CA6140车床法兰盘[831004] 加工工艺及钻4-φ9孔夹具设计[版本3]

陕西理工学院课程设计 第 1 页 共 37 页 序 言 机械制造工艺学课程设计使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 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。 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼： 1. 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2. 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当 获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。 3. 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。 就我个人而言 ，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解， 也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。 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，为今后参加祖国的 “ 四化 ” 建设打下一个良好的基础。 在此次课程设计过程中，查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是何亚银 老师，在此表示感谢！ 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。 陕西理工学院课程设计 第 2 页 共 37 页 需要 纸，扣扣 414951605 陕西理工学院课程设计 第 3 页 共 37 页 目 录 . 6 定生产纲领、生产类型 . 6 件的分析 . 6 件的作用 . 6 件的工艺分析 . 6 定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 . 7 . 8 定毛坯的制造形式 . 8 准的选择 . 8 陕西理工学院课程设计 第 4 页 共 37 页 件表面加工方法的选择 . 8 定工艺路线 . 10 艺路线方案一 . 10 艺方案二 . 10 艺方案的比较与分析 . 11 械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 . 12 . 12 圆表面 . 13 面中外圆柱面 . 13 20 . 13 . 14 立切削用量及基本工时 . 15 序 车削 100角，粗车 B 面 . 15 序 车 车 90. 19 序 钻、扩、铰 20 4孔。 . 25 序 铣 90柱面上的两个平面 . 28 序 钻 4，再钻 6 . 30 序 磨 B 面及 90圆柱面 . 31 序 磨 90圆柱面上距离轴线 24平面 . 33 3 夹具设 计 . 34 计要求 . 34 具设计的有关计算 . 34 陕西理工学院课程设计 第 5 页 共 37 页 具设计及操作的简要说明 . 35 . 36 参考文献 . 37 陕西理工学院课程设计 第 6 页 共 37 页 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，外援与变速箱体孔相配，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。 分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计加工 4透孔的夹具装配图。 定生产纲领、生产类型 设计题目给定的零件是 零件的年生产纲领为 10000（件/年）法兰盘的年产量为 10000件，查表可知该产品为大批量生产。 件的分析 件的作用 题目所给的零件是 兰盘（见附图 1） 。 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，用来对其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，本身没有承受到多少力的作用。 件的工艺分析 兰盘 共有 八 处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 100 为 基准面 加工表面 这一组加工表面包括： ， 45 的右端面 2. 以 端面为基准， 先用 16 的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔 陕西理工学院课程设计 第 7 页 共 37 页 由于孔与 有跳动的要求，所以要 以 端面为基准， 零件材料为 虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 零件材料是 件年产量为 10000 件属中批量生产，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模铸造类型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽可能接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。 兰盘 共有 八 处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以 100 为 基准面 加工表面 2 以 端面为基准，车 、 、 90 外圆，切槽 3 2，并导 5，和 1 45。 3要以孔 为基准，精车所有外圆面， 4孔和同轴的孔，使其达到要求 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。 定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 零件材料是 件年产量为 5000 件属中批量生产，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模铸造类型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽可能接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。 陕西理工学院课程设计 第 8 页 共 37 页 定毛坯的制造形式 零件材料为 虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 准 的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中 会 问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进 行。 （ 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外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工 件的六个自由度，达到完全定位。 （ 2）精基准的选择。 主要应该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。 件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、内孔、端面、倒角、车槽等等。材料为 考机械制造工艺设计简明手册表 6、表 7、表 8等等，其加工方法选择如下： 陕西理工学院课程设计 第 9 页 共 37 页 1. 外圆面：公差等级为 面粗糙度为 用粗车半精车磨削的加工方法。 2. 20内孔：公差等级为 面粗 糙度为 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 面粗糙度为 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 79 规定公差为 用的加工方法为粗车半精车磨削。 