卡具课程设计说明书.docx

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卡具课程设计说明书

设计说明

机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：

1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个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，保证零件的加工质量。

2.提高结构设计的能力。

通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3.学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来的从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

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,由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正。

1.零件的分析

1.1零件的功用

题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。

零件的Ф100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；法兰盘中部Ф20的通孔本身没有受到多少力的作用。

1.2零件的工艺分析

法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

（1）以Ф45外圆为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

Ф100左端面；Ф20孔；左端倒角。

（2）以孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

Ф100外圆、右端面；Ф90外圆、端面；Ф45外圆；倒角、切槽3×2；Ф20孔的右端倒角。

它们之间有一定的位置要求，主要是：

Ф100左端面与Ф20孔中心线的跳动度为0.03；

Ф90的右侧面与Ф20孔中心线的圆跳动为0.03。

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。

2.工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。

零件年产量是中批量,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，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。

2.2基准的选择

（1）粗基准的选择。

因为法兰盘可归为轴类零件，按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以法兰盘右端Ф45的外圆及Ф90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧Ф45外圆可同时削除五个自由度，再以90的右端面定位可削除第六个自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。

精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸计算。

2.3制订工艺路线

本零件的加工面有外圆、内孔、端面、车槽等，材料为HT200。

参考《机械制造工艺设计简明手册》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8等，其加工方法选择如下：

（1）Ф100左端面：

表面粗糙度为1.6，采用粗车→半精车→精车。

（2）Ф100外圆：

公差等级为IT10~IT11，表面粗糙度为0.8，采用粗车→半精车→磨削

（3）Ф100右端面：

表面粗糙度为0.4，采用粗车→抛光。

（4）左Ф45外圆面：

公差等级为IT12~IT13，表面粗糙度为0.4，采用粗车→抛光。

（5）Ф90左端面：

表面粗糙度为0.4，采用粗车→抛光。

（6）Ф90外圆：

表面粗糙度为0.4，采用粗车→半精车→磨削。

（7）Ф90右端面：

表面粗糙度为0.4，采用粗车→半精车→精车。

（8）右Ф45外圆面：

公差等级为IT6~IT8，表面粗糙度为0.8,采用粗车→半精车→磨削。

（9）右端面：

粗车。

（10）Ф20内孔：

公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为1.6，采用钻→扩→铰，倒角车刀加工。

（11）3×2槽：

粗车。

（12）4—Ф9孔：

钻。

（13）Ф4：

钻。

（14）Ф6：

钻→铰。

（15）距Ф90中线34mm处平面，表面粗糙度为3.2，采用粗铣→精铣。

（16）距Ф90中线24mm处平面，表面粗糙度为0.4，采用粗铣→精铣→磨削。

由于生产类型为中批生产，故应采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应降低生产成本。

（1）工序路线一：

工序一：

粗车Ф100柱体左端面。

钻、扩、粗铰Ф20孔至图样尺寸。

工序二：

粗车右端面，加工孔右端倒角。

工序三：

粗车Ф100外圆、左Ф45外圆、Ф90外圆、右Ф45外圆、Ф100右端面、Ф90左端面、Ф90右端面。

工序四：

半精车Ф100外圆、Ф90外圆、右Ф45外圆、Ф90右端面，精车Ф90右端面、切槽、车倒角。

工序五：

半精车、精车Ф100左端面，车孔左端的倒角。

工序六：

粗铣，精铣距Ф90中心线34mm的侧面

工序七：

粗铣，精铣距Ф90中心线24mm的侧面

工序八：

钻Ф4孔，铰Ф6孔。

工序九：

钻4-Ф9孔。

工序十：

磨削Ф100外圆、Ф90外圆，右Ф45外圆。

工序十一：

磨削距Ф90轴线24mm平面。

工序十二：

抛光B面。

工序十三：

刻字、画线。

工序十四：

Ф100外圆无光镀铬。

工序十五：

检测入库。

（2）工序路线二：

工序一：

粗车右端面，Ф90右端面，车槽3×2，粗车、半精车右Ф45外圆，车右端倒角。

工序二：

粗车Ф100左、右端面，Ф90左端面；半精车Ф100左端面；粗车左Ф45外圆、Ф100外圆、Ф90外圆，半精车Ф100外圆、Ф90外圆，车Ф100、Ф90的倒角，车左Ф45的过渡倒圆。

