法兰盘CA6140课程设计.doc

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：法兰盘加工工艺规程及工艺装备设 计 者：徐京班 级：机械0602学 号：0401060215指导教师：袁艳玲江南大学2009-7-3目录序言 1一、零件的工艺分析及生产类型的确定 11零件的作用 12零件的工艺分析 13. 零件的生产类型 2二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 31.选择毛坯32.毛坯尺寸公差与机械加工余量计算33.设计毛坯图4三、选择加工方法，制定工艺路线 41.定位基准的选择42.零件表面加工方法的选择33.制定工艺路线6四、工序设计 81.选择加工设备与工艺装备82.确定工序尺寸10五、确定切削用量及基本时间 11六、夹具设计 14七、设计小结 16八参考文献 17江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：法兰盘加工工艺规程及工艺装备内容：1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡片 1张4.机械加工工序卡片 1套5.夹具装配图 1张6.夹具零件图 2张7.课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样，Q=4000台/年，n=1件/台，每日一班江南大学2009-7-3 序 言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.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总复习,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。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，为今后毕业设计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，恳请各位老师给予指导。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1零 件 的 分 析 CA6140卧式车床上的法兰盘，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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的100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4 mm上部为6的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部20的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。2 零件的工艺分析CA6140车床法兰盘属于盘套类回转零件，它的所有表面都需要加工，其主要加工面是外圆面、端面及两平面，它们有一定的粗糙度要求。现分述如下：1.100外圆表面及端面，端面所要保证相对于轴线的圆跳动为0.03mm，外圆表面的粗糙度为6.3m，端面1.6m和0.4m。2.90外圆表面、端面及两平面，端面粗糙度为0.4m和1.6m，一个端面相 对于轴线的圆跳动为0.03 mm，两平面的粗糙度为3.2m 和0.4m。3.45外圆表面及45外圆表面上的退刀槽，45外圆表面上的R5圆弧面，。4.20内孔粗糙度要求为1.6m。5.45上的销孔4和6,粗糙度为6.3m，3.2m。由上面的分析可知，对于圆跳动而言，可以先加工孔，然后以孔定位，加工端面，保证它们之间的位置精度。由先面后孔原则，先粗车端面，然后加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。3.计算生产纲领、确定生产类型设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件，该零件年产量为4000件，设其备品率4%，机械加工废品率 为1%，则该零件的年生产纲领为： N=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)法兰盘的年产量为4200件，质量为1.4Kg，查课程设计指南表21可知该产品为中批生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用金属铸造。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。2、确定机械加工余量由课程设计指南表55，查得金属型铸造的要求机械加工余量等级为D-F。查课程设计指南表54，根据该零件的最大尺寸为100mm，要求机械加工余量等级为D-F，取机械加工余量为1mm。确定毛坯铸件的公差等级由课程设计指南表51，该零件为灰铸铁，金属型铸造，得公差等级CT为8-10。查表5-3，查得铸件公差等级为1.6-3.2。确定毛坯尺寸上面查得适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra1.6m的表面，余量要适量增大。分析本零件，除要抛光的表面Ra=0.8，其余各表面Ra1.6，因此这些便面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上查得的余量和公差即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取表中的较小值。当要粗加工和半精加工时，可取大值）。由公式，单边加工时：R=F+RMA+CT/2;双侧加工或外圆面时：R=R=F+2RMA+CT/2;内腔加工时：R=F-2RMA-CT/2。（R-毛坯尺寸，F-基本尺寸，RMA-机械加工余量，CT-公差等级）综上所述，确定毛坯尺寸见表1。零件尺寸 单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸310681.511452.55091.512902.595361342021626124912.595 表1 毛坯尺寸3、设计毛坯尺寸图1) 确定铸造圆角 对于金属型铸造铸件一般统一用R3、R5。查金属加工工艺及工装设计表1-16，最小铸造圆角为R2。2) 确定铸造斜度 查金属加工工艺及工装设计表1-15，取铸造圆角为 1.14。 