发法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计

1、精品 料推荐机械制造技术基础课程设计说明书设计题目 ：法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计设 计 者：2012 年 9 月 13 日1精品 料推荐长春理工大学机械制造技术基础课程设计任务书题目： 发法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工过程卡1张机械加工工序卡10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份班级：学生：2012 年 9 月 13 日2精品 料推荐摘要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，

2、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。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

3、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。关键词机械；加工工艺；夹具设计3精品 料推荐目录序言 . .1零 件 的 分 析 .121.1零件的作用 . .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 .303.1问题的提出 . .303.2夹具设计 . . 30参考文献 . .33致谢.344精品 料推荐序言通过本次课程设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本

4、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。 希望通可以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， 在未来的学习生活中锻炼自己分析问题， 解决问题的能力， 加强对专业知识的认识及掌握， 对未来的工作发展，确立良好的基础。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（见附图 1）， 法兰

5、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20 00. 045 为中心 ,包括 :两个 100 00.1234 mm的端面 , 尺寸为 450 0.017 mm的圆柱面 , 两个 90mm的端面及上面的 4 个 9mm的透孔 . 450 0. 6 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 20 0 0.045 mm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

6、工表面 .5精品 料推荐2 工 艺 规 程 设 计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 ht200，采用大批大量生产方式， 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

7、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。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

8、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粗铣 20 孔两端面工序 2钻、粗铰孔 20工序 3 粗铣 90 外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序 4 精铣 20 孔两端的端面工序 5精绞 20 的孔工序 6 粗车 45、 90、 100 的外圆，粗车 b 面与 90 的右端面工序 7 半精车 45、 90、 100 的外圆，半精车b 面与 90

9、 的端面，6精品 料推荐对 100、 90、 45 的圆柱面倒角，倒 45 两端的过度圆弧，车退刀槽，车 20 内孔两端的倒角工序 8 精车 100 外圆面，精车 b 面，精车 90 的右端面，精车 45 的圆柱面工序 9 精铣 90 外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序 10钻 4- 9 透孔工序 11钻 4 孔，钻铰 6 的销孔工序 12磨 45、 100 的外圆工序 13磨 90 外圆柱面上距离轴线 24mm的平面工序 14磨 b 面工序 15刻字划线工序 16100 外圆无光镀铬工序 17检查入库二 .工艺方案二工序 1粗车 100mm端面，粗车 100mm外圆柱面，粗车 b 面，粗车

10、90的外圆柱面工序 2粗车 45 端面及外圆柱面工序 3钻粗绞 20 的内孔工序 4半精车 100 的端面及外圆面，半精车b 面，半精车 90 的外圆柱面，对 100、 90 的外圆柱面进行倒角，车 45 两端的过渡圆弧，车 20 孔的左端倒角工序 5半精车 45的端面及外圆柱面，车20 孔的右端倒角，车 45的倒角，车3*2 的退刀槽工序 6精车 100 的端面及外圆面，精车 b 面工序 7精车 45 端面及外圆柱面工序 8精绞 20 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

11、24mm的平面工序 14划线刻字工序 15100 外圆无光镀铬工序 16检查7精品 料推荐三. 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 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、粗铰 20

12、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磨 100、 45 的外圆柱面工序 11钻 4 9 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 2

13、4mm的平面工序 15划线刻字工序 16100mm外圆无光镀铬工序 17检查以上加工方案大致看来还是合理的 . 但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后 , 就会发现仍有问题 , 主要表现在工序钻 4mm孔，再钻0. 03 60 mm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0.03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 6 0 mm 孔工序前 . 并且工序 与工序 序可并为一个工序 , 否则就有点繁琐 .因此最后确定的加工工艺路线如下：工序 1粗车 100 左端面工序 2粗车，半精车，精车20 的孔8精品 料推荐工序 3钻、

14、扩、精铰 20 的孔工序 4 粗车、半精车 100 的端面及外圆柱面， 粗车、半精车 b 面，粗车、半精车 90 的外圆柱面 . 粗车、半精车 90 的端面 , 粗车、半精车 45 外圆柱面及端面工序 5车 100 圆柱倒角 ,车 90 圆柱倒角，车 3*2 退刀槽，车 45 过渡圆弧，车 20 内孔的右端倒角工序 6粗铣 90mm圆柱面上的两个平面工序 7精铣 90mm圆柱面上的两个平面工序 8钻 4 9 透孔工序 9钻 6 孔, 扩 4 孔工序 10去毛刺工序 11磨 b 面, 磨 90mm外圆柱面上距离轴线 24mm的平面工序 12磨 100、 45 的外圆柱面工序 13抛光工序 14划

15、线刻字工序 15 100 外圆无光镀铬工序 16检查以上工艺过程详见“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. 450 0.017 mm外圆表面此外圆表面为 it6 级，参照实用机械加工工艺手册 确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差半精车外圆1.445.60.1 45.600.1粗车外圆347+0.3 47 00

