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CA6140 车床 法兰盘 加工 工艺 夹具 设计

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本科生毕业设计（论文）开题报告论文(设计)题目CA6140车床法兰盘工艺设计及夹具设计北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告。开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2开题报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室论证审查后生效。开题报告不合格者需重做。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4开题报告中除最后一页外均由学生填写，填写各栏目时可根据内容另加附页。5阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。6参考文献的书写应遵循毕业设计（论文）撰写规范要求。7开题报告应与文献综述、一篇外文译文和外文原文复印件同时提交，文献综述的撰写格式按毕业设计（论文）撰写规范的要求，字数在2000字左右。毕业设计(论文)开题报告学生姓名尧凯彬专 业机电班 级B13141指导教师姓名赵秋芳职 称副教授工作单位北华航天工业学院课题来源校企联合课题性质应用设计课题名称CA6140车床法兰盘工艺设计及夹具设计本设计的科学依据（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）1科学意义法兰盘是指在盘状的金属零件的周边开一些固定用的孔，用于连接其他零件的一种零件。它主要是用来连接两根管子，法兰盘上面有孔，可以装上螺栓，让两个法兰紧密连接。法兰之间用衬垫密封起来。它可焊接构成，也可由螺纹联接构成或浇铸而成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。 法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。进行本次毕业设计的主要意义有：（1）学习法兰盘加工工艺设计的一般方法，了解和掌握法兰盘整体设计、夹具设计的过程和计算方法，培养学生分析问题以及解决问题的能力，有助于学生设计思想的养成，尤其是计算的能力和总体设计的能力。（2）综合自己所学的课程和查阅的课外书籍等资料和生产实践学到的知识去解决和分析加工工艺以及夹具设计问题，让所学到的专业知识得到进一步的巩固和深化。（3）通过绘图和计算，学会运用手册、标准、规范、图册。2应用前景及国内外研究状况 法兰盘最早是由英国传入我国的，它在我国的机械领域、建筑领域和水利水电领域的应用非常广泛。自20世纪90年代开始，在日本在我国开辟法兰市场之后，欧美和韩国等国家也开始加入中国市场，导致我国泛滥市场份额大增。最近几年，我国在法兰研发领域和制造领域取得了一定的成绩，由于市场和产业链的影响，同时还有政府的大力支持，大量的法兰成品在工厂和个人作坊大批量的生产出来了。3目前技术状况、水平及发展趋势 最近几年全球法兰领域的市场容量逐渐增大，产销规模也随着大幅增加，价格更是居高不下。目前中国的法兰产量在亚洲排名第一，法兰采用先进的技术和工艺，向着高质量、高性能的方面发展。设计内容和预期成果（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）1.设计内容 （1）读图。根据零件图的尺寸和技术要求，检查其是否准确、合理以及工艺要求是否能达到。 （2）绘图。用AUTOCAD绘制零件的二维图。 （3）确定毛坯。根据零件的结构和生产纲领选择毛坯 ，毛坯的种类一般在零件图上已有规定。 （4）拟定加工路线。确定零件的加工顺序，通过查阅资料确定各个工序所使用的加工设备、夹具、刀具、量具、进给速度等。2重点解决的技术问题 （1）确定此零件的工作环境，审核零件图以及毛坯的确定。 （2）拟定详细的加工路线。 （3）查阅相关资料确定各工序的切削用量、进给速度。3.预期成果设计出合理的加工工艺路线以及夹具，最后再进行强度校核。拟采取设计方法和技术支持（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）1.实验方法和步骤（1）知道零件的作用，再对零件进行工艺分析。（2）确定毛坯的制造方法、尺寸及形状。（3）工艺设计。选择定位基准、选择零件表面的加工方法、制定加工工艺路线，确定加工时使用的设备、量具和夹具，确定刀具、切削用量、基本工时。2.可能遇到的问题及解决方法 （1）机械加工精度达不到要求 产品的质量直接由机械设备的加工精度决定，只有在合理的工艺流程下使用高精度的设备，才能保证零件的质量，在设计的过程中，还有许多的因素会影响到加工的精度。比如机械设备发生磨损会使加工精度变低，刀具和夹具的使用也会造成一定的误差。所以为了保证零件的精度，就要分析精度的影响因素，然后制定相应的解决方法。 （2）零件的表面质量达不到要求 零件的表面质量直接影响到零件的使用寿命以及性能。影响零件表面质量的主要因素是原材料的性能和切削用量，原材料是选好的，所以主要就是切削用量，要合理的确定切削用量。实现本项目预期目标和已具备的条件（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）1. 过去的学习、研究基础之前我们有进行过减速器、变速器的设计，对零件的加工工艺以及夹具的设计有了一定的基础，知道都该查阅哪些资料，以及设计的基本原则。