CA6140法兰盘831004机械加工工艺规程和夹具设计-钻4;#215;Φ9孔
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ca6140
法兰盘
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机械制造技术基础课程设计说明书设计题目 设计“CA6140 车床法兰盘 ”零件的机械加工工艺及工艺设备设 计 者: 晏胜指导教师: 李连波南京理工大学泰州学院2009.122010.01机械制造技术课程设计2机械制造技术基础课程设计任务书题目: 设计“CA6140 车床法兰盘”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容： 1.零件图 1 张2.毛坯图 1 张3. 机械加工工艺过程综合卡片 1 张4. 夹具结构设计装配图 1 张5. 夹具结构设计零件图 1 张6. 课程设计说明书 1 份机械制造技术课程设计3目 录一、序言 (4)1. 设计目的2. 设计的要求3. 设计的内容及步骤二、零件的分析(5)1.零件的主要技术要求2.零件的工艺分析三、工艺规程设计(6)1.确定毛坯的制造形式2.基面的选择3.制定工艺路线4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5.确定切削用量及基本工时四、夹具设计(17)1.问题的提出2.夹具设计五、心得体会(19)六、参考资料(20)机械制造技术课程设计4一、序言机械制造技术基础课程设计是在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。是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。希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼他们分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。一、设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1） 能熟练运用制造技术基础课程中的基础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） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）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。二、设计的要求机械制造技术基础课程设计题目为：后罗拉过桥摇（零件的机械机械制造技术课程设计5加工工艺规程及工艺类装备） 。生产纲领为大批量生产。设计的要求包括以下几个部分：零件图 1 张毛坯图 1 张机械加工工艺过程综合卡片 1 张钻床夹具装配图 1 张钻床零件图 1 张课程设计说明书 1 份三、设计的内容及步骤设计的内容及步骤包括以下三部分：1. 零件的分析；2. 工艺规程设计；3. 夹具设计。二.零件的分析（一）零件的主要技术要求法兰盘有两组加工表面，有一定的位置要求。1. 100 左和 90 右端面有对轴的圆跳动度均为 0.032. 孔 20mm 要求加工粗糙度为 1.6，上下两面粗糙度为 0.8。3. 工件材 HT200，铸件。（二）工艺分析CA6140 车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1. 以 45 为中心的加工表面这一组加工表面包括：100，90，45 的外轮廓，以及其0.6左右端面，100 左和 90 右端面与孔的中心线有位置要求，45抛光。这三个外轮廓都没有高的位置度要求。机械制造技术课程设计62. 以 20 为中心的加工表面这一组加工表面包括：20 的孔，以及其左右两个端面。50.2这两组表面有一定的粗糙度要求。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。3.为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和粗加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。三.工艺规程设计第一节 确定毛坯的制造形式一 选用材料：零件材料为 HT200。考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。二 生产类型：考虑到汽车在运行中要经常加速及正，反向行驶，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。第二节 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的正确合理，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，还会造成零件成批报废，使生产无法正常进行。一、 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。而对有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粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 100 的加工外轮廓表面作为粗基准，021.利用三爪限制 5 个自由度，通过尾座限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行车削。机械制造技术课程设计7二、 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。选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则1、基准重合的原则2、基准不变的原则3、互为基准，反复加工的原则4、自为基准的原则5、应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简单。考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求我选用底面为精基准，并采用一面两孔的形式定位，限制 6 个自由度为完全定位。第三节 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床与专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。一、工艺方案（一）：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。方案一工序 1 钻，扩孔 20，倒角 45工序 2 粗车 半精车两孔 20 端面工序 3 粗车 半车镗 100 外轮廓，倒角 45工序 4 粗车 半精车 90 外轮廓，倒角 45工序 5 粗车 半精车左 45 圆柱侧面工序 6 粗车 半精车右 45 圆柱侧面工序 7 粗磨 45 圆柱侧面工序 8 钻四个 9mm 的孔机械制造技术课程设计8工序 9 钻 4mm 、扩铰孔 6mm工序 10 半精磨精磨粗车 45 圆柱侧面工序 11 将 B 面抛光工序 1 2 100mm 外圆刻字工序 1 3 100mm 无光镀铬工序 1 4 检验工序 15 入库方案二工序 1 粗车左边 100，45，90 外圆，粗车各端面，粗车 90 的倒角，100 的倒角，镗 18 的孔工序 2 粗车右 45 的外圆，粗车 3*2 的槽，R5 的圆角 扩，铰 20 的孔工序 3 半精车左端 100，左右端 45 外圆以及各端面 3*2 的槽，R5 的圆角工序 4 粗铣 45 右端面工序 5 粗，精铣 100 左端面工序 6 钻四个 9工序 7 钻，铰左面 F 面上的台阶孔工序 8 钳工去毛刺工序 9 粗，精磨 100，90，45 的外圆。