【CA6140法兰盘加工工艺规程与夹具设计（附零件图）6500字（论文）】

页1绪论盘类零件是一种机械零件，而且经常被应用到链接和支撑机械设备的作用中去。内孔、端面以及外圆是盘类零件的主要组成部分，一般情况下，盘类零件的直径要比轴向尺寸要大，比如轴承环、法兰盘、齿轮等。盘类零件用于起轴向定位及密封、转换方向、传递动力等作用。盘类零件上通常会有凹坑、凸台等，从而加强支承，另外，盘类零件上还常设有键槽和各种孔（光孔、沉孔、螺纹孔等）等结构，从而完成与其它零件的连接。2法兰盘零件的分析2.1零件的作用CA6140车床上的法兰盘是本文研究的对象，主要用于安装在机床上，起到导向作用，使机床实现进给运动，零件精度要求较高，需要对两个平面进行装配，并用4孔连接其他机构或零件。它位于车床螺杆的末端。主要功能是标定刻度，实现纵向进给。零件的φ100mm外圆上用来对价值尺度的尺度刻度线对齐，可直接读取数值调整；外圆底上钻φ20mm上部为φ20mm的定位孔，实现精确定位。法兰中间的通孔给出了传递力矩，表明它不受力的影响。2.2零件的工艺分析法兰是旋转部件，法兰有三套加工面，它们有一定的位置要求。以下内容如下：1.以Φmm外圆为中心的加工表面：这一组加工表面包括：φ100mm外圆，过度倒圆R5；φ45mm外圆、端面、倒角；Φ20内孔及其左端倒角C1.5。2.以Φ外圆为中心的加工表面：这一组加工表面包括：切槽3×2；内孔的右端倒角C1；端面，Φ90mm外圆，端面，倒角C1.5。3.以Φ20mm的孔为中心加工表面：这一组加工表面包括：φ100mm外圆，端面，侧面；φ45mm外圆，端面；φ90mm外圆；4Xφ9mm孔和同轴的φ6mm孔；φ45mm外圆，过度圆角R5。通过对上述表面的分析，我们可以选择粗基准，加工后的表面光洁度数据位于，然后在其他表面处理夹具的帮助下，确保它们的定位精度。3法兰盘的工艺规程设计3.1确定毛坯零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，产量已达到批量生产的水平，以及部分的轮廓尺寸，加工轮廓尺寸，考虑到效率，保证加工精度可以采用铸造后。零件的形状并不复杂，所以零件和毛坯形状的形状可以尽量靠近，内孔不铸出。通过确定加工余量确定毛坯尺寸。3.2基准的选择基准选择是工艺设计中的重要任务之一。基面选择正确合理，保证了加工质量，提高了生产效率。否则，加工过程中会充满问题，甚至更多，也会造成大量的报废零件，使生产不能正常。3.2.1粗基准的选择粗基的选择主要是选择第一加工工序的定位基准，为后续加工提供良好的基准。选择粗基的出发点是：首先，如何分配加工表面的余量：二，如何保证的大小和位置的非加工表面和加工表面。这两个要求往往不平衡，但对于一般轴类零件，外圆作为毛坯基准是完全合理的。在这部分中，由于每一个表面的加工要求，为了保证表面具有足够的余量，应将表面粗糙度最小的加工余量基准选择在外圆柱面和面作为粗糙基准。用三爪卡盘开口，将工件夹紧在车床上，消除5自由度，实现完全定位。3.2.2精基准的选择基准选择主要基于基准重合原则和统一基准。以Φ20mm孔为精基准。当设计标准与工艺标准不一致时，应进行尺寸换算，这将在以后计算，此处不重复。3.3制定工艺路线工艺路线的出发点应是保证零件的几何尺寸精度和定位精度。在生产计划被确定为批量生产的条件下，有可能考虑使用通用机床，特殊夹具和夹具，并最大限度地提高生产效率的过程。此外，应考虑经济效益，以尽量减少生产成本。工序1、粗车φ100mm柱体左端面、外圆，粗车B面工序2、钻中心孔φ18mm，扩孔φ19.8mm，粗铰φ19.94mm、精绞Φ20mm孔工序3、粗车右φ45mm柱体右端面、外圆，φ90mm外圆及右端面，工序4、半精车φ100mm左端面、外圆，半精车B面并倒角C1.5，半精车φ90mm外圆，φ20左侧倒角C1工序5、半精车右φ45mm外圆及右端面，倒角C7，半精车φ90mm右侧面，切槽3×2mm，车φ20mm孔右端倒角C1工序6、精车φ100mm柱体左端面、外圆，精车B面，车过渡圆角R5工序7、粗铣、精铣φ90mm柱体的两侧面工序8、钻4XΦ9mm透孔工序9、钻φ4mm孔，扩、铰φ6mm孔工序10、磨削B面工序11、磨削外圆面φ100mm、φ90mm工序12、磨削φ90mm凸台距离轴线24mm的侧平面工序13、金刚石车Φ45mm外圆、φ90mm右侧面工序14、B面抛光工序15、Φ100mm划线刻字工序16、Φ100mm外圆无光镀铬工序17、检测入库。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，参照《实用机械加工工艺手册》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：（单位mm）加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（Ra）公差等级公差右端面粗车36.3毛坯3Φ90突台右端精车0.841IT70.025411.6半精车1.041.8IT90.06241.80.0313.2粗车1.242.8IT110.16042.80.086.3毛坯344——2.2441.1槽3×2粗车2Z=941IT130.39416.3毛坯2Z=950——2.0501.0Φ45外圆磨削2Z=0.345IT60.017Φ450.8半精车2Z=1.045.3IT90.062Φ45.33.2粗车2Z=3.746.3IT110.160Φ46.36.3毛坯2Z=550——2.0Φ501.0内孔Φ20铰2Z=0.220IT