16、.21毛坯5500.5 50 00.559精品 料推荐2. 外圆表面 100 00.1234 mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差半精车外圆1.41006粗车外圆4102毛坯61060.8 106 00.883b 面中外圆柱面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精磨外圆0.245-0.6 45 00.1234粗磨外圆0.845.2半精车外圆146粗车247毛坯60106114孔 200 0.045 mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名

17、称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车0.0320+0.045 2000 .045半精车0.1719.8+0.119.97粗车1.818+0.619.8毛坯105. 45 0 0 .017 mm的端面1）按照工艺手册表 6-28 ，铸件重量为 2.8kg ， 4500 .017 mm端面的单边加工余量为 2.0 3.0 ，取 z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28 ，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为 00.87 ；10精品 料推荐2）半精车余量：单边为 0.6mm（见实用机械加工工艺手册中表 11-27 ），半精车公差的加工精度为 it9 ，因此可以知道本工序的加工公差

18、为 -0.12mm；3）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为z=2.0-0.2-0.6=1.2mm ；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为 it11 级，因此，可以知道本工序的加工公差为 -0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量， 实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；毛坯名义尺寸为： 94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸： 96+0.7=96.7 （ mm）毛坯的最小尺寸： 96-0.8=95.2 （ mm）粗车后最大尺寸： 94+1.2=95.2 （mm）粗车后最小尺寸： 95.2-0.32=94.88 （m

19、m）半精车后最大尺寸： 94+0.6=94.6 （ mm）半精车后最小尺寸： 94.6-0.12=94.48 （mm）加工余量计算表工序铸造毛坯粗车半精车加工尺寸及公差加工前尺最大96.795.2寸最小95.294.88加工后尺最大96.795.294.6寸最小95.294.8894.48加工余量21.20.6加工公差-0.32-0.12法兰盘的铸件毛坯图见附图2.5 确定切削用量及基本工时工序 1粗车 100 端面1.加工条件工件材料： ht200b=220mpa模铸加工要求：车削 100mm 端面及外圆柱面，粗车 b 面机床： ca6140卧式车床刀具：采用刀片的材料为yt15，刀杆尺寸

20、16x25mm,=90 ,0 =15 ,11精品 料推荐0 =12 ,=0.5mm2计算切削用量(1) 粗车 100mm 端面+0.81) 已知毛坯长度方向的加工余量为3-0 。7mm,考虑的模铸拔模斜度， a p =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 1625 mma p 35mm,以及工件直径为100 时， f =0.71.0mm/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)vccvkv (m/min)mxvfyvta p其中： c v =3

21、42, xv =0.15,yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表 1.28,即kmv =1.44 , ksv =0.8 ,kkv =1.04 , kkrv =0.81 , k bv =0.97。所以vc342x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)0.20 .1560x0.50 .35vx44)确定机的主轴转速1000vc=1000158.6504r/minns= x100dw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 nw =480r/min。所以实际切

22、削速度v=110r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1l= 10020 =40mm ,l1 =2mm, l 2 =0, l 3 =02tl l 1l 2 l3=402=0.098(min)m=4800.9n w f工序 2粗车、半精车 20 的孔 ,精车 20 的孔12精品 料推荐(1) 粗车 18mm孔机床：车床1) 进给量根据切削手册 表 10-66,当铸铁 hb200 时，d=18 时，取 f=1.8mm2)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1000vc=100035619.2r/minn =s 18dw

23、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 nw =555r/min。所以实际切削速度vc = 1855531.4m / min10004)削工时，按工艺手册表6.2-1。t m = ll1l 2 i ;其中 l=91mm; l1 =10mm; l 2 =4mm;n w ftll1l 2=105=0.63(min)m =nw f555 0.3(2)19.8mm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与切削速度之关系为f(1.2 1.8) f 钻11v ( ) v钻23式中的

24、 f 钻 、 v钻 加工实心孔进的切削用量.现已知f 钻 =0.36mm/r(切削手册 )表 2.7v钻 =42.25m/min(切削手册 )表 2.131)给量取 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.13精品 料推荐3) 定机床主轴转速n =1000vc=1000 16.9271.8r/minsd 19.8w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 nw =275r/min。所以实际切削速度 19.8 275vc =17.4m / min

25、10005) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t m = l l1 l 2 i ; 其中 l=91mm; l1 =10mm;l 2 =4mm;nw f(3) 精车至 20 0 0.045 mm1)进给量取 f=0.03mm2)削速度按切削手册选取 v=0.448.25=19.3m/min.3) 定机床主轴转速ns=1000vc= 1000 19.3298.3r/mind 20w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 nw =275r/min。所以实际切削速度vc = 20 27517.2m / min10004) 工时，

