机械制造技术课程设计-CA6140法兰盘[831004]加工工艺及刻槽工序夹具设计【全套图纸】.doc

课程设计第1章 零件的工艺分析1.1零件的功能、结构及生产类型的确定全套图纸，加1538937061.1.1零件的作用图示为法兰盘的零件图 ,生产纲领是4200件/年。要求设计加工该零件的毛坯图或零件与毛坯合图1张,关键工序机械加工工艺过程卡片1套,主要工序的机械加工工序卡片3份,以及设计说明书1份。图 1.1 法兰盘零件是CA6140卧式车床上的法兰盘, 它位于车床丝杆的末端，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；外圆上钻有底部为上部为的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部 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。1.1.2 零件的工艺分析CA6140 车床法兰盘共有两组加工的表面。先分述如下：1以孔为精基准的加工表面。这一组加工表面包括：一个的孔及其倒角；一个外圆及其倒角； 外圆及其倒角；外圆及其倒角；外圆及其倒角； 两端面（分别距离轴为和两 端） ； 左端面和右端面；通孔。 2.以右端面为加工表面。这一组加工表面包括：右端面； 左端面；右端面；退刀槽； 和孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求： （1）左端面与轴形位公差； （2）右端面与轴形位公差。 （3）孔轴线与右端面位置公差，同时与轴线垂直相交，并且与端洗平面（距离轴线为）垂直。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后 借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。1.1.3 零件的生产类型依照设计题目可知：该零件的生产纲领为4200件/年，查表可知生产类型是大批量生产。1.2主要加工面及要求1. 以外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：外圆，端面及倒角；外圆，过度倒圆，内孔及其左端角。2. 以外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：端面，外圆，端面，倒角；切槽；内孔的右端倒角。3. 以的孔为中心加工表面这一组加工表面包括：外圆，端面，外圆，端面，侧面；外圆；外圆，过度圆角4 孔和同轴的孔。第2章 毛坯的选择2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差零件材料是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铸造成型。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，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2毛坯的技术要求在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。2.3确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.3.1 确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差通过查相关资料得下表：表2.1项目1009045外圆面公差等级IT1113713加工基本尺寸100904545毛坯基本尺寸108985555 2.3.2绘制毛坯图 图2.1 毛坯零件图第3章 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否真确与合理关系到零件的加工质量,以及生产效率的高低。如果选择不当,在加工过程中出现很多问题,更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。3.1粗基准的选择对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准, 所以对于本零件可以先以法兰盘右端的外圆及的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧外圆可同时削除五个自由度，再以的右端面定位可削除自由度。3.2精基准的选择主要应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,这选择的设计基准与工序基准重合。第4章 制订工艺路线4.1确定各加工面的加工方法根据各加工面的加工精度与表面粗糙度的要求,选定如下加工方法:1.外圆面：公差等级为IT6IT8,采用粗车半精车磨削的加工方法。2.20内孔：公差等级为IT7IT8,采用钻扩铰精铰的加工方法,倒角用车刀加工。3.外圆面：公差等级为IT13IT14,采用粗车半精车磨削的加工方法。4.90外圆：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，采用的加工方法为粗车半精车磨削。5.100外圆面：公差等级为IT11,采用粗车半精车磨削的加工方法。6.90突台右端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，采用的加工方法为粗车半精车精车。7.90突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，采用的加工方法为粗车半精车磨削。8.100突台左端面：未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，采用的加工方法为粗车半精车精车。9.90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，采用的加工方法为粗铣精铣。10.90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，采用的加工方法为粗铣精铣磨削。11. 49孔：未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，采用的加工方法为钻削。4.2拟定加工工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸形状，尺寸精度位置精度等技术要求能得到合理的保证。4.2.1工艺路线方案1工序1 粗车左端面。粗车左侧面。粗车外圆。粗车左外圆。粗车右端面。工序2 粗车右端面。粗车右侧面。粗车外圆。粗车外圆。工序3 钻、扩、粗铰、精铰孔并车孔左端的倒角。工序4 半精车左、右端面、左端面，精车左端面、左端面。半精车外圆、，半精车柱体的过度倒圆。车柱体上的倒角。 工序5 半精车、精车右端面。车槽。倒角和。工序6 精车左端面、右端面。工序7 粗铣、精铣柱体的两侧面。工序8 钻孔，铰孔。工序9 钻孔。工序10 磨削外圆面、右端面、左端面。工序11 磨削外圆面、。 工序12 磨削 突台距离轴线的侧平面。工序13 刻字刻线。工序14 镀铬。工序15 检测入库。4.2.2工艺路线方案2工序1 粗车柱体左端面。工序2 粗加工孔：钻中心孔，扩孔。工序3 粗车柱体右端面，粗车柱体左端面，半精车左、右端面、左端面，精车左端面、左端面，粗车外圆、，半精车外圆 、，车柱体的倒角，车 柱体的过度倒圆。工序4 粗车、半精车、精车右端面，车槽，粗车、半精车外圆外圆及倒角。 工序5 粗铰。精铰。工序6 精车 左端面、 右端面。工序7 铣上两平面：（1）、粗铣两端面。