精编完整版设计CA6140法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备批量生产毕业论文说明书Word下载.docx

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5. 

夹具零件图1～3张

6.课程设计说明书1份

专业

班级

学生

指导教师

2013年7月8日

序言

机械制造技术基础课程设计的目的是让学生在学习了机械制造技术基础和进行了一定专业实习之后让学生获得综合运用过去所学过的全部课程获得工艺及结构设计的基本能力。

同时，课程设计也是为了毕业设计进行一次综合训练和准备。

机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：

（1）能把机械制造技术基础课程中的基本理论和在专业实习中学到的实践知识有机的相结合，从而解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，从而确保零件的加工质量。

（2）提高学生的机械结构设计能力。

通过针对某一典型零件的夹具（或量具）的设计，从而使学生能够通过所给出的被加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力、省时而能保证加工质量的夹具。

（3）锻炼学生使用手册及图表资料的能力。

能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等，最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明,由于本身能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢。

一、零件的分析

（一）零件的作用:

CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。

车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。

法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

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Φ100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；

外圆上钻有底部为上部为定位孔，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。

（二）零件的工艺分析：

CA6140车床法兰盘共有两组加工的表面。

先分述如下：

1．以mm孔为精基准的加工表面。

这一组加工表面包括：

一个的孔及其倒角；

一个外圆及其倒角；

外圆及其倒角；

两端面（分别距离轴为24mm和34mm两端）；

左端面和Φ90右端面；

通孔。

2.以Φ90右端面为加工表面。

右端面；

Φ90左端面；

退刀槽；

Φ4和孔。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求：

（1）左端面与轴形位公差0.03mm。

（2）右端面与轴形位公差0.03mm。

（3）孔轴线与右端面位置公差0.6mm，同时与轴线垂直相交，并且与端洗平面（距离轴线为24mm）垂直。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

零件图如下（附图1）：

图1

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式：

零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，是大批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

零件形状并不复杂，而且零件加工的轮廓尺寸不大,因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

毛坯图如下（附图2）：

图2

（二）基面的选择：

工艺规程设计中重要的工作之一。

定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

（1）粗基准的选择。

对于法兰盘零件而言可归为轴类零件，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相互位置精度较高的不加工表面作粗基准。

选择比较平整、平滑、有足够大面积的表面，并且不许有浇、冒口的残迹和飞边。

根据这个基准选择原则，现选取右边外圆及的右端面的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧外圆可同时削除五个自由度，再以的右端面定位可削除一个自由度。

对外圆、、和（共两块V形块加紧，限制４个自由度，底面两块支撑板定位面限制1个自由度，使缺少定位，不过是可以靠两个V形块加紧力来约束Ｚ轴的扭转力，然后进行钻削）的加工，这样对于回转体的发兰盘而言是可以保证相关面的标准，确保的圆周度。

（2）精基准的选择。

以为精基准加工表面。

左端面；

因为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，此处不再重复。

（三）制定工艺路线:

制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1.工艺路线方案一

工序ⅠΦ100粗车左端面。

粗车Φ90左侧面。

粗车Φ100外圆。

粗车左Φ45外圆。

Φ100粗车右端面。

工序Ⅱ粗车右Φ45右端面。

粗车Φ90右侧面。

粗车右Φ45外圆。

粗车Φ90外圆。

工序Ⅲ钻、扩、粗铰、精铰孔并车孔左端的倒角。

工序Ⅳ半精车左、右端面、左端面，精车左端面、左端面。

半精车外圆、、、半精车柱体的过度倒圆。

车柱体上的倒角C1.5。

工序Ⅴ半精车、精车右端面。

车槽3×

2。

倒角C7×

45和C1×

45。

工序Ⅵ精车左端面、右端面

工序Ⅶ粗铣、精铣柱体的两侧面。

工序Ⅷ钻Φ4孔，铰Φ6孔。

工序Ⅸ钻孔。

工序Ⅹ磨削B面，即外圆面、右端面、左端面。

工序Ⅺ磨削外圆面，。

工序Ⅻ磨削突台距离轴线24mm的侧平面。

工序ⅩⅢ刻字刻线。

工序XIV镀铬。

工序

检测入库。

2.工艺路线方案二

工序Ⅰ粗车柱体左端面。

工序Ⅱ粗加工Φ20孔：

钻中心孔Φ18，扩孔Φ19.8。

工序Ⅲ粗车100柱体右端面，粗车90柱体左端面，半精车100左、右端面、90左端面，精车100左端面、90左端面，粗车外圆45、100、90，半精车外圆45、90、100、，车100柱体的倒角，车45柱体的过度倒圆。