26、按工艺手册表 6.2-1。t m = ll1l 2i ;其中 l=91mm; l1 =7mm;l 2 =3mm;n w ftm =ll1l2=101=0.73(min)n w f275 0.5tm = l l1l2=0.78(min)n wf工序 3粗车、半精车 100 的端面及外圆柱面， 粗车、半精车 b 面，粗车、14精品 料推荐半精车 90 的外圆柱面 . 粗车、半精车 90 的端面 , 粗车、半精车 45 外圆柱面及端面(1) 粗车 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 z=2mm,分二次切除。2) 进给量， 根据机械加工工艺手册取 f=0.9

27、mm/r3)计算切削速度vccvkv 132m/minmxvfyvta p4)确定机床主轴转速n s=1000vc=1000132420r/mindw x100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vc=5) 检验机床功率 主切削力 按切削手册表 1.29 所示公式计算其中2985，1.0，0.65，-0.15，=0.63=0.61=29851.00.51500.630.89=1122.4(n)切削时消耗功率2.81(kw)由实用机械加工工艺手册表 7-4 中 ca6140 机床说明书可知， ca6

28、140 主电机功率为 7.5kw.转速为 480r/min 时主轴传递的最大功率为 4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度已知主切削力 1122.4n.径向切削力 按切削手册表 1.29 所示公式计算其中1940，0.9， 0.6，-0.3，15精品 料推荐=0.59=0.5所以=19401.50.51500.59 0.5=203(n)而轴向切削力其中2880，1.0， 0.5，-0.4，=0.34=1.17轴向切削力=28801.50.51500.341.17=442(n)取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 f

29、= +( + )=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530n(见切削手册表 1.30) 故机床进给系统可正常工作。7)切削工时t= ll 1l 2n w f其中 l=10mml1 =4mml1 =2mm所以t=10 42 0.1min4800.9(2) 粗车 b 面1) 切削深度。单边余量z=106451 =30mm分. 15 次切除22) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r3)计算切削速度vccvkvtmxfya pvv其中： c v =342,xv =0.15,yv =0.35,m=0.2。修正

30、系数 k v 见切削手册表 1.28,即kmv =1.44 , ksv =0.8 ,kkv =1.04 , kkrv =0.81 , k bv =0.97。所以vc3421.440.81.040.81 0.97=126m/min40.15600.20.90 .35v16精品 料推荐4) 确定机的主轴转速ns=1000vc =1000 126378r/mind 106w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 nw =400r/min。所以实际切削速度 vc = 106 400133m/ min10005) 切削工时，按工艺手册

31、表 6.2-1。t m = ll1l 2 i ;其中 l=30mmn w ftll1l 2i=30m =nw f15=1.25(min)400 0.9(3) 粗车 45 00 .017 mm端面1) 切削深度。单边余量 z=1.2mm2)计算切削速度vccvyv kvtmxvfap其中： c v =342,xv =0.15,yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表 1.28,即kmv =1.44 ,ksv =0.8 , kkv =1.04 ,kkrv =0.81 , k bv =0.97。所以vc3421.440.81.040.810.97=187m/min1.20.156

32、00.20.90 .35v3)确定机床主轴转速ns=1000vc =1000187553r/mind 50w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 nw =600r/min。所以实际切削速度 vc = 50 60094m / min10005)切削工时，按工艺手册表6.2-1。17精品 料推荐t m = ll1 l 2i ;其中 l=25mm; l1 =4mm;l 2 =2mm;n w ftm = ll1l 2 i=31x1=0.06(min)nw f600x0.9(4) 粗车 4500 .017 mm外圆柱面1) 切削深度

33、 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vcc vyv k vmxvfta p其中： c v =342, xv =0.15, yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表 1.28,即kmv =1.44 , ksv =0.8 ,kkv =1.04 ,kkrv =0.81 , k bv =0.97。所以vc3421.44 0.81.04 0.810.97=89m/min0.15600.22.20.80 .35v4) 确定机床主轴转速n =1000vc1000 x89753r/min=sdw x50按机床说明书

34、 ( 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 nw =750r/min。所以实际切削速度 vc = x5075094m / min10005) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1t m = ll1l 2 i ;其中 l=41mm; l1 =4mm;l 2 =0mm;n w ftll1l 2i=45x2=0.09(min)m =nw f750 0.8(5) 粗车 90mm端面1) 切削深度 单边余量为 z=1.2mm 一次切除。18精品 料推荐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vcc vk vmxyta pvf

35、v其中： c v =342, xv =0.15, yv =0.35,m=0.2。修正系数 k v 见切削手册表 1.28,即kmv =1.44 , ksv =0.8 , kkv =1.04 , kkrv =0.81 , k bv =0.97。所以vc3421.44 0.81.040.810.97=122m/min0.20.150.80. 35v601.24)确定机床主轴转速ns=1000vc =1000122431r/mind 90w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 nw =480r/min。所以实际切削速度 vc = 90 480135m / min10005) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1t m = ll1 l 2i ;其中 l= 9045 =22.5mm; l1 =4mm;l2 =0mm;n w f2tll1l 2i=22.54=0.07(m