课程设计制定CA6140车床法兰盘的加工工艺设计钻4φ9mm孔的钻床夹具.docx

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课程设计制定CA6140车床法兰盘的加工工艺设计钻4φ9mm孔的钻床夹具

课程设计说明书

设计者：

指导教师：

2014年01月07日

机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：

制定CA6140车床法兰盘的加工工艺，设计钻4×φ9mm孔的钻床夹具

设计要求：

中批量生产手动夹紧通用工艺装备

设计时间：

2013.12.30——2014.01.10

设计内容：

：

1、熟悉零件图；

2、绘制零件图（一张）；

3、绘制毛坯图（一张）；

4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）；

5、绘制夹具总装图；

6、绘制夹具零件图；

7、说明书

2014年01月07号

一．零件分析

（一）  零件的作用4

（二）  零件的工艺分析4

二、工艺规程设计4

（一）确定毛坯的制造形式

（二）基面的选择

（三）制定工艺路线

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

（五）确立切削用量及基本工时

三．夹具设计：

24

四．参考文献：

………………………………………………25

一、零件的分析

1.零件的作用

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φ4mm上部为φ6mm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。

2.零件的工艺分析

法兰盘的加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

a.以φ45

mm外圆为初基准的加工表面

b.以φ20

mm孔为中心的加工表面

它们之间有一定的位置要求，主要是：

（一）φ100

mm左端面与孔φ20

mm中心的轴向跳动度为0.03；

（二）φ90mm右端面与孔φ20

mm中心的轴向跳动度为0.03；

（三）的φ45

mm外圆与孔φ20

mm中心的径向圆跳动为0.03mm。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定φ45

mm外圆为粗基准，加工出精基准孔φ20

mm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。

二、工艺规程设计

1.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的金属型铸造。

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.基准的选择

基面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。

⑴、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φ45

mm的外圆及φ90mm的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧φ45

mm外圆可同时消除四个自由度，再以φ90mm的右端面定位可限制两个自由度。

⑵、精基准的选择

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。

3.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，其加工方法选择如下：

一．φ100

mm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→磨削的加工方法。

二．φ20

mm内孔：

公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为1.6，采用钻→扩→铰→精铰的加工方法，倒角用车刀加工。

三．φ45

mm外圆面：

公差等级为IT6~IT7，表面粗糙度为0.4，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

四．φ90mm外圆：

公差等级为IT8~IT10，表面粗糙度为6.4，采用的加工方法为粗车→半精车。

五．φ45

mm外圆面：

公差等级为IT6~IT7，表面粗糙度为0.8，采用粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方法。

六．右端面：

未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8~IT11，表面粗糙度为6.3，采用的加工方法为粗车。

七．φ90mm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1.6，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。

八．φ90mm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0.4，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。

九．φ100

mm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1.6，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6.3，采用的加工方法为粗车。

十一.φ100

mm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0.4，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。

十二.φ90mm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3.2，采用的加工方法为粗铣→精铣.

十三.φ90mm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0.4，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6.3，采用的加工方法为钻削。

