CA6140车床法兰盘夹具及加工工艺设计.doc

此论文配有相关CAD图纸、加工工艺流程卡片！X X学院毕业设计说明书课 题： CA6140车床法兰盘夹具设计 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 目 录一、序言 (1)（一）设计目的(1)（二）设计的要求(1)（三）设计的内容及步骤(2)二、零件的分析(2)（一）零件的主要技术要求(2)（二）零件的工艺分析(2)三、工艺规程设计(3)（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、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(6)（五）确定切削用量及基本工时(8)四、夹具设计 (19)（一）问题的提出 (19)（二）夹具设计 (20)致谢(22)参考资料(24)一 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，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。希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼他们分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。（一） 设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1） 能熟练运用制造技术基础课程中的基础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） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）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。（二） 设计的要求机械制造技术基础课程设计题目为：后罗拉过桥摇（零件的机械加工工艺规程及工艺类装备）。生产纲领为大批量生产。设计的要求包括以下几个部分：零件图1张毛坯图1张机械加工工艺过程综合卡片1张钻床夹具装配图1张钻床零件图1张课程设计说明书1份（三） 设计的内容及步骤设计的内容及步骤包括以下三部分：1. 零件的分析；2. 工艺规程设计；3. 夹具设计。二 零件的分析（一） 零件的主要技术要求法兰盘有两组加工表面，有一定的位置要求。1.100左和90右端面有对轴的圆跳动度均为0.032.孔20mm要求加工粗糙度为1.6，上下两面粗糙度为0.8。3.工件材HT200，铸件。（二） 工艺分析CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以45为中心的加工表面这一组加工表面包括：100，90，45的外轮廓，以及其左右端面，100左和90右端面与孔的中心线有位置要求，45抛光。这三个外轮廓都没有高的位置度要求。2.以20为中心的加工表面这一组加工表面包括：20的孔，以及其左右两个端面。这两组表面有一定的粗糙度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。3.为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和粗加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。三 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式1.选用材料：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。2.生产类型：考虑到汽车在运行中要经常加速及正，反向行驶，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的正确合理，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，更有甚者，还会造成零件成批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取100的加工外轮廓表面作为粗基准，利用三爪限制5个自由度，通过尾座限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行车削。2.精基准的选择精基准就是以加工过的表面进行定位的基准。选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则1）基准重合的原则2）基准不变的原则3）互为基准，反复加工的原则4）自为基准的原则5）应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简单。考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求我选用底面为精基准，并采用一面两孔的形式定位，限制6个自由度为完全定位。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床与专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。1.工艺方案（一）：制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一工序1 钻，扩孔20，倒角45°工序2 粗车 半精车两孔20端面工序3 粗车 半车镗100外轮廓，倒角45°工序4 粗车 半精车90外轮廓，倒角45°工序5 粗车 半精车左45圆柱侧面工序6 粗车 半精车右45圆柱侧面工序7 粗磨45圆柱侧面工序8   钻四个9mm的孔工序9  钻4mm、扩铰孔6mm工序10    半精磨精磨粗车45圆柱侧面工序11 将B面抛光工序12 100mm外圆刻字工序13 100mm无光镀铬工序14   检验工序15   入库方案二工序1 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100的倒角，镗18的孔工序2 粗车右45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰20的孔工序3 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面3*2的槽，R5的圆角工序4 粗铣45右端面工序5 粗，精铣100左端面工序6 钻四个9工序7 钻，铰左面F面上的台阶孔工序8 钳工去毛刺工序9 粗，精磨100，90，45的外圆。工序10 B面抛光工序11 100的左端面刻字工序12 100的外圆无光渡铬工序13 检验工序14 入库经过综合考虑CA6140车床的法兰盘工艺路线方案:工序1 粗车左边100，45，90外圆，粗车各端面，粗车90的倒角，100的倒角，镗18的孔工序2 粗车右45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰20的孔工序3 半精车左端100，左右端45外圆以及各端面 3*2的槽，R5的圆角工序4 粗铣90左右端面工序5 钻四个9工序6 钻，铰左面F面上的台阶孔工序7 钳工去毛刺工序8 粗，精磨100，90，45的外圆。工序9 B面抛光工序10 100的左端面刻字,100的外圆无光渡铬工序11 检验工序12 入库本道工序主要用到一个专门夹具用来夹住左端100的圆盘 但效率较高，而且位置精度较易保证。工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合。（四）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钢，硬度207241HBS，毛坯重量约为2kg，生产类型为中批生产，毛坯采用铸造。根据上述原始资料加工工艺，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如下：1.端面的加工余量为3mm，查机械制造工艺标准应用手册（以下简称工艺手册）表4.3-38得。