CA6140法兰盘的机械加工工艺及铣平面夹具设计.docx
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CA6140法兰盘的机械加工工艺及铣平面夹具设计
辽宁工程技术大学
课程设计
题目：
法兰盘的机械加工工艺规程及铣平面工艺装备设计
班 级：
姓 名：
学号：
指导教师：
完成日期：
一、设计题目
法兰盘的机械加工工艺规程及铣平面工艺装备设计
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图（草图）1张
（2）生产类型：
中批或大批大量生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张
（5）夹具装配图 1张
（6）夹具体零件图1张
（7）课程设计说明书（约5000~8000字）1份
四、进度安排（参考）
（1）熟悉零件，画零件图2天
（2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
机械制造课程设计是在我们学习机械制造技术基础后进行的课程设计.通过此次设计对我们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,提高了我们的操作能力.
这次设计的是法兰盘是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给.首先我们要熟悉零件，了解法兰盘的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定法兰盘的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
Abstract
MachineryManufacturingTechnologycurriculumdesignisafterlearningMachineryManufacturingTechnologybasecoursetechnologyandthemostbasiccourseafterthespecialized,whichisourgraduationprojectbeforeconductingthevariouscoursesofstudybyanin-depthcomprehensivereviewofthetotal,isalsoaTheorywithpracticaltraining,therefore,inourfouryearsofuniversitylifeoccupyanimportantposition.
ThisdesignistheflangeisaCA6140lathehorizontalflange,whichislocatedlathescrewattheend,themainroleistoindicatescale,toachieveverticalfeed.First,wemustfamiliarizethemselveswithspareparts,tounderstandtheroleofflange,thenextaccordingtothenatureofcomponentsandpartsdiagramoftheroughnessoneachfacetodeterminethesizeandmechanicalroughmachiningallowance.Thenwere-positioningthebenchmarkaccordingtofirstdeterminetheprecisebenchmarksdeterminedroughbenchmark,thefinalizationprocessflangeroadmapfordevelopingtheworkpiececlampingprogram,drawfixtureassemblydiagram.
1.1法兰盘的用途…………………………………………………………1
1.3法兰盘的生产类型………………………………………………………3
2.确定毛坯绘制毛坯简图…………………………………………………..4
2.1选择毛胚………………………………………………………….42.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量……………………………5
2.2.1公差等级…………………………………………………….6
2.2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量…………………..6
2.2.3.绘制法兰盘毛坯简图……………………………………………...7
3.拟定法兰盘工艺路线……………………………………………………7
3.1定位基准的选择……………………………………………………….7
3.1.1．精基准的选择………………………………………………….7
3.1.2粗基准的选择……………………………………………………8
3.2表面加工方法的确定……………………………………………..8
3.3加工阶段的表面加工方法的确定划分………………………….9
3.4工序的集中与分散………………………………………………..9
3.5工序顺序的安排………………………………………………….10
3.5.1机械加工工序……………………………………………..10
3.5.2热处理工序…………………………………………………10
3.5.3．辅助工序…………………………………………………..10
3.6确定工艺路线…………………………………………………….10
4加工余量、工序尺寸和工差的确定……………………………………12
5.切削用量、时间定额的计算…………………………………………..12
5.1、切削用量的计算………………………………………………….12
5.1.1精铣工步……………………………………………………12
5.1.2粗铣工步…………………………………………………..12
5.2时间定额的计算…………………………………………………...12
5.2.1基本时间tj的计算……………………………………….13
5.2.2辅助时间ta的计算………………………………………13
5.2.3其他时间的计算………………………………………….14
5.2.4单件时间tdj的计算……………………………………..14
6.夹具设计………………………………………………………………….15
6.1提出问题…………………………………………………………….15
6.2设计思想……………………………………………………………..15
6.3夹具设计……………………………………………………………..16
6.3.1定位分析…………………………………………………16
6.3.2切削力及夹紧力的计算…………………………………17
8.参考文献…………………………………………………………………..19
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法兰盘零件图
1、法兰盘的工艺分析及生产类型的确定
1.1、法兰盘的用途
