发法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计.docx
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发法兰盘零件的机械加工工艺规程及夹具设计
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
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
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，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
序言1
1零件的分析2
1.1零件的作用2
1.2零件的工艺分析2
2工艺规程设计3
2.1确定毛坯的制造形式3
2.2基面的选择3
2.3制定工艺路线3
2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定6
2.5确定切削用量及基本工时9
3夹具设计30
3.1问题的提出30
3.2夹具设计30
参考文献33
致谢34
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Φ20为中心,包括:
两个Φmm的端面,尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔.Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔,Φ90mm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Φ20mm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.
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Φ45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Φ20孔两端面
工序2钻、粗铰孔Φ20
工序3粗铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序4精铣Φ20孔两端的端面
工序5精绞Φ20的孔
工序6粗车Φ45、Φ90、Φ100的外圆，粗车B面与Φ90的右端面
工序7半精车Φ45、Φ90、Φ100的外圆，半精车B面与Φ90的端面，对
Φ100、Φ90、Φ45的圆柱面倒角，倒Φ45两端的过度圆弧，车退刀槽，车Φ20内孔两端的倒角
工序8精车Φ100外圆面，精车B面，精车Φ90的右端面，精车Φ45的圆柱面
工序9精铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序10钻4-Φ9透孔
工序11钻Φ4孔，钻铰Φ6的销孔
工序12磨Φ45、Φ100的外圆
工序13磨Φ90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16Φ100外圆无光镀铬
工序17检查入库
二.工艺方案二
工序1粗车Φ100mm端面，粗车Φ100mm外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面
工序3钻粗绞Φ20的内孔
工序4半精车Φ100的端面及外圆面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，对Φ100、Φ90的外圆柱面进行倒角，车Φ45两端的过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序5半精车Φ45的端面及外圆柱面，车Φ20孔的右端倒角，车Φ45的倒角，车3*2的退刀槽
工序6精车Φ100的端面及外圆面，精车B面
工序7精车Φ45端面及外圆柱面
工序8精绞Φ20的孔
工序9钻4—Φ9透孔
工序10钻Φ4孔，钻绞Φ6孔
工序11铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序12磨B面
工序13磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序14划线刻字
工序15Φ100外圆无光镀铬
工序16检查
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Φ20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Φ20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Φ100端面及外圆柱面,粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
工序3钻、扩、粗铰Φ20的孔
工序4钻Φ4孔，再钻Φ6孔
工序5半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序6半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45的倒角，车Φ20内孔的右端倒角
工序7精车Φ100的端面及外圆，精车B面
工序8精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
工序9精绞Φ20的孔
工序10磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序11钻4—Φ9透孔
工序12铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序13磨B面
工序14磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序15划线刻字
工序16Φ100mm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Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4孔，再钻Φ6mm孔工序前.并且工序Ⅲ与工序Ⅴ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Φ100左端面
工序2粗车，半精车，精车Φ20的孔
工序3钻、扩、精铰Φ20的孔
工序4粗车、半精车Φ100的端面及外圆柱面，粗车、半精车B面，粗车、半精车Φ90的外圆柱面.粗车、半精车Φ90的端面,粗车、半精车Φ45外圆柱面及端面
工序5车Φ100圆柱倒角,车Φ90圆柱倒角，车3*2退刀槽，车Φ45过渡圆弧，车Φ20内孔的右端倒角
工序6粗铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序7精铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序8钻4—Φ9透孔
工序9钻Φ6孔,扩Φ4孔
工序10去毛刺
工序11磨B面,磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序12磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序13抛光
工序14划线刻字
工序15Φ100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.Φmm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
1.4
45.6
0.1
Φ
粗车外圆
3
47
+0.3
Φ
毛坯
5
50
0.5
Φ
2.外圆表面Φmm
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
1.4
100．6
粗车外圆
4
102
毛坯
6
106
0.8
Φ
3．B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
0.2
45
-0.6
Φ
粗磨外圆
0.8
45.2
半精车外圆
1
46
粗车
2
47
毛坯
60
106
1
Φ1
4．孔Φ20mm
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
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