CA6140车床法兰盘加工工艺及钻孔夹具设计.docx

1、CA6140车床法兰盘加工工艺及钻孔夹具设计毕业 设 计题目：CA60车床法兰盘加工工艺及钻孔夹具设计* * * 学 号： *7121 学 院: 机电学院 专 业: 机械工程及其自动化指 导 教师： 付文宇 协助指导教师： 016年5月2日北京联合大学本科毕业设计(论文)诚信承诺书 本人慎重承诺和声明,在毕业设计(论文）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业设计（论文)内容除特别注明和引用外，均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,不存在伪造、篡改实验数据。如有违规行为发生我愿承担一切责任，接受学校的处理，并承担相应的法律责任。学生（签名）: 年 月 日摘 要法兰

2、盘只是一个统称，通常是指在一个类似盘状的金属体的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西。法兰联接在机械上应用很广泛,所以样子也千奇百怪的。本文主要是针对6140车床法兰盘的加工工艺以及主要孔的工艺装备设计进行论述。通过本文可以了解该法兰盘的构造和它的整个加工过程以及各注意事项。初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。通过对零件及其夹具的三维构图，熟悉了现代常用的工业设计软件olidrks的具体使用方法,其次从侧面了解到夹具设计的主要程

3、序,为今后从事机械方向的工作积累了不少的实战经验。关键词：车床法兰盘 加工过程 加工工艺 夹具Astrac Fang is a eldsignati， uually rfes to, n asrof diskaod mtal oy onsevel fixedtho used to nnect to ohrhings. lang connection is wiey used n macinery, so h ppne alsoertrange. hs artleisainly amed at flage A60 lahe procsing tchnologydth mai oleprocess

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6、rk ithe decton ofmechnia accmulte a ot o acual comat eeence.key words:Lte flan The mahining rocess Possin Technoly fiture摘要 AbtractII目录II引 言 41课题背景和意义51.1 C60车床法兰盘课题简介5.1.1毕设设计题目:制定C10车床法兰盘的加工工艺。 1.2设计要求:5.2课题的背景:5.意义： 51.毕设内容: 52CA6140车床法兰盘加工工艺规程设计 62.1零件的分析 62.1.1法兰盘介绍621.2零件的作用 6213法兰盘的三维造型 62零件的

7、工艺分析 7222法兰盘的工艺性 82.3选择毛坯 82.3.2 绘制法兰盘锻造毛坯简图824拟定法兰盘的工艺路线 2. 定位基准的选择10.2粗基准的选择 1.4.3 精基准的选择1.工艺路线的制定112.5. 详细工序12.6机械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸的确定22部分工序切削用量的计算 152.71 工序一13 CA6140车床法兰盘工艺过程卡和工序卡193.1法兰盘工艺过程卡 93.2法兰盘工序卡 22 加工工艺孔夹具设计 294.1 定位基准的选择29.2切削力及夹紧力计算294.3定位误差分析0结 论2参考文献34致谢 引 言 自19世纪末以来的科技长足发展,时至今日,伴随着人类

8、社会科学水平飞速发展和技术水平的不断提高，经济生活才能迸发出生机勃勃的新气象。生活质量的提高则离不开机械产品的发展,而机械加工能力是一切机械技术的基础。普通车床再安装了基座,便可以归结为普通卧式车床。这种类别的车床因为其结构、性能、用途均相近,并具有相对构造简单的结构,并且因为工人操作方便，主轴可选尺寸多,占地面积小等优点,所以适用于零件生产，仪表工业作为加工小型机械零件和修理之用。本文就是对CA6140车床法兰盘的加工工艺过程以及钻孔夹具进行设计，在夹具设计方面虽然一个简单的零件也需要很多种专用夹具，由于研究时间有限,此毕设主要专注于设计车床法兰盘的钻孔夹具模型的设计。主要设计内容有:完成该

9、零件的工艺规程（包括工艺过程卡、工序卡)，确定法兰盘的毛坯体，绘制出法兰盘的零件图与夹具图和钻孔平面的夹具设计,并进行自由度分析、夹紧力计算等工作。其中在此次毕业设计中,专用钻孔夹具设计是本次毕业项目设计的重点，更是难点。1课题背景和意义11 CA6车床法兰盘课题简介11.1毕设设计题目：制定CA40车床法兰盘的加工工艺。 1.12设计要求: （1)大批量生产; （2)选用通用设备进行加工；1.2课题的背景：经济高速发展的中国社会,生活中人们的生活质量提高与生产设备的发展是越来越密切,由于机械革命的到来,所流通的商品大多是由机械生产,人们对高质量低成本的工业产品的需求也随之提高。我们“机电人”

10、有必要对处于机械生产最前线的车床零件提出更多的改进与优化。故本人认为对本课题的6140车床法兰盘的加工工艺与夹具设计是有必要投入更多的研究精力。 1.3意义: 独立设计和优化CA6车床法兰盘的加工工艺以及钻孔夹具,意义不仅仅在于运用大学期间所学过的机械相关知识进行一次实际的零件设计。计算法兰盘的加工过程的定位误差,绘制出零件图,三维夹具图,使我学会了如何熟练使用专业软件。规划工艺流程和填写工艺卡片，也为自己如果今后从事机械设计相关职业积累了大量经验。14毕设内容： (1)绘制加工工件图与olid Wok零件三维图;()制定零件的加工工艺过程卡，填写零件加工工艺过程卡和零件加工工序卡;(3）编写