机械产品的设计可分为四个阶段：设计计划，这个阶段的目标是编写设计任务书；方案设计，这阶段的目的是对设计的方案进行分析；技术设计，这个阶段的主要任务是绘制零件图、装配图；试制试验，这个阶段的任务是制定工艺卡片、性能分析报告、实验方案以及制定改善的措施。2. 现有仪器设备现有的仪器设备主要有数控机床，各种刀具、量具等。3. 设计环境及协作条件公司为我们提供了电脑，让我们进行电脑绘图。如果我们有什么不懂的，也可以在车间直接问师傅，那些师傅都在这行干了好多年，能为我们提供很多的帮助。 各环节拟定阶段性工作进度(以周为单位)1. 第一、二周：与指导教师取得联系，确定毕业设计课题。2. 第三周：完成毕业设计开题报告并进行开题答辩。3. 第四、五周：查阅相关资料，进行毕业设计的具体工作。4 第六、七周：撰写毕业设计说明书。5 第七、八周：对设计过程及任务说明书进行整理、修改和检查。6 第九、十周：指导教师对设计的资料进行审查，学生对设计资料进行修改。7 第十一、十二周：进行毕业设计论文的答辩。开 题 报 告 审 定 纪 要时 间地点主持人参会教师姓 名职 务（职 称）姓 名职 务（职 称）论证情况摘要 记录人：指导教师意见指导教师签名： 年 月 日教研室意见教研室主任签名： 年 月 日 本科生毕业设计(论文)文献综述设计 (论文)题目CA6140车床法兰盘工艺设计及夹具设计北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。3文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。5文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述Mechanical Design and Manufacturing Processes摘要：机械设计是一门通过改进老产品或设计新产品，为了满足人类需求而有的应用学科。它涉及到了工程技术的许多领域，主要研究产品的尺寸和形状以及具体结构的详细构思，同时还要研究产品在制造、销售及使用中面临的各种问题。关键词：机械；设计；加工工艺Abstract: Mechanicaldesignistheapplicationofscienceandtechnologyto deviseneworimprove-dproductsforthepurpose ofsatisfyinghumanneeds.Itisavastfieldofengineeringtechnologywhichno-tonlyconcernsitselfwiththeoriginalconceptionoftheproductintermsof itssize,shapeandconstructiondetails butalsoconsidersthevariousfactorsinvolvedinthemanufacture,marketinganduseofthepro-duct.Keyword: Mechanical，design，manufacturing process这篇文章主要写了一个真正的设计工程师应具备的品质以及如何在实际生活中进行一个好的设计。一个好的设计工程师应当敢于提出新的想法，并且敢于承担一定的风险，当方法不适合时，就立即采用以前的方法。所以，设计工程师必须要有耐心，因为花费许多时间努力可能并不会成功。一个创新的设计，要求设计者抛弃许多旧的、人们都知道的方法。因为许多人都容易墨守成规，所以这样做不是一件简单的事情。一个设计者应当不断地努力探索改良旧产品的方法，在这个过程中，应该选择原有的设计原理，并把它同新观念相结合起来。1、前言制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。2、现代机械制造工艺的技术特点2.1柔性、集成、并行工作现代机械制造系统具有多功能性和信息密集性，够制造生产成本与批量无关的产品，能按订单制造，满足产品的个性要求。2.2制造智能化。能够代替熟练工人的技艺，具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力，并用以解决生产实际问题。智能制造系统能发挥人的创造能力和具有人的智能和技能，强调以人为系统的主导者这一总的概念。在智能制造系统中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撑，来智能又促进集成水平的提高。2.3设计与工艺一体化，传统的制造工程设计和工艺分步实施，造成了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象，影响了制造技术的发展。产品设计往往受到工艺条件的制约，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，设计与工艺必须密切结合，要以工艺为突破口，形成设计与工艺的一体化。2.4精密加工技术是关键，精密和超精密加工技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一。当前，纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平。2.5产品生命周期的全过程，现代制造技术是一个从产品概念开始，到产品形成、使用，一直到处理报废的集成活动和系统。在产品的设计中，不仅要进行结构设计、零件设计、装配设计，而且特别强调拆卸设计。使产品报废处理时，能够进行材料的再循环。节约能源，保护环境。2.6人、组织、技术三结合，现代制造技术强调人的创造性和作用的永恒性；提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、战略决策的作用。在制造工业战略决策中，提出了市场驱动、需求牵引的概念，强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应市场需求的重要性。