工序Ⅳ粗车、半精车、精车90右端面，车槽3×

2，粗车、半精车外圆外圆及倒角。

工序Ⅴ粗铰Φ19.94。

精铰Φ20。

工序Ⅵ精车左端面、右端面。

工序Ⅶ铣Φ90上两平面1、粗铣两端面。

2、精铣两端面。

工序Ⅷ钻Φ4孔，铰Φ6孔

工序Ⅸ钻4×

Φ9透孔

工序Ⅹ磨右Φ45外圆，外圆Φ100，外圆Φ90。

磨B面，即左Φ45外圆面、Φ100右端面、Φ90左端面

工序Ⅺ磨Φ90上距轴心24平面

工序ⅫB面抛光

刻字刻线

工序XIVΦ100外圆镀铬

工序XV检验入库

3.工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：

方案一是先粗加工表面的毛坯，基本按照加工原则来加工的，先粗加工半精加工精加工。

给钻孔确定基准，确保孔的行位公差，不过一次性加工好，同时零件要求很高的，在后面的加工会对它的精度的影响，并且左端面和右端面要与轴有一定位置公差，这样很难保证它们的位置的准确性。

而方案二是只给钻孔保证底座平面度，不过钻头的下钻时不能准确定位，会影响的位置公差，从而也影响后面加工的左端面和右端面的端面跳动。

不过在方案二中粗钻扩和铰是分开加工，粗铰Φ19.94。

2、精铰Φ20，放在精车左端面、右端面前面，这样确保左端面和右端面要与轴有一定位置公差。

综合的方案如下：

工序ⅠΦ100粗车左端面。

工序Ⅲ钻中心孔Φ18。

扩孔Φ19.8

工序Ⅳ半精车Φ100左端面。

半精车Φ90左侧面。

半精车Φ100外圆。

半精车左Φ45外圆。

半精车Φ90外圆并倒角C1.5。

车过渡圆角R5。

半精车Φ100右侧面。

倒角C1.5。

工序Ⅴ半精车右Φ45。

半精车Φ90右侧面。

半精车右Φ45外圆、右端面。

倒角C7。

切槽3×

工序Ⅵ粗铰Φ19.94。

工序Ⅶ精车Φ100左端面。

倒角1×

1.5（Φ20）。

精车Φ90右侧面。

1.5

工序Ⅷ粗铣Φ90两端面。

精铣两端面

工序Ⅸ钻Φ4孔，铰Φ6孔

工序Ⅹ钻4×

工序Ⅺ磨外圆Φ100，右Φ45外圆，外圆Φ90。

工序Ⅻ磨Φ90上距轴心24mm平面

B面抛光

工序XIV刻字刻线

工序XV镀铬

工序XVI检验入库。

总工艺方案的分析：

本方案基本克服了一二方案的缺点，继承它们的优点。

可以做到先粗加工半精加工精加工，粗钻扩和铰是分开加工，粗铰Φ19.94。

可以确保加工面精度。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坏尺寸的确定：

“CA6140车床法兰盘”；

零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.6kg，生产类型大批量，金属型铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.车外圆表面加工余量及公差。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取外圆表面长度余量均为2Z=6mm（均为双边加工）

车削加工余量为：

粗车:

2×

2.5mm

半精车:

0.3mm

精车:

0.2mm

公差：

径向的偏差为mm

2.车、、端面和、外圆表面加工余量：

粗车2×

2mm

半精车2×

3.钻孔（）

查《工艺手册》表2.2～2.5，先钻出来直径是18mm,

工序尺寸加工余量：

钻孔18mm

扩孔0.9mm

粗铰孔0.07mm

精铰0.03mm

4.钻孔（）

一次性加工完成，加工余量为2Z=9mm

5.铣削加工余量：

粗铣：

9mm（离中心轴为34mm）

精铣：

2mm

18mm（离中心轴为24mm）

3mm

其他尺寸直接铸造得到

由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。

因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

（五）确定切屑用量及基本工时：

工序Ⅰ

1.粗车Ф100左端面

（1）选择刀具

选用93°

偏头端面车刀，参看《机械制造工艺设计简明手册》车床选用C365L转塔式车床，中心高度210mm。

参看《切削用量简明手册》选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°

，后角为6°

，主偏角93°

副偏角为10°

刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角为－10°

。

（2）确定切削用量

（a）确定背吃刀量ap

粗车的余量为2mm。

由于刀杆截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成即ap=2mm。

（b）确定进给量f

查《切削用量简明手册》：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.8~1.2mmr。

再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－3查取横向进给量取f=0.92mmr。

（c）选择磨钝标准及耐用度

根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后刀面最大磨损量为0.8~1.0mm。

焊接车刀耐用度T=60min。

（d）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（180~199HBS），ap=2mm，f=0.92mmr，查出V=1.05ms。

由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》表1.28，查得切削速度的修正系数为：

Ktv=1.0KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=（190HBS）^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。

则修正后的

V’=V×

Ktv×

Kkv×

Kkrv×

Kmv×

Ksv×

KTv

=1.05×

1.0×

0.73×

0.85×

60

=44mmin

其中：

Ktv为刀具材料改变时切削速度的修正系数。

KTv为刀具耐用度改变时切削速度的修正系数。

Kkv为切削方式改变时切削速度的修正系数。

Kkrv为车刀主偏角改变时切削速度的修正系数。

Kmv为工件材料的强度和硬度改变时切削速度的修正系数。

Ksv为毛胚表面状态改变时切削速度的修正系数。

则：

n=1000V’（ЛD）=140rmin

按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与140rmin相近似的机床转速n=136rmin,则实际切削速度V=42.7mmin。

