机械制造CA6140车床上的法兰盘课程设计

1、机械制造工艺学课程设计说明书学 院： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 摘  要  工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，  本次课程设计的课题是CA6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下： 首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。 

2、第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。 第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。 最后，设计第三道工序钻法兰盘孔的夹具。先提出设计问题，再选择定位基准，然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。 通过以上的概述，整个设计基本完成。 【关键词 】 

3、机械、加工工艺、夹具设计目 录序 言11 零 件 的 分 析21.1零件的作用21.2 零件的工艺分析22 工 艺 规 程 设 计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线32.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5确定切削用量及基本工时93 夹具设计313.1问题的提出313.2夹具设计31参考文献34序 言 课程设计是我们在学完大学的全部课程后进行的，是我们对大学三年的学习的一次深入的综合性的总考核，也是一次理论联系实际的训练，这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂

4、程度零件（CA6140车床法兰盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。 因此，它在我们大学生活中占有重要地位。就我个人而言，我也希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，对未来的工作发展打下一个良好的基础。 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教。第1章 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（见附图1-1）， 1.2 零件的工艺分析 法兰盘是一回转体零件,

5、有一组加工表面,这一组加工表面以20为中心 ,包括:两个mm的端面, 尺寸为mm的圆柱面,两个90mm的端面及上面的4个9mm的透孔. mm的外圆柱面及上面的6mm的销孔, 90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面. 这组加工表面是以20mm为中心,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. 第2章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件年产量为1000件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，2.2基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工

6、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

7、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，此处不在重复。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。 工艺路线方案一工序 1 、工序 17 检查 工艺方案二工序 1 粗车100100工序 2 粗车45端面及外圆

8、柱面工序 3 钻粗绞、工序 8 精绞的孔工序 9 钻49透孔工序 10 钻4孔，钻绞6孔工序 11 铣90圆柱面上的两个平面工序 12 磨B面工序 13 磨90外圆柱面上距离轴线24mm的平面工序 14 划线刻字工序 15 工序 16 检查 工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，方案一的效率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。由于各端面及外圆柱面都与20轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用20孔为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下:工序 1 粗车10

9、0工序 2 粗车45端面及外圆柱面，粗车工序 3 钻、扩、粗铰钻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 磨100、45的外圆柱面工序 11 钻49透孔工序 12 铣90mm圆柱面上的两个平面工序 13 磨B面工序 14 磨90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面工序 1

10、5 划线刻字工序 16 工序 17 检查90mm圆柱面上的一个平面铣90mm圆柱面上的两个平面 与工序 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、扩、粗绞20的孔 工序 4 粗铣90圆柱面上的两个平面工序 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

11、车45的外圆，精车90的端面工序 9 精绞20的孔工序 10 90圆柱面上的两个平面工序 11 钻、绞 4-9的孔工序 12 钻4孔，钻、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 刻线刻字工序 17 镀 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。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，硬度200HBS，毛坯重量约为2.8KG，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，工序尺寸及毛坯尺寸下：1.mm外圆表面mm2019.8

12、18 mm的端面1）按照工艺手册表6-28，铸件重量为2.8kg，mm端面的单边加工余量为2.03.0，取Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取mm端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：由图可以知道：毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm）2.5确定切削用量及基本工时 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1.加工条件工件材料：HT200 b=220MPa 模铸加工要求：车削100mm端面及外圆柱面，粗车B面100mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 100mm外圆柱面，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

13、Z=2mm,分二次切除。2) 进给量，根据机械加工工艺手册取f=0.9mm/r3)计算切削速度 =4mm =2mm 所以 t=工序 2 粗车45端面及外圆柱面，粗车90的端面(1) 粗车mm端面1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm2) 计算切削速度 t= =4mm; =2mm;根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm; =0mm;根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm; =0mm;工序 3 钻、扩20的孔 根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.根据切削手册表10-66,当铸铁HB200时，D=取f=

14、0.3mm/r 2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=35m/min. t= =10mm; =4mm;、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.13取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.4×42.25=16.9m/min. t= =10mm; =4mm;工序 4 粗铣90圆柱面上的两个平面根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119得,进给量f=0.2

15、0.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min t=t=0.75(min)铣两次的总时间为t=1.5+0.75=2.25min根据机械加工工艺手册表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119得,进给量f=0.20.35mm/齿按机床行选取f=0.3mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=115min/s. 即V=6.9m/min t= 铣4次的总时间为4t=4x1.5 =6min工序 5 半精车1

16、00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100mm端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2.4-2.取f0.5mm/r机床主轴转速100mm外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2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n=480r/min 所以切削工时t=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2.4-2.取f0.5m

17、m/r机床主轴转速 t=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) 切削深度 单边余量Z=1.2mm2) 进给量根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm; =2mm;根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm; =0mm;根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm; =0mm;工序 7 精车100的端面及外圆，精车B面100mm端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

18、工工艺手册表2.4-2.取f0.2mm/r机床主轴转速100mm外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2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n=480r/min 所以切削工时t=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2.4-2.取f0.2mm/r机床主轴转速 t=工序 8 精车45的外圆，精车90的端面根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 t= =4mm; =0mm;根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3) 计算切削速度 t= =4mm

19、; =0mm;工序 9 精绞20的孔20取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度按切削手册选取v=0.4×48.25=19.3m/min. t= =7mm; =3mm;工序 10 90圆柱面上的两个平面查机械加工工艺师手册表10-119,取查机械加工工艺师手册表10-118与表10-119按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=190min/s. 即V=11.4m/min t= 铣2次的总时间为2t=21.125=2.25min工序 11 钻、绞 4-9的孔根据机械加工工艺手册

20、表10-61选取高速钢麻花钻.查机械加工工艺师手册表28-13取f=0.13mm/r2) 削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=30m/min. t= =4mm; =3mm;工序 12 钻4孔，扩6孔根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻.查机械加工工艺师手册表28-13取f=0.13mm/r2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min t= =4mm; =3mm;根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻.查机械加工工艺师手册表28-13取f=0.13mm/r2) 切削速度根据机械加工工

21、艺手册表10-70,及10-66,查得V=2434m/min. 取V=30m/min t= =4mm; =3mm;工序 13 磨100、45的外圆柱面(1) 磨100mm外圆柱面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工

22、余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.55(min)(2) 磨45mm外圆柱面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次

23、砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.3(min)工序 14 磨B面(1) 磨B面机床MQ1350A轻型外圆磨床1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 350×40×127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×1272) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3) 切削工时式中 D-被加工直径 b-加工宽度 Z-单边加工余量 K-系数 V-工作台移动速

24、度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量2.5(min)工序 15 磨90外圆柱面上距离轴线24mm的平面机床MQ1350A轻型外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有砂轮轮速n=1500r/min (见机床说明书) v=27.5m/s工件速度10m/min轴向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.015mm/st3)切削工时式中D-被加工直径b-加工宽度

25、Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.53(min)第3章 夹具设计第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 问题的提出距中心线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 定位基准的选择待加工平面对20的轴线有平行度要求，对100

26、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。3.2.2切削力及夹紧力计算刀具：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=2M·n·10(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(N·m) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw) 因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m) 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，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大