由上画出毛坯图(见附图1)三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准选择1） 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）。现选取45外圆面和90左端面为粗基准。利用三爪卡盘卡住45外圆面并靠住90左端面，消除5个自由度，达到部分定位。这里不需要完全定位。2）精基准的选择2） 精基准的选择。主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则。这里应该主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。参考设计指南表514、表515、表516等，其加工方法选择如下：一 外圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为6.3m , 采用粗车加工方法。二 20内孔：公差等级为IT8IT9，表面粗糙度为1.6m ，采用扩铰铰的加工方法，倒角用车刀加工。三 外圆面：公差等级为IT13IT14，表面粗糙度为0.4m ，采用粗车抛光的加工方法。四 90外圆：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4m ，采用的加工方法为粗车抛光五外圆面：公差等级为IT6IT7，表面粗糙度为o.8m ，采用粗车半精车磨削的加工方法。六右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 ，采用的加工方法为粗车。七 90突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为1.6m ，采用的加工方法为粗车半精车精车。八 90突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 0.4m ，采用的加工方法为粗车抛光。九 100突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为 1.6m ，采用的加工方法为粗车半精车精车。十槽32：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3m ，采用的加工方法为粗车。十一. 100突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4m ，采用的加工方法为粗车抛光。十二. 90突台距离轴线34mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为3.2m ，采用的加工方法为粗铣精铣.十三. 90突台距离轴线24mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4m ，采用的加工方法为粗铣抛光。 十四.4* 9孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3m ，采用的加工方法为钻削。 十五. 4的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3m ，采用的加工方法为钻削。 十六. 6的孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为1.6m ，采用的加工方法为扩铰。3、制订工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，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1 扩、粗绞20的孔工序2 粗车100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90的外圆柱面工序3 粗车45端面及外圆柱面，粗车90的端面工序4 粗铣90圆柱面上的两个平面工序5 半精车100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车90的外圆柱面，车100、90外圆柱面上的倒角，车45两端过渡圆弧，车20孔的左端内倒角工序6 半精车45的端面及外圆柱面，半精车90的端面，车3*2退刀槽，车45圆柱面两端的倒角，车20 内孔的右端倒角。工序7 精车100的端面及外圆，精车B面工序8 精车45外圆，精车90端面工序9 精铣90圆柱面上的两个平面工序10钻、绞 4-9的孔工序11 钻4孔，扩、绞6孔工序12 磨100、45的外圆柱面工序13 去除全部毛刺工序14 B面抛光工序15 刻线刻字工序16 镀铬工序17 检验、入库2.工艺路线方案二工序1 粗车100两端面和外圆，粗车90左端面和外圆，车外圆面45。工序2 扩、绞20的孔。工序3 粗车45端面及外圆柱面，粗车90的右端面。工序4 半精车、精车100左端面，车90，100的倒角，车孔20的左端倒角，车45两端的过度圆弧R5。工序5 半精车、精车90右端面，半精车45外圆面，车3*2退刀槽，车 45圆柱面两端的倒角，车20 内孔的右端倒角。工序6 磨削45外圆面。工序7 粗铣、精铣90面上离中心线34mm的平面，粗铣离中心线24mm的平面。工序8 钻孔49透孔。工序9 钻4孔，扩、绞6孔。工序10 去除全部毛刺工序11 B面抛光，90外圆面抛光，90上离中心线24mm的平面抛光。工序12100的左端面刻字工序13 100的外圆无光渡铬工序14 检验，入库3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工20内孔，然后以孔定位，加工端面，保证它们之间的位置精度。方案二则先是先粗车端面，然后加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。跟据先面后孔的原则，应车端面。而且有几个面精度要求不高，只需粗车就可达到要求，而方案一过多的加工了这些面。综上分析，选择方案二为加工方案。四、工序设计 1.选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 根据不同的工序选择机床。 工序1、3.、4、5是粗车、半精车和精车，本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不高，故选用最常用的卧式车床CA6140。 工序2、8、9 为扩、铰孔以及钻孔，选用立式钻床Z525。 工序6为磨削外圆，选用磨床M1420。工序7为铣平面，选用X62型铣床。（2）选用夹具 本零件除了车端面用三爪卡盘定心夹紧，其他各工序使用专用夹具。