ca6140法兰盘工艺及夹具说明书本科学位论文.docx
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ca6140法兰盘工艺及夹具说明书本科学位论文
引用[课程设计]车床法兰盘（CA6140）工艺规程及夹具课程设计（完美奉献！
~）
昨天下午在三教104进行了上学期课程《机械制造基础》的课程设计答辩。
这门课程设计属于整个学院各专业的必修设计（除了交通运输与工业设计专业），给我们安排的时间是三个星期。
要求我们能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论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。
提高结构设计的能力，加强查阅文献资料、图表能力等。
我们小组五人分到的题目是CA6140车床法兰盘（0404）工艺规程及机床夹具的设计。
分到题目的当天我们的指导老师任晓智就要求我们完成法兰盘的零件图，第二天早上马上进行检查。
之后按照进度分别进行了工艺分析、工艺规程设计、专用夹具及夹具体的设计，装配图、零件图的绘制等。
在工艺路线的分析上，我们是首先是以直径100CM的面作为粗基准，为了减少装夹次数，一步到位地加工完此面，再以20CM的孔作为精基准来加工。
然而任老师却不认可，认为A面有多个圆跳动，一步到位加工完虽然减少了装夹次数但却无法保证加工精度。
一再坚持我们先粗车完A面马上钻、扩、铰20CM孔作为精基准，之后再进行A面的加工。
专用夹具的设计上我们选用了钻4X9CM的孔的专用夹具设计。
。
。
昨天下午的答辩每间教室都有至少四个老师进行，每组只要选个代表上台进行。
四位老师在教室前排坐成一排，答辩同学将所有材料摆放在老师面前然后就进行工艺方案的选用、工艺路线的选用等的介绍，然后就老师发出的问题相关问题进行回答。
整个场面完全就象毕业论文的答辩，我们专业这学期够苦的，两个专业课程设计和一个公共课程设计，也就是说这样的答辩也要进行三次。
（7月28号就到了最后个课程设计的上交时间咯~）答辩提问最多的就是学院的老教授陈燕云，首先就批了我们的工艺路线，认为如果先粗车A面马上就钻、扩并铰作为精基准的20CM孔的话，到时用夹具装夹并进行4X9CM孔的加工时会夹坏作为精基准的20CM孔，无法保证20CM孔的精度，这势必就无法保证整个零件的精度。
。
。
晕哦~我们算是完全被任老师给误导了嘛~！
此外还就我们的装配图上的小问题进行了指出和提问。
总的来说这个课程设计也算是顺利过关了，之后就可以全身心投入到拉深冲孔复合模的设计。
。
。
这次法兰盘的说明书要求用文本打印，装配图也可以用CAD出图，大大地缩短了我们的画图时间~
课程设计内容：
1、课程设计说明书一份（47页）。
2、法兰盘零件图一张（A3图）。
3、专用夹具图一张（A1图）。
4、专用夹具装配图一张（A1图）。
5、机械加工工艺卡片一份（16页）。
6、机械加工工艺过程卡片一张。
7、课程设计任务书一份（4页）。
课程设计说明书目录
课程设计说明书序言
课程设计说明书
机械加工工艺卡片
加工工艺过程卡片
法兰盘零件图
4X9CM钻孔专用夹具装配图
4X9CM钻孔专用夹具装配图主视图
4X9CM钻孔专用夹具装配图俯视图
4X9CM钻孔专用夹具装配图左视图
4X9CM钻孔专用夹具零件图
4X9CM钻孔专用夹具零件图主视图
4X9CM钻孔专用夹具零件图俯视图
4X9CM钻孔专用夹具零件图左视图
目录
一、序言……………………………………………………………………2
二、设计任务………………………………………………………………3
三、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………3
四、零件的分析……………………………………………………………3
五、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状4
六、工艺规程设计………………………………………………………….4
1、定位基准的选择……………………………………………………4
2、工件表面加工方法的选择……………………………………………5
3、制定工艺路线…………………………………………………………7
4、确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,设计、绘制毛坯图…………9
5、确定切削用量、基本工时（机动时间）……………………………….12
七、夹具设计………………………………………………………………45
1、设计要求……………………………………………………..45
2、夹具设计的有关计算…………………………………………..45
3、夹具结构设计及操作简要说明……………………………….46
八、参考文献……………………………………………………………….47
（一）序言
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，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。
能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于任晓智老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。
在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。
但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。
在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。
在此，十分感谢任晓智老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。
在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。
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，谢谢~！
材料成型及控制工程041班
黄文海
2007.7.18
（二）零件作用及设计任务
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。
主要作用是标明刻度，实现纵向进给。
分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。
设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。
设计零件机械加工工艺装备。
设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。
（三）计算生产纲领、确定生产类型
设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：
N=Qn（1++）=4000×1（1+4%+1%）=4200（件/年）
法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。