（e）校验机床功率

车削时功率P可由《切削用量简明手册》表1.25查得：

在上述各条件下切削功率P=1.7~2.0KW，取2.0KW。

由于实际车削过程使用条件改变，根据《切削用量简明手册》表1.29-2，切削功率修正系数为：

Kkrfz=0.89,Krofz=Kλsfz=1.0,Krζfz=0.87。

Kkrfz为主偏角变化时切削力的修整系数。

Krofz为车刀前角变化时切削力的修整系数。

Kλsfz为刃倾角变化时切削力的修整系数。

Krζfz为车刀刀尖圆弧半径变化时切削力的修整系数。

修整后的

P’=P×

Kkrfz×

Krofz×

Kλsfz×

Krζfz

=1.55KW

根据C365L车床当n=136rmin时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。

因P’<

PE×

ηm=7.36×

0.8=5.888KW，故所选的切削用量可在C365L上加工。

（f）校验机床进给机构强度

车削时的进给力Ff可由《切削用量手册》查表得Ff=1140N。

由于实际车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》查得车削过程的修正系数：

Kkrf=1.17,Krof=1.0,Kλsf=0.75,则:

Ff=1140×

1.17×

1.0×

0.75=1000N

根据C365L车床说明书（《切削用量简明手册》）,进给机构的进给力Fmax=4100N（横向进给）因Ff<

Fmax，，所选的f=0.92mmr进给量可用。

综上，此工步的切削用量为：

ap=2mm，f=0.92mmr,n=136rmin,V=42.7mmin。

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》表7-1中公式计算：

刀具行程长度L=（d-d1）2+L1+L2+L3。

L1为刀具切入长度。

L2为刀具切出长度。

L3为试切附加长度。

由于车削实际端面d1=0mm,L1=4mm,L2=2mm,L3=0mm，则：

L=（d－d1）2+L1+L2+L3

=（106-0）2+4+2+0=59mm。

T=L×

i（f×

n）

=59×

1÷

（0.92×

136）=0.47min（其中i为进给次数。

）

2.粗车Ф90左端面

（1）选择刀具：

与粗车Ф100左端面同一把。

（a）确定背吃刀量ap

粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即ap=2mm。

（b）确定进给量f

加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为16×

25㎜^2、工件直径90mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.6~0.8mmr。

再根据C365L车床及《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－3查取横向进给量取f=0.73mmr。

（c）确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（180~199HBS），ap=2mm，f=0.73mmr，查出V=1.05ms。

由于实际情况，在车削过程使用条件的改变，根据《切削用量手册》表1.25，查得切削速度的修正系数为：

Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=（190HBS）^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。

V’=1.05×

60=44mmin

n=1000V’ЛD=155rmin

按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与155rmin相近的机床转速n=136rmin,则实际切削速度V=38.4mmin。

ap=2mm，f=0.73mmr,n=136rmin,V=38.4mmin。

L=（95－50）2+4+0+0=26.5mm

T=26.5×

（0.73×

136）=0.267min。

3.粗车Ф100外圆

90°

焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°

，前角10°

，后角6°

，副偏角8°

，刃倾角－10°

，刀尖圆弧直径0.5mm。

（a）确定背吃刀量

粗车外圆，加工余量为2.5mm（半径值），一次走刀，则ap=2.5mm。

（b）确定进给量

由《切削用量简明手册》HT200，ap=2.5mm,工件直径为100mm，则f=0.8~1.2mmr。

再由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—3查取f=0.92mmr。

（c）选择刀具磨钝标准及耐用度

由《切削用量手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8~1.0mm，焊接耐用度T=60min。

（d）确定切削速度V：

根据《切削用量简明手册》表1.11查取：

V=1.33ms（由180~199HBS、asp=2.5mm、f=0.92mmr、车刀为YG6硬质合金查得）,由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：

V’=1.33×

60=49.5mmin

n=157.6rmin

按C365L车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－2）选择与157.5rmin相近的机床转速n=183rmin,则实际切削速度V=57.5mmin。

a=2.5mm，f=0.92mmr,n=183rmin,V=57.5mmin。

T=（12+3+3+0）×

1（0.92×

183）=0.107min。

4.粗车左端Ф45外圆

与粗车Ф100外圆同一把。

粗车外圆加工余量2mm（半径值），一次走刀，ap=2mm.。

（b）确定进给量：

由《切削用量简明手册》材料HT200刀杆16×

25㎜^2，工件直径50㎜，切深2mm,则f为0.4—0.5mmr,由《机械制造工艺设计简明手册》f=0.41mmr.

（c）确定切削速度V:

有V=1.33ms,修正系数：

Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=（190HBS）^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。

则修正后的：

V’=1.33