3、我国当前制造技术的现状及问题机械制造业历来是应用科学技术的主要领域，是应用最新科技推动社会、经济发展的主导产业。改革开放以来，我国的机械制造业不断走大走强，形成品种繁多、门类齐全、布局基本合理的机械制造工业体系。但我国目前只能称为机械大国，还不是机械强国。与先进的国家相比仍有一定的差距。为了迎接世界的挑战，我们必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平。同时，就目前国内的机械制造技术，但是设备升级单靠买发达国家的设备也是不行的，必须量体裁衣，才可能实现投入小、高效益。自2008年以来，中国出口企业多数都会面临如下几个问题：世界范围的经济危机至订单锐减、原材料成本上涨、劳动力成本不断的攀高、人民币升值等，令实力较弱的中小企业连连亏损，甚至倒闭。转型升级已经成了中国民营企业发展的必经之路。我们应该在软件和硬件两个方面着手，一方面给企业和产品更多更广阔的展示平台；另一方面应该根据国情研究生产适合的生产工具。4、机械制造技术发展的趋势当今世界机械加工工艺发生了深刻变化，对制造业产生了深刻的影响，制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。参考文献1Alex EliasMechanical Design and Manufacturing Processes JJournal of Composite Materials，199912 韩晓娟，孙丹法兰盘机械加工工艺及工装设计J2002.3 刘鸿文主编. 材料力学M. 北京：高等教育出版社1991.4 哈尔滨工业大学理论力学教研组编. 理论力学M. 北京：高等教育出版社 1997.5 大连理工大学工程画教研室编. 机械制图M. 北京：高等教育出版社 1993.6 孙 桓，陈作模. 机械原理M. 北京：高等教育出版社 2000.7 高泽远，王 金主编. 机械设计基础课程设计M.沈阳：东北工学院出版社 1987.8 喻子建，张磊、邵伟平、喻子建主编. 机械设计习题与解题分析M.沈阳：东北大学出版社 .2000.9 张 玉，刘 平主编. 几何量公差与测量技术M .沈阳：东北大学出版社. 1999.10 成大先.机械设计手册.化学工业出版社.1997.毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述指导教师意见 指导教师： 年 月 日专业教研室审查意见 负责人： 年 月 日4毕业设计报告(论文)论文(设计)题目CA6140车床法兰盘加工工艺及夹具设计 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。特此声明毕业设计（论文）作者： 指导教师： 年 月 日 年 月 日北华航天工业学院毕业设计(论文)任务书(理工类)学生姓名： 尧凯彬 专 业： 车辆工程 班 级： B13141 学 号： 201322365 指导教师： 赵秋芳 职 称： 副教授 完成时间： 毕业设计(论文)题目：CA6140车床法兰盘工艺设计及夹具设计题目来源教师科研课 题纵向课题（）题目类型理论研究（）注：请直接在所属项目括号内打“”横向课题（）应用研究（ ）教师自拟课题（）应用设计（）学生自拟课题（）其 他（）总体设计要求及技术要点：1. 对法兰盘进行工艺过程设计，并编制相应的工序卡片： 绘制零件图，并对零件图进行分析；拟定机械加工工艺路线，包括加工方法选择、定位基准选择及转换、确定加工余量和工序尺寸、确定机床、刀夹量具和辅助工具等；编写零件的机械加工工序卡片。2. 对指定工序的专用夹具进行设计：根据工艺要求，设计并绘制指定工序的专用夹具装配图。要求结构合理，工作效率高，制造方便，尽量降低成本和制造难度，设计并绘制夹具所有非标准零件的零件图。工作环境及技术条件：1. 掌握法兰盘的加工工艺；2. 绘制法兰盘零件图；3. 给定零件生产类型：中批量。工作内容及最终成果：1、课题调研，完成开题报告、外文翻译、文献综述；2、编制给定零件机械加工工艺文件，完成机械加工工序卡片一套;3、根据给定工序内容设计专用夹具，完成总装图；4、设计并绘制一张总装图中的所有非标准零件；5、编写设计说明书一份。时间进度安排：1. 查阅相关资料，撰写文献综述，并翻译外文资料、开题报告，完成开题（4周）；2. 准备相关的设计资料，熟悉零件图，并绘制零件图（1周）；3. 绘制零件的毛坯图（1周）；4. 完成机械加工工艺卡片的编制；5. 根据给定工序，设计专用夹具（3周）；6. 设计并绘制整套零件图（2周）；7. 完成设计说明书一份（1周）；8. 准备答辩（1周）。指导教师签字： 年 月 日教研室主任意见：教研室主任签字： 年 月 日摘要本毕业设计的题目是法兰盘的加工工艺及夹具设计，法兰盘是CA6140车床上的一个非常重要的零件。在该车床上，它是用来连接主轴和卡盘的。加工中遇到的主要问题是部分表面的粗糙度要求比较高，以及孔的位置精度要求特别高。本设计主要包含下面几个方面：首先，对零件的功能和工艺性进行了分析，然后结合零件各个方面的加工要求，确定零件的毛坯尺寸和制造方法。再选择合适的基准面，确定加工的精基准和粗基准，根据选择的基准，制定两种以上工艺路线，选择最合理的那一条工艺路线。然后，依照选好的加工工艺路线，选择生产过程中用到的量具、刀具和机床，确定每个工序所用的工时以及切削用量。最后，设计钻6孔用到的夹具和铣100面用到的夹具。设计夹具，依照零件加工要求以及技术要求，再结合夹具设计的原理和方法，制定夹具设计方案。在满足加工精度的同时，合理的进行安装、夹紧，并进一步考虑零件间的连接关系，设计合理的结构以实现零件间的相对运动，再选择合适的材料。为了保证加工表面的粗糙度，需要使用高转速、低进给，孔的位置精度则由钻套保证。