1、1CA6140 车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计说明书全套 CAD 图纸等，联系 153893706姓名： 学号：班级：机制 086机械与电子工程学院2机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计 CA6140 车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容：1.零件图 1 张2.机械加工工艺过程综合卡片 1 张3.机械加工工序卡 1 张4.结构设计装配图 1 张5.结构设计零件图 5 张6.课程设计说明书 1 份姓名： 学号：08108156班级：机制 086班指导教师：机械与电子工程学院3目录一、零件的分析 .2（一） 零件的作用 2（二） 零件的工艺分析 2二、工艺规程设计 .3
2、(一)确定毛坯的制造形式 .3（二）基面的选择 3（三）制定工艺路线 4（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 9（五）确立切削用量及基本工时 13夹具设计： 154一、零件的分析（一）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，同时也起联接作主轴和卡盘的作用。零件的100mm 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 20mm 上部为 20mm 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。 (二) 零件的工艺分析法兰
3、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：1.以 45mm 外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：45mm 外圆，端面及倒角； 100 mm 外圆，过度倒0.17 0.1234圆,内孔及其左端倒角。2.以 100mm 外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：100 mm 端面，45 外圆，端面及倒角；切槽0.12340.1732，内孔的右端倒角。53.以 20mm 的孔为中心加工表面这一组加工表面包括：45 mm 外圆及端面；100 mm 外圆及端面，侧面；0.17 0.123490mm 外圆；45m mm 外圆，过度圆角；49mm 孔和同轴的 6 mm 孔。0.6 0.3它
4、们之间有一定的位置要求，主要是：（1）100 mm 左端面与 20 mm 孔中心轴的跳动度为 0.03mm ；0.12340.45（2）90mm 右端面与 20 mm 孔中心轴线的跳动度为 0.03mm ；0.45（3）45 mm 的外圆与 20 mm 孔的圆跳动公差为 0.03mm 。0.170.45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，然后借助专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。2、工艺规程设计（一）确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料是 HT200。由于该零件是单件生产,而且零件加工的轮廓尺寸不大,考虑零件在机床运行过程中所受
5、冲击不大，零件结构又比较简单，为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。6（2）基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1） 粗基准的选择。选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑当零件有不加工表面是，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若
6、干个不加工表面是，则应以与加工表面相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准；这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选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足够原则） 。现选取法兰盘右端 的外圆及 的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧 m45m90外圆可同时削除五个自由度，再以 的右端面定位可削除 1 自m90由度，达到达到完全定位。2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。（3）制定
7、工艺路线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单件生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量提高精度要求。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序 10 粗铣 20mm 孔两端面工序 20 钻、粗铰孔 20mm工序 30 粗铣 90mm 外圆柱面上平行于轴线的两个平面7工序 40 精铣 20mm 孔两端的端面工序 50 精绞 20mm 的孔工序 60 粗车 45mm、90mm、100mm 的外圆，粗车 B 面与 90 的右端面工序 70 半精车 45、90、 100 的
8、外圆，半精车 B 面与 90mm 的端面，对 100、90、45 的圆柱面倒角，倒 45 两端的过度圆弧，车退刀槽，车 20 内孔两端的倒角工序 80 精车 100mm 外圆面，精车 B 面，精车 90mm 的右端面，精车45mm 的圆柱面工序 90 精铣 90mm 外圆柱面上平行于轴线的两个平面工序 100 钻 4-9mm 透孔工序 110 钻 4mm 孔，钻铰 6mm 的销孔工序 120 磨 45mm、100mm 的外圆工序 130 磨 90mm 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面工序 140 磨 B 面工序 150 刻字划线工序 160 100mm 外圆无光镀铬工序 170 检查入库二