（2）、精铣两端面。 工序8 钻孔，铰孔。工序9 钻透孔。工序10 磨右外圆，外圆，外圆。磨B面，即左外圆面、右端面、左端面。工序11 磨上距轴心平面。 工序12 B面抛光。工序13 刻字刻线。工序14 外圆镀铬。工序15 检验入库。4.3工艺方案的比较与分析 上述两种工艺方案的特点在于：方案一是从左端面加工到右侧，以的外圆作为粗基准加工左端面及的孔又以孔为精基准加工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。第5章 工序设计5.1选择加工设备及工艺装备工序1.2.是粗车,各工序不多,精度要求不高,零件尺寸不大选用C620-1型卧式车床即可。工序3.8.9为钻孔,工序不多,而且精度要求不高,可选用Z3025钻床.工序5选用C620-1型卧式车床。工序4为半精车, 选用C620-1型卧式车床。工序6为粗铣，精铣，选用X5032立式铣床。工序7为精车,金刚石车精度要求高,故选用CM6125型卧式车床。工序10.11.12为磨削，选用BC614平面磨床。5.2选择夹具在钻孔钻 孔，铰 孔, 钻孔时需要专业夹具,其他都用通用夹具。5.3选用刀具在车床上的工序,一般都选用硬质合金车刀,所以加工零件时,粗加工用YG6,半精加工用YG3,精加工用YG6X。钻孔使用直柄麻花钻。(GB/T6135.3-1996)。扩孔采用锥柄扩孔钻。(GB/T1141-1984)。金刚石车采用金刚石车刀。第6章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差车外圆表面的各数值 查文献【3】表 2.22.5，取外圆表面长度余量均为（均为双边加工）车削加工余量为：粗车: 半精车: 精车 : 车 、端面和、外圆表面加工余量：粗车: 半精车: 精车 : 钻孔（）查文献【3】表 2.22.5，先钻出来直径是, 工序尺寸加工余量：钻孔 扩孔 粗铰孔 精铰 钻孔（） 一次性加工完成，加工余量为铣削加工余量：粗铣：（离中心轴为）精铣： 粗铣： (离 中心轴为) 精铣： 第7章 确立切削用量及基本工时 7.1工序切削用量及基本时间的确定(一)粗铣两侧面7.1.1 刀具选择根据文献【3】表 3.1 及铣刀样本手册，选锯片铣刀，外径, 内径,。7.1.2 铣削用量，右边走刀 次，左边走刀次。7.1.3选 X61W 卧式铣床，使用专用夹具由文献【4】表 3.5 当机床功率为, 采用 YG6 硬质合金材料加工铸铁,取。7.1.4选择铣刀磨钝标准及耐用度根据文献【4】表 3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为,由文献【4】 表 3.8,铣刀直径,则硬质合金盘铣刀. 7.1.5确定铣削速度 Vc由文献【4】表 3,13,当取时。根据 X61W 机床说明书(见文献【4】表 3.23)取主轴转速.则实际切削速度为当时 , 工 作 台 为 每 分 钟 进 给 量 是 进 给 速 度. (7-1)由 X61W 机床说明书(见文献【4】表 3.23)取。7.1.6计算基本工时, （7-2） (二)精铣两侧面7.1.7 工序要求左边端面表面粗糙度,选 X63 卧式铣床,使用专用夹具. 选择刀具:由文献【3】表5.45 及铣刀杆手册,选两把高钢镶齿三面刃铣刀,铣刀外径, , , (由文献【4】表 4.1, 4.2)。 7.1.8 确定铣削深度由于左边余量为,右边余量为，所以左边二次走刀完成,右边三次走刀完成，则。7.1.8确定每次进给量fz由文献【4】表 3.3 在 X63 铣床功率为 (文献【4】表 3.25),工艺系统 刚性为低,用高速钢成形盘铣刀加工时,选每齿进给量。7.1.9选铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据文献【4】表 3.7 铣刀后刀面最大磨损量为,由文献【4】表 3.8 铣刀 直径,则。7.1.10确定铣削速度 Vc由文献【4】表 3.11,取, , , （7-3）则： 查 X63 机床说明书(见文献【3】 4.2-39)选取主轴转速.表则实际切削速度为,当时,工作台每分进给量 （7-4）由X63 机床说明书(文献【3】表 4.2-40)选取铣床工作台进给量。7.1.11计算基本工时, （7-5）则第8章 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工法兰盘零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工刻槽夹具一套。其中加工槽的夹具将用于卧式铣床，刀具采用三面刃铣刀8.1 加工刻槽夹具设计8.1.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工槽，该槽侧面对100外圆的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在加工槽时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。8.1.2 定位基准的选择由零件图可知：槽两侧面面对12孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求，其设计基准为满12孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用特制花键轴找中心线，这种定位在结构上简单易操作。采用心轴定心定位的方式，保证底槽加工的技术要求。同时，应加一圆柱销固定好工件，防止工件在X方向上的旋转自由度。8.1.3夹具方案的设计选择 根据任务书要求，加工槽时要保证与中心孔尺寸，以及槽两侧面与孔中心的垂直度误差不大于0.08mm，现设计夹具方案有：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，成本低。本次设计零件为大批量生产，要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，利用螺栓、螺母手动夹紧。8.1.4 切削力及夹紧分析计算刀具材料：（高速钢镶齿三面刃铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献3表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 查参考文献13表得：对于灰铸铁： 取 ， 即所以 由参考文献3表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） 背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献13表可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式中参数由机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。8.1.5 误差分析与计算该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差为mm。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献13可得： 平面定位心轴定心的定位误差 ： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。8.1.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴可采用可换的。以便随时根据情况进行调整。设计心得通过设计，培养了我独立思考问题和解决问题的能力。树立