关键词：法兰盘，工艺，夹具设计，定位，夹紧AbstractThe subject of this graduation design is the process and fixture design of the flange disc, which is a very important part of CA6140 lathe. On the lathe, it is used to connect the main shaft and the chuck. The main problem encountered in machining is that some surface roughness requirements are high, and the position precision is extremely high.This design mainly includes the following several aspects: first of all, analyses the function of parts and manufacturability, and combining with the machining of parts every aspect request, blank dimensions and the manufacturing method of the parts. Then choose the appropriate datum, determine the processing of datum and crude benchmark, according to the choice of benchmark, make two or more process route, choose the most reasonable that a process route. Then, according to the selected process route, select the production process used in measuring tool, cutting tool and machine tool, and cutting parameter of each process used is determined. Finally, design the fixture for the drill phi 6 hole and the fixture used for milling phi 90. Design fixture, according to the requirement of parts processing and technical requirements, combine the design principle and method of fixture design, make the fixture design plan. To meet at the same time, the machining accuracy of reasonable install, clamping, and further considering the connection of parts, design reasonable structure to achieve the relative movement between parts, then choose the right material. In order to ensure the roughness of the surface, high speed and low feed are required, and the position precision of the hole is guaranteed by the drill sleeve. Keywords：flange，processing technic，fixture design，positioning，clamp目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1选题背景11.2 选题目的和意义11.3 国内外发展现状11.4 设计的主要内容2第2章 零件分析42.1零件的作用42.2零件的结构42.3零件的工艺性分析4第3章 加工工艺规程设计63.1确定毛坯的制造形式63.2基准的选择63.2.1粗基准的选择63.2.2精基准的选择73.3表面加工方法的选择73.4制定工艺路线83.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定93.6确定切削用量及基本工时12第4章 钻6孔夹具设计164.1 设计时注意的问题164.2 夹具设计164.3 定位误差分析174.4 夹具设计及操作说明17第5章 铣100面夹具结构设计185.1 问题的提出185.2 定位基准的选择185.3切削力及夹紧力计算185.4定位误差分析205.5 夹具设计及操作的简要说明20致 谢25参考文献26北华航天工业学院毕业论文第1章 绪论1.1选题背景法兰盘是一种金属零件，并且在这个金属零件的周围有一些用来和其他零件进行连接的孔。它主要是用来连接两根管子，法兰盘上面有孔，可以装上螺栓，让两个法兰紧密连接起来。法兰之间用衬垫密封起来。它可以焊接构成，也可以浇铸而成或者由螺纹连接来构成。法兰的联接是两个法兰和一个垫片以及一些个螺母和螺栓所构成的。两个法兰的密封面中间放置有垫片，当螺母被拧紧，垫片表面的比压在达到一定的数值的时候，垫片就会产生形变，然后就把密封面上不平的地方填满，这样的话连接就会变得更加可靠。目前有一些零部件本身就带有法兰盘，这也是属于一种法兰连接。