工序三：

精车Ф100左端面，Ф90右端面，右Ф45外圆。

工序四：

钻、扩、铰Ф20孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。

工序五：

粗铣、精铣Ф90两侧面。

工序六：

钻Ф4孔，铰Ф6孔。

工序七：

钻4—Ф9孔。

工序八：

磨削Ф100外圆、Ф90外圆，右Ф45外圆。

工序九：

磨削距Ф90轴线24mm平面。

工序十：

抛光B面。

工序十一：

刻字、画线。

工序十二：

Ф100外圆无光镀铬。

工序十三：

检测入库。

（3）工艺方案的比较与分析。

上述两种工艺方案的特点在于：

方案一是从左端面加工到右端面，以右Ф45的外圆作为粗基准加工出左端面及Ф20的孔，又以Ф20孔为精基准加工其他面；而方案二则是从右端面加工到左端面，然后再钻孔Ф20，这时很难保证其圆跳动的误差精度等。

因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“CA6140法兰盘”零件材料为HT200，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，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1、表2.2-3、表2.2-4、表2.2-5、表2.3-2、表2.3-4、表2.3-5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如表1-1.

CA6140法兰盘的毛坯图见附图.

表1-1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸（mm）

加工表面

工序（或工步）名称

工序（或工步）余量

工序（或工步）基本尺寸

工序（或工步）经济精度

工序（或工步）基本尺寸及偏差

表面粗糙度

公差等级

公差

Ф100左端面

毛坯

3

94

——

2.2

94±1.1

——

精车

Z=0.8

91

IT8

0.054

910-0.054

1.6

半精车

Z=0.7

91.8

IT9

0.087

91.80-0.087

3.2

粗车

Z=1.5

92.5

IT11

0.22

92.50-0.22

6.3

Ф100外圆

毛坯

2Z=5

105

——

2

Ф105±1

——

磨削

2Z=0.4

100

IT8

0.054

Ф1000-0.054

0.8

半精车

2Z=1.1

100.4

IT11

0.22

Ф100.40-0.22

3.2

粗车

2Z=3.5

101.5

IT11

0.22

Ф1001.50-0.22

6.3

Ф100右端面

毛坯

Z=3

44

——

2.0

44±1.0

——

粗车

Z=3

41

IT11

0.16

410-0.16

6.3

Ф45（左侧）外圆

毛坯

2Z=5

50

——

2

Ф50±1.0

——

粗车

2Z=5

45

IT11

0.16

Ф450-0.16

6.3

Ф90凸台左端面

毛坯

Z=3

11

——

0.2

11±0.1

——

粗车

Z=3

8

IT11

0.09

80-0.09

6.3

Ф90外圆

毛坯

2Z=5

95

——

2

Ф95±1.0

——

磨削

2Z=0.4

90

IT8

0.054

Ф900-0.054

0.4

半精车

2Z=1.1

90.4

IT9

0.087

Ф90.40-0.087

3.2

粗车

2Z=3.5

91.5

IT11

0.22

Ф91.50-0.22

6.3

Ф90凸台右端面

毛坯

Z=3

44

——

2.2

Ф44±1.1

——

精车

Z=0.8

41

IT7

0.025

Ф410-0.025

1.6

半精车

Z=1.0

40.2

IT9

0.062

40.20-0.062

3.2

粗车

Z=1.2

