C6140法兰盘课程设计说明书模板.doc

机械制造技术课程设计说明书 设计题目 CA6140 车床法兰盘 零件的 机械加工工艺规程及夹具设计 学生 李观裕 学号 20101141514 班级 机电 1104 指导教师 温 坚 广东海洋大学工程学院机械系 2013 年 7 月 12 日 目 录 目目 录录 设计总说明 I 1 零件的工艺分析及生产类型的确定 1 1 1 零件的用途 1 1 2 技术要求 1 1 3 零件的生产类型 2 2 确定毛坯 绘制毛坯简图 2 2 1 选择毛坯 2 2 2 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 2 3 选择加工方法制定工艺路线 3 3 1 定位基准的选择 3 3 2 各表面加工方案的确定 3 3 3 加工阶段的划分 4 3 4 制订工艺路线 4 4 确定加工余量和工序尺寸 5 5 确定切削用量及时间定额 6 5 1 粗 精铣 90 圆柱面上的两个平面 6 5 1 1 粗铣距中心线 34mm 的平面 6 5 1 2 粗铣距中心线 24mm 的平面 8 5 1 3 半精铣距中心线 34mm 的平面 8 5 1 4 精铣距中心线 24mm 的平面 9 5 2 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面 9 6 夹具的设计 10 6 1 问题的提出 10 6 2 夹具设计 11 6 2 1 定位基准的选择 11 6 2 2 切削力及夹紧力的计算 11 6 2 3 定位误差分析 12 总 结 12 鸣谢 12 参考文献 12 设计总说明 I 设计总说明 设计题目的零件是 CA6140 车床的法兰盘 年产量为 50000 件 备品率为 3 废品率 为 2 设计步骤 明确设计任务 阅读设计任务书和指导书 收集 借阅有关资料 手册 对零件进行工艺分析 画出零件图 确定毛坯的制造方式 绘制毛坯简图 制定机械 加工工艺路线 选择定位基准 选择机床及工 夹 量 刃具 确定加工余量及工序 间尺寸与公差 确定切削用量 画出毛坯图 填写工艺过程卡 填写工序卡 确定夹具设计方案 选择定位元件 计算所需夹紧力 选择夹紧方案 绘制夹具装 配图 绘制夹具零件图 关键词 法兰盘 夹具体设计 附 录 2 课程设计题目 CA6140 车床法兰盘零件的 机械加工工艺规程及夹具设计 专业 机械设计制造及其自动化 学号 201011411514 姓名 李观裕 班级 机电 1104 指导教师 温坚 课程设计说明书 序言 机械制造技术基础课程设计是在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 性的训练 希望在设计中能锻炼自己分析问题 解决问题的能力 为自己今后参加的 工作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 希望老师给予指教 1 零件的工艺分析及生产类型的确定 1 1 零件的用途 题目给的零件是 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 4 上部为 6 的定 位孔 实现精确定位 法兰盘中部的 20 通孔则给传递力矩的 4X 9 标明通过 本身 没有受到多少力的作用 1 2 技术要求 通过对该零件图的重新绘制 知原图样的视图正确 尺寸 公差及技术要求齐全 该零件属盘套类回转体零件 它的所有表面都需切削加工 B 面需抛光处理 表面粗 糙度值为 0 8 的外圆表面和表面粗糙度值为 1 6 的端面需精车 20 需精铰 6 孔需 粗铰 其它表面粗糙度要求不高的外表面均可由半精车获得 外圆为 100 的左端面 外圆为 90 的右端面和右 45 的外圆面有圆跳动要求 外圆为 90 的端面上有四个 9 的孔且非对称分布 该零件除主要加工表面外 其余的表面加工精度一般 不需要高 精度机床加工 通过车削 铣削 钻床的精加工能达到加工要求 综上所述 该法兰盘的各项技术要求制订较合理 工艺性较高 符合该零件在机床 中的作用 1 3 零件的生产类型 从设计题目知 Q 50000 件 年 m 1 件 台 结合生产实际 备品率和废品率分别为 a 3 和 b 2 代入公式得 N Qm 1 a 1 b 52530 件 年 附 录 3 根据法兰盘的质量查 1 表 1 4 知 该零件属轻型零件 再由 1 表 1 5 知 该零件 的生产类型为大量生产 2 确定毛坯 绘制毛坯简图 2 1 选择毛坯 由于该零件材料为 HT200 年生产量为 50000 件属大量生产 所以选该零件毛坯为铸 件 并选择机器造型 2 2 毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 1 求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓尺寸 长 91mm 宽 100mm 高 100mm 故 最大轮廓尺寸为 100mm 2 选取公差等级 CT 由 1 表 2 1 铸造方法按机器造型 铸件材料按灰铸铁得公差 等级 CT 范围为 8 12 级 取为 11 级 3 求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT 由 1 表 2 3 查得 公差带相对于基本尺寸对称分布 4 求机械加工余量等级 由 1 表 2 5 铸造方法按机器造型 铸件材料按灰铸铁 得机械加工余量等级范围 E G 级 取为 F 级 5 取 RMA 对所有加工表面取同一个值 由 1 表 5 4 查最大轮廓尺寸为 100mm 机械加工余量等级为 F 级 得 RMA 数值为 1mm 6 求毛坯基本尺寸 20 孔较小 铸成实心 A 面 B 面属双侧加工 应由 1 5 2 式求出 即 总轴向尺寸 R F 2RMA CT 2 91 2X1 4 4 2 95 2mm 100 外圆 R F 2RMA CT 2 100 2X1 4 4 2 104 2mm 45 外圆 R F 2RMA CT 2 45 2X1 4 2 49mm 90 外圆 R F 2RMA CT 2 90 2X1 4 4 2 94 2mm 法兰盘毛坯 铸件 尺寸 mm 零件尺寸 双边加 工余量 铸件尺 寸 零件尺寸 单面加工 余量 铸件 尺寸 100 0 12 0 342 1104 291 3 2 及 1 8 96 45 0 0 624941 2 及 2 41 90 2 194 241 2 及 1 8 42 8 45 0 0 0172498 2 及 2 12 3 选择加工方法制定工艺路线 3 1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分 通常先确定精基准 然后确定粗基准 1 精基准的选择 根据该法兰盘零件的技术要求 选择法兰盘 45 外圆面和 20 孔作为精基准 零件上 附 录 4 的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工 即遵循 基准统一 原则 20 孔的 轴线是设计基准 选用其作精基准定位法兰盘两端面 实现了设计基准和工艺基准的 重合 保证了被加工表面的端面跳动度要求 选用法兰盘右端面作为精基准同样是遵 循了 基准重合 原则 因为该法兰盘在轴向方向上的尺寸多以该外圆面作设计基准 2 粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整 没有飞边 毛刺或其他欠缺 这里选择法兰盘右端面和 右 45 外圆面作为粗基准 采用 45 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀 采用法 兰盘右端面作为粗基准加工左端面 可以为后续工序准备好精基准 3 2 各表面加工方案的确定 根据法兰盘零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度 确定加工工件各表面 的加工方法 如下表所示 加工面加工方法 公差等 级 表面 粗糙度 外圆 100 0 12 0 34 粗车 半精车 磨削 IT110 8 外圆 45 0 0 6 粗车 半精车 抛光 IT140 4 90 外圆 粗车 半精车 IT106 3 外圆 45 0 0 017 粗车 半精车 精车 磨削 IT60 8 左端面 100 0 12 0 34 粗车 半精车 精车 1 6 右端面 45 0 0 017 粗车 6 3 90 右端面 粗车 半精车 精车 1 6 100 0 12 0 34右端面 粗车 半精车 抛光 0 4 90 左端面 粗车 半精车 抛光 0 4 距中心 24mm 面粗铣 精铣 精磨 0 4 距中心 34mm 面粗铣 半精铣 3 2 孔 20 0 045 0 钻 扩 粗铰 精铰 IT81 6 孔 4 钻 IT126 3 孔 6 钻 铰 IT93 2 孔 9 钻 铰 IT106 3 槽 3X2粗车 IT136 3 3 3 加工阶段的划分 该法兰盘加工质量要求较高 可将加工阶段划分为粗加工 半精加工和精加工三个 阶段 附 录 5 3 4 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 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机床配以专 用夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此之外 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 以外圆定位 粗车柱体左端面 外圆 粗车 B 面 45 0 0 017 100 0 12 0 34 工序 2 以粗车后的外圆定位 粗车右柱体右端面 外圆 90 100 0 12 0 34 45 0 0 017 外圆及右端面 工序 3 以粗车后的外圆定位 钻 扩 粗铰 精铰孔至图纸要 45 0 0 017 20 0 045 0 求 并倒孔 20 左端面倒角 工序 4 以定位 粗加工右端面及倒角 1 5X45 外圆 20 0 045 0 100 0 12 0 34 45 0 0 6 90 左右端面及外圆 圆角 R5 切槽 32 工序 5 半精车外圆左右端面 外圆 90 外圆及左右端面 100 0 12 0 34 45 0 0 017 工序 6 精车左端面和 90 右端面 100 0 12 0 34 工序 7 粗铣距中心线 34mm 