法兰连接是管道施工的用到的一种非常重要的连接方法。法兰连接使用起来非常方便，而且它能够承受特别大的压力。所以在工业管道中，法兰连接应用的越来越多。最近几年全球法兰领域的市场容量逐渐增大，产销规模也随着大幅增加，价格更是居高不下。目前中国的法兰产量在亚洲排名第一，法兰采用先进的技术和工艺，向着高质量、高性能的方面发展。1.2 选题目的和意义进行本次毕业设计的主要意义有：（1）学习法兰盘加工工艺设计的一般方法，了解和掌握法兰盘整体设计、夹具设计的过程和计算方法，培养学生分析问题以及解决问题的能力，有助于学生设计思想的养成，尤其是计算的能力和总体设计的能力。（2）综合自己所学的课程和查阅的课外书籍等资料和生产实践学到的知识去解决和分析加工工艺以及夹具设计问题，让所学到的专业知识得到进一步的巩固和深化。（3）通过计算和画图，学会运用标准、查看图册、查找规范、查阅手册来解决设计中遇到的问题。1.3 国内外发展现状法兰盘最开始是英国传过来的，法兰盘在我国的水利水电领域、机械领域以及建筑领域的应用已经非常广泛。在1990年之后，日本首先在我国开辟了法兰的市场，然后欧美一些国家也逐渐地进入了中国市场，这就造成了我国法兰市场的市场份额大幅度增加。过去这几年来，在法兰盘的制造和研发领域，我国取得了不小的成绩，因为产业链以及市场的影响，并且政府还给予了大力支持，大量的法兰盘成品在个人作坊以及大工厂大量的生产出来了。1.4 设计的主要内容（1）读图。根据零件的零件图中的尺寸以及技术要求，检查图是否足够准确、合理，还有就是工艺方面要求是否能真正达到。 （2）绘图。用AUTOCAD绘制零件的二维图。 （3）确定毛坯的种类。根据零件的实际结构以及生产纲领进行毛坯的选择 ，大部分情况下零件图上已经规定了毛坯的种类。 （4）确定零件的加工路线。也就是决定零件各个加工部位的加工顺序，通过查阅资料确定各个工序所用到的加工设备以及使用的刀量具等。 （5）进行夹具的设计。重点解决的技术问题 （1）确定这个法兰盘的工作环境，进行零件图的审核以及毛坯的选择。 （2）拟定详细的加工路线。 （3）查阅有关的资料确定每个工序的进给速度、切削用量。预期成果设计合理的工艺路线和夹具，并进行强度的校核。1.实验方法和步骤（1）知道零件的作用，再对零件进行工艺分析。（2）确定毛坯的制造方法、尺寸及形状。（3）工艺设计。选择定位的基准、选择零件表面加工的方法、制定加工的工艺路线，确定加工用到的各种设备以及辅助工具，并确定每一个工序的切削用量和基本加工工时。2.可能遇到的问题及解决方法（1）机械加工精度达不到要求产品的质量直接由机械设备的加工精度决定，只有在合理的工艺流程下使用高精度的设备，才能保证零件的质量，在设计的过程中，还有许多的因素会影响到加工的精度。比如机械设备发生磨损会使加工精度变低，使用的刀具和夹具也会造成一定的误差，所以我们要想保证零件的精度达到要求，就要分析精度的各种影响因素，然后制定相应的解决方法。（2）零件的表面质量达不到要求零件的表面质量会对零件的使用寿命以及性能产生直接的影响。零件表面质量的主要影响因素是原材料的性能和切削用量，原材料是选好的，所以主要就是切削用量，要合理的确定切削用量。3.过去的学习、研究基础之前我们有进行过减速器、变速器的设计，对零件的加工工艺以及夹具的设计有了一定的基础，知道都该查阅哪些资料，以及设计的基本原则。机械零件的设计可划分为四个阶段：计划设计，这个时间段的目标是编制设计任务书；方案设计，这阶段的目的是对设计的方案进行分析；技术设计，这个阶段的主要任务是绘制零件图、装配图；试制试验，这个阶段的任务是制定工艺卡片、性能分析报告、实验方案以及制定改善的措施。现有仪器设备现有的仪器设备主要有数控机床，各种刀具、量具等。4.设计环境及协作条件公司为我们提供了电脑，让我们进行电脑绘图。如果我们有什么不懂的，也可以在车间直接问师傅，那些师傅都在这行干了好多年，能为我们提供很多的帮助。21第2章 零件分析2.1零件的作用CA6140车床上的法兰盘是一种盘状零件，它的应用主要还是在卧式车床上。这类车床的主轴箱上固定着变速箱，通过这个法兰盘来实现定心的作用。主轴上的中间轴承上的外圆和这个法兰盘互相匹配，同时这个外圆还和变速箱箱体上的孔相匹配，这样就能使主轴的各个轴承孔的中心线重合，这样就能使齿轮正确的啮合。这个法兰盘的位置在该车床丝杠的尾部，它主要是用来实现纵向的进给并且把刻度标明。在这个法兰盘的100的外圆上有刻度线，这是通过它来和刻度盘上的刻度相互对齐，这样就能直接读出调整的数值；45的外圆上钻有底部4，顶部6的孔，用它来实现精确的定位。法兰盘中间的20通孔是用来让传递力矩的轴通过，它本身只承受了非常小的作用力。 2.2零件的结构这个法兰盘是铸件经过加工而得到的，有四个螺纹孔，它们是用来结合螺钉的，从而连接，为了使连接可靠还利用了凹槽，对各个棱角进行了倒角处理让接触变得更加容易，进行抛光处理、无光镀铬让零件接触的地方粗糙度达到要求、外观也变得更加精美。2.3零件的工艺性分析这个法兰盘一共有两处待加工表面1）以45外圆为中心的加工表面该组加工的表面有：100-0.34-0.12 ，90，45-0.60的外轮廓，100-0.34-0.12的两个端面，还有就是90左端面和它的倒角，以及45-0.60上的过渡倒角，200+0.045的中心孔和它左端的倒角。2）以20为中心的加工表面这一组加工的表面有：90左右端面和它的两个侧面，以及同轴的4和60+0.03的孔，45-0.0170的外部轮廓以及它右边的倒角，32的槽，200+0.045中心孔右端的倒角，还有45-0.0170的右端面。为了保证重要表面粗糙度达到要求，并且避免加工时切削量较大造成工件的变形或者划伤已经加工的表面，所以整个工艺的过程应该分为粗加工以及精加工。在整个加工的过程中，不管是粗加工的阶段还是精加工的阶段，都要遵循“先面后孔”的原则，在加工时应该先加工一组表面，然后把这组表面作为精基准加工其它的表面。