5. 100外圆面：公差等级为 面粗糙度为 用粗车半精车磨削的加工方法。 6. 右端面：未注公差等级，根据 79规定公差为 表面粗糙度为 用的加工方法为粗车。 7. 90 突台右端面：未注公差等级，根据 79 规定公差为 表面粗糙度为 用粗车半精车精车的加工方法。 8. 90 突台左端面：未注公差等级，根据 79 规定公差为 表面粗糙度为 用粗车半精车磨削的加工方法。 9. 100突台左端面：未注公差等级，根据 79规定公差为 表面粗糙度为 用粗车半精车精车的加工方法。 10. 槽 3 2：未注公差等级，根据 79规定公差为 表面粗糙度为 用的加工方法为粗车。 11. 100 突台右端面：未注公差等级，根据 79 规定公差为 表面粗糙度为 用粗车半精车磨削的加工方法。 . 12. 90 突台距离轴线 34 的被铣平面：未注公差等级，根据 79 规定公差为 表面粗糙度为 用的加工方法为粗铣精铣。 13. 90突台距离轴线 24的被铣平面：未注公差等级，根据 79规定公差为 表面粗糙度为 用的加工方法为粗铣精铣磨削。 14. 4 孔：未注公差等 级，根据 79 规定公差为 用钻削的加工方法。 15. 4 的孔：未注公差等级，根据 79 规定公差为 用钻削的加工方法。 陕西理工学院课程设计 第 10 页 共 37 页 16. 6 的孔：未注公差等级，根据 79 规定公差为 用钻铰的加工方法。 定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,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工卡具 ,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。 艺路线方案一 工序 粗精铣 20 工序 钻铰孔 20 倒角 工序 粗车 , 90, 的外圆，车 90 的端面 工序 粗车 , 90, 的外 圆，车 B 面与 90 的端面，倒角，切3 2越程槽 工序 粗精铣 90外圆柱面上平行于轴线的两个平面 工序 钻 4透孔，钻 4孔，钻铰 6的销孔 工序 磨 ， 的外圆，磨 90上铣削掉的一平面 工序 抛光 工序 刻字划线 工序 外圆 无光镀铬工序 检 查 工序 车 端面，车 外圆柱面。 工序 车 面及外圆柱面。 工序 钻孔 20序 钻 4 9透孔 工序 钻 4孔，再钻 6 工序 铣 90圆柱面上的两个平面 工序 磨 B 面及 90外圆柱面 工序 磨 90外圆柱面上距离轴线 24陕西理工学院课程设计 第 11 页 共 37 页 工序 抛光 工序 划线刻字 工序 外圆无光镀铬 工序 检查 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一 采用同时铣削加工两个端面，可以提高效率，而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的精度虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，故选用方案二车削两端面。两个方案在加工深孔 20 都采用了先钻再铰的方案。但由于此孔长度为 91要求粗糙度为 度要求较高，采用铰的话不仅效率低而且不能达到精度。所以在钻孔完毕后再到拉床上进行拉削加工。由于各端面及外圆柱面都与 20 线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用 20 为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下 : 工序 车 端面，车 外圆柱面 ,倒角及粗车。 工序 车 倒角。 工序 钻、扩、铰孔 4 9工序 钻 4钻 6 工序 钻 4 9工序 铣 90工序 磨 B 面及 90工序 磨 904工序 抛光 工序 划线刻字 工序 外圆无光镀铬 工序 检查 以上加工方案大致看来还是合理的 就会发现仍有问题 ,主要表现在工序钻 4，再钻 6 由于在设计夹用夹具时要以 90柱面上的一个平面 来定位 ,所以应把 铣 90柱面上的两个平面 这一道工序放在钻 4孔，再钻 6 并且工序 与工序 序可并为一个工序 ,否则就有点繁琐 . 因此最后确定的加工工艺路线如下： 陕西理工学院课程设计 第 12 页 共 37 页 工序 车 端面，车 的外圆柱面，倒角，粗车 B 面。以 用 工序 车 面及外圆柱面。倒角，车退刀槽，车 90面，以 100用 式车床并加专用夹具。 工序 钻孔，扩孔 铰至 20及钻、扩 4 外圆柱面及端面定位，选用 加以专用夹具。 工序 铣 90 端面及 用 工序 钻 4钻 6 ，以 45 20 904用 并加以专用夹具。 工序 磨 0 20 4100 端面， 用 密万能外圆磨床及专用夹具。 工序 磨 904 端面， 20 定位。选用 工序 抛光 工序 划线刻字 工序 外圆无光镀铬 工序 检查 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “ 兰盘 ” ；零件材料为 度 190 210皮重量 产类型 中 批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各 加 工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 寸如下： 圆表面 此外圆表面为 ，参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量： 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精车外圆 5 西理工学院课程设计 第 13 页 共 37 页 半精车外圆 粗车外圆 8 47 + 毛坯 10 55 圆表面 照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精车外圆 00 半精车外圆 00 6 粗车外圆 4 102 毛坯 6 106 面中外圆柱面 参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精磨外圆 5 粗磨外圆 半精车外圆 1 46 粗车 8 47 毛坯 10 55 1 55 1 20 照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 拉孔 0 + 20 孔 孔 18 18 + 18 西理工学院课程设计 第 14 页 共 37 页 毛坯 20 端面 1）按照工艺手册表 6件重量为 面的单边加工余量为 Z=件的公差按照表 6质系数取 1M ，复杂系数取 2S ，则铸件的偏差为 ； 2）精车余量：单边为 实用机械加工工艺手册中表 精车公差既为零件公差 3）半精车余量：单边为 实用机械加工工艺手册中表 11半精车公差的加工精度为 此可以知道本工序的加工公差为 4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为 Z= 粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为 ，因此，可以知道本工序的加工公差为 于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分； 由图可以知道： 毛坯名义尺寸为： 94+2=96（ 毛坯的最大尺寸： 96+ 加工方向91精车 半精车 精 车最小余量最大余量最大余量最小余量毛 坯 名 义 尺 寸 9 6最大余量最小余量陕西理工学院课程设计 第 15 页 共 37 页 毛坯的最小尺寸： 粗车后最大尺寸： 94+ 粗车后最小尺寸： 半精车后最大尺寸： 94+ 半精车后最小尺寸： 精车后尺寸为 94工余量计算表 工序 加工尺寸 及公差 铸造毛坯 粗车 半精车 精车 加工前尺寸 最大 小 工后尺寸 最大 小 工余量 2 工公差 兰盘的铸件毛坯图（见附图） 立切削用量及基本工时 序 车削 100面及外圆柱面，倒角，粗车 B 面。 