80.045Φ201.6扩2Z=1.819.8IT100.084Φ19.86.3钻2Z=1818IT120.18Φ1812.5毛坯实心Φ100左端面精车Z=0.891IT80.054911.6半精车0.791.8IT90.08791.83.2粗车1.592.5IT110.2292.50.116.3毛坯394——2.2941.1Φ100外圆磨削2Z=0.4100IT80.054Φ1000.8半精车2Z=1.1100.4IT110.22Φ100.43.2粗车2Z=3.5101.5IT110.22Φ101.56.3毛坯2Z=5105——2Φ1051.0Φ100右端面磨削Z=0.441IT70.017410.4半精车Z=1.141.4IT90.06241.43.2粗车Z=442.5IT110.1642.56.3毛坯Z=3442.0441.0Φ45外圆磨削2Z=0.345IT70.017Φ450.4半精车2Z=1.045.3IT90.062Φ45.33.2粗车2Z=3.746.3IT110.160Φ46.36.3毛坯2Z=5502.0Φ501.0Φ90突台左端磨削Z=0.48IT80.02280.4半精车Z=1.18.4IT90.0368.43.2粗车Z=1.59.5IT110.099.56.3毛坯Z=3110.2Φ90外圆磨削2Z=0.490IT80.054Φ900.8半精车2Z=1.190.4IT90.087Φ90.43.2粗车2Z=3.591.5IT110.22Φ91.56.3毛坯2Z=5952.0Φ951.0Φ4孔铰2Z=0.14IT100.048Φ46.3钻2Z=3.93.9IT110.075Φ3.912.5毛坯实心Φ6孔铰2Z=0.26IT100.048Φ63.2钻2Z=1.85.8IT110.075Φ5.812.5毛坯2Z=44IT110.075Φ412.5Φ90（左）两侧面精铣1.058IT90.074583.2粗铣31.059IT120.35912.5毛坯3290IT130.5490Φ90右侧面磨削0.424IT80.33240.4毛坯6.34XΦ9孔钻2Z=99IT130.22Φ912.5毛坯实心3.5数控机床的选择3.5.1选择条件数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。小工件选择小规格数控机床；相对应的，大工件选择大规格机床加工，保证资源效率优先的原则。机床结构取决于机床规格尺、加工工件的重量等相关因素的影响。主轴转速的确定以及主轴转速应根据允许的切削速度和工件以及刀具直径来选择。机床的工作精度与工要求的加工精度相适应。如精度要求低的加工零件就粗加工；要求精确度较高的零件，应选择精度高的机床。3.5.2数控车床的选择此毕业设计要求加工图所示的零件，此零件必须使用数控机床进行加工，在加工过程种不需要更换机床和加工工作地点，该零件可以在车床上通过一次装夹就能完成加工。本文选择操做系统为SINUMERIK-802S型号为CK6140数控加工机床。机床的主要规格和参数见表:床身上最大回转直径mm360400进给X轴快速进给mm/min3000滑板上最大回转直径mm190210Z轴快速进给mm/min6000最大加工长度mm1000每转切削进给量mm/r0.005-100换刀时间sec2床身宽度mm360行程X轴行程mm230精度mm0.001Z轴行程1080刀柄尺寸20*2025*25主轴转速范围r/min80-400-2000刀具数量6主轴端部尺寸C6主轴通孔直径mm65重复定位精度mm0.01表面粗糙度Ra1.6尾座套筒直径mm65尾座套筒行程mm100主电机功率KW45.5净重1700KGX轴伺服电机N.m6机床外形尺寸2060*1200*1500Z轴伺服电机N.m6主轴内孔锥度(公制)703.6确定切削用量工序1.粗车Φ100mm端面计算1.粗车Φ100mm端面1)已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm，考虑的模铸拔模斜度，=4mm2)进给量f根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3，当刀杆尺寸为16×25mm，>3~5mm，以及工件直径为100时，f=0.7~1.0mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为(寿命T=60min)(m/min)其中：=342，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28，即=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。所以x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)4)确定机的主轴转速ns==504r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。L==40mm，=2mm，=0，=0tm===0.098(min)2.粗车Φ100mm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：＝132m/min4)确定机床主轴转速：ns==420r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)与420r/min相近的机床转速为480r/min。现选取480r/min所以实际切削速度：==3.