9、 .工艺方案二8工序 10 粗车 100mm 端面，粗车 100mm 外圆柱面，粗车 B 面，粗车90 的外圆柱面工序 20 粗车 45mm 端面及外圆柱面工序 30 粗钻、粗绞 20mm 的内孔工序 40 半精车 100mm 的端面及外圆面，半精车 B 面，半精车 90mm的外圆柱面，对 100mm、90mm 的外圆柱面进行倒角，车 45mm 两端的过渡圆弧，车 20mm 孔的左端倒角工序 50 半精车 45mm 的端面及外圆柱面，车 20mm 孔的右端倒角，车 45mm 的倒角，车 3*2 的退刀槽工序 60 精车 100mm 的端面及外圆面，精车 B 面工序 70 精车 45mm 端面及
10、外圆柱面工序 80 精绞 20mm 的孔工序 90 钻 49mm 透孔工序 100 钻 4mm 孔，钻、绞 6mm 孔工序 110 铣 90mm 圆柱面上的两个平面工序 120 磨 B 面工序 130 磨 90mm 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面工序 140 划线刻字工序 150 100mm 外圆无光镀铬9工序 160 检查三.工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一 采用同时铣削加工两个端面，可以提高效率，而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，故选用方案二车削两端面。由于各端面及外圆柱面都与 20mm 轴线有公差保证，所以加
11、工各端面及外圆柱面时应尽量选用20mm 孔为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下:工序 10 粗车 100mm 端面及外圆柱面,粗车 B 面，粗车 90mm 的外圆柱面工序 20 粗车 45mm 端面及外圆柱面，粗车 90mm 的端面工序 30 钻、扩、粗铰 20mm 的孔工序 40 钻 4mm 孔，再钻 6mm 孔工序 50 半精车 100mm 的端面及外圆柱面，半精车 B 面，半精车90mm 的外圆柱面，车 100mm、90mm 的倒角，车 45mm 两端过渡圆弧，车 20mm 孔的左端倒角工序 60 半精车 45mm 的端面及外圆柱面，半精车 90mm 的端面，车3*2 退刀槽，车
12、 45mm 的倒角，车 20mm 内孔的右端倒角工序 70 精车 100mm 的端面及外圆，精车 B 面工序 80 精车 45mm 的外圆，精车 90mm 的端面工序 90 精绞 20mm 的孔工序 100 磨 100mm、45mm 的外圆柱面工序 110 钻 49mm 透孔10工序 120 铣 90mm 圆柱面上的两个平面工序 130 磨 B 面工序 140 磨 90mm 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面工序 150 划线刻字工序 160 100mm 外圆无光镀铬工序 170 检查以上加工方案大致看来还是合理的.但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,主
13、要表现在工序 40 钻 4mm 孔，再钻 6 mm 孔由于在设计夹用夹具时要以 90mm 圆柱面上的一个平面来定位,所03.以应把铣 90mm 圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻 4 孔，再钻6 mm 孔工序前. 并且工序 30 与工序 50 序可并为一个工序,否则就有点繁03.琐.因此最后确定的加工工艺路线如下： 工序 10 粗车 10mm 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90mm 的外圆柱面工序 20 粗车 45mm 端面及外圆柱面，粗车 90mm 的端面工序 30 钻、扩、粗绞 20mm 的孔 工序 40 粗铣 90mm 圆柱面上的两个平面工序 50 半精车 100mm 的端面及外圆
14、柱面，半精车 B 面，半精车90mm 的外圆柱面，车 100mm、90mm 外圆柱面上的倒角，车 45mm两端过渡圆弧，车 20mm 孔的左端倒角11工序 60 半精车 45mm 的端面及外圆柱面，半精车 90mm 的端面，车3*2 退刀槽，车 45 圆柱面两端的倒角，车 20 mm 内孔的右端倒角工序 70 精车 100mm 的端面及外圆，精车 B 面工序 80 精车 45mm 的外圆，精车 90mm 的端面工序 90 精绞 20mm 的孔工序 100 精铣 90mm 圆柱面上的两个平面工序 110 钻、绞 4-9mm 的孔工序 120 钻 4mm 孔，钻、绞 6mm 孔工序 130 磨 1
15、00mm、45mm 的外圆柱面工序 140 磨 B 面工序 150 磨 90mm 外圆柱面上距离轴线 24mm 的平面工序 160 刻线刻字工序 170 检测入库(4) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘”零件材料为 HT200，硬度 200HBS，毛坯重量约为 2.8KG，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，工序尺寸及毛坯尺寸下：1. mm 外圆表面017.4512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 0.6 4
16、5 0.017 017.45半精车外圆 1.4 45.6 0.1 01.6粗车外圆 3 47 +0.3 .0247毛坯 5 50 0.5 5.02.外圆表面 mm12.034参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称 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 0.6 100 -0。46 12.034半精车外圆 1.4 1006粗车外圆 4 102毛坯 6 106 0.8 8.0163B 面中外圆柱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13精磨外圆 0.2 45 -0.6 12.034
17、5粗磨外圆 0.8 45.2半精车外圆 1 46粗车 2 47毛坯 60 106 1 1064孔 20 mm045.参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差铰孔 0.2 20 +0.045 20 045.扩孔 0.9 19.8 +0.1 19.8 1.0钻孔 9 18 +0.6 18 6.0毛坯 105. mm 的端面017.451）按照工艺手册表 6-28，铸件重量为 2.8kg， mm 端面的单边加017.45工余量为 2.03.0，取 Z=2.0mm，铸件的公差按照表 6-28，材质系数取 ，1M复杂系数取 ，则铸件
