：n=1000vcd r/min代人数据得外圆52g6 n=1000×38.53.14×52=219 r/min外圆80h11 n=100

19、0×38.53.14×80=143 r/min外圆120±1 n=1000×33.33.14×120=88.3 r/min52g6端面 n=1000×51.73.14×52=317 r/min80h11端面 n=1000×51.73.14×80=206 r/min120±1端面 n=1000×51.73.14×120=137 r/min3.基本工时车、镗加工的基本工时为：t=（l1+l2+l）ns×i按机械制造工艺学程序设计简明手册p93普通车（镗）刀的切人切出长度

20、l1,l2 查得外圆52g6 l1=2mm l2=0 l=13mm i=1代人数据得 t=（2+0+13）219×0.9×1×60 =4.2s外圆80h11 l1=2mm l2=0 l=22mm i=1代人数据得 t=（2+0+22）143×0.9×1×60 =11.2s外圆120±1 l1=2mm l2=0 l=15mm i=1代人数据得 t=（2+0+15）88.3×0.9×1×60 =12.8s52g6端面 l1=3mm l2=2mm l=（55-332）=11mm i=1代人数据得 t=

21、（3+2+11）317×0.7×1×60 =4.3s80h11端面 l1=3mm l2=2mm l=（83-582）=12.5mm i=1代人数据得 t=（3+2+12.5）206×0.7×1×60 =7.3s120右端面 l1=3mm l2=0mm l=123-552=34mm i=1代人数据得 t=（3+0+34）137×0.7×1×60 =22.4s120右端面 l1=3mm l2=0mm l=123-832=20mm i=1代人数据得 t=（3+0+34）137×0.7×1&#

22、215;60 =13.2s按机械制造工艺设计手册p84表3-14选择半精车外圆和端面的进给量加工表面切深ap（mm）进给量f（mm/r）切削速度(r/min)基本工时（s）外圆52g60.60.54602外圆80h110.60.52985.1外圆120±10.60.51995.352g6端面0.250.55702.480h11端面0.250.53704120右端面0.250.524712.4120左端面0.250.52477.31.切削速度的计算：切削速度的计算公式为：v=cvtm.apx.fy（m/min）其中cv=43，x=0.25，y=0.66，m=0.125，t=1.25代人

23、数据得外圆52g6 v=431.250.125×0.60.25×0.50.66=75 m/min外圆80h11 v=431.250.125×0.60.25×0.50.66=75 m/min外圆120±1 v=431.250.125×0.60.25×0.50.66=75 m/min52g6端面 v=431.250.125×0.250.25×0.50.66=93 m/min80h11端面 v=431.250.125×0.250.25×0.50.66=93 m/min120±1端面

24、 v=431.250.125×0.250.25×0.50.66=93 m/min2.机床主轴转速由切削速度换算主轴转速公式为：n=1000vcd r/min代人数据得外圆52g6 n=1000×753.14×52=460 r/min外圆80h11 n=1000×753.14×80=298 r/min外圆120±1 n=1000×753.14×120=199 r/min52g6端面 n=1000×933.14×52=570 r/min80h11端面 n=1000×933.14&

25、#215;80=370 r/min120±1端面 n=1000×933.14×120=247 r/min3.基本工时车、镗加工的基本工时为：t=（l1+l2+l）ns×i按机械制造工艺学程序设计简明手册p93普通车（镗）刀的切人切出长度l1,l2 查得外圆52g6 l1=1mm l2=0 l=13mm i=1代人数据得 t=（1+0+13）460×0.9×1×60 =2s外圆80h11 l1=1mm l2=0 l=22mm i=1代人数据得 t=（1+0+22）298×0.9×1×60 =5.1