粗车B面1)切削深度。单边余量Z==2mm.分1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：其中：=342，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28，即=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。所以：1.440.81.040.810.97=126m/min4)确定机的主轴转速：ns==378r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与378r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度==工序二.钻、扩、铰Φ20的中心孔1.钻Φ18mm孔机床：Z525摇臂钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.1)进给量据《切削手册》表10-66，当铸铁≤HB200时，D=Φ18时，取f=0.3mm/r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.3)确定机床主轴转速：ns==619.2r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2)，与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。所以实际切削速度：==2.Φ19.8mm孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量；1)进给量。取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)切削速度：v=0.4×42.25=16.9m/min.3)定机床主轴转速：ns==271.8r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2)，与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度：==3.粗绞孔至Φ19.94mm、精绞孔至Φ20mm1)进给量。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.3)定机床主轴转速：ns==298.3r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2)，与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度==工序三。粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90右端面1.粗车Φmm端面1)切削深度。单边余量Z=1.2mm2)计算切削速度：1.440.81.040.810.97=187m/min3)确定机床主轴转速ns==553r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度==2.粗车Φmm外圆柱面1)切削深度.单边余量为Z=2.2mm分两次切除。2)进给量.根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度:1.440.81.040.810.97=89m/min4)确定机床主轴转速:ns==753r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度==3.粗车Φ90mm端面1)切削深度。单边余量为Z=1.2mm一次切除。2)进给量。根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r3)计算切削速度：1.440.81.040.810.97=122m/min4)确定机床主轴转速ns==431r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与431r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度==工序四。半精车Φ100端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角C1.5，车Φ20孔左端倒角C1(1)半精车Φ100mm端面进给量f根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f＝0.5mm/r机床主轴转速＝480r/min所以切削工时tm==＝0.44（min）(2)半精车Φ100mm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，进给量取0.2mm/r。主轴转速n=480r/min(3)半精车B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f＝0.5mm/r机床主轴转速＝400r/mint=i;其中l=30mmt=i=15=2.25(min)工序五。半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3X2退刀槽，车Φ45圆柱面右端的倒角C7，车Φ20内孔的右端倒角C1。