第3章 加工工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式 在进行毛坯的选择的时候，应当考虑到车床在运行过程中有正转、反转、停止以及启动等多种状态，零件在实际工作的过程中经常要承受交变载荷和冲击性载荷。因为该法兰盘的年产量达到了中批量的生产水平，并且轮廓的尺寸较小，为了提高生产率以及保证了加工的精度以后，毛坯采用铸造成型的铸造方法。为了使零件可靠的工作，确定了毛坯的材料为HT200.零件的外形并不算复杂，所以毛坯的形状应该尽可能的和零件的形状接近，在我们把加工余量决定之后才能够把零件毛坯的尺寸确定下来。3.2基准的选择基准的选择是机械加工工艺规程设计中的一个非常重要的环节。如果我们选择了比较合理的基准，那么保证加工的产品的质量就能达到我们的要求，并且我们的生产速度也会得到加快。不然，加工过程中会出现各种各样的问题，严重的会造成大量零件报废，造成很大的的损失。因此，基准的选择应该在保证加工精度的前提下使得定位简单准确，夹紧尽可能可靠，加工尽可能方便一些，夹具的结构也尽可能简单一些。3.2.1粗基准的选择粗基准的选择实际上就是对第一步加工时用到的定位基准进行选择，这样就方便为之后的各个工序选择合适的精基准。选择粗基准的有两个原则：首先是要思考该怎样合理的分配各个面的加工余量；然后要思考如何才能达到加工面与不加工面之间的尺寸和相互位置的要求。这两点一般是不能同时做到的，不过对于一般回转类的零件而言，选择外圆作为精基准就可以了。对于这个法兰盘来说，它的每个表面都要进行加工，所以要想每个表面都能够有足够多的加工余量，这时粗基准就要选择加工余量最小的那一个面，结合以上几点，最后加工的粗基准选择为45的端面以及外圆柱面。在装夹的时候，使用三爪夹盘夹紧零件，通过限制该零件全部自由度，从而实现完全定位的效果。3.2.2精基准的选择精基准就是以加工过的表面进行定位的基准，故以中心孔20为基准加工表面。设计人员在进行精基准的选择的时候主要应该考虑工序基准和设计基准是否重合，如果这个基准并不重合，这时我们还应该进行尺寸的换算。为了使加工的零件的精度达到要求，并且工件的装夹足够稳定、可靠，装夹还尽可能的方便，设计时还应该遵循下面这些原则：1）基准重合原则；2）基准统一原则；3)互为基准原则；4)自为基准原则。考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求，选用20的中心孔和100的左端面作为精基准，来限制零件的自由度，进行其他表面的加工。3.3表面加工方法的选择这个法兰盘的待加工表面有外圆轮廓、端面、侧面、内控、槽、倒角、圆角等，该零件的材料是HT200.参考机械制造工艺设计简明手册表1.46、表1.47、表1.48，其加工方法选择如下：加工步骤加工表面表面粗糙度公差等级加工方法1100的外圆面0.8IT7粗车半精车磨削，用车刀加工倒角。2100的左端面0.8IT7粗车半精车精车3100的右端面0.4IT8粗车半精车磨削445的外圆面0.4IT6粗车半精车磨削590外圆0.4IT6粗车半精车磨削，倒角用车刀加工690突台右端面1.6IT7粗车半精车精车790突台左端面0.4IT8粗车半精车磨削890的距离轴线34mm的平面3.2IT8粗铣精铣990的距离轴线24mm的平面0.4IT7粗铣精铣磨削1032的槽12.5IT11粗车1145的外圆面0.8IT7粗车半精车磨削，用车刀加工倒角1245的右端面12.5IT8粗车1320的内孔1.6IT8钻扩铰，用车刀加工倒角144孔12.5IT11钻156孔3.2IT10钻铰1649的孔12.5IT11钻3.4制定工艺路线（1）方案一：工序1零件毛坯铸造成型工序2人工时效，热处理工序3粗车100的左端面和这个外圆面,粗车45的左圆柱面，粗车90外圆面工序4钻、扩20孔至图样尺寸工序5粗车45mm端面，粗车45mm外圆，粗车90右端面工序6半精车100mm端面，半精车100mm外圆，半精车45左圆柱面，半精车90外圆，车100，90外圆倒角C1.5，20孔左端倒角C1工序7半精车45端面、45外圆、90右端面，切退刀槽32mm，车45右端倒角C7及20右端倒角C1工序8精车100端面、外圆、45mm左外圆，车过渡倒角R5工序9粗铣距中心线34mm的平面、距中心线24mm的平面，精铣距中心线34mm的平面、距中心线24mm的平面工序10钻、扩、铰49mm孔工序11钻、扩6mm孔工序12磨削45mm做外圆面工序13磨削100mm外圆、90mm外圆工序14精磨90mm侧面工序15精车45右外圆，90右侧面工序16镀铬工序17检测入库 （2）方案二：工序1零件毛坯铸造成型。工序2人工时效。工序3 粗车45的右端面，粗车90的右侧面，粗车右45的外圆柱面，粗车90的外圆柱面。工序4 粗车100的左端面，粗车90的左侧面，粗车100的外圆柱面，粗车左45的外圆柱面，粗车100的右端面。工序5钻、扩、铰20孔并车孔左端的倒角。工序6半精车100的左右端面、90的左端面，精车100的左端面以及9的左端面。半精车外圆45、90、100、半精车45柱体的过度倒圆。车100圆柱面上的倒角C1.5。工序7半精车、精车90右端面。车32的槽。倒C645和C145角。工序8精车100的左端面、90的右端面工序9粗铣、精铣90柱体的两侧面。工序10钻4孔，铰6孔。工序11钻490孔。工序12磨削外圆柱面、100的右端面、90的右端面、90的左端面。工序13磨削100的外圆面，90的外圆面。工序14磨削距离轴线距离为24mm的侧平面。工序15镀铬。工序16检测入库。上面两种加工工艺方案的特点在于：方案二是先粗加工毛坯的表面，是按照加工的原则来加工的，就是先粗加工，再半精加工，最后精加工。