机械制造技术课程设计-CA6140车床法兰盘[831004]加工工艺及其车Φ45外圆面的夹具设计【全套图纸】.doc

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。全套图纸，加153893706一、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。 由于本人设计的是工序5的专用夹具，故详细列出切削用量的计算机工时的确定。工序5 半精车45外圆面，半精车、精车90右端面，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。（1）切削用量 本工序为精车。已知工件材料为HT200， b=220MPa，铸件；机床为CA6140卧式车床，工件装在专用夹具。 1、半精车45mm外圆面1) 已知加工余量为1.2mm，则=1.2/2=0.6mm。2) 进给量f 根据设计指南中表5-114,当刀杆尺寸为1625 mm35mm,以及工件直径为45时，f =0.40.5mm/r按CA6140车床说明书（见设计指南中表5-57）取 f =0.48mm/r3) 计算切削速度，按设计指南中表2-8,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见设计指南中表2-9-表2-11,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。得 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=198(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 630r/min按机床说明书(见设计指南中表5-56),与630r/min相近的机床转速为560r/min及710r/min。现选取=710r/min。所以实际切削速度v=223r/min。5) 切削工时，按设计指南中表2-24，t=，l=41mm，=2mm，=0, =0，f=0.48mm/r,n=710r/min,i=1的 =0.126min 6) 检验机床功率主切削力按设计指南中表2-10所示公式计算其中900，1.0，0.75，0， =1.12 =0.61 =9000.60.480.7519800.61=190(N) 切削时消耗功率0.475(KW) 由设计指南中表5-59,CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为710r/min时,主轴传递的最大功率为7kw.所以机床功率足够，可以正常加工。2. 半精车、精车90右端面。 1） 采用车外圆的刀具加工这些表面。加工余量均可一次走刀切除，半精车时，=1mm，精车时，=0.5mm。选择f=0.41mm/r。主轴转速与车外圆时相同。2） 确定工时 按设计指南中表2-24，L=22.5mm , =2mm, =0, =0=0.084(min)=0.084(min)3.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1) 采用切槽刀，一次完成加工。f为手动进给，主轴转速与车外圆时相同。2） 确定工时 根据手动的进给量而定综上得该工序的切削用量及基本工时见表5 表5工步/mmF/mm/r/min半精车45mm外圆面0.60.480.126半精车90右端面10.410.084精车90右端面0.50.410.084车3*2退刀槽手动车45圆柱面两端的倒角手动车20 内孔的右端倒角手动 六、夹具设计本夹具是工序5的专用夹具，该工序半精车、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。车外圆面得设计基准为20内孔，车端面的基准为100的大端面。1、 定位方案 工件以20内孔和大端面为基准，内孔用定位销定位，平面用两块条形支撑板定位，总共限制5个自由度。由于周向无位置要求，故改自由度不必限制。2、 夹紧装置 根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足要求。采用钩型压板，通过拧紧螺母对压板同时加紧工件。压板夹紧力主要作用是防止工件在车削力作用下的倾覆和振动，受动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。 3、夹具与机床连接元件 采用与所选的机床的主轴相配合的锥柄与机床连接4、使用说明 安装工件时，将螺栓松开，将工件放在支承板上，并用定位销定位，然后拧紧螺母，便可以将工件安装完毕。5、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。6、夹紧力计算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 主切削力按设计指南中表2-10所示公式计算其中900，1.0，0.75，0， =1.12 =0.61 =9000.60.480.7519800.61=190(N) 由设计指南表3-6查得K=1.8 L=41 f1=0.1 H=91 可得Fj=230N可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求7 定位误差分析 由于定位基准与设计基准一致，故无基准不重合误差。 由于设计定位销与内孔的配合是间隙配合，查考设计指南表3-2公式以及设计的配合公差得D=D+d+min=0.021+0.011+（0.007-0）=0.039mm销和主轴的设计圆跳动公差为0.01mm。所以，定位公差=0.039+0.01=0.049mm 达到设计要求。七、设计小结 随着程设计接近了尾声。经过2周的奋战我的课程设计终于