11、设计说明书一份，按照毕业论文的格式写；(4)答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡，并交电子文稿。2 CA140车床法兰盘加工工艺规程设计21零件的分析2.11法兰盘介绍 法兰盘就是用于连接管道、管件或器材的零件,也有用于设备进出口上的法兰盘，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰盘。法兰盘连接是由法兰盘、垫片及螺栓三者相互连接为一组的可拆卸密封结构,先各自固定在一个法兰盘上，再垫上法兰垫,用螺栓紧固在一起，这样就完成了法兰盘连接。法兰盘主要用于连接紧固管道、管件等，并保持管道管件的密封性能;法兰盘可拆卸，便于拆开检查管道情况2.1.零件的作用 设计所要求的A6140卧式车床上的法兰

12、盘, 为盘类零件,存在于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上,依靠法兰盘定心。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,为了保证主轴之上的三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合,从而保障了机床的精准度。2.1法兰盘的三维造型零件三维造型图如图2-1-3所示。图21 法兰盘的三维图2.2零件的工艺分析2.2.1法兰盘的技术要求法兰盘零件图如图11-2 所示。图-12 C6140车床法兰盘零件图表.1 CA10车床法兰盘技术要求:加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度456m外圆表面.01，I620 H9m内孔200.052,IT710 d1mm 突台左右端面0.22,T390mm突

13、台左右端面未注公差等级IT14*9孔未注公差等级IT1.2.2法兰盘的工艺性 通过零件图可知,610车床法兰盘属于回转体零件，需要加工所有的表面。 零件大多数表面粗糙度为Ra6.,精度低的表面通过钻床粗加工就可以了，不需要很高精度的机床加工，精度高的表面需要在高精度磨床上加工才能达到要求，虽然它的粗糙度要求比较高，但考虑到加工尺寸不是很大,工业生产追求经济效益的目的所有工序我均选用在常规设备上进行加工。 该法兰盘共有两组加工表面，其相互之间也是有要求的，现分析如下：以5 h6外圆为初基准的加工表面,以及20 H孔为中心的加工表面。我先选定45 h6外圆为粗基准,加工出精基准孔20 9 所在的加

14、工表面,然后将零件掉头,加工另一端面的表面进行加工，保证它们彼此的位置精度。2.3确定毛坯制造方法,初步确定毛坯形状23选择毛坯零件年产量是大批量,零件要求的材料是HT200， 硬度102B，该灰铸铁耐磨性、强度、耐热性较好，而且零件需加工的尺寸不大,在考虑到提高生产效率保证法兰盘11精度后可采用铸造成型的金属型铸造。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制,如对黑色金属只能是形状简单的铸件;铸件的重量不可太大；壁厚也有限制,较小的铸件壁厚则无法铸出。由于零件形状不复杂,重量也不大，且零件的内孔尺寸为2h9,毛坯不需要铸出一个内孔，均满足金属型铸造的要求。另外金属型铸造可以

15、反复使用多次(几百次到几千次),从而节省了制造成本，同时再考虑到节省材料来保证经济利益，故毛坯形状应当尽量接近零件的形状。2.2 绘制法兰盘锻造毛坯简图由上表所得结果，绘制毛坯简图如2-3-至-3-图所示。图-3 法兰盘毛坯图图2-3-2 法兰盘毛坯图图2-3-3 法兰盘毛坯图2.拟定法兰盘的工艺路线2.4. 定位基准的选择 只有正确的选择了定位基准,才可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化准备结构与种类、提供生产效率；该零件平面的加工涉及到了车、铣、磨等;其孔的加工则涉及到了车、铣,由于本零件的结构紧凑,质量也不大，适用于车削加工，其次车孔、铣孔较为经济。4.粗基准的选择粗基准的选择一般为精基

16、准的基位,从而为后续的工序提供精基准。选择粗基准的保证两条基本原则:一是如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基准的保证相互位置要求的原则;二是如果要求保证工件某重要表面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准的余量均匀分配原则。由于本零件的各个表面都要求加工，为保障每个表面都有足够的余量,应选择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均匀原则）以法兰盘右端 h6的外圆及90的右端面作为粗基准。利用车床上的三爪卡盘夹紧工件的456 外圆可同时消除四个自由度,再以90的右端面定位可限制两个自由度,从而到达成完全定位的要求。.4. 精基准的选择主

17、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。2.5工艺路线的制定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大批量生产的条件下,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。.5.1 详细工序工序1 粗车1011柱体左端面。工序钻、扩、粗铰、精铰20H孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序3 粗车00d1柱体右端面，粗车90 柱体左端面,车45柱体的过度倒圆,粗车外圆 45、0 d1、90,半精