在钻20的中心孔时确定了基准，确保孔的形位公差，不过加工孔20的顺序有一定的影响，同时因为零件有几个面与20有圆跳动的要求，并且在后面的加工会对它的精度的产生影响，这样很难保证它们的位置的准确性。而第一种工艺路线方案中效率较高，而且位置精度较易保证。工序的安排比较合理，因为这个设计基准和工艺基准是重合的，这样就能使零件待加工的表面的质量和粗糙度达到加工要求。3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定这个零件的材料是HT200.它的硬度为180-199HBS，零件的毛坯的重量大概是2kg，零件的生产类型是中批量生产，毛坯的制造方法为铸造。根据上面的资料，确定各个面的加工的余量，以及工序尺寸和毛坯尺寸：1）100的外圆表面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车外圆0.51000.24100-0.34-0.12半精车外圆1.5100.50.30100.5-0.300粗车外圆41020.6102-0.30+0.30毛坯61061.6106-0.8+0.82）45右外圆表面此外圆表面的公差等级为IT6级，参考实用机械加工工艺手册确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精磨外圆0.2450.01745-0.0170精车外圆0.445.20.03945.2-0.0390半精车外圆1.445.60.145.6-0.10粗车外圆3470.347-0.2+0.1毛坯5501.050-0.5+0.53)90的外圆表面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车外圆0.5900.690-0.60半精车外圆1.590.50.790.5-0.4+0.3粗车4921.092-0.5+0.5毛坯6962.096-1.0+1.0 4）45的外圆表面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车外圆0.6450.645-0.60半精车外圆1.445.60.747-0.4+0.3粗车2471.047-0.5+0.5毛坯4492.049-1.0+1.05）100的左端面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车端面02910.691-0.60半精车端面0.891.20.791.2-0.4+0.3粗车2921.092-0.5+0.5毛坯3940.694-0.606）100的右端面和90的左端面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量精车0.2半精车0.8粗车2毛坯3 7）90的右端面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量精车0.2半精车0.8粗车2毛坯3 8）90的圆柱面上和20孔中心线距离为34mm的平面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量半精铣0.7粗铣10.3毛坯11 9）90的圆柱面上和20孔中心线距离为24mm的平面参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量精磨0.06精铣0.15半精铣0.7粗铣20.1毛坯2110）45的右端面a)根据工艺手册表6-28，铸件的重量大概为2kg，45-0.0170mm面的单边的加工余量应该在2.0到3.0之间，取Z=3.0mm,之后铸件的公差可以根据这个表得出，材质系数为M1，复杂系数为S2，所以铸件偏差为-0.8+0.17；b）精车余量：单边余量是0.2mm，根据实用机械加工工艺手册中的表3.2-2，精车公差就是零件公差，也就是0.017mm；c）半精车余量：单边余量是0.8mm，根据实用机械加工工艺手册中的表11-27，这道工序的加工公差是0.1mm；d）粗车的余量：粗车的单边的公差余量为Z=3.0-0.8-0.2=2mm；粗车公差：我们现在把粗车这一步的加工精度定为IT11级，因此，我们可以知道本工序的加工公差是0.16mm，但是由于毛坯以及之后的每一个工步的加工都会有加工公差，因此我们确定的加工余量实际上就是理论上的加工余量，加工余量又可以分为最小加工余量和最大加工余量之分。11）孔20参考实用机械加工工艺手册来确定各个工序尺寸和加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精铣01200.045200+0.045铰孔0.219.90.08419.9-0.021+0.063扩孔1.719.71.019.70+0.1钻孔18180.6180+0.6毛坯2003.6确定切削用量及基本工时把的外圆作为粗基准，粗车的外圆和它的右端面。1. 加工条件工件材料：HT200,许用应力b =0.16GPa 硬度为HBS=190241,毛坯方法为铸造。加工要求：粗车的外圆，尺寸保证到。机床：CA40车床。