CA6140车床法兰盘831004零件的机械加工工艺规程制订及精铣Φ90上下两面工序专用夹具的设计.docx
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CA6140车床法兰盘831004零件的机械加工工艺规程制订及精铣Φ90上下两面工序专用夹具的设计
机械制造技术基础
课程设计说明书
题目:
CA6140车床法兰盘(831004)零件的机械加工工艺规程制订及精铣Φ90上下两面工序专用夹具的设计。
姓名:
专业年级:
院系:
指导教师:
完成日期:
机械制造技术基础
课程设计
内含:
1、机床专用夹具总装图1份
2、夹具零件图4份
3、零件毛坯图1份
4、机械加工工艺过程卡片及选定工序的工序卡1套
5、课程设计说明书1份
姓名:
专业年级:
院系:
指导教师:
完成日期:
目录
1、零件的分析4
1.1零件的作用4
1.2零件的工艺分析4
2、工艺规程设计4
2.1确定毛坯的制造形式4
2.2基面的选择4
2.3制定工艺路线5
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8
3、夹具设计11
3.1夹具分析11
3.2夹具设计11
4、设计小结13
5、参考文献14
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,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
mm的孔为中心,包括:
两个Φ
mm的端面,尺寸为Φ
mm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔.Φ
mm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.
并且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,由于该零件是中批生产,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。
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、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钻4—Φ9透孔
工序11粗、精铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序12磨Φ100、Φ45的外圆柱面
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、入库
二.工艺方案二
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、粗绞Φ20的孔
工序4粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
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外圆柱面上的倒角,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圆柱面两端的倒角,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精铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序11钻4个Φ9的孔
工序12钻Φ4孔,绞Φ6孔
工序13磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序14磨B面
工序15磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序16划线、刻字
工序17Φ100mm外圆无光镀铬
工序18检测、入库
三.工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于:
方案一在工序Ⅳ钻Φ4mm孔,再钻Φ6
mm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Φ6
mm孔工序前。
并且工序Ⅲ与工序Ⅴ序可并为一个工序,否则有点繁琐。
改正后即得方案二,综合起来比较合理。
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,毛坯重量约为1.4kg,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,工序及毛坯尺寸如下:
1、Φ
mm外圆表面:
此表面为IT6级精度,表面粗糙度需达Ra0.8,查【4】《金属切削速查速算手册》可得:
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精车
0.6
45
半精车
1.4
45.6
粗车
3
47
毛坯
5
50
2、外圆表面Φ
mm:
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精车外圆
0.6
100
半精车外圆
1.4
100.6
粗车外圆
4
102
毛坯
6
106
3、B面中Φ
外圆柱面:
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
精磨
0.2
45
粗磨
0.8
45.2
半精车
1
46
粗车
2
47
毛坯
4
49
4、孔Φ20
mm:
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
铰孔
0.2
20
钻孔
18
19.8
毛坯
实心
5、Φ90、Φ100两端面:
工序名称
工序余量
精磨
0.2
粗磨
0.8
半精车
1
粗车
2
毛坯
4
2.5确定切削用量
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
机床:
CA6140卧式车床
刀具:
采用刀片的材料为YT15
(1)粗车Φ100mm端面
查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34,得
=4mm,f=0.9mm/r,v=1.83r/s
(2)粗车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=2mm,f=0.9mm/r,v=2.50m/s
(3)粗车B面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1mm,f=0.9mm/r,v=2.22m/s
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面,粗车Φ90的端面
机床:
CA6140卧式车床
刀具:
采用刀片的材料为YT15
(1)粗车Φ
mm端面
查【5】《切削加工简明手册》P444表8-50,得
=1.5mm,f=0.7mm/r,v=3.12m/s
(2)粗车Φ
mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1.5mm,f=0.7mm/r,v=1.48m/s
(3)粗车Φ90mm端面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1mm,f=0.7mm/r,v=2.25m/s
工序3钻、粗铰Φ20的孔
(1)钻Φ18mm孔
机床:
立式钻床
刀具:
高速钢钻头
查【5】P457表8-70,得
=9mm,f=0.3mm/r,v=0.52m/s
(2)粗铰Φ19.8mm孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.9mm,f=0.5mm/r,v=0.30m/s
工序4粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
机床:
组合机床
刀具:
硬质合金三面刃铣刀YT15
(1)铣距中心线34mm的平面。
查【5】《切削加工简明手册》,得
=5mm,f=0.3mm/齿,v=0.12m/s
(2)粗铣距中心线24mm的平面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=5mm,f=0.3mm/齿,v=0.12m/s
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外圆柱面上的倒角,车Φ45两端过渡圆弧,车Φ20孔的左端倒角
(1)半精车Φ100mm端面
查【5】P445表8-51,得
=0.5mm,f=0.5mm/r,v=2.1m/s
(2)半精车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.7mm,f=0.28mm/r,v=2.1m/s