18、车外圆5、100 d11、,车100 d11柱体的倒 角。工序4粗车、半精车、精车0右端面,车槽32,粗车、半精车45h6外圆并在孔20H9右 端倒角。工序5半精车100 d左、右端面、9左端面,精车100 d1左右端面、90左端面。工序6 精车90右端面工序7粗铣、精铣0柱体的两侧面。工序8 钻4孔，铰6孔。工序9 钻 49孔。工序1 磨削 B面,即4外圆面、10d1右端面、90左端面。工序11 磨削外圆面1011、9。工序1磨削0突台距离轴线24的侧平面。工序1 刻字刻线。工序14 镀铬。 工序5 检测入库。2.6机械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸的确定 “法兰盘”零件材料为H20,硬度1B

19、S,毛坯重量约为28KG,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: mm外圆表面,此外圆表面为IT6级，参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量。表26.1 m外圆表面加工余量:工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精磨外圆0.24507 精车外圆.4.0.39 半精车外圆144561粗车外圆3470.3毛坯5501.02外圆表面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量。表2.6.2 外圆表面m加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车外圆0.5100.24

20、半精车外圆1.500.030粗车外圆41020.6毛坯6101.63面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量。表2.3 面加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.450.6半精车外圆1.45.0.7粗车471.毛坯4492.04、表2.4 B面中两个端面加工余量：工序名称工序余量精车0.2半精车8粗车2毛坯孔0参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量。表2.65 孔20m加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精铰0.100.450铰孔0.21990.08419扩孔.719.7019.7钻孔1818+0.68毛坯

21、206. 表2.6.6 mm外圆加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.596半精车外圆590.7粗车4910毛坯6962.07 mm的右端面)按照工艺手册表-28，铸件重量为8kg，mm端面的单边加工余量为.03.,取Z.0mm,铸件的公差按照表6-2,材质系数取，复杂系数取,则铸件的偏差为;）精车余量:单边为0.2（见实用机械加工工艺手册中表.2-2)，精车公差既为零件公差0.07m;3)半精车余量：单边为0.mm(见实用机械加工工艺手册中表11-27)本工序的加工公差为.1mm；4）粗车余量:粗车的公差余量(单边）为Z=.0-0.2-0.8=2mm;

22、 粗车公差：现在规定本工步(粗车）的加工精度为I1级，因此,可以知道本工序的加工公差为1m，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分;mm右端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下表:工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车端面0.29406半精车端面.894.0.7粗车291.0毛坯392.8. 表2.8 mm左端面加工余量：工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车端面02910.半精车端面.8.20粗车2921.0毛坯390.9、表2.6.9 m右

23、端面加工余量:工序名称工序余量精车02半精车0粗车2毛坯310、表2.610mm圆柱面上离mm孔中心线3mm的平面加工余量:工序名称工序余量半精铣0.7粗铣毛坯11、表2.6.11 m圆柱面上离m孔中心线24mm的平面加工余量:工序名称工序余量精磨5精铣.15半精铣0.粗铣2.1毛坯127部分工序切削用量的计算2.71 工序一 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,前角为1，后角，主偏角93,副偏角10,刀尖圆弧半径0.m,刃倾角-10。（2)确定切削用量(a

24、)确定背吃刀量a （即切深）粗车的余量为5m由于刀杆截面取最大吃刀深度为6mm所以一次走刀完成即ap =4mm。(b)确定进给量查切削用量简明手册：加工材料HT、车刀刀杆尺寸为6*5 、工件直径0mm、切削深度 =4.5m,则进给量为0.1.0。再根据C35L车床及机械制造工艺设计手册表3-13 查取横向进给量取f0.73m。()选择磨钝标准及耐用度根据切削用量简明手册表.9，取车刀后面最大磨损量为0.8-1.0。焊接车刀耐用度T=m。(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HT20（1821BS),a =4.5m，=0.73mm/r,查出 =1.05/

25、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128,查得切削速度的修正系数KTv=.0,K.0,Kr=0.73,Km=(10/BS)12510,Ks=085，Kkv=10。则V=V*T*Ktv*Kkr*KmvKsv*Kkv=1.05*60*.01.0*0.7*0*0.*1.0=4m/min =40/in按CL 车床转速(机械制造工艺设计手册表.11)选择与140/m 相近似的机床转速n16/min，则实际切削速度V=42m/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.2 查得：在上述各条件下切削功率P =17-20,取.0。由于实际车削过程使用条件改变

26、,根据切削用量简明手册表1.292,切削功率修正系数为:Kkrpc=KkrFc=0.8,rpc=KroFc=1.0。则：P = PKkrpcro=187KW根据C36L车床当n =6r/min时，车床主轴允许功率PE=.36。因 PE，故所选的切削用量可在C36L上加工。(f）校验机床进给机构强度车削时的进给力f 可由切削用量手册查表得F=11N。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：kf=.17,o1.0,K =075,则Ff =1140*1.17*1.0*05=00N根据C3L车床说明书(切削用量简明手册),进给机构的进给力Fmax410N(横向进给)因Ffmx，,所选的f =073 进给量可用。综上，此工步的切削用量为：a =45mm，=.73， 3/min，=2