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀。加工硬质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30.切槽刀宜用高速钢。铣刀根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40。钻孔 ，根据机械加工工艺手册表10-61选取高速锥柄标准麻花钻，高速锥柄扩孔钻，高速锥柄铰刀。（4）选择量具 本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下。选择各外圆加工面得量具。本零件各外圆加工面得量具见表2 表2工序加工面尺寸尺寸公差量具11000.56读数值为0.02、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）450.6900.54346.50.39545.30.1读数值为0.01、测量范围2550外径千分尺（设计指南表5-108）6450.017选择加工孔的量具，见表3 表 3工序加工尺寸尺寸公差量具219.80.54读数值为0.05、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）200.045读数值为0.01、测量范围530内径千分尺（设计指南表5-108）890.54940.54读数值为0.05、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）60.03读数值为0.01、测量范围530内径千分尺（设计指南表5-108）选择加工轴向尺寸所用的量具 由于该零件的轴向精度不高，均选用读数值为0.02、测量范围0150游标卡尺（设计指南表5-108）2、确定工序尺寸 确定圆柱面得工序尺寸 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表4。 表4加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精6Ra6.34.90.1Ra6.3a0.4904.90.190.1Ra6.30.43.51.20.3Ra6.33.20.82019.820203.21.6五、确定切削用量及基本工时切削用量包括背切刀量、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定、f，再确定v。工件9（4孔，扩、绞6）切削用量及基本时间的确定 切削用量 本工序为钻孔。已知材料为45钢，铸件；机床为Z525立式钻床；刀具高速钢麻花钻4。 (1)钻4mm孔1)进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 2388r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=13mm; =4mm; =3mm; t= =0.08(min)(2) 扩6mm孔 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min3) 确定机床主轴转速ns= 1592r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=7mm; =4mm; =3mm; t= =0.07(min)六、夹具设计本次设计加工6H9mm孔的钻床夹具，本夹具将用于Z3025B型摇臂钻床，刀具材料为高速钢，在法兰盘的45外圆表面上加工孔。利用本夹具主要用来加工6H9mm，这个孔内表面的粗糙度要求为，在加工前先加工4mm孔，且法兰盘的45h6mm外圆表面和90mm段两侧平面均已经过半精加工。加工6H9mm孔的整个过程包括扩、铰三步，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。1 定位方案由零件图知，6H9mm孔对90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以90mm段右侧端面为主要定位基准面，以45h6mm外圆表面和90mm段一侧小平面为辅助定位面，使用定位套限制5个自由度，而在其中距90mm为34mm的平面下有一定位挡销限制转动自由度。在6H9mm孔轴线下方有一可调支撑起辅助作用，来提高工件切削部位的刚度和抗震性。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套。切削力及夹紧力计算钻mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻mm孔时的切削力和加紧力。刀具：高速钢麻花钻，mm。钻孔时的轴向力查表1-2-7文献1，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90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为： ， 摩擦系数查4表3-19，=0.25。 安全系数 ，式中 K基本安全系数1.5； K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5，由文献4表3-20查得；K切削特点系数1.0；K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查表3-26文献4，知d=10mm的螺栓许用加紧力，因10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用16mm的钩型夹紧螺栓夹紧， 定位套在45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3.使用说明安装工件时，先将定位套装在夹具上，工件通过心轴和定位套初步定位，然后在下方加入定位挡销，并通过可调支撑的调节来固定好工件。最后旋紧螺母夹紧工件。4、结构特点 该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零件装夹完毕，有利于提高生产效率。5. 定位误差分析 夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对6H9mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献4表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取0.05mm0.3mm,因此孔的位置偏差可以保证。夹具的零件图、零件毛坯图和零件图见随附图。七设计小结经过两周