39.2

IT11

0.16

39.20-0.16

6.3

槽3X2

毛坯

2Z=9

50

——

2

Ф50±1.0

——

粗车

2Z=9

41

IT13

0.39

Ф410-0.39

6.3

Ф45（右侧）外圆

毛坯

2Z=5

50

——

2

Ф50±1.0

——

磨削

2Z=0.3

45

IT6

0.017

Ф450-0.017

0.8

半精车

2Z=1.0

45.3

IT9

0.062

Ф45.30-0.062

3.2

粗车

2Z=3.7

46.3

IT11

0.16

Ф46.30-0.16

6.3

右端面

毛坯

Z=3

——

——

——

——

——

粗车

Z=3

——

——

——

——

6.3

内孔Ф20

毛坯

实心

——

——

——

——

——

钻

2Z=18

18

IT12

0.18

Ф180+0.18

12.5

扩

2Z=1.8

19.8

IT10

0.084

Ф19.80+0.084

6.3

铰

2Z=0.2

20

IT8

0.045

Ф200+0.045

1.6

Ф4孔

毛坯

实心

——

——

——

——

——

钻

2Z=4

4

IT11

0.075

Ф40+0.075

12.5

Ф6孔

毛坯

2Z=4

4

IT11

0.075

Ф40+0.075

12.5

钻

2Z=1.8

5.8

IT11

0.075

Ф5.80+0.075

12.5

铰

2Z=0.2

6

IT10

0.048

Ф60+0.048

3.2

Ф90两侧面

毛坯

Z=32

90

——

0.54

Ф90±0.27

——

精铣

Z=2

58

IT9

0.074

580-0.074

3.2

粗铣

Z=30

60

IT12

0.3

600-0.3

12.5

距Ф90右侧24mm处

毛坯

——

——

——

——

——

3.2

磨削

0.4

24

IT8

0.33

240-0.33

0.4

2.5确定切削用量及基本工时

工序一：

粗车Ф100柱体左端面。

钻、扩、粗铰Ф20孔至图样尺寸

（1）粗车Ф100柱体左端面。

加工条件：

工件材料：

HT200。

加工要求：

粗车Ф100柱体左端面，表面粗糙度值Ra=6.3。

机床：

参照《切削用量简明手册》表1-30，机床选用CA6140，中心高为200mm。

刀具：

参照《切削用量简明手册》表1-2，刀片材料选YG6，参照表1-1，刀杆尺寸为16mm×25mm，刀片厚度5mm，参照表1-3，前刀面形状为平面带倒棱型，前角10°,后角8°,主偏角93°,副偏角10°刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角－10°。

计算切削用量：

确定背吃刀量ap（即切削深度ap）：

粗车的余量为1.5mm，所以一次走刀完成，即ap=1.5mm。

确定进给量f：

查《切削用量简明手册》1.4，则进给量为0.8~1.2mm。

再根据CA6140车床及《切削用量简明手册》表1.31查取粗进给量取f=1.02mm/r。

选择磨钝标准及耐用度：

根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。

焊接车刀耐用度T=60min。

确定切削速度：

根据《切削用量简明手册》表1.11查出Vt=71m/min。

根据《切削用量简明手册》表1.25，查得切削速度的修正系数为：

Ktv=1.0，KTv=1.0，Knrv=0.73，Ksv=0.85，Kkv=1.0。

则

Vc`=Vt×Kv=71×1.0×1.0×0.73×0.85=44m/min

n=140r/min

按CA6140车床标准转速（《切削用量简明手册》表1.31）选择与140r/min相近似的机床转速n=125r/min,则实际切削速度V=πdn/1000=3.14×100×140=40m/min