（四）零件的分析
第一节零件的作用
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。
第二节零件的工艺分析
法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
一以45外圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
外圆，端面及倒角；外圆，过度倒圆；内孔及其左端倒角。
二以外圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
端面，外圆，端面，倒角；切槽3×2；内孔的右端倒角。
三以的孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：
外圆，端面；外圆，端面，侧面；外圆；外圆，过度圆角；4—孔和同轴的孔。
它们之间有一定的位置要求，主要是：
（一）左端面与孔中心轴的跳动度为；
（二）右端面与孔中心轴线的跳动度为；
（三）的外圆与孔的圆跳动公差为。
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。
（五）确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状
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。
（六）工艺规程设计
第一节基准的选择
定位的选择是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。
一粗基准的选择
因为法兰盘可归为轴类零件，执照“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45的外圆及90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除五个自由度，再以90的右端面定位可削除自由度。
二主要就考虑基准重合问题
当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。
这在以后还要专门计算，此处不再计算。
第二节工件表面加工方法的选择
本零件的加工面有个圆、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：
一．外圆面：
公差等级为IT6~IT8，表面粗糙度为,采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
二．20内孔：
公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为，采用钻→扩→铰→精铰的加工方法，倒角用车刀加工。
三．外圆面：
公差等级为IT13~IT14，表面粗糙度为，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
四．90外圆：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车—半精车—磨削。
五．100外圆面：
公差等级为IT11，表面粗糙度为，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。
六．右端面：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车。
七．90突台右端面：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。
八．90突台左端面：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。
九．100突台左端面：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。
十．槽3×2：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车。
十一.100突台右端面：
未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。
十二.90突台距离轴线34mm的被铣平面:
未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗铣→精铣.
十三.90突台距离轴线24mm的被铣平面:
未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为粗铣→精铣→磨削.
十四.4—9孔：
未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻削。
十五.4的孔：
未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻削。
十六.6的孔：
未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为，采用的加工方法为钻→铰。
第三节制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
一工艺路线方案一
（一）工序Ⅰ粗车100柱体左端面。
（二）工序Ⅱ钻、扩、粗铰、精铰20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。
（三）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。
（四）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。
（五）工序Ⅴ精车Φ100左端面、Φ90右端面
（六）工序Ⅵ粗铣、精铣90柱体的两侧面。
（七）工序Ⅶ钻4孔，铰6孔。
（八）工序Ⅷ钻4—9孔。
（九）工序Ⅸ磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面。
（十）工序Ⅹ磨削外圆面100，90、。
（十一）工序Ⅺ磨削90突台距离轴线24mm的侧平面。
（十二）工序Ⅻ刻字刻线。
（十三）工序ⅩⅢ镀铬。
（十四）工序XIV检测入库。
二工艺路线方案二
（一）工序Ⅰ车柱体的右端面，粗车90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆，车右端倒角。
（二）工序Ⅱ粗车100柱体左、右端面，粗车90柱体左端面，半精车100左、右端面、90左端面，粗车外圆45、100、90，半精车外圆45、100、90，车100柱体的倒角，车45柱体的过度倒圆。
（三）工序Ⅲ精车100左端面，90右端面。
（四）工序Ⅳ钻、扩、粗铰、精铰孔20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角。
（五）工序Ⅴ粗铣、精铣90柱体的两侧面。
（六）工序Ⅵ钻4孔，铰6孔。
（七）工序Ⅶ钻4—9孔。
（八）工序Ⅷ磨削外圆面100，90，。
（九）工序Ⅸ磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面。