26、s外圆120±1 l1=1mm l2=0 l=15mm i=1代人数据得 t=（1+0+15）199×0.9×1×60 =5.3s52g6端面 l1=3mm l2=2mm l=（55-332）=11mm i=1代人数据得 t=（3+2+11）570×0.7×1×60 =2.4s80h11端面 l1=3mm l2=2mm l=（83-582）=12.5mm i=1代人数据得 t=（3+2+12.5）370×0.7×1×60 =4s120端面 l1=3mm l2=0mm l=123-552=34mm

27、 i=1代人数据得 t=（3+0+34）247×0.7×1×60 =12.4s120端面 l1=3mm l2=0mm l=123-832=34mm i=1代人数据得 t=（3+0+20）247×0.7×1×60 =7.3s按机械制造工艺设计手册p85表3-15选择镗孔进给量（30刀杆）加工表面切深ap（mm）进给量f（mm/r）切削速度(r/min)基本工时（s）孔362.10.56044.4孔622.50.5348.313.4孔36(半精）0.60.5711.33.8孔62(半精)10.5383.811.9孔62.4(半精)0.90

28、.5383.85.31.切削速度的计算：切削速度的计算公式为：v=65.510.2t0.13s0.211.75代人数据得孔36 v=65.510.2×2.10.13×0.50.2×11.75=68.3 m/min孔62 v=65.510.2×2.50.13×0.50.2×11.75=67.8 m/min孔36（半精） v=65.510.2×0.60.13×0.50.2×11.75=80.4 m/min孔62（半精） v=65.510.2×10.13×0.50.2×11.75=

29、75.2 m/min孔62.4（半精） v=65.510.2×0.90.13×0.50.2×11.75=75.2 m/min2.机床主轴转速由切削速度换算主轴转速公式为：n=1000vcd r/min代人数据得孔36 v=1000×68.33.14×36=604 r/min孔62 v=1000×67.83.14×62=348.3 r/min孔36（半精） v=1000×80.43.14×36=711.3 r/min孔62.4（半精） v=1000×72.53.14×62=383.8 r

30、/min孔62.4（半精） v=1000×72.53.14×62.4=383.8 r/min3.基本工时车、镗加工的基本工时为：t=（l1+l2+l）ns×i按机械制造工艺学程序设计简明手册p93普通车（镗）刀的切人切出长度l1,l2 查得孔36 l1=2mm l2=0 l=20mm i=1代人数据得 t=（2+0+20）604×0.5×1×60 =4.4s孔62 l1=2mm l2=0 l=37mm i=1代人数据得 t=（2+0+37）348×0.5×1×60 =13.4s孔36（半精） l1=1mm

31、 l2=0 l=20mm i=1代人数据得 t=（1+0+20）711×0.5×1×60 =3.8s孔62（半精） l1=1mm l2=0 l=37mm i=1代人数据得 t=（1+0+37）383×0.5×1×60 =11.9s孔62.4（半精） l1=1mm l2=0 l=16mm i=1代人数据得 t=（1+0+16）383×0.5×1×60 =5.3s按机械制造工艺设计手册p86表3-16选择车槽的进给量加工表面加工余量进给量f（mm/r）转速（r/min）基本工时退刀槽3x0.50.50.340

32、00.75退刀槽4x0.50.50.34000.75退刀槽4x1.51.50.34001.5基本工时：退刀槽加工的基本工时为：t=（l1+l2+l）ns×i按机械制造工艺学程序设计简明手册p93普通车槽刀的切人切出长度l1,l2 查得退刀槽3x0.5 l1=1mm l2=0 l=0.5mm i=1代人数据得 t=（1+0+0.5）400×0.3×1×60 =0.75s退刀槽4x0.5 l1=1mm l2=0 l=0.5mm i=1代人数据得 t=（1+0+0.5）400×0.3×1×60 =0.75s退刀槽4x0.5 l1=