综上，此工步的切削用量为：

ap=1.5mm，f=1.02,n=125r/min,V=40m/min。

计算切削工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1取

L=（d－d1）÷2+L1+L2+L3（其中d=100,d1=0,L1=4,L2=2,L3=0）

=（100－0）÷2+4+0+0=61mm

T=L/f*n=61/（1.02×125）=0.48min。

检验机床功率：

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=1.7~2.0，取2.0。

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：

Kkrpc=KkrFc=0.89,Kropc=KroFc=1.0。

则：

P=P×Kkrpc×Krop=1.87kw

根据CA6140车床当n=125r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36kw。

因P

检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,K=0.75,则

Ff=1140×1.17×1.0×0.75=1000N

根据CA6140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

（2）钻Ф18孔

刀具选择：

查《机械制造工艺设计简明手册》选用Ф18高速钢锥柄标准花钻。

切削用量选择f、V、n：

查《切削用量简明手册》表2.7得：

f=0.70~0.86mm/r,由表2.8车床进给量取f=0.78mm/r。

查《切削用量简明手册》表2.13，取V=0.33m/s=19.8m/min，计算转速n=1000V/πD=1000×19.8/3.14×18=350r/min

按《切削用量简明手册》表1.31得CA6140机床选取n=320r/m,所以实际切削速度

V=Dπn/1000=3.14×18×320/1000=18.09m/min。

计算基本工时：

T=（L+L1+L2）/（f×n）=（91+11+0）/（0.76×320）=0.42min（其中L=91，L1=（D/2）×cotKr+2=11,L2=0）

（3）扩Ф19.8孔

刀具选择：

Ф19.8高速钢锥柄扩孔钻。

确定切削用量f、V、n：

查《切削用量简明手册》表2.7得：

f=0.90~1.1mm/r,表2.8所以车床进给量取f=0.93mm/r。

扩孔时的切削速度，公式VC=（1/2~1/3）VC，《切削用量简明手册》取VC=0.29m/s=17.4m/min，则：

VC=5.8~8.7m/min，n=1000VC/（πD）1000×（5.8~8.7）/（3.14×18）=93~140r/min

按《切削用量简明手册》表1.31得CA6140机床标准转速选取n=125r/m,所以实际切削速度

V=Dπn/1000=3.14×19.8×125/1000=7.7m/min。

计算基本工时：

T=（L+L1+L2）/（f×n）=（91+14+2）/（0.92×136）=0.86min（其中L=91，L1=14,L2=2）

（4）粗铰Ф20孔：

刀具选择：

Ф20高速钢锥柄机用铰刀。

确定切削用量：

背吃刀量：

ap=0.1mm。

进给量f：

查《切削用量简明手册》2.7得：

f=1.0~2.0mm/r，取f=1.68mm/r。

计算切削速度：

V=CVdoZvKV/（601mTmapXvfYv）

查《切削用量简明手册》表2.30得：

CV=15.6，ZV=0.2，XV=0.1，YV=0.5，m=0.3，KV=（190/HB）0.125=1,

V=15.6×（20）0.2/[601－0.3×36000.3×（0.07）0.1×（1.68）0.5]=0.14m/s=8.4m/min

n=1000×V/（πd）=1000×8.4/（3.14×20）=144r/min

由《切削用量简明手册》表1.31得CA6140机床标准转速选取n=160r/min,所以实际切削速度

V=πdn/1000=3.14×160×20/1000=10.04m/min

计算基本工时：

T=（L+L1+L2）/（f*n）=（91+14+2）/（1.24*132）=0.65min（其中L=91,L1=14,L2=2）

工序二：

粗车右端面，加工孔右端倒角

（1）粗车右端面

选择刀具：

用粗车Ф100左端面的同一把端面车刀。

确定切削用量：

确定背吃刀量ap：

粗车的余量为3mm，所以一次走刀完成，即ap=3mm。

确定进给量f：

查《切削用量简明手册》1-4：

进给量为0.8~1.2。

再根据CA6140车床及《切削用量简明手册》表1.31查取粗进给量取f=1.02mm/r。

确定切削速度和确定机床主轴转速：

根据《切削用量简明手册》表1.11查出Vt=63r/min，由表1.28切削速度的修正系数为：

Ktv=1.0，KTv=1.0，Knrv=0.73，Ksv=0.85，Kkv=1.0。

则

Vc`=Vt×Kv=63×1.0×0.73×0.85=39/min

n=1000*Vc`/（πd）=124r/min

按CA6140车床标准转速（《切削用量简明手册》表1.31）选择与124r/min相近似的机床转速n=125r/min,则实际切削速度V=nπd/1000=3.14×100×125/1000=40m/min。