十五.φ4mm的孔：

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3，采用的加工方法为钻削。

十六.φ6mm的孔：

未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为3.2，采用的加工方法为钻→铰。

4.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。

5.确定机械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸

查取φ45，φ100端面长度余量均为4（均为双边加工）

车削加工余量为：

粗车2mm

精车0.7mm

 2.内孔      

   工序尺寸加工余量：

钻孔  2mm

扩孔  0.125mm

 铰孔  0.035mm

  精铰  0mm

6.确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ钻，扩，铰Ф20孔

1.加工条件

工件材料：

HT200硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。

加工要求：

钻，扩，铰Ф20孔

机床：

转塔车床C365L

2.计算切削用量

1）钻Ф18孔

（1）刀具选择：

查《机械制造工艺设计简明手册》选用18高速钢锥柄标准花钻。

（2）切削用量选择：

查《切削用量手册》得：

f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.76mm/r。

查《切削用量简明手册》取V=13m/min

=230r/min

按机床选取n=238r/m,故

=18m/min

（3）计算基本工时：

T=（L+L1+L2）/（f×n）

=0.66min。

2）扩Ф19.8孔

（1）刀具选择：

选用19.8高速钢锥柄扩孔钻。

（2）确定切削用量：

查《切削用量简明手册》得：

f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.92mm/r。

扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：

扩=（1/2~1/3）

钻

查《切削用量简明手册》取VC=0.29m/s=17.4m/min

VC=（1/2~1/3）VC=5.8~8.7m/min

=93~140r/min

按机床选取n=136r/m,故

=8.5m/min

（3）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

3）铰Ф20

（1）刀具选择：

20高速钢锥柄机用铰刀

（2）确定切削用量：

背吃刀量ap=0.12。

由《切削用量简明手册》表2.11f=1.3~2.5mm/r,取f=1.68

由《切削用量简明手册》表2.30得

=7.9m/min

=125.8r/min

按机床选取

=136r/min

所以实际切削速度

=8.54m/min

（3）计算基本工时：

T=（L+L1+L2）/（f*n）=0.44min

工序Ⅱ粗车Ф100外圆、车B面。

车Ф90外圆及右侧面、3x2槽、Ф45外圆

加工条件

机床选择：

CA6140车床

刀具1：

刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，

刀具2：

刀片材料为高速钢，成型车刀，刀杆尺寸30x45

刀具3：

刀片才；材料高速钢，切断车刀，刀杆尺寸16x25

2.计算切削用量

（1）粗车Ф100外圆用刀具1

1）确定背吃刀量a（即切深a）粗车的余量为1.5mm，一次走刀完成，即a=1.5mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=1.5mm，则进给量为0.6~0.9mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.86mm/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=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=57.46m/min

=172r/min

按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与172r/min相近似的机床转速n=200r/min,则实际切削速度V=66.6m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=0.149min

（2）粗车Ф90外圆选择刀具：

用刀具1。

1）确定背吃刀量粗车外圆ap=1.1mm。

2）确定进给量

由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16x25，,工件直径为Ф90mm，则f=0.6~0.9mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.86mm/r。

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

3）确定切削速度VC

根据《切削用量简明手册》表1.27

=44m/min

=147.6r/min

按CA6140车床转速选择与157.5r/min相近似的机床转速n=160r/min,则实际切削速度

V=47.728m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=0.153min

（3）粗车Ф45外圆选择刀具1

1）确定切削深度

粗车外圆，一次走刀，则ap=1.1mm。

2）确定进给量

由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，则f=0.4~0.5mm/r。

再由《简明手册》表4.2—3查取f=0.45mm/r。

3）确定切削速度VC

根据《切削用量手册》表1.27查取：

=62.7m/min

=399r/min

按CA6140车床说明书，选择与399r/min相近似的机床转速n=400r/min,则实际切削速度

V=62.8m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=0.286min。

（4）成型车刀加工B面

1）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。

T=120min

2）确定进给量

f=0.035~0.070mm/r。

取f=0.050mm/r。

3）确定切削速度VC

根据《切削用量手册》表1.27查取：

=40.602m/min

=121.987r/min

按CA6140车床说明书，选择与121.987r/min相近似的机床转速n=125r/min,则实际切削速度

V=41.605m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=11.04min。

（5）车Ф90右端面及3x2槽

1）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。

2）确定进给量

由《切削用量手册》表1.4，f=0.6~0.9mm/r。

根据CA6140机床说明书（见《工艺手册》表1.31）取f=0.86mm/r

3）确定切削速度VC

根据《切削用量手册》表1.27查取：

=13.965m/min

=46.815r/min

按CA6140车床说明书，选择与46.815r/min相近似的机床转速n=50r/min,则实际切削速度

V=15.072m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=1.419min。

工序Ⅲ粗车零件左右端面，并倒Ф20孔的倒角，零件右端45度倒角

1.加工条件

机床选择：

CA6140车床

刀具1：

刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，

2.计算切削用量

粗车零件左端面，即，粗车Ф100左端面

1）确定切削用量ap=1.1mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》：

取进给量为0.6——0.9mm/r。

再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f=0.86mm/r。

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。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=49.56m/min