工序 10 B 面抛光工序 11 100 的左端面刻字工序 12 100 的外圆无光渡铬工序 13 检验工序 14 入库经过综合考虑 CA6140 车床的法兰盘工艺路线方案:工序 1 粗车左边 100，45，90 外圆，粗车各端面，粗车 90 的倒角，100 的倒角，镗 18 的孔工序 2 粗车右 45 的外圆，粗车 3*2 的槽，R5 的圆角 扩，铰 20 的孔工序 3 半精车左端 100，左右端 45 外圆以及各端面 3*2 的槽，R5 的圆角工序 4 粗铣 45 的右端面 粗，精铣 100 左端面工序 5 钻四个 9工序 6 钻，铰左面 F 面上的台阶孔工序 7 钳工去毛刺工序 8 粗，精磨 100，90，45 的外圆。工序 9 B 面抛光工序 10 100 的左端面刻字,100 的外圆无光渡铬工序 11 检验机械制造技术课程设计9工序 12 入库本道工序主要用到一个专门夹具用来夹住左端 100 的圆盘 但效率较高，而且位置精度较易保证。工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合。第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘 零件材料为 HT200 钢，硬度 207241HBS，毛坯重量约为 2kg，生产类型为中批生产，毛坯采用铸造。根据上述原始资料加工工艺，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：1.端面的加工余量为 3mm，查机械制造工艺标准应用手册（以下简称工艺手册 ）表 4.3-38 得。3.内孔 mm 0.452毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于 IT-IT8 之间，参照工艺手册表 4.3-24 4.3-36确定加工余量为：钻孔： 15mm （钻孔的最大尺寸） 钻孔： 18mm 2Z=3mm扩孔： 19.7mm 2Z=1.7mm精镗： 19.9mm 2Z=0.2mm细镗： mm 2Z=0.1mm0.4524. 45mm 外端面的加工余量1）.按工艺手册表 4.3-38，粗加工孔外端面的单边加工余量为 3mm，取 Z=3mm。2）.磨削余量：单边 0.2mm（工艺手册 ，磨削公差即零件公差-0.07mm。3）.铣削余量：磨削的公称余量（单边）为：Z=2.0-0.2=1.8（mm）机械制造技术课程设计10根据以上尺寸的公差和加工余量来确定此法兰盘的毛坯图。第五节 确定切削用量及基本用时工序 1 粗车 半精车 100 左端面，100，190，左 45 外轮廓及倒角（1）确定车刀 90 45 刀（2）切削深度 现在全部切除map2进给量根据表机械加工工艺手册表 27-2 选 rmf/8.0计算切削速度机械加工工艺手册表 27-2in/6.148.026351.0fTCrVvxpmc （3）确定主轴转速mi)/(.1.1rdnwcs取 n=480 则实际切削速度为 165.8r/min（4）计算所需功率主切削力 F2按机械加工工艺手册表 27-14主切削力 22nFxVC其中 CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表 27-157.0)654()0(.FnmFpK89.0kr.15.8.1.2570c（5）切削时消耗功率 Pc 为Kw4.106.59106442CcVFP机械制造技术课程设计11（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表 27-14yFvnFyYXypkVfaC其中 1950Fy.9y0.6FyY0.3Fyn.34627MK.5krK则 0.9.60.3158162.15.4y N轴向切削力 xFYfnxxpCaV其中 20F.xX0.5Fxy.Fxn1.064785FnMK1.7krK0.50.4286.549.6x 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方0.1向进给机构的后则力为 549.60159.82.47.8xzyFFN（7）切削工时 12.min8fctn工序 2 车右 45 外圆及端面，32 槽 R5 圆角（1）确定车刀 刀4590（2）切削深度 现在全部切除ap2（3）进给量根据表机械加工工艺手册表 27-2 选 rmf/8.0计算切削速度机械加工工艺手册表 27-2 机械制造技术课程设计12min/6.148.026351.0fTCrVvxpmc （4）确定主轴转速i)/(.1.1rdnwcs取 n=480 则实际切削速度为 165.8r/min（5）计算所需功率主切削力 F2按机械加工工艺手册表 27-14主切削力 22nFxVC其中 CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表 27-157.0)654()0(.FnmFpK89.0kr.15.8.1.2570c切削时消耗功率 Pc 为Kw4.106.59106442CcVFP（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表 27-14yvnFyYXypFkVfaC其中 1950y.9y0.6FyY0.3Fyn.34627MFK.5krK则 0.9.60.3158162.15.4y N轴向切削力 xFYfnxxpCaV机械制造技术课程设计13其中 280FxC1.FxX0.5Fxy.4Fxn.064785FnMpK1.7krK0.50.42816.549.6x 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方0.1向进给机构的后则力为 549.60159.82.47.8xzyFFN（7）切削工时 12.min8fctn工序 3 粗车，半精车右 45 外轮廓及其余端面，32 槽 R5 圆角（1）确定车刀 刀4590（2）切削深度 现在全部切除ap2（3）进给量根据表机械加工工艺手册表 27-2 选 rmf/8.0计算切削速度机械加工工艺手册表 27-2 in/6.148.026351.0mfTCrVvxpmc （4）确定主轴转速i)/(.1.1rdnwcs取 n=480 则实际切削速度为 165.8r/min（5）计算所需功率主切削力 F2按机械加工工艺手册表 27-14主切削力 22nFxVC其中 CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表 27-15机械制造技术课程设计147.0)654()0(.FnmFpK89.0kr.15.8.1.2570c切削时消耗功率 Pc 为Kw4.106.59106442CcVFP（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表 27-14yvnFyYXypFkVfaC其中 1950y.9y0.6FyY0.3Fyn.34627MFK.5krK则 0.9.60.3158162.15.4y N轴向切削力 xFYfnxxpCaV其中 20F.xX0.5Fxy.Fxn1.064785FnMK1.7krK0.50.4286.549.6x 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方0.1向进给机构的后则力为 549.60159.82.47.8xzyFFN（7）切削工时机械制造技术课程设计151250.4min48fctn工序 4 钻，扩 20，车倒角 1 选择钻头选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18钻头几何形状(表 2.1 及表 2.2)双锥 ,修磨横刃 =30 2=100 b=3.5 0=11 b=2mm L=4mm2.