33、1mm l2=0 l=1.5mm i=1代人数据得 t=（1+0+1.5）400×0.3×1×60 =1.5s按机械制造工艺学程序设计简明手册p65选择铣削的进给量加工表面切深t（mm）进给量s（mm/r）切削速度（m/min）基本工时(s)粗铣左平面30.370104粗铣下平面30.370856半精铣左平面0.50.29040.7半精铣下平面0.50.29074基本工时：铣平面加工的基本工时为：t=（l1+l2+l）s×i右平面的最大铣削长度为50mm，铣削次数为60-53.53=2次；底平面的最大铣削长度为100mm，铣削次数为60-35.13=9次

34、。按机械制造工艺学程序设计简明手册p93铣刀的切人切出长度l1,l2 查得粗铣下平面 l1=9mm l2=2 l=100mm i=9代人数据得 t=（2+9+100）70×9×60 =856s粗铣左平面 l1=9mm l2=2 l=50mm i=2代人数据得 t=（2+9+50）70×2×60 =104s半精铣下平面 l1=9mm l2=2 l=100mm i=1代人数据得 t=（2+9+100）90×1×60 =74s半精铣左平面 l1=9mm l2=2 l=50mm i=1代人数据得 t=（2+9+50）90×1

35、5;60 =40.7s按机械制造工艺学程序设计简明手册p90选择钻削的进给量(高速钢)加工表面转速（r/min）进给量f(mm/r)孔深基本工时孔16.54980.35105.5孔114980.35157.6孔183600.4524.4孔410000.1812.55.2基本工时：钻削加工的基本工时为：t=l+l1+l2f×n按机械制造工艺学程序设计简明手册p95钻削的切人切出长度l1,l2孔16.5 l=10 l1=6 l2=0代人数据得 t=（10+6+0）498×0.35×1×60 =5.5s孔11 l=15 l1=5 l2=2代人数据得 t=（15

36、+5+2）498×0.35×1×60 =7.6s孔18 l=2 l1=8 l2=0代人数据得 t=（2+8+2）360×0.45×1×60 =4.4s孔4 l=12.5 l1=2 l2=1代人数据得 t=（12.5+2+1）1000×0.18×1×60 =5.2s按机械制造工艺设计手册p124表3-53选择车螺纹的切削用量（yg6）加工表面行程次数切削速度（m/s）转速（r/min）基本工时精车螺纹30.7525017.52基本工时：钻削加工的基本工时为：t=l+l1+l2f×n 按机械制造工艺

37、学程序设计简明手册p93螺纹车削的切人切出长度l1,l2内螺纹m64×1.5 l1=1.5×1.5=2.25 l2=0代人数据得 t=（16+2.25）250×0.75×3×60 =17.52s按机械制造工艺设计手册p160表3-96选择外圆粗磨时的工件转速及速度加工表面工件速度（m/s）工件转速（r/s）基本工时（s）外圆52g60.3220.1外圆80h110.31.520.1基本工时：外圆52g6采用切入法磨削外圆，按机械制造工艺设计手册p224表5-13切入法磨削外圆工基本工时为：t=（z×af×60+k×

38、t）k其中z=0.05 a=1 f=0.15 t=0.09 k=1 k=1.3代人数据：t=（0.05×10.15×60+1.3×0.09）=20.1s外圆80h11采用切入法磨削其中z=0.05 a=1 f=0.15 t=0.09 k=1 k=1.3代人数据：t=（0.05×10.15×60+1.3×0.09）=20.1s按机械制造工艺设计手册p161表3-99选择外圆精磨时的工件转速及速度加工表面工件速度m/s工件转速r/s基本工时外圆52g60.3420.1外圆80h110.5320.1基本工时：外圆52g6采用切入法磨削外圆，机械制造工艺设计手册p224表5-13切入法磨削外圆基本工时为：t=（z×af×60+k×t）k其中z=0.05 a=1 f=0.2 t=0.09 k=1 k=1.3代人数据得：t=（0.05×10.15×60+1.3×0.09）=20.1s外圆80h11采用切入法磨削其中z=0.05 a=1 f=0.1 t=0.09 k=1 k=1.3代人数据得：t=（0.05×10.15×60+1.3×0.09）=20.1s按机械加工工艺