确定机床主轴转速553r/min。按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)，与553r/min相近的机床转速为600r/mim.实际切削速度553m/min。半精车Φmm外圆柱面切削深度，单边余量为Z=0.7mm。进给量0.2mm/r。计算切削速度96m/min。确定机床主轴转速578r/min，实际切削速度600m/min。工序六。精车Φ100的端面及外圆，精车B面，车过渡圆角R5。精车Φ100mm端面，进给量f0.2mm/r，机床主轴转速＝480r/min。精车Φ100mm外圆柱面进给量0.2mm/r。精车B面，进给量0.2mm/r。工序七。粗、精铣Φ90圆柱面上的两个平面。粗铣距中心线34mm的平面。选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15。进给量0.2~0.35mm/齿。切削速度7.1m/min。粗铣距中心线24mm的平面。选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15。进给量按机床行选取f=0.3mm/齿。切削速度6.9m/min。实际切削速度7.1m/min。精铣上两平面。进给量按机床行选取f=0.2mm/齿，切削速度11.4m/min，实际切削速度11.8m/min。工序八，钻、绞4XΦ9mm透孔。4XΦ9mm孔机床选用Z525立式摇臂钻床，刀具选取高速钢麻花钻Φ9，进给量0.13mm/r。工序九。钻Φ4mm孔，机床选用Z525立式摇臂钻床，刀具选取高速钢麻花钻Φ4，进给量0.13mm/r，切削速度30m/min。扩Φ6mm孔，刀具选取高速钢麻花钻Φ6，进给量0.13mm/r，切削速度30m/min工序十，磨削B面。磨B面选用M114W万能外圆磨床，选择砂轮其尺寸为350×40×127。工序十一，磨Φ100、Φ90的外圆柱面。磨Φ100mm外圆柱面，机床M114W万能外圆磨床选择砂轮尺寸为350x40x127，切削用量的选择工件速度＝18m/min切削深度＝0.0157mm/st。磨Φ90mm外圆柱面，选用M114W万能外圆磨床，选择砂轮尺寸为350x40x127，切削用量的选择0.0157mm/st。工序十二，磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面。机床选用M114W万能外圆磨床，选择砂轮尺寸为350x40x127，切削用量的选择，切削深度0.015mm/st。工序十三，金刚石精车Φ45的外圆，精车Φ90的右测面。精车Φmm外圆柱面，切削深度0.2mm/r，切削速度96m/min，切削速度94m/min。精车Φ90mm端面单边余量为Z=0.3mm，一次切除。进给量0.2mm/r，切削速度134m/min，切削速度135r/min。

4夹具设计4.1定位基准的选择由零件图可知，对Φ的底端面有垂直度要求，待加工平面对Φ20的轴线有平行度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。本设计选用Φ的底端面为主要定位基面和以Φ20孔的内表面，另辅助定位基准选用Φ100mm的上端面。本设计选择采用螺纹夹紧的方式从而达到降低生产成本的效果。4.2切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀d=Φ80mm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=2πM·n·10(kw)式中：C=558.6x=1y=0.8d=80k=0.9f=0.13n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有：=19.65(N·m)=491.35(N)Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw)因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m)F=491.35x2=982.7NPm=178.97x2=357.94(kw)综上，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺母、螺杆、压板、垫圈等组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构具有结构简单、易于制造的优点，而且因为在螺杆表面的伤口很长，和小角，所以自锁夹紧机构的螺旋，夹紧力和夹紧行程大，这种夹紧机构在手动夹紧中用得最多。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件FL=F=式中:F——夹紧力(N)F——作用力(N)L——作用力臂(mm)d——螺杆直径α——螺纹升角——螺纹处摩擦角.——螺杆端部与工件间的摩擦角.——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F====3075.73N显然F=3075.73N>982.7N=F.故本夹具可安全工作。4.3定位误差分析夹具的主要定位元件是支撑板和定位销。支撑板的尺寸和公差标准件的选择，其公差是由标准件的确定，并在夹具装配后均匀磨削的技术要求、支撑板表面的定位夹具平行误差不超过0.02；标准件的定位销的选择、夹具安装定位销孔该轴的夹具底面垂直度误差小于0.01。夹具的主要定位元件是短定位销，它限定