选择切削刀具进给量 f 1按加工要求决定进给量: 根据表 2.7 当加工要求为 H12HB 精度铸铁 HBS200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于 L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数 kcf=1 f= 0.430.53 mm/r2按钻头强度决定进给量根据表 2-8 当 HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量 f=1.6mm/r3按机床进给机构强度决定进给量根据表 2.9 当 HBS210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力为 6960N(Z3025 钻床允许的轴向力为 7848N 见设计手册表 4.2-11)进给量为 0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.430.53mm/r根据 Z3025 钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 当 d0=18 时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm,寿命 T=60min切削进度由表 2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d20 Vc=16m/minn =1000V/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表 2.20 当 f=0.5mm/r d0根据表 1. 选择 YG6 硬质合金刀具根据表 3.1 铣前深度 ap4 铣削宽度 ae90 端铣刀直径 D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数 Z=102 铣刀几何形状查表 (3.2) 由于 HBS=200150,r0=0 0=8Kr=45Kre=30Kr=5 s=-20 0=8 bq=1.22 选择切削用量13 决定铣削深度 ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为 12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm14 决定每齿进给量 fz 当使用 YG6 铣床功率为 7.5KW查表 3.5 时 fz=0.140.24mm/z 取 fz=0.1815 选择铣刀磨纯标准及刀具寿命根据表 3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时 2.0,精加工时 0.5由于铣刀直径 d0=100mm 故刀具寿命 T=180min (查表 3.8)16 根据(表 3.16)当 d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min n t =32r/min Vft=490mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=980.890.8=70m/minn=nt kn=3220.890.8=230r/minVf=Vft kvt=4900.890.8=350.3mm/min根据 X52K 型立铣说明书(设计手册表 4.2-35)选择n =300r/min Vfc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为VC=d0n /1000 =3.14100300 / 1000 =94.2 m/minFzc=vfc / (ncZ) =375 / 30010=0.125mm/z17 根据机床功率:根据表 3.24 当 HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 Vf=375mm/min近似 Pcc=3.8KW机械制造技术课程设计17根据 X52K 型立铣说明机床主轴允许功率为 Pcm=7.50.75=5.63KW故 Pcc 计算基本工时 tm = L / vf式中 L=176mm 根据表 3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量 Y+=35 则 L=(176+35)=221mm 故 tm=221 / 375=0.56min工序 6 钻孔 49一.钻孔 41.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=8.8 mm钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2)双锥修磨横刃 =302=118 be=3.5mm 0=12 =552.选择切削用量1按加工要求决定进给量根据表 2.7 当加工要求为 H12HB 精度铸铁硬度 HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.34 0.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表 2.12 ,当 d0=4时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 T=35min3决定切削速度由表 2.15 硬度 HBS200219 f=0.9mm/r d0按加工要求决定进给量根据表 2.7 当加工要求为 H12HB 精度铸铁硬度 HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.34 0.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r机械制造技术课程设计182决定钻头磨纯标准及寿命由表 2.12 ,当 d0=4时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 T=35min3决定切削速度由表 2.15 硬度 HBS200219 f=0.9mm/r d0按加工要求决定进给量根据表 2.7 当加工要求为 H12HB 精度铸铁硬度 HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于 L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则f =(0.360.44) 0.95=0.34 0.42 mm/r 由钻床 Z3025手册取 f=0.4mm/r2决定钻头磨纯标准及寿命由表 2.12 ,当 d0=4时 ,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 T=35min3决定切削速度由表 2.15 硬度 HBS200219 f=0.9mm/r d020mm Vc=22 m/minn =1000V/d0=100022/(3.1420)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。工序八 粗精磨 100 左端面，90 右端面，45-0.6 外圆，抛光，100 左端面刻字，无光镀鉻第六节 夹具设计6.1 问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具机械制造技术课程设计19经过与指导老师协商，决定设计第 5 道工序钻孔 496.2 夹具设计1.工件装夹方案的确定工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。端面 B 面与中心孔均有位置精度要求，可以通过其中的任意一个进行定位来保证。在加工过程中，应该对工件的 6 个自由度都进行限制，在该设计中，通过三抓与 100-0. 6 进行配合，左端面与夹具
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