=149r/min

按CA6140说明书，选择与149r/min相近似的机床转速n=160r/min,则实际切削速度

V=53m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=0.385min

粗车零件右端面

1）确定切削用量ap=2.5mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》：

取进给量为0.4～0.5mm/r。

再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f=0.45mm/r。

根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。

焊接车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=14m/min

=89r/min

按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n=100r/min,则实际切削速度

V=15.7m/min。

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=0.674min

工序Ⅳ

半精车Ф100外圆、B面，Ф90外圆、Ф45外圆

1.加工条件

机床选择：

CA6140车床

刀具1：

刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，

刀尖圆弧半径0.5mm

2.计算切削用量

（1）半精车Ф100外圆用刀具1

1）确定背吃刀量a（即切深a）半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a=0.9mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.30mm/r。

车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=103.071m/min

=309.971r/min

按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与309.871r/min相近似的机床转速n=320r/min,则实际切削速度V=106.509m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=0.2.6min

（2）半精车Ф90外圆选择刀具：

用刀具1。

1）确定背吃刀量半精车外圆ap=1.4mm。

2）确定进给量

由《切削用量简明手册》表1.6，HT200，刀杆尺寸16x25，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm，则f=0.25~0.40mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.30mm/r，车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度VC

根据《切削用量简明手册》表1.27

=103.071m/min

=353.719r/min

按CA6140车床转速选择与353.719r/min相近似的机床转速n=400r/min,则实际切削速度

V=116.557m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=0.115min

（3）半精车Ф45外圆选择刀具1

1）确定切削深度

粗车外圆，一次走刀，则ap=1.4mm。

2）确定进给量

由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则f=0.25~0.40mm/r。

再由《简明手册》表4.2—3查取f=0.30mm/r。

3）确定切削速度VC

根据《切削用量手册》表1.27查取：

=103.071m/min

=686.719r/min

按CA6140车床说明书，选择与686.719r/min相近似的机床转速n=710r/min,则实际切削速度

V=107.457m/min。

4）计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/（f×n）=0.246min。

工序Ⅴ半精车零件左端面，即Ф100左端面

1.加工条件

机床选择：

CA6140车床

刀具1：

刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，

刀尖圆弧半径0.5mm

2.计算切削用量

半精车Ф100左端面

1）确定背吃刀量a（即切深a）半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a=0.9mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.30mm/r。

车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=103.071m/min

=316.235r/min

按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与316.235r/min相近似的机床转速n=320r/min,则实际切削速度V=106.509m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=1.158min

工序Ⅵ精车Ф100外圆，并倒Ф90，Ф100的倒角

1）确定背吃刀量a（即切深a）半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a=0.5mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.12mm/r。

车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=142.020m/min

=452.292r/min

按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似的机床转速n=450r/min,则实际切削速度V=141.3m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=0.315min

工序Ⅶ精车零件左端面，即Ф100左端面

1）确定背吃刀量a（即切深a）半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a=0.5mm。

2）确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：

加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a=0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15mm/r。

再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f=0.12mm/r。

车刀耐用度T=60mm。

3）确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27

=142.020m/min

=452.292r/min

按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似的机床转速n=450r/min,则实际切削速度V=141.3m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

T=2.00min

工序Ⅷ

粗铣Ф90左右侧面，精铣Ф90右侧面

1.加工条件：

机床的选择：

X62W，功率7.5KW，装夹系统刚性好；刀具的选择：

铣刀材料为YG6，由ap=8，ae=11～21mm，根据《工艺手册》表3.1—28，铣刀选择为80～110mm；由《切削手册》表6---7选择刀具如下：

粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀

，

，

，

，

，

，Z=10；精铣刀为细齿圆柱形铣刀

，

，

，

，

，

，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min

2.切削用量选择：

（1）粗铣左侧面，粗铣刀具

1）切削用量ap=8，ae=11mm，一次完成

2）确定进给量由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取

=0.14-0.24mm/z,取

=0.24mm/z。

3）确定切削速度Vc

由《切削手册》表3,27

=119.619m/min

=380.952r/min

根据X61W机床说明书（见《切削手册》表4.2-39）取主轴转速n=475r/min.则实际切削速度为Vc=149.15m/min

当n=475r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×475=1140mm/min.

X62W机床说明书（见《切削手册》表3.23）取fm=950mm/min

4）计算基本工时

T=（L+L1）/fm=（38+5）/950=0.0453min

（2）粗铣右侧面，粗铣刀具

（1）粗铣左侧面，粗铣刀具