CA6140车床法兰盘(831004)零件的机械加工工艺规程制订及精铣Φ90上下两面工序专用夹具的设计

1 机械制造技术基础机械制造技术基础 课程设计说明书课程设计说明书 题目题目 ： CA6140 车床法兰盘零件的机械加工工艺规程制订及 铣距 90 端面中心线 24mm 面工序专用夹具的设计。 姓姓 名：名： 专业年级：专业年级： 院院 系：系：机械动力工程学院 2 机械制造技术基础机械制造技术基础 课程设计课程设计 内含：内含： 1、 机床专用夹具装配图 1 份 2、 零件图 1 份 3、 零件毛坯图 1 份 4、 夹具体图 1 份 5、 机床专用夹具装配图(草图)1 份 6、 机械加工工艺过程卡片及选定工序的工序卡 1 套 7、 课程设计说明书 1 份 姓姓 名：名： 专业年级：专业年级： 机械班 院院 系：系：机械动力工程学院 学号：学号： 3 目目 录录 1、零 件 的 分 析1 1.1 零件的作用 .1 1.2 零件的工艺分析.1 2、工 艺 规 程 设 计.1 2.1 确定毛坯的制造形式1 2.2 基面的选择.1 2.3 制定工艺路线.2 2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定.3 2.5 确定切削用量.5 3、夹具设计.8 3.1 夹具分析.8 3.2 夹具设计.8 3.2.1 定位基准的选择. .8 3.2.2 考虑夹紧机构.8 3.2.3 定位误差分析9 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明9 4、设计小结.10 5、参考文献.11 4 1、零 件 的 分 析 1.1 零件的作用 题目所给定的零件是 CA6140 车床上的法兰盘， 法兰盘起联接作用是车 床上的重要零件。 1.2 零件的工艺分析 法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以 20mm 的 045 . 0 0 孔为中心 ,包括：两个 mm 的端面, 尺寸为 mm 的圆柱面,两个 12 . 0 34 . 0 100 0 017 . 0 45 90mm 的端面及上面的 4 个 9mm 的透孔. mm 的外圆柱面及上面的 0 6 . 0 45 6mm 的销孔, 90mm 端面上距离中心线分别为 34mm 和 24mm 的两个平面. 并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用 夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 2、工 艺 规 程 设 计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故 采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造， 再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择 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， 更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 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。 5 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。 2.3 制定工艺路线 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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以 考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除 此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 一.工艺路线方案一 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面,粗车 B 面，粗车 90 的外圆柱面 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90 的端面 工序 3 钻、粗铰 20 的孔 工序 4 钻 4 孔，再钻 6 孔 工序 5 半精车 100 的端面及外圆柱面，半精车 B 面，半精车 90 的 外圆柱面，车 100、90 的倒角，车 45 两端过渡圆弧，车 20 孔的左端倒角 工序 6 半精车 45 的端面及外圆柱面，半精车 90 的端面，车 3*2 退 刀槽，车 45 的倒角，车 20 内孔的右端倒角 工序 7 精车 100 的端面及外圆，精车 B 面 工序 8 精车 45 的外圆，精车 90 的端面 工序 9 精绞 20 的孔 工序 10 钻 49 透孔 工序 11 粗、精铣 90mm 圆柱面上的两个平面 工序 12 磨 100、45 的外圆柱面 工序 13 磨 B 面 工序 14 磨 90mm 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面 工序 15 划线刻字 工序 16 100mm 外圆无光镀铬 工序 17 检查、入库 二 .工艺方案二 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90 的外圆柱面 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90 的端面 工序 3 钻、粗绞 20 的孔 工序 4 粗铣 90 圆柱面上的两个平面 6 工序 5 半精车 100 的端面及外圆柱面，半精车 B 面，半精车 90 的外 圆柱面，车 100、90 外圆柱面上的倒角，车 45 两端过渡圆 弧，车 20 孔的左端倒角 工序 6 半精车 45 的端面及外圆柱面，半精车 90 的端面，车 3*2 退 刀槽，车 45 圆柱面两端的倒角，车 20 内孔的右端倒角 工序 7 精车 100 的端面及外圆，精车 B 面 工序 8 精车 45 的外圆，精车 90 的端面 工序 9 精绞 20 的孔 工序 10 精铣 90 圆柱面上的两个平面 工序 11 钻 4 个 9 的孔 工序 12 钻 4 孔，绞 6 孔 工序 13 磨 100、45 的外圆柱面 工序 14 磨 B 面 工序 15 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面 工序 16 划线、刻字 工序 17 100mm 外圆无光镀铬 工序 18 检测、入库 三.