题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。
零件的100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为mm上部为的定位孔，实现精确定位。
法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。
1.2、法兰盘的技术要求：
该法兰盘的各项技术要求如下表所示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度（um）
形位公差（mm）
外圆面
φ45-0.60
IT6~IT8
0.4
法兰盘左端面
100-0.34+0.012
IT11
1.6
↗
0.03
A
21mm内孔
φ2100.045
IT7
1.6
外圆面
φ45-0.017+0
IT13
3.2
φ90mm外圆面
φ90
IT11
0.4
φ100外圆面
φ100-0.034+0.12
IT13
0.8
右端面
IT13
φ90mm突台右端面
IT13
1.6
φ90mm左端面
IT13
0.4
φ100mm突台左端面
IT13
1.6
↗
0.03
A
槽3*2
3*2
IT13
φ100mm突台右端面
IT13
0.4
φ90mm突台距轴线34mm被铣平面
IT13
3.2
φ90mm突台距轴线24mm被铣平面
φ9mm
IT13
0.4
4-9孔
IIT13
φ4mm的孔
φ4mm
IT13
φ6mm的孔
φ6mm
IT13
3.2
IT13
该法兰盘结构较复杂，形状普通，属一般的盘盖类零件。
主要加工表面有法兰盘左、右端面，外圆面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm，其次就是φ21孔及另外φ4-6孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。
该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度一般，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的精加工才可以达到加工要求。
由此可见，该零件的加工工艺性要求较高。
1.3、确定法兰盘的生产类型
法兰盘重量为1.4kg，由表1-3知，法兰盘属轻型零件；由表1-4知，该法兰盘的生产类型为大批生产。
2、确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
法兰盘在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。
该法兰盘的轮廓尺寸不大，形状较复杂，故采用金属型铸造。
2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。
2.2.1公差等级
由法兰盘的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=10。
2.2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
φ100mm突台左端面
1.5*2=3
2.55
表2-1至表2-5
φ100mm突台右端面
1.5*2=3
2.24
表2-1至表2-5
φ45mm外圆面
1.5*2=3
2.16
51
表2-1至表2-5
φ100突台
4*2=8
2.51
108
表2-1至表2-5
φ90突台
3.5*2
3.14
97
表2-1至表2-5
φ90左端面
1.5*2=3
2.24
表2-1至表2-5
φ90右端面
1.5*2=3
2.55
表2-1至表2-5
φ45外圆面
3*2=6
2.22
51
表2-1至表2-5
φ21mm内孔
3*2=6
2.85
15
表2-1至表2-5
2.2.3绘制法兰盘毛坯简图
3、拟定法兰盘工艺路线
3.1、定位基准的选择
3.1.1．精基准的选择
根据该法兰盘零件的技术要求，选择法兰盘φ45外圆面和φ21孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。
φ21孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位法兰盘两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。
选用法兰盘右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该法兰盘在轴向方向上的尺寸多以该外圆面作设计基准。
3.2.2．粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。
这里选择法兰盘右端面端面和φ45外圆面作为粗基准。
采用φ45外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用法兰盘右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。
3.2、表面加工方法的确定
根据法兰盘零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
φ45外圆面面
IT8
0.8
粗车-半精车-磨削
表1-6至表1-8
φ45外圆面
IT13
0.4
粗车-半精车-磨削
表1-6至表1-8
φ21mm内孔
IT113
1.6
扩-铰-精铰
表1-6至表1-8
φ90mm外圆面
IT7
0.4
粗车-半精车-磨削
表1-6至表1-8
φ100mm外圆面
IT11
0.8
粗车-半精车-精车
表1-6至表1-8
φ90mm突台右端面
IT13
1.6
粗车-半精车-精车
表1-6至表1-8
φ90mm突台左端面
IT13
0.4
粗车-半精车-磨削
表1-6至表1-8
φ100mm突台左端面
IT13
1.6
粗车-半精车-精车
表1-6至表1-8
φ100mm突台右端面
IT13
0.4
粗车-半精车-磨削
表1-6至表1-8
φ90mm突台距离轴线34mm被铣平面
IT13
3.2
粗铣-精铣
表1-6至表1-8
φ90mm突台距离轴线24mm被铣平面
IT13
0.4
粗铣-精铣-磨削
表1-6至表1-8
4-φ9孔
IT13
钻
表1-6至表1-8
φ4的孔
IT13
钻
表1-6至表1-8
φ6的孔
IT13
3.2
钻-铰
表1-6至表1-8
3.3、加工阶段的划分
该法兰盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工精加工三个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（法兰盘φ45外圆面和φ21孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗车法兰盘左右端面、外圆面、车φ45外圆、及各倒角。
在半精加工阶段，完成各个外圆面的半精加工及退刀槽。
在精加工阶段，完成φ9*4孔，φ4-6孔的加工，磨削各个平面及外圆面并加工距离轴线24mm34mm的两平面.