刀具：YT5确定加工时间：工序：确定加工所用的时间，因为余量是8mm，所以应该二次切削，背吃刀度是=4mm 根据切削用量简明手册，进给量f=0.4mm/r （表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min=161m/min (2.70m/s)确定机床主轴转速：=15.72r/s (935r/min)按机床取=900r/min=15r/s因此实际的切削速度是v=15r/s 车外圆所用的=15.3s (0.26min)车端面时工序II根据切削用量简明手册，确定进给量为f=0.36mm/rd取16mm时v=14m/min 参考z525钻床的说明书，选择，故取 钻、扩孔时= =2.65min铰孔时 取 工序III 车削的条件以及参数和工序I一样 =工序IV =工序V 刀号YG6 查手册 余量为0.6mm 取f=0.56mm/r n=根据CA6140 选实际切削速度工序VI 因为一共要铣21mm 所以要分三次粗铣，然后一次精铣 分别为 工序VII 从零件图中可以知道这个工序的余量是11mm，因此我们应该分为二次粗铣，和一次精铣 工序：首先用钻头钻透孔，之后圹孔到，最后铰孔到达精度要求查手册，知钻孔时，钻的钻头孔： 查手册去标准值 铰孔时、 取 工序：要钻4个孔，首先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔 钻孔时：、 铰孔时：、 由于速度是一样的所以 查表可知道取 工序：车的外圆面、的外圆面，以及的端面、端面，并且让它的粗糙度达到要求。1选择砂轮： GB46ZR1A6P2切许用量的选 N砂=1500、 V砂=27.5 轴向进给量 工件速度 径向进给量 双行程第4章 钻6孔夹具设计设计用来加工6H9mm孔的夹具，这个夹具用在Z3025B型的摇臂钻床上，刀具的材料选择高速钢，在该法兰盘的外圆表面上加工孔。4.1 设计时注意的问题这个夹具是用来加工6H9mm的孔，而这个孔的内表面的粗糙度的要求为3.2，在加工前先加工mm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孔的整个过程包括钻、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。4.2 夹具设计定位基准的选择由零件图知，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，共限制个自由度，其中与6H9mm孔轴线同方向的自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因此这一定位方案可行。为了提高加工时的效率，可以把钻套设计为快换钻套，并且把钻模板也设计为铰链式的，这样就可以翻转从而方便装卸工件。切削力及夹紧力计算钻4mm的孔时，吃刀量量越大，这使得夹紧力和切削力也会变得越大，所以这时候我们只需要观察在钻4mm的孔的时候的夹紧力和切削力。这里用到的刀我们选择为4mm的高速钢麻花钻。钻孔时的轴向力查 文献表15-31， 因为零件受到的夹紧力的方向和切削力的方向是垂直的，这时候为了避免零件在切削力的作用下发生移动，要让该零件离开基准面的夹紧力如下： ， 摩擦系数通过查4表3-19得，=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，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查文献4中的表3-26，可以知到d=10mm的螺栓的许用加紧力为，由于10mm的钩型螺栓的长度比实际中需要的夹紧长度要小一些，所以这里为了让夹紧变得更加方便，我们可以选择16mm的钩型螺栓。为了让支撑变得更可靠，我们可以在这个夹紧螺母上面钻一个16mm的斜孔，这样这个夹紧螺母就是一个可以快速拆装的定位套，这个定位套同时还对零件起到了辅助支撑的作用，所以我们选择这个螺栓加紧是可以满足零件的加紧要求的。4.3 定位误差分析 该钻床夹具的主要定位元件是定位套，这个定位套是根据零件的定位方案设计的，有了这个定位套之后，各个定位面加工后对6H9mm的孔的轴向位置偏差的影响就会变的非常小。钻孔的位置基本上是依靠钻模套来引导的，所以孔的位置的加工偏差也基本是根据钻套的中心位置的尺寸偏差的大小来决定的。根据文献3的表4-20，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0.05mm,所以孔的位置的偏差可以保证。4.4 夹具设计及操作说明 夹具体上的钻模板采用的铰链形式以及采用的快速钻套都使加工的效率得到了增加。依照这个法兰盘的各个方面的特点所设计出来的这个定位套可以限制零件的5个自由度，同时还有定位支承板限制了2个自由度，这样不仅满足了我们的定位要求，同时还可以使定位更加可靠。夹紧装置采用的是钩形夹紧螺栓，这样也更方便我们实际进行操作。第5章 铣100面夹具结构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。经过与指导老师协商，决定设计工序铣100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。5.1 问题的提出 本夹具主要用来距中心线100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。5.2 定位基准的选择由零件图可知，待加工平面对20的轴线有平行度要求，对100的底端面有垂直度要求，其设计基准为20孔的中心线。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100mm的上端面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。5.3切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=80mm由机械制造工艺设计手册P 可查得 铣削扭矩 M切向力 切削功率 Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6x=1 y=0.8 d=80k=0.9f=0.13 n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw) 因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机