工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一在工序钻 4mm 孔，再钻 6mm 03 . 0 0 孔由于在设计夹用夹具时要以 90mm 圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣 90mm 圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻 4 孔，再钻 6mm 孔工序 03 . 0 0 前。 并且工序 与工序 序可并为一个工序,否则有点繁琐。改正后即得方 案二，综合起来比较合理。 2.4 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，毛坯重量约为 1.4kg，生产类型为中批生产， 采用铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工 序及毛坯尺寸如下： 1、 0 017. 0 45 mm 外圆表面：此表面为 IT6 级精度，表面粗糙度需达 Ra0.8， 查【4】 金属切削速查速算手册可得： 7 工序名称工序余量工序基本尺寸 精车0.645 半精车1.445.6 粗车347 毛坯550 2、外圆表面 12 . 0 34 . 0 100 mm: 工序名称工序余量工序基本尺寸 精车外圆0.6100 半精车外圆1.41006 粗车外圆4102 毛坯6106 3、B 面中 0 0.6 45 外圆柱面: 工序名称工序余量工序基本尺寸 精磨0.245 粗磨0.845.2 半精车146 粗车247 毛坯449 4、孔 20mm: 045 . 0 0 工序名称工序余量工序基本尺寸 铰孔0.220 钻孔1819.8 毛坯实心 5、90、100 两端面： 工序名称工序余量 精磨0.2 8 粗磨0.8 半精车1 粗车2 毛坯4 2.5 确定切削用量 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90 的外圆柱面 机床：CA6140 卧式车床 刀具：采用刀片的材料为 YT15 (1) 粗车 100mm 端面 查【5】 切削加工简明手册P306 表 734，得=4mm, f =0.9mm/r, p a v=1.83r/s (2) 粗车 100mm 外圆柱面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=2mm, f =0.9mm/r, v=2.50m/s p a (3) 粗车 B 面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=1mm, f =0.9mm/r, v=2.22m/s p a 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90 的端面 机床：CA6140 卧式车床 刀具：采用刀片的材料为 YT15 (1) 粗车 mm 端面 0 017. 0 45 查【5】 切削加工简明手册P444 表 8-50，得=1.5mm, f =0.7mm/r, p a v=3.12m/s (2) 粗车 mm 外圆柱面 0 017. 0 45 查【5】 切削加工简明手册 ，得=1.5mm, f =0.7mm/r, v=1.48m/s p a (3) 粗车 90mm 端面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=1mm, f =0.7mm/r, v=2.25m/s p a 工序 3 钻、粗铰 20 的孔 (1) 钻 18mm 孔 机床：立式钻床 刀具：高速钢钻头 查【5】P457 表 870，得=9mm, f =0.3mm/r, v=0.52m/s p a (2) 粗铰 19.8mm 孔 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.9mm, f =0.5mm/r, v=0.30m/s p a 工序 4 粗铣 90 圆柱面上的两个平面 9 机床：组合机床 刀具：硬质合金三面刃铣刀 YT15 (1) 铣距中心线 34mm 的平面。 查【5】 切削加工简明手册 ，得=5mm, f =0.3mm/齿, v=0.12m/s p a (2) 粗铣距中心线 24mm 的平面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=5mm, f =0.3mm/齿, v=0.12m/s p a 工序 5 半精车 100 的端面及外圆柱面，半精车 B 面，半精车 90 的外圆柱 面，车 100、90 外圆柱面上的倒角，车 45 两端过渡圆弧，车 20 孔的左端倒角 (1) 半精车 100mm 端面 查【5】P445 表 851，得=0.5mm, f =0.5mm/r, v=2.1m/s p a (2) 半精车 100mm 外圆柱面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.7mm, f =0.28mm/r, v=2.1m/s p a (3) 半精车 B 面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.5mm, f =0.50mm/r, v=2.13m/s p a 工序 6 半精车 45 的端面及外圆柱面，半精车 90 的端面，车 3*2 退刀槽， 车 45 圆柱面两端的倒角，车 20 内孔的右端倒角 (1) 半精车 mm 端面 0 017. 0 45 查【5】P445 表 851，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=1.97m/s p a (2) 半精车 mm 外圆柱面 0 017. 0 45 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.7mm, f =0.20mm/r, v=1.57m/s p a (3) 半精车 90mm 端面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s p a 工序 7 精车 100 的端面及外圆，精车 B 面 (1) 精车 100mm 端面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=1.56m/s p a (2) 精车 100mm 外圆柱面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s p a (3) 精车 B 面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s p a 工序 8 精车 45 的外圆，精车 90 的端面 (1)精车 mm 外圆柱面：查【5】 切削加工简明手册 ，得 0 017. 