（十）工序Ⅹ刻字刻线。
（十一）工序Ⅺ镀铬。
（十二）工序Ⅻ检测入库。
三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侧，以的外圆作为粗基准加工左端面及20mm的孔又以孔为精基准加工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔20mm，这时则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。
各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度
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）尺寸及其偏差
表面粗糙度（）
公差等级
公差
右端面
粗车
3
6.3
毛坯
3
Φ90突台右端
精车
0.8
41
IT7
0.025
41
1.6
半精车
1.0
41.8
IT9
0.062
41.80.031
3.2
粗车
1.2
42.8
IT11
0.160
42.80.08
6.3
毛坯
3
44
——
2.2
441.1
槽3×2
粗车
2Z=9
41
IT13
0.39
41
6.3
毛坯
2Z=9
50
——
2.0
501.0
Φ45外圆
磨削
2Z=0.3
45
IT6
0.017
Φ45
0.8
半精车
2Z=1.0
45.3
IT9
0.062
Φ45.3
3.2
粗车
2Z=3.7
46.3
IT11
0.160
Φ46.3
6.3
毛坯
2Z=5
50
——
2.0
Φ501.0
内孔Φ20
铰
2Z=0.2
20
IT8
0.045
Φ20
1.6
扩
2Z=1.8
19.8
IT10
0.084
Φ19.8
6.3
钻
2Z=18
18
IT12
0.18
Φ18
12.5
毛坯
实心
Φ100左端面
精车
Z=0.8
91
IT8
0.054
91
1.6
半精车
0.7
91.8
IT9
0.087
91.8
3.2
粗车
1.5
92.5
IT11
0.22
92.50.11
6.3
毛坯
3
94
——
2.2
941.1
Φ100外圆
磨削
2Z=0.4
100
IT8
0.054
Φ100
0.8
半精车
2Z=1.1
100.4
IT11
0.22
Φ100.4
3.2
粗车
2Z=3.5
101.5
IT11
0.22
Φ101.5
6.3
毛坯
2Z=5
105
——
2
Φ1051.0
Φ100右端面
磨削
Z=0.4
41
IT7
0.017
41
0.4
半精车
Z=1.1
41.4
IT9
0.062
41.4
3.2
粗车
Z=4
42.5
IT11
0.16
42.5
6.3
毛坯
Z=3
44
2.0
441.0
Φ45外圆
磨削
2Z=0.3
45
IT7
0.017
Φ45
0.4
半精车
2Z=1.0
45.3
IT9
0.062
Φ45.3
3.2
粗车
2Z=3.7
46.3
IT11
0.160
Φ46.3
6.3
毛坯
2Z=5
50
2.0
Φ501.0
Φ90突台左端
磨削
Z=0.4
8
IT8
0.022
8
0.4
半精车
Z=1.1
8.4
IT9
0.036
8.4
3.2
粗车
Z=1.5
9.5
IT11
0.09
9.5
6.3
毛坯
Z=3
11
0.2
Φ90外圆
磨削
2Z=0.4
90
IT8
0.054
Φ90
0.8
半精车
2Z=1.1
90.4
IT9
0.087
Φ90.4
3.2
粗车
2Z=3.5
91.5
IT11
0.22
Φ91.5
6.3
毛坯
2Z=5
95
2.0
Φ951.0
Φ4孔
铰
2Z=0.1
4
IT10
0.048
Φ4
6.3
钻
2Z=3.9
3.9
IT11
0.075
Φ3.9
12.5
毛坯
实心
Φ6孔
铰
2Z=0.2
6
IT10
0.048
Φ6
3.2
钻
2Z=1.8
5.8
IT11
0.075
Φ5.8
12.5
毛坯
2Z=4
4
IT11
0.075
Φ4
12.5
Φ90（左）两侧面
精铣
1.0
58
IT9
0.074
58
3.2
粗铣
31.0
59
IT12
0.3
59
12.5
毛坯
32
90
IT13
0.54
90
Φ90右侧面
磨削
0.4
24
IT8
0.33
24
0.4
毛坯
6.3
4-Φ9孔
钻
2Z=9
9
IT13
0.22
Φ9
12.5
毛坯
实心
第四节确定切削用量及基本工时
一．工序Ⅰ
粗车100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。
选择车刀几何形状，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k=10,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角=－10。
（2）确定切削用量
（a）确定背吃刀量a（即切深a）
粗车的余量为4.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即a=4.5mm。
（b）确定进给量
查《切削用量简明手册》：
加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为16、工件直径100mm、切削深度a=4.5mm，则进给量为0.7~1.0。
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=0.73mm/r。
（c）选择磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。
焊接车刀耐用度T=60mm。
（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（182~199HBS），a=4.5mm，f=0.73mm/r，查出V=1.05m/s。
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：
K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=（190/HBS）1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。
则
V=VKKKKKSVK
=1.05601.01.00.731.00.851.0
=44m/min
n===140r/min
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140r/min相近似的机床转速n=136r/min,则实际切削速度V====42.7m/min。
（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=1.7~2.0，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C365L车床当n=136r/min时，车床主轴允许功率PE=
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