18、的偏差为 ； 2S7.082）精车余量：单边为 0.2mm（见实用机械加工工艺手册中表 3.2-2） ，精车公差既为零件公差-0.08；143）半精车余量：单边为 0.6mm（见实用机械加工工艺手册中表 11-27） ，半精车公差的加工精度为 IT9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为 Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为 IT11 级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm，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
19、工余量及最小加工余量之分； mm 端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：017.45由图可以知道：毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）加 工 方 向91精 车 半 精 车 粗 车最 小 余 量最 大 余 量 最 大 余 量最 小 余 量 毛 坯 名 义 尺 寸 96最 大 余 量最 小 余 量15半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48
20、（mm）精车后尺寸为 94mm加工余量计算表工序 加工尺寸及公差铸造毛坯 粗车 半精车 精车最大 96.7 95.2 94.6加工前尺寸 最小 95.2 94.88 94.48最大 96.7 95.2 94.6 94.04加工后尺寸最小 95.2 94.88 94.48 93.96加工余量 2 1.2 0.6 0.2加工公差 7.08-0.32 -0.12 -0.08法兰盘的铸件毛坯图见附图2.5 确定切削用量及基本工时16工序 100 精铣 90 圆柱面上的两个平面(1) 精铣上两平面1) 切削深度 查机械加工工艺师手册表 10-119,取 =1mmpa2) 进给量 查机械加工工艺师手册表
21、10-118 与表 10-119 按机床行选取f=0.2mm/齿3) 切削速度 根据机械加工工艺手册表 10-70,及 10-66,查得V=190min/s. 即 V=11.4m/min4) 确定机床主轴转速 ns= = 36.3r/minWd10cv104.按机床说明书(见工艺手册表 6-39),与 36.3r/min 相近的机床转速为37.5r/min。现选取 =37.5r/min。wn所以实际切削速度= =cv10sdnmin/8.105.37当 =37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为wn mf=fZ =0.2 10 37.5=75(mm/min)mf查机床说明书有 =80
22、(mm/min)mf5)切削工时，按工艺手册表 6.2-1。17t = = =1.125(min)m21fl809铣 2 次的总时间为 2t =21.125=2.25minm3 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第 4 道工序铣距零件中心线分别为 24 和 34的两平面的夹具。本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。3.1 问题的提出本夹具主要用来距中心线 24 和 34 的两平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面时 mm 轴的外端面及 20 孔0.1234 045.的内表面都已加
23、工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择18由零件图可知，待加工平面对 20 的轴线有平行度要求，对 100 的底端045.面有垂直度要求，其设计基准为 20 孔的中心线。本设计选用以 20.孔的内表面和 的底端面为主要定位基面，另选用 100mm 的上端045. 0.1234面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。3.2.2 切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=80mm由机械制造工艺设计手册P 可查得 16铣削扭矩 M CFd=2cFcX
24、YZpafvK切向力 CFcFcXYZpf切削功率 Pm=2Mn10 (kw)3式中：C =558.6F5Pax =1 Fy =0.8 FZ0d =800k =0.9F19f=0.13 n=1450所以当铣距中心轴线 24mm 和 34mm 面时有：=19.65(Nm) 10.83M=80/2x5.3x.91cv=491.35(N)10.8F.cPm=2x19.65x1450x10 =178.97(kw) 3因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7NPm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫
25、圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件F L=Q20dRxF =J 210Q)(2L tgtgd式中 F 夹紧力 (N)JF 作用力(N)Q20L作用力臂(mm)d 螺杆直径0螺纹升角螺纹处摩擦角.1螺杆端部与工件间的摩擦角.2螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有 F = =J 210Q)(2L tgtgd801(5).76xttg = =3075.73N64.显然 F =3075.7
26、3N982.7N=FJ故本夹具可安全工作。3.2.3 定位误差分析夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过 0.02；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过 0.02。夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。213.2.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳
27、动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板，将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位,再将压板旋转复位，拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。22
