CA6140车床831004车床法兰盘机加工工艺和钻φ4孔专用夹具设计【17】
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CA6140
车床
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设计
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CA6140车床831004车床法兰盘机加工工艺和钻φ4孔专用夹具设计【17】,17,CA6140,车床,831004,法兰盘,加工,工艺,专用,夹具,设计
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攀枝花学院 机械制造工艺学课程设计绪 论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。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。机械制造技术是一门非常重要的技术，人类的发展过程就是一个不断的制造过程。因此，制造技术的重要性是不言而喻的，它有以下四个方面的意义。1 社会发展与制造技术密切相关2 制造技术是科学技术物化的基础3 制造技术是所有工业的支柱4 制造技术国力和国防的后盾机械制造工艺学课程设计是在学完了机械设计制造工艺学、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及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。学生通过机械制造工艺学课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识，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。学生通过设计借据（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，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。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导2目 录绪 论一、零件的分析4 1.1 零件的作用41.2 零件的工艺分析4二、工艺规程设计6 2.1 确定毛坯的制造形式6 2.2 基面的选择6 2.3 制定工艺路线72.3.1 工艺路线方案一72.3.2 工艺路线方案二92.3.3 最终工艺路线10 2.4选择量具，刀具，夹具10 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 112.5确立切削用量 12三、夹具设计14 3.1定位基准的选择14 3.2夹紧元件15 3.3夹紧力计算15 3.4误差分析16四、参考文献17一、零件的分析1.1生产概况CA6140车床法兰盘，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.4kg，生产批量为三万件生产类型大批量，铸造毛坯1.2零件的工艺分析1.2.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。1.2.2零件的工艺分析CA6140车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。以法兰盘右端 45mm的外圆及 90mm的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧 45mm外圆可同时消除四个自由度，再以90mm的右端面定位可限制两个自由度。分述如下：1. 以100为基准面加工表面这一组加工表面包括： ，的右端面并导角2以端面为基准，车、外圆，并导，和。3.以端面为基准，先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔,由于孔与有跳动的要求，所以要以端面为基准。4要以孔为基准，精车所有外圆面，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。同时保证它们之间的跳动要求和尺寸要求等。 1.2.3零件的审查（1） 100mm左端面与孔20mm中心的轴向跳动度为0.03 ；（2） 90mm右端面与孔20mm中心的轴向跳动度为0.03 ；（3） 的45mm外圆与孔20mm中心的径向圆跳动为 0.03mm。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定45mm外圆为粗基准，加工出精基准孔20mm所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。4二、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中承受交变载荷及冲击性载荷不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，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，现选取孔外轮廓表面作为粗基准。2.2.2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。2.2.3工件表面加工方法的选择本零件的加工面有个圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。参考机械制造工艺设计简明手册表1.46、表1.47、表1.48一100mm外圆面：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为 0.8, 采用粗车半精车磨削的加工方法。二20mm内孔：公差等级为IT8IT9，表面粗糙度为1.6 ，采用钻扩铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。三 45mm外圆面：公差等级为IT6IT7，表面粗糙度为0.4 ，采用粗车半精车磨削的加工方法。四 90mm外圆：公差等级为IT6IT7，表面粗糙度为 0.4，采用的加工方法为粗车半精车磨削的加工方法。2.3制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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1.工艺路线方案一工序一 以为粗基准，粗车端面及外圆，并导，选用CA6140机床。工序二 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。工序三 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。工序四 导右端面角工序五 以内孔为基准精车左端面和右端面并保证跳动在0.03内,并切槽。工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序九 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一 检查。