的面 工序 8 粗铣距中心线 24mm 的面 工序 9 半精铣距中心线 34mm 的面 工序 10 精铣距中心线 24mm 的面 工序 11 钻 铰孔 9 工序 12 钻孔 4 和 6 铰 6 工序 13 抛光 B 面和距中心线 24mm 的面 工序 14 去毛刺 工序 15 刻线 工序 16 镀铬 工序 17 检验入库 2 工艺路线方案二 工序 钻 扩孔 倒角 工序 粗车 半精车两孔 端面 工序 粗车 半车镗 外轮廓 倒角 工序 粗车 半精车 外轮廓 倒角 工序 粗车 半精车左 圆柱侧面 工序 粗车 半精车右 圆柱侧面 工序 粗磨 圆柱侧面 工序 钻四个 的孔 工序 钻 扩铰孔 工序 粗车 半精磨 精磨 圆柱侧面 附 录 6 工序 将 面抛光 工序 外圆刻字 工序 无光镀铬 工序 检验入库 比较选择方案一 4 确定加工余量和工序尺寸 工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度 m 加工 面 粗半精抛光粗半精抛光粗半精抛光 45 0 0 6 21 50 47 0 0 25 45 0 0 1 45 0 0 10 102 50 4 90 2 71 5 91 5 0 0 35 90 0 0 14 106 3 加工面粗半精磨削粗半精磨削粗半精磨削 45 0 0 017 2 11 50 4 47 0 0 25 45 5 0 0 1 45 0 0 017 102 50 8 100 0 12 0 34 2 31 50 4 101 9 0 0 35 100 4 0 0 14 100 0 12 0 34 102 50 8 工序双边余量工序尺寸及公差 表面粗糙度 m 加工孔 钻扩 粗 铰 精铰钻扩粗铰精铰钻扩 粗 铰 精 铰 20 0 045 021 80 10 06 18 0 21 0 19 8 0 13 0 19 94 0 082 20 0 033 012 56 31 60 8 6 5 8 6 5 8 0 12 0 6 0 03 0 12 5 3 2 4 4 4 0 12 0 12 5 9 8 4 0 6 8 4 0 12 0 12 5 6 3 工序加工余量 加工表面 粗车半精车精车抛光 总加工余量 100 左端面 20 80 2 3 100 右端面 20 80 20 13 1 90 左端面 20 80 20 13 1 90 右端面 20 80 2 3 45 右端面 1 20 8 2 工序加工余量 加工表面 粗铣半精铣精铣精磨 总加工余量 附 录 7 距中心 24mm 面 20 1 0 70 221 距中心 34mm 面 10 30 7 11 5 确定切削用量及时间定额 5 1 粗 精铣 90 圆柱面上的两个平面 5 1 1 粗铣距中心线 34mm 的平面 5 1 1 1 选用 X51 立式铣床 使用专用夹具 5 1 1 2 刀具选择 本工序粗铣所选刀具为高速钢镶齿三面刃铣刀 铣刀直径 d 80mm 宽度 L 20mm 齿数 Z 10 根据表 5 143 选择铣刀基本形状 由于被加工材料为 HT200 故选前角 10 0 后角 16 周齿 0 5 1 1 3 切削用量确定 已知切削宽度 8mm 铣削深度 20mm 确定每齿进给量 根据 课程设计指导教 z f 程 表 4 15 X51 立式铣床功率为 4 5KW 工艺系统为中等 查得每齿进给量 0 15 0 3mm z 现取 0 25mm z z f z f 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表 5 148 铣刀刀齿后刀面最大磨损 量为 1 5mm 铣刀直径为 80mm 耐用度 T 180min 确定切削速度和工作台每分钟进给量根据 机械设计手册 表 9 z M f 65 公式计算 v vvvv q v v xyupm pze C d vk T afaz 式中 47 0 2 0 1 0 4 0 5 0 1 0 15 180min v C v q v x v y v u v P mT 20mm 0 25mm z 8mm 10 80mm 1 0 p a z f e a zd v k 18 8m min 0 2 0 150 10 40 10 1 47 80 1 180200 25810 v 74 8r min 1000 18 8 80 n 根据 X51 立式铣床工作台进给表 表 4 16 选择 n 80r min 则实际切削速度为 v 20 1m s 工作台每秒进给量为 150mm min 0 25 10 60 z M f 根据 X51 立式铣床工作台进给表 5 73 选择 150mm min z M f 附 录 8 5 1 1 4 时间定额的确定 基本时间 根据表 4 17 圆柱铣刀铣平面基本时间为 式中 76l 1 2 ee la da 8 e amm 80dmm 1 26lymm 150 min z M fmm 1i S 76264 6034 8 150 j t 辅助时间 s 15 5 22 fj tt 布置工作地时间 S 5 2 bjf ttt 休息和生理需要时间 2 0 8 xjf ttt 所以42 82 S xfj Tttt 总 5 1 2 粗铣距中心线 24mm 的平面 基本时间 12 z M lll Ti f 式中 