ca6140车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计.docx

1、ca6140车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计目 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.41、定位基准的选择 42、工件表面加工方法的选择53、制定工艺路线 74、确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,设计、绘制毛坯图95、确定切削用量、基本工时(机动时间) .12七、夹具设计 451、设计要求. 452、夹具设计的有关计算.453、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

2、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

3、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

4、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

5、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+ + )=40001(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

6、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32；

7、 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

8、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

9、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1.46、表1.47、表1.48等，其加工方法选择如下： 一 外圆面：公差等级为IT6IT8，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IT7IT8，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。

10、 三 外圆面：公差等级为IT13IT14，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GB180079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GB180079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GB180079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GB180079规定公差为IT13，表

11、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GB180079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32：未注公差等级，根据GB180079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GB180079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GB180079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

12、差等级,根据GB180079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GB180079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GB180079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GB180079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

13、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 粗车 100柱体左端面。(二)工序 钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。(三)工序 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 粗车、半精车、精车 90右端面，车槽32，粗车、半精车外圆 外圆及倒角。(五)工序 精车100左端面、90右端面(六)工序

14、 粗铣、精铣 90柱体的两侧面。(七)工序 钻 4孔，铰 6孔。(八)工序 钻 49孔。(九)工序 磨削B面，即 外圆面、 100右端面、 90左端面。(十)工序 磨削外圆面 100， 90、 。(十一)工序 磨削 90突台距离轴线24mm的侧平面。(十二)工序 刻字刻线。(十三)工序 镀铬。(十四)工序XIV 检测入库。二 工艺路线方案二(一)工序 车 柱体的右端面，粗车 90右端面，车槽32，粗车、半精车外圆 ，车右端倒角。(二)工序 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、

15、 90，车 100柱体的倒角，车 45 柱体的过度倒圆。(三)工序 精车 100左端面， 90右端面。(四)工序 钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角。 (五)工序 粗铣、精铣 90柱体的两侧面。(六)工序 钻 4孔，铰 6孔。(七)工序 钻 49孔。(八)工序 磨削外圆面 100， 90， 。(九)工序 磨削B面，即 外圆面、 100右端面、 90左端面。(十)工序 刻字刻线。(十一)工序 镀铬。(十二)工序 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

16、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36.3毛坯390突台右端精车0.841IT70.02541 1.6半精车1.041.8IT90.06241.8 0.0313.2粗车1.242.8IT110.16042.8 0.086.3毛坯3442.244 1.1槽32粗车2Z=9

17、41IT130.3941 6.3毛坯2Z=9502.050 1.045 外圆磨削2Z=0.345IT60.01745 0.8半精车2Z=1.045.3IT90.06245.3 3.2粗车2Z=3.746.3IT110.16046.3 6.3毛坯2Z=5502.050 1.0内孔20铰2Z=0.220IT80.04520 1.6扩2Z=1.819.8IT100.08419.8 6.3钻2Z=1818IT120.1818 12.5毛坯实心100左端面精车Z=0.891IT80.05491 1.6半精车0.791.8IT90.08791.8 3.2粗车1.592.5IT110.2292.5 0.11

18、6.3毛坯3942.294 1.1100外圆磨削2Z=0.4100IT80.054100 0.8半精车2Z=1.1100.4IT110.22100.4 3.2粗车2Z=3.5101.5IT110.22101.5 6.3毛坯2Z=51052105 1.0100右端面磨削Z=0.441IT70.01741 0.4半精车Z=1.141.4IT90.06241.4 3.2粗车Z=442.5IT110.1642.5 6.3毛坯Z=3442.044 1.045 外圆磨削2Z=0.345IT70.01745 0.4半精车2Z=1.045.3IT90.06245.3 3.2粗车2Z=3.746.3IT110.

19、16046.3 6.3毛坯2Z=5502.050 1.090突台左端磨削Z=0.48IT80.0228 0.4半精车Z=1.18.4IT90.0368.4 3.2粗车Z=1.59.5IT110.099.5 6.3毛坯Z=3110.290外圆磨削2Z=0.490IT80.05490 0.8半精车2Z=1.190.4IT90.08790.4 3.2粗车2Z=3.591.5IT110.2291.5 6.3毛坯2Z=5952.095 1.04孔铰2Z=0.14IT100.0484 6.3钻2Z=3.93.9IT110.0753.9 12.5毛坯实心6孔铰2Z=0.26IT100.0486 3.2钻2Z

20、=1.85.8IT110.0755.8 12.5毛坯2Z=44IT110.0754 12.590（左）两侧面精铣1.058IT90.07458 3.2粗铣31.059IT120.359 12.5毛坯3290IT130.5490 90右侧面磨削0.424IT80.3324 0.4毛坯6.34-9孔钻2Z=99IT130.229 12.5毛坯实心第四节 确定切削用量及基本工时一工序粗车 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

21、 。,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0.71.0。再根据C365L车床及机械制造工艺设计简明手册表423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0.81.0。焊接车刀耐用度T=60mm。(d)确定切削速度V 根

22、据切削用量简明手册表1.11当用YG6硬质合金车刀加工HT200（182199HBS），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 = V K K K K KSV K =1.05 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0 =44m/min n = = =140r/min按C365L车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.22）选择与

23、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 =1.72.0，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 KkrpcKrop=1.87KW根据C365L车床当n =136r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。因P PE，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

24、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 =0.73进给量可用。综上，此工步的切削用量为：a =4.5mm，f =0.73, n =136r/min, V =42.7m/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：L= +L1+L2+L3,由于车削实际端面d1=0,L

25、1=4,L2=2,L3=0，则L=100 2+4+2+0=61mm.T= =611(0.73136)=0.61min 二 工序(一) 钻 18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=0.700.86mm/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 =0.33m/s=19.8m/minn =1000 V / D=100019.8/3.1418=350r/min按机床选取n =322r/m,故V = D n /1000=3.1418322/1000=18m/min

26、(3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(fn) =(91+11+0)/(0.76322)=0.42min。其中L=91，L1=（D/2）cotKr+2=11,L2=0(二) 扩 19.8 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：（2）切削用量选择：查切削用量简明手册得：f=0.901.1mm/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：VC=（1/21/3）VC 查切削用量简明手册取VC =0.29m/s=17.4m/minVC=（1/21/3）VC =5.88.7m/minn=1000 VC/ D=1000(5.88.7)/(3.1418)=93140r/min按机床选取n =136r/m,故V = D