0 45 10 =0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s p a (2)精车 90mm 端面：查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.3mm, f p a =0.20mm/r, v=2.25m/s 工序 9 精绞 20 的孔 查【5】 切削加工简明手册 ，得=0.1mm, f =0.50mm/r, v=0.29m/s p a 工序 10 精铣 90 圆柱面上的两个平面 查【5】 切削加工简明手册 ，得=1mm, f =0.20mm/齿, v=0.20m/s p a 工序 11 钻、绞 4-9 的孔 机床：Z525 立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 查【5】 切削加工简明手册 ，得=4.5mm, f =0.13mm/s, v=0.50m/s p a 工序 12 钻 4 孔，扩 6 孔 机床：Z525 立式钻床 刀具：高速钢麻花钻 (1)钻 4mm 孔 查【5】 切削加工简明手册 ，得=2mm, f =0.13mm/齿, v=0.50m/s p a (2) 扩 6mm 孔 查【5】 切削加工简明手册 ，得=2mm, f =0.13mm/齿, v=0.50m/s p a 工序 13 磨 100、45 的外圆柱面 机床：MQ1350A 轻型外圆磨床 (1)磨 100mm 外圆柱面 查【5】 切削加工简明手册 ，得：工件速度 0.3m/s w v 纵向进给量 0.5B20mm 切削深度 0.0157mm/st a f r f (2)磨 45mm 外圆柱面 查【5】 切削加工简明手册 ，得：工件速度 18m/min w v 纵向进给量 0.5B20mm 切削深度 0.0157mm/st a f r f 工序 14 磨 B 面 机床：MQ1350A 轻型外圆磨床 查【5】 切削加工简明手册 ，得： 工件速度 18m/min w v 纵向进给量 0.5B20mm a f 切削深度 0.0157mm/st r f 11 工序 15 磨 90 外圆柱面上距中心轴线 24mm 的平面 机床：MQ1350A 轻型外圆磨床 查【5】 切削加工简明手册 ，得： 砂轮轮速 v=27.5m/s 砂 工件速度 10m/min w v 轴向进给量 0.5B20mm a f 切削深度 0.015mm/st r f 最后，将以上各工序切削用量，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺 过程卡片，见所附卡片。 3、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，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，决定设计第 4 道工序铣距零件中心线分别为 24 和 34 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。 3.1 夹具分析 本夹具主要用来距中心线 24 和 34 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 0.12 0.34 100 045 . 0 0 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。 3.2 夹具设计 3.2.1 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 045 . 0 0 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 20 045 . 0 0 孔的内表面和 的底端面为主要定位基面，另选用 100mm 的上端 045 . 0 0 0.12 0.34 100 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。 3.2.2 考虑夹紧机构 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。 螺旋夹紧机构不但结构简单、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，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是 12 手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。 3.2.3 定位误差分析 夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板夹具装配后的技术要求统 一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过 0.02；定位销需自行 设计，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过 0.02。 夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,支撑板限制三个自由度,绕 铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制，因为此方向自由度对加工尺寸没有影响。 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明 在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧 而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应 用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用 机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本