3.内孔mm 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于IT-IT8之间，参照工艺手册表4.3-24 4.3-36确定加工余量为：钻孔： 15mm （钻孔的最大尺寸） 钻孔： 18mm 2Z=3mm扩孔： 19.7mm 2Z=1.7mm精镗： 19.9mm 2Z=0.2mm细镗： mm 2Z=0.1mm4. 45mm外端面的加工余量1）.按工艺手册表4.3-38，粗加工孔外端面的单边加工余量为3mm，取Z=3mm。2）.磨削余量：单边0.2mm（工艺手册，磨削公差即零件公差-0.07mm。3）.铣削余量：磨削的公称余量（单边）为： Z=2.0-0.2=1.8（mm）根据以上尺寸的公差和加工余量来确定此法兰盘的毛坯图。（五）确定切削用量及基本用时1.工序1 粗车 半精车100左端面，100，190，左45外轮廓及倒角。（1）确定车刀 90 45刀（2）切削深度现在全部切除进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2（3）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（4）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 （5）切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时2.工序2 车右45外圆及端面，3×2槽R5圆角（1）确定车刀 刀（2）切削深度现在全部切除（3）进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2 （4）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（5）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时3.工序3 粗车，半精车右45外轮廓及其余端面，3×2槽R5圆角（1）确定车刀 刀（2）切削深度现在全部切除（3）进给量根据表机械加工工艺手册表27-2选计算切削速度机械加工工艺手册表27-2 （4）确定主轴转速 取n=480则实际切削速度为165.8r/min（5）计算所需功率主切削力F2按机械加工工艺手册表27-14 主切削力 其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15机械加工工艺手册表27-15 切削时消耗功率Pc为 Kw（6）检验机进给采流强度径向切削力按机械加工工艺手册表27-14 其中 则轴向切削力其中 联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为（7）切削工时4.工序4 钻，扩20，车倒角 1） 选择钻头选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18钻头几何形状(表2.1及表2.2)双锥,修磨横刃 =30° 2=100° b=3.5 0=11° b=2mm L=4mm2).选择切削刀具进给量f 1>按加工要求决定进给量: 根据表2.7 当加工要求为H12HB 精度铸铁HBS>200 d0=18mm f=0.430.53mm/r由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1  f= 0.430.53 mm/r2>按钻头强度决定进给量根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r3>按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9 当HBS>210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见设计手册表4.2-11)进给量为0.6mm/r从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.430.53mm/r根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表2.12 当d0=18 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min切削进度由表2.15 HBS 170240, f=0.5mm/r d>20 Vc=16m/min  n =1000V/d0=1000×16/(3.14×20)=254.7r/min检验机床扭矩及功率根据表2.20 当f=0.5mm/r d0<19 时 mt=64.45 N*M根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时 Pc=1.1KW查设计手册表4.2-11 PE=2.2KW由于MC<Mm PC<PE 故选择之切削用量可用,即f  =0.5min/r nc=250r/min  Vc=16m/min3)计算基本工时L=L+Y+,L=30 mm 入切量及超切量由表2.29 查出Y+=10mmtm =L / nf=(30+10) / (250×0.5)=0.32min两孔tm=0.32×0.2=0.64min5.工序5 粗铣 半精铣90左右两端面1）.选择工具  切削手册>根据表1. 选择YG6硬质合金刀具根据表3.1 铣前深度ap4 铣削宽度ae90 端铣刀直径D0=100mm由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=102 >铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200>150,r0=0°0=8°Kr=45°Kre=30°Kr=5° s=-20° 0=8° bq=1.22）选择切削用量13>  决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.56.3 所以可以在一次走刀内切完)ap=h=2mm14>  决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW查表3.5时 fz=0.140.24mm/z 取fz=0.1815>  选择铣刀磨纯标准及刀具寿命 根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8)16>  根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min n t =32r/min Vft=490mm/min各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89 Ksv=ksn=ksvf=0.8故:Vc=Vt kv=98×0.89×0.8=70m/minn=nt kn=322×0.89×0.8=230r/minVf=Vft kvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min根据X52K型立铣说明书(设计手册表4.2-35)选择n =300r/min  Vfc=375mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为VC=d0n /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/minFzc=vfc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z17>  根据机床功率: 根据表3.24 当HBS= 170240 ae9mm ap2 d=100 Z=10 Vf=375mm/min近似Pcc=3.8KW根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW故Pcc<Pcm 因此所选择的切削用量可以采用即ap=2 Vf=375mm/min n=300r/min Vc=94.2m/min fz=0.125mm/z18>  计算计算基本工时式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 / 375=0.56min6.