2.3.2.工艺路线方案二工序一车 柱体的右端面，粗车90mm右端面，车槽32，粗车、半精车外圆45 mm，车右端倒角。工序二粗车100mm柱体左、右端面，粗车90mm柱体左端面，半精车100mm左、右端面、90mm左端面，粗车外圆45mm、100mm、90mm。工序三 半精车外圆45mm、100mm、90mm，车 100柱体的倒角，车45mm柱体的过度倒圆。工序四精车 100左端面，90mm右端面。工序五钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序六粗铣、精铣90mm柱体的两侧面。工序七 钻 4孔，铰 6孔。工序八钻 49孔。工序九磨削外圆面100mm，90mm。工序十 磨削，即45mm外圆面、100mm右端面、90mm左端面。工序十一检测入库。虽然工艺路线二的工序仍然是十一步，但方案一是从左端面加工到右侧，以45 mm的外圆作为粗基准加工左端面及20mm的孔又以孔为精基准加工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。2.3.3最终工艺路线工序一 以为粗基准，粗车端面及外圆，并导，选用CA6140机床。工序二 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。工序三 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。工序四 导右端面角工序五 以内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳动在0.03内,并切槽。工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序九 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一 终检 2.4选择量具,刀具，夹具 本零件属于批量生产，一般情况采取通用量具，如卡板，卡尺。在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。本零件除铣，钻孔需专用夹具，其他使用通用夹具即可。2.5机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床法兰盘”，零件材料为HT200，硬度143269HB，毛坯重量1.4kg，生产类型为批量生产，采用蜡模铸造毛坯。根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：1. 外圆表面（45、90及100）查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5毛坯为铸造件，取余量2Z3 mm，它们要求粗糙度相对较高，有些地方必须经过精磨才能达到其要求，直径余量取2Z3 mm已能满足加工要求.2. 外圆面沿轴线长度方向的加工余量及公差（45和100端面）查机械制造工艺设计简明手册表2.3-5及2.3.2：零件全长91mm，零件直径100mm，可知粗车端面余量z1精车端面余量z0.8mm，磨端面余量z0.4mm，故总余量为z=10.80.42.2mm，取2mm.3. 车45外圆面尺寸工序及余量毛坯名义尺寸： 48 mm查机械制造工艺设计简明手册，表2.32，L100,d=45可知 粗车： 46 mm 2Z=2mm 精车： 45.4mm2Z=0.6mm 磨削： 45mm 2Z=0.4mm4. 20的内孔 查机械制造工艺设计简明手册 钻孔16 扩孔 19.5 铰孔20 2.6确立切削用量 1：车45的外圆 由于余量为2mm，因此分二次切削，吃刀深度为=1mm，查切削用量简明手册第16页，根据BH为1625查得进给量f=0.4mm/r，第41页查得，m0.2，t45min =1.76m/s=105.6m/min 转速n1000v/3.14d=747r/min 按机床取=900r/min=15r/s 基本时间T 2： 粗车右端面时：吃刀深度=2mm, f=0.4mm/r,v=1.76mm/s，T=7.17s 3: 车槽时：切断刀宽度为3mm，吃刀深度为=2mm,查机械制造技术基础课程设计指南查表5117，f=0.15mm/r查表5118，v=65m/min4：车削条件和参数跟工序I一致，加工左侧5：加工20的孔，查切削用量简明手册第65页表6查得f=0.32mm/r第76页，根据深径比3,d=16由表14查得V=0.208m/s转速n=1000v/3.14d=4.14r/s取n=5根据机械制造技术基础课程设计指南39页公式:钻孔T=s扩孔T=s铰孔T=s6 ：由图可知零件左边余量为11mm，故可分二次粗铣，一次精铣，分别取，查切削用量简明手册选用，根据机械制造技术基础课程设计指南39页表228的不对称铣削公式:l=8,=28,=3,=4, 得=(8+28+3)/0.36108s,= (8+28+3)/0.18=216s由于零件的右边铣削余量为21mm ，故采用三次粗铣，一次精铣，分别取，查切削用量简明手册选，用，根据机械制造技术基础课程设计指南39页表228的不对称铣削公式: l=8,=28,=3,=4,得=(8+28+3)/0.36108s,= (8+28+3)/0.25=156s =(8+28+3)/0.18=217s7:钻4个9的孔，先用8.4的钻头钻，再铰孔 查切削用量简明手册第53页表27，由钻头直径8.4，硬度为200选取：钻孔时，f=0.5mm/r, 第58页表213，v=19m/min 查切削用量简明手册第56页表210，钻头直径小于15，硬度为200查表选取：铰孔时，f=0.7mm/r, 第58页表213，v=17m/min 由于速度是一样的，所以转速查机械制造技术基础课程设计指南表556，转速取295r/min T三、夹具设计3.1定位基准的选择由零件图知，6H9mm孔对90mm段左侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以90mm段左侧端面为主要定位基准面，以45h6mm外圆表面和90mm的一个端面为辅助定位面。定位套限制了两个移动的自由度，即X,Z方向的移动自由度；两个支撑钉限制了一个移动自由度和一个旋转自由度，即Z方向的移动自由度和Y方向的转动自由度；两个支撑钉与定位套相配合又限制了两个旋转自由度，即X和Z方向的转动自由度定位套与轴套夹具体配合限制了一个移动自由度，即Y的移动自由度。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。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成可换钻套。因孔离钻模板较远，所以采用特殊钻套。3.2夹紧元件工件的轴向夹紧可用夹紧螺母进行夹紧；3.3夹紧力计算查机床夹具设计手册第30页查得计算公式为：实际夹紧力安全系数 查机床夹具设计手册第56页，表1225，夹紧力W=7870N,查机床夹具设计手册第30页，表121：式中 基本安全系数1.5；加工性质系数1.2；刀具钝化系数1.0，由表1
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