3.4、工序的集中与分散
选用工序集中原则安排法兰盘的加工工序。
该法兰盘的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。
3.5、工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——法兰盘右端面和φ2100.045孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原则，先加工法兰盘各个端面，再加工4*9孔φ4-6孔，。
3.5.2．热处理工序
铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。
该法兰盘在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。
3.5.3．辅助工序
在精加工后，安排φ100mm左端面镀铬、去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该法兰盘工序的安排顺序为：
铸造——热处理——基准加工——粗加工——半精加工——精加工。
3.6、确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了法兰盘的工艺路线。
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
5
粗车
直径为100mm的右端面，柱体右端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
10
铸造
15
热处理
退火
20
扩孔
直径为21mm的孔
C365L车床
高速钢锥柄扩孔麻花钻，游标卡尺，通用夹具，塞规
25
粗铰
直径为21mm的孔
C365L车床
高速钢锥柄铰刀，游标卡尺，通用夹具，塞规
30
精铰
直径为21mm的孔
C365L车床
高速钢锥柄机用铰刀，游标卡尺，通用夹具塞规，
35
粗车
直径为100mm的柱体右端面，直径为90mm的左端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
45
半精车
直径为100mm左右端面，直径为90mm的右端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
50
精车
直径为100mm的右端面，直径为90mm的左端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
55
粗车
直径为45，100mm，90mm的外圆面
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
60
半精车
直径为45，100mm，90mm的外圆面
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
65
粗车
直径为100mm柱体倒角
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
70
粗车
直径为45mm柱体的过度圆角
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
75
粗车
直径90mm的右端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
80
半精车
直径90mm的右端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
85
精车
直径90mm的右端面
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
90
粗车
车3*2退刀槽
C365车床L
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
95
粗车
直径为45mm的过度圆角
C365L车床
端面车刀，游标卡尺，通用夹具
100
粗车
直径为45mm外圆面
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
105
半精车
直径为45mm外圆面
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
110
精车
直径为100mm左端面直径为90mm右端面
C365L车床
外圆车刀，游标卡尺，通用夹具
115
粗铣
直径为90mm柱体两侧面
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
120
精铣
直径为90mm柱体两侧面
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
115
钻孔
直径为4mm的孔
Z525型立式钻床
右旋直柄麻花钻，塞规，专用夹具
120
铰孔
直径为6mm的孔
Z525型立式钻床
硬质合金扩孔钻，塞规，专用夹具
125
磨削
磨削外圆面，直径为100mm右端面，直径为90mm的左端面
Z525型立式钻床
右旋直柄麻花钻塞规，专用夹具
130
磨削
直径为90mm距离轴线34mm和24mm的突台
M131W万能磨床
砂轮，专用夹具
135
刻字刻线
140
镀铬
145
去毛刺
钳工台
150
清洗
清洗机
155
终检
4、加工余量、工序尺寸和工差的确定
在这只确定扩-铰-精铰φ21孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表2-28可查得，扩孔余量Z精铰=0.9mm；粗铰余量Z粗铰=0.1mm;精铰余量Z钻=0.1mm。
查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：
IT8；粗铰：
IT10；扩：
IT10。
根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：
0.015mm;粗铰：
0.045mm;扩：
0.084mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：
φ210+0.015mm;粗铰，φ19.80+0.054mm，扩：
φ180+0.18mm。
5、切削用量、时间定额的计算
在这只计算粗铣-精铣距离轴线34mm的面
5.1、切削用量的计算
5.1.1精铣的工步
1）进给量的确定由表5-22，选取该工步的每转进给量l=3mmf=0.14mm/min
2）切削速度的计算由表5-22，按铸铁硬度为200~241HBS计算，切削速度v选取为0.29/s,由公式（5-1）n=1000vc/D=258.6r/min
可求得该工序钻头转速n=258.6r/minv=nd=128m/min
5.1.2粗铣工步
1）切削深度的确定取z=0.55mm。
2）进给量的确定由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.08mm/z。
3）切削速度的计算由表5-31，切削速度v选取为21.6m/min,由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=43r/min,参照表n=47.5r/min,再将此转速代入公式，可求出该工序的实际速度为v=nd/1000=23.87m/min。
5.2、时间定额的计算
5.2.1．基本时间tj的计算
（1）粗铣工步
L=8mm，l1=38mm，l=5mm
T=（l+l1+l2）/fm=（48+38+5）/960=0.09min=5.4s
（2）精铣工步
L=l+l1+l2=91mm
T=L/fm=91/75=1.2min=72s
5.2.2．辅助时间ta的计算
根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=（0.15~0.2）tj,这里取ta=0.15tj,则各工序的辅助时间分别为：
粗铣工步的辅助时间为：
ta=0.15x5.4s=0.81s;
的辅助时间为：
ta=0.15x72s=10.8s;
5.2.3.其他时间的计算
除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。
由于法兰盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%~7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%~4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：
粗铣工步的其他时间为：
tb+tx=6%x（5.4+0.81）=0.9315s；
精铣工步的其他时间为：
tb+tx=6%x（72+10.8）=12.42s;
5.2.4．单件时间tdj的计算
这里的各工序的单件时间分别为：
粗铣工步tdj钻=5.4+0.81+0.9315=7.1415s;
粗铰工步tdj粗
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