工序6 钻孔4×91）钻孔41.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=8.8 mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=30°  2=118°  be=3.5mm 0=12° =55°2.选择切削用量1>按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) ×0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2>决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3>决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/minn =1000V/d0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min7.工序7 钻孔4及6孔1).钻孔41.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=30°  2=118°  be=3.5mm 0=12° =55°2.选择切削用量1>按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) ×0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2>决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3>决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/minn =1000V/d0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3.计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min2).扩61.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃=30°  2=118°  be=3.5mm 0=12° =55°2.选择切削用量1>按加工要求决定进给量根据表2.7 当加工要求为H12HB精度铸铁硬度HBS200d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则f =(0.360.44) ×0.95=0.340.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r2>决定钻头磨纯标准及寿命由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min3>决定切削速度由表2.15 硬度HBS200219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/minn =1000V/d0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min由钻床说明手册选取 n=400 r/min3).计算工时tm =L / nf= L+Y+/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。8.工序八 粗精磨100左端面，90右端面，45-0.6外圆，抛光，100左端面刻字，无光镀鉻(1)选择砂轮。见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127（DBd）。(2)切削用量的选择。砂轮转速（见机床说明书），。轴向进给量（双行程）工件速度径向进给量/双行程(3)切削工时。当加工1个表面时 （见工艺手册表6.2-8） 式中L-加工长度73mm； b-加工宽度，68mm； -单面加工余量，0.2mm； K-系数，1.10；v-工作台移动速度（m/min）；-工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）；-工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）。 当加工端面时 四 夹具设计（一）问题的提出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道工序铣削90左右两端面铣床夹具。（二）夹具设计铣削90左右两端面专用夹具设计 为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度和生产成本通常需要设计专用夹具，我设计的是该道工序的专用夹具设计铣削90左右两端面夹具。 1.工件装夹方案的确定 工件装夹方案的确定，首先应考虑满足加工要求。端面B面与中心孔均有位置精度要求，可以通过其中的任意一个进行定位来保证。 在加工过程中，应该对工件的6个自由度都进行限制，在该设计中，通过三抓与100-0. 6进行配合，左端面与夹具表面压紧来限制5个自由度，通过个锥形定位销来限制工件绕Z轴转动的自由度，这样，达到工件的完全定位。 工件定位方案的确定除了考虑加工要求外，还应结合定位元件的结构及加紧方案实现的可能性而予以最后确定。考虑到工件为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度，宜采用尽可能简单的加紧装置，该设计中采用V型快一个 椎形定位销完成在加工完成后，只需松一下锥形定位销，就可以取出工件，较为简便。由于该夹紧装置主要是压紧工件，限制Z方向的自由度，而本工序采用的是铣床，因而不需要很大的加紧力。 定位销（见夹具装配图）实现定位。定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为三爪卡盘和锥形定位销. 其它元件的选择与设计夹具的设计除了考虑工件的定位和加紧之外，还要考虑夹具如何在机床上定位，以及加工中的辅助装置等。设计中的一个重要方面就是要考虑如何将夹具与机床工作台进行连接和固定，设计的关键就是既要保证连接的可靠性又要考虑到装、卸的方便。 2. 夹具的使用在使用本夹具时,按照以下步骤进行:1）工件在卡爪间放正，轻轻夹紧。2）开机，使主轴低速旋转，检查工件有无偏摆。若有偏摆，应停车后，轻敲工件纠正，然后拧紧三个卜爪，固紧后，须随即取下板手，以保证安全。 3）移动车刀至车削行程的最左端，用手转动卡盘，检查是否与刀架相撞。致谢毕业设计是毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，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。通过这次课程设计对我们学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。在设计过程中我们发现了许多在学习和应用知识的不足之出，尤其锻炼了我们结合实际综合考虑问题的思路和解决问题的能力。我们深刻体会到基础知识必须要扎实才能有更好的学习和创造性的思维。所以在今后的学习和工作中，我们要更多的注重基础知识的学习。另外在设计过程中我们还有许多小的错误导致拖延了设计时间和扰乱设计思路，让我们明白了“把一件简单的事做好就不是一件容易的事”的道理。从而，我们无论做什么事都要努力尽力去做好。最后，我们衷心的感谢赵彤涌老师的大力指导和帮助！还有在设计过程中支持和帮助过我们的各位同学！ 参考资料1.机械制造技术基础课程设计指导书太原理工大学教研组2.金属工艺学(第四版)主编：邓文英3.机械加工工艺师手册主编：杨叔子4.机械工人切削手册(第四版)机械工业出版社5.机械制造技术基础主编：吕明 曾志新6.机械加工工艺装配设计手册机械工业出版社25