工件材料： b=220 模铸 加工要求：车削 100车 机床： 刀具：采用刀片的材料为 杆尺寸 16K=90 ,0=15 , 0=12 ,=计算切削用量 (1) 粗车 100面 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 3+0.0 。 7虑的模铸拔模斜度，) 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册中表 刀杆尺寸为 16 25 陕西理工学院课程设计 第 16 页 共 37 页 5及工件直径为 100时， f =r 按 切削手册）取 f =r 3) 计算切削速度 按切削手册表 削速度的计算公式为 (寿命 T=60m/其中：42, m=正系数削手册表 所以 c 4258.6(m/4)确定机的主轴转速 04r/机床说明书 (见工艺手册表 与 504r/80r/00r/选取80r/ 所以实际切削速度 v=110r/ 5) 切 削工时，按工艺手册表 =2 20100=40, 1l =22l =0, 3l=0 tm=40=(2) 精车 100面 粗精加工的切削用量除了进给量和切削深 度外其它都相同，故在此省略。 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册表 f r 机床主轴转速480r/以切削工时 tm=40 (3) 粗车 100圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度 1) 切削深度，单边余量 Z=2 陕西理工学院课程设计 第 17 页 共 37 页 2) 进给量， 根据机械加工工艺手册取 f=r 3)计算切削速度 132m/)确定机床主轴转速 20r/机床说明书 (见工艺手册表 420r/80r/选取 480r/以实际切削速度 000 m 501000 480100 m5) 检验机床功率 主切削力削手册表 cF其中 2985，1.0， 650(= 50600(=削时消耗功率106x W) 由实用机械加工工艺手册表 7 床说明书可知， 电机功率为 80r/以机床功率足够，可以正常加工。 6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力削手册表 pF其中 1940，0.9，0.6， 650(= 50220(=以 940 150 03(N) 而轴向切削力 fF陕西理工学院课程设计 第 18 页 共 37 页 其中 2880，1.0，0.5， 650( = 50220( =k=向切削力 880 2 150 42(N) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= (cF+442+03)=442+机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530N(见切削手册表 机床进给系统可正常工作。 7)切削工时 t=其中 l=10 1l =4 1l =2以 t=410 4) 半精车 100圆柱面 粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略 进给量 f 根据机械加工工艺手册表 f=r 主轴转速 80r/以切削工时 tm=5)精车 100粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都 相同，故其余在此省略 进给量 f 根据机械加工工艺手册表 f=r 主轴转速 80r/以切削工时 tm=6)粗车 1) 切削深度。单边余量 Z=2 14555 =次切除 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 陕西理工学院课程设计 第 19 页 共 37 页 3) 计算切削速 度 中：42, m=正系数削手册表 所以 42 26m/) 确定机床的主轴转速 106 1261000 378r/机床说明书 (见工艺手册表 与 378r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 m 331000 400106 m5) 切削工时，按工艺手册 表 tm=i ;其中 l=30mm tm=i= 2=序 车 面及外圆柱面有 ,车 90面 机床： 刀具：采用刀片的材料为 杆尺寸 16 25K=90 ,0=15 , 0=12 ,=1) 粗车 1) 切削深度。单边余量 Z=) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 陕西理工学院课程设计 第 20 页 共 37 页 所以 60 342 87m/) 确定机床主轴转速 50 1871000 553r/机床说明书 (见工艺手册表 与 553r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 m 41 00 0 6 0050 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=251l =4 2l =2tm=i=(2) 半精车 1) 切削深度 单边余量 Z=) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 所以 60 342 87m/) 确定机床主轴转速 53r/机床说明书 (见工艺手册表 与 553r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度 陕西理工学院课程设计 第 21 页 共 37 页 000 m 181 00 0 6 0050 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=251l =4 2l =2tm=i= 1=(3) 精车 1) 切削深度 单边余量 Z=) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 其中：42, m=正系数削手册表 所以 60 342 87m/)确定机床主轴转速 50 1871000 553r/机床说明书 (见工艺手册表 与 553r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 m 461000 60050 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=251l =4 2l =2tm=i=(4) 粗车 1) 切削深度 单边余量为 Z=2 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 陕西理工学院课程设计 第 22 页 共 37 页 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 ： 所以：42 9m/) 确定机床主轴转速 x 753r/机床说明书 (见工艺手册表 与 753r/50r/选取50r/ 所以实际切削速度000 m 41 0 0 0 7 5 050 5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=411l =4 2l =0tm=i=(5) 半精车 1) 切削深度 单边余量为 Z= 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 ： 所以：60 342 6m/) 确定机床主轴转速 50 961000 578r/机床说明书 (见工艺手册表 与 578r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度：000 m 41 00 0 6 0050 m陕西理工学院课程设计 第 23 页 共 37 页 5)切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=411l =4 2l =0tm=i=(6) 精车 1) 切