(3)半精车B面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.5mm,f=0.50mm/r,v=2.13m/s
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圆柱面两端的倒角,车Φ20内孔的右端倒角
(1)半精车Φ
mm端面
查【5】P445表8-51,得
=0.5mm,f=0.20mm/r,v=1.97m/s
(2)半精车Φ
mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.7mm,f=0.20mm/r,v=1.57m/s
(3)半精车Φ90mm端面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.5mm,f=0.20mm/r,v=2.25m/s
工序7精车Φ100的端面及外圆,精车B面
(1)精车Φ100mm端面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=1.56m/s
(2)精车Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=2.25m/s
(3)精车B面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=2.25m/s
工序8精车Φ45的外圆,精车Φ90的端面
(1)精车Φ
mm外圆柱面:
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=2.25m/s
(2)精车Φ90mm端面:
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.3mm,f=0.20mm/r,v=2.25m/s
工序9精绞Φ20的孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=0.1mm,f=0.50mm/r,v=0.29m/s
工序10精铣Φ90圆柱面上的两个平面
查【5】《切削加工简明手册》,得
=1mm,f=0.20mm/齿,v=0.20m/s
工序11钻、绞4-Φ9的孔
机床:
Z525立式钻床
刀具:
高速钢麻花钻
查【5】《切削加工简明手册》,得
=4.5mm,f=0.13mm/s,v=0.50m/s
工序12钻Φ4孔,扩Φ6孔
机床:
Z525立式钻床
刀具:
高速钢麻花钻
(1)钻Φ4mm孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=2mm,f=0.13mm/齿,v=0.50m/s
(2)扩Φ6mm孔
查【5】《切削加工简明手册》,得
=2mm,f=0.13mm/齿,v=0.50m/s
工序13磨Φ100、Φ45的外圆柱面
机床:
MQ1350A轻型外圆磨床
(1)磨Φ100mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得:
工件速度
=0.3m/s
纵向进给量
=0.5B=20mm切削深度
=0.0157mm/st
(2)磨Φ45mm外圆柱面
查【5】《切削加工简明手册》,得:
工件速度
=18m/min
纵向进给量
=0.5B=20mm切削深度
=0.0157mm/st
工序14磨B面
机床:
MQ1350A轻型外圆磨床
查【5】《切削加工简明手册》,得:
工件速度
=18m/min
纵向进给量
=0.5B=20mm
切削深度
=0.0157mm/st
工序15磨Φ90外圆柱面上距中心轴线24mm的平面
机床:
MQ1350A轻型外圆磨床
查【5】《切削加工简明手册》,得:
砂轮轮速 v
=27.5m/s
工件速度
=10m/min
轴向进给量
=0.5B=20mm
切削深度
=0.015mm/st
最后,将以上各工序切削用量,连同其他加工数据,一并填入机械加工工艺过程卡片,见所附卡片。
3、夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
经过与指导老师协商,决定设计第4道工序—铣距零件中心线分别为24和34的两平面的夹具。
本夹具将用于组合机床,对工件对铣加工,刀具为镶齿三面刃铣刀。
3.1夹具分析
本夹具主要用来距中心线24和34的两平面,此平面的形位公差和表面要求均较高,无特殊要求,且加工此平面时Φ
mm轴的外端面及Φ20
孔的内表面都已加工出来,可用来作为此工序的定位面。
因此在本道工序,在保证提高劳动生产率,降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。
3.2夹具设计
3.2.1定位基准的选择
由零件图可知,待加工平面对Φ20
的轴线有平行度要求,对Φ100的底端面有垂直度要求,其设计基准为Φ20
孔的中心线。
本设计选用以Φ20
孔的内表面和Φ
的底端面为主要定位基面,另选用Φ100mm的上端面作为辅助定位基准。
为了降低生产成本,本设计选择采用螺纹夹紧的方式。
3.2.2考虑夹紧机构
如上所述,本设计采用螺旋夹紧机构,即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。
螺旋夹紧机构不但结构简单、容易制造,而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小,所以螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都很大,是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。
3.2.3定位误差分析
夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。
支撑板夹具装配后的技术要求统一磨,支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02;定位销需自行设计,夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.02。
夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,支撑板限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制,因为此方向自由度对加工尺寸没有影响。
3.2.4夹具设计及操作的简要说明
在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率。
为此,应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。
因为这是提高劳动生产率的重要途径。
但由于本夹具是应用于组合机床上,两铣刀同时工作的对铣加工,夹具尺寸不能很大,如果采用机动夹紧,夹具势必过于复杂和庞大,本夹具为了提高生产率和降低生产成本,考虑简单、经济、实用,减轻工人劳动强度,采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板,将工件放置在夹具支撑板上,由定位销定位,再将压板旋转复位,拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床,高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面,因而不需要很大的夹紧力,而且可以采用长柄扳手,只需拧松两个夹紧螺母即可,因而工人的劳动强度不大。
4、设计小结
本次课程设计是对上学期所学《机械设计制造基础》课程和生产综合实习的检测和应用,将课本上所学的和实习中看到的结合起来,在此基础上,发挥自己的创造力,进行实际设计工艺过程和夹具。
在本次设计过程中,我们阅读了一些技术资料及设计手册,认真探讨了机械领域内的各种基本问题。
因此,本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识,而且也对自己的知识面进行了拓宽。
此外,本次设计在绘图的过程中,使用了AUTOCAD绘图软件,并同时进行了手工绘图,这些都不同程度地使我们学到了更多的知识,进一步提高了我们绘图识图的能力。
但知识所学有限,实际经验更加不足,因此我的设计还存在着很多的不足之处。
如:
各部分时间分配不是很合理,虽然得到了计算机绘图的锻炼,但手工绘图相比下占的比例少了一些,还有夹具设计中,加紧机构为手动,尽管降低成本,但过于简单。
这些在以后的设计中都是需要改进的。
最后,在这里,感谢冯老师、王老师、刘老师三位指导教师的认真指导和同学们的帮助。
5、参考文献
【1】曾志新,吕明主编《机械制造技术基础》,武汉理工大学出版社 2007.1
【2】冯涛、王宏斌、刘志杰主编《机械制造技术基础课程设计指导书》,西北农林科技大学出版社 2006.2
【3】吴宗泽主编《机械设计手册》,高等教育出版社2005.4
【4】《金属切削速查速算手册》
【5】《切削加工简明实用手册》
附件图纸
零件图
毛坯图
夹具体
夹具装配图