综上，此工步的切削用量为：

ap=3mm，f=1.02,n=125r/min,V=40/min。

计算基本工时：

L=（d－d1）÷2+L1+L2+L3（其中d=45,d1=0,L1=5,L2=4,L3=0）

=（45－0）÷2+5+4+0=31.5mm

T=L/fn=31.5/（1.02×125）=0.24min。

（2）加工倒角（内孔右侧）

刀具选择：

用粗车Ф100外圆左端面的同一把端面车刀。

确定切削用量：

背吃刀量：

ap=1.0mm,手动一次走刀。

切削速度：

Vc＝３０m/min，n=1000*Vc/（πd）=1000*３０/（３.14*20）=477.7r/min

由《切削用量简明手册》表1.31得CA6140机床标准转速选取n=450r/min,所以实际切削速度:

V=dπn/1000=3.14*450*20/1000=28m/min.

工序三：

粗车Ф100外圆、左Ф45外圆、Ф90外圆、右Ф45外圆、Ф100右端面、Ф90左端面、Ф90右端面。

（1）粗车Ф100外圆

刀具选择：

由于机床CA6140的中心高为200mm，所以参照《切削用量简明手册》表1-2，刀片材料选YG6，参照表1-1，刀杆尺寸为16mm×25mm，刀片厚度4.5mm。

车刀几何形状选择卷屑槽带倒棱前刀面，kr=60°,kr`=10°,ao=6°,γo=12°,λs=0°。

计算切削用量：

确定切削深度ap：

ap=1.75mm可在一次走刀内完成。

确定进给量f：

根据《切削用量简明手册》表1.4，f=0.4~0.7mm/r。

再根据CA6140车床及《切削用量简明手册》表1.31查取CA6140粗进给量取f=0.54mm/r。

计算切削速度：

根据《切削用量简明手册》表1.10切削速度Vt=109m/min。

《切削用量简明手册》表1.28切削速度的修正系数为Ktv=1.0，KTv=1.0，Knrv=0.73，Ksv=0.85，Kkv=0.92则

Vc`=Vt×Kv=109×1.0×0.92×0.73×0.85=62.2m/min

n=1000*Vc`/（πd）=200r/min

《切削用量简明手册》表1.31查取CA6140标准转速200r/min。

V=62.2m/min。

综上，此工步的切削用量为：

ap=1.75，f=0.54,n=200r/min,V=62.2m/min。

计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）/（f×n）

=（9+3+3+0）/（0.54×200）=0.14min（其中L=9，L1=3，L2=3，L3=0）

（2）粗车左Ф45外圆

选择刀具：

与粗车Ф100外圆同一把。

确定切削用量:

确定背吃刀量ap:

粗车外圆，加工余量为5，ap=2.5mm。

确定进给量：

查《切削用量简明手册》表1.4进给量为0.4~0.55mm。

再根据CA6140车床及《切削用量简明手册》表1.31查取粗进给量取f=0.50mm/r。

确定切削速度：

根据《切削用量手册》表1.11查取：

Vt=90m/min，由于实际车削过程使用条件的改变，表1.28查取切削速度修正系数：

KTv=1.0,Ktv=1.0,Knrv=0.73,KSV=0.85,Kkv=1.0。

则

Vc`=Vt×Kv=90×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0=56m/min

n=1000*Vc`/（πd）=1000×56/（3.14×45）=396r/min

按CA6140车床转速（《切削用量简明手册》表1.31）