59l 1 2 ee la da 8 e amm 80dmm 1 26lmm 150 min z M fmm 1i S 59264 6041 6 150 j t 辅助时间 s 15 6 24 fj tt 布置工作地时间 S 5 1 bjf ttt 休息和生理需要时间 2 2 4 xjf ttt 所以51 06 S xfj Tttt 总 5 1 3 半精铣距中心线 34mm 的平面 定额时间的确定 12 z M lll Ti f 附 录 9 半精铣时每转进给量 1 0 z fmm r 1 0 8080 min z M fmm 基本时间 12 z M lll Ti f 式中 59 l 1 2 ee la da 8 e amm 80dmm 1 26lmm 78 min z M fmm 1i S 59262 6065 5 80 j t 辅助时间 s 15 9 8 fj tt 布置工作地时间 S 5 3 8 bjf ttt 休息和生理需要时间 2 1 5 xjf ttt 所以80 4 S xfj Tttt 总 5 1 4 精铣距中心线 24mm 的平面 5 1 4 1 定额时间的确定 精铣时每转进给量 0 7 z fmm r 0 7 8056 min z M fmm 12 z M lll Ti f 式中 76 l 1 2 ee la da 8 e amm 80dmm 1 26lmm 56 min z M fmm 1i S 76262 60111 4 56 j t 辅助时间 s 15 16 71 fj tt 布置工作地时间 S 5 6 43 bjf ttt 休息和生理需要时间 2 2 56 xjf ttt 所以137 07 S xfj Tttt 总 附 录 10 5 2 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面 5 2 1 切削用量的确定 选用机床 卧轴矩台平面磨床 M7120A 功率 P 2 8KW 1 选择砂轮 由指导手册表 4 24 得砂轮转速 n 1500r min 其尺寸为 350 x40 x127 见 砂 机械加工工艺手册 第三章各表中 可选择砂轮的标尺代号为 查 工艺手册 表 3 2 1 3 2 2 3 2 5 3 2 6 3 2 7 得 砂轮标志代号 350 x40 x127PAL5 v35 2 确定砂轮速度 查 实用机械加工工艺手册 表 11 184 得 22 25m min 3 工件速度 查 实用机械加工工艺手册 表 11 185 得 工作台单行程纵向进给量 10 20mm st 取 15mm st 4 轴向进给速度 即磨削进给量 f 查 实用机械加工工艺手册 表 11 185 为 10m min 5 径向进给量 磨削深度 加工余量 0 2mm 磨削深度 走刀次数约 7 次 0 029 p amm st 5 2 2 定额时间的确定 6 基本时间 ra b fvf kDbZ t 1000 2 式中 D 被加工直径 b 加工宽度 Z 单边加工余量 b K 系数 V 工作台移动速度 工作台往返一次砂轮轴向进给量 a f 工作台往返一次砂轮径向进给量 a f 0 2 min 12S 290 8 0 1 1 4 1000 10 12 5 2 0 0157 j t 辅助时间 s 15 1 7 fj tt 布置工作地时间 S 5 0 68 bjf ttt 休息和生理需要时间 2 0 36 xjf ttt 所以14 74 S xfj Tttt 总 附 录 11 6 夹具的设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 需要设计专用夹具 经杨老 师指定 决定设计第 10 道工序 铣距零件中心线分别为 24mm 和 34mm 的两平面的夹具 本夹具将用于组合机床 对工件对铣加工 刀具为镶齿三面刃铣刀 6 1 问题的提出 本夹具主要用来夹紧距中心线 24mm 和 34mm 的两平面 此平面的形位公差和表面要求 均较高 无特殊要求 且加工此平面时 mm 轴的外端面及 20孔的内表 0 12 0 34 100 045 0 0 面都已加工出来 可用来作为此工序的定位面 因此在本道工序 在保证提高劳动生 产率 降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具 6 2 夹具设计 6 2 1 定位基准的选择 本设计选用以 20孔的内表面和 的底端面为主要定位基面 另选用 045 0 0 0 12 0 34 100 100mm 的上端面作为辅助定位基准 6 2 2 切削力及夹紧力的计算 刀具 镶齿三面刃铣刀 d 80mm 由 机械制造工艺设计手册 P 可查得 116 铣削扭矩 M C F d C 2 FcFcFc XYZ pcFc afvK 切向力 C F F C FcFcFc XYZ pcFc afvK 切削功率 Pm 2 M n 10 kw 3 式中 C 558 6 x 1 y 0 8 F 5 P a FFZ0 d 80 k 0 9 f 0 13 n 80 0 F 所以当铣距中心轴线 24mm 和 34mm 面时有 19 65 N m 10 803 M 80 2 x558 5x5 x0 13xx0 9x10 c v 491 35 N 10