CA6140车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计教程文件.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CA6140车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计-此套设计有全套CAD图和卡片，有意者请联系我索取522192623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(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：15一、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

2、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；100mm外圆，过度倒圆,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：100mm端面，45外圆，端面及倒角；切槽32，内孔的右端倒角。3.以20mm的孔为中心加工表面这一

3、组加工表面包括：45mm外圆及端面；100mm外圆及端面，侧面；90mm外圆；45mmm外圆，过度圆角；49mm孔和同轴的6mm孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：（1）100mm左端面与20mm孔中心轴的跳动度为0.03mm；（2）90mm右端面与20mm孔中心轴线的跳动度为0.03mm；（3）45mm的外圆与20mm孔的圆跳动公差为0.03mm。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。工艺规程设计1） （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

4、件加工的轮廓尺寸不大,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，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。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。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

5、以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面是，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自由度，达到达到完全定位。（三） 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

6、。制定工艺路线1. 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。工艺路线方案一(四) 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的外圆，半精车B面与90mm的端面，对100、90、

7、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160100mm外圆无光镀铬工序170检查入库二.工艺方案二工序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

8、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150100mm外圆无光镀铬工序160检查三

9、.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90m

10、m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160100mm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

11、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,主要表现在工序40钻4mm孔，再钻6mm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6mm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的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车90mm的外圆柱

12、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100mm、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检测入库机械加工余量、工序

13、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0.6450.017半精车外圆1.445.60.1粗车外圆347+0.3毛坯5500.52.外圆表面mm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0.6100-0。46

14、半精车外圆1.41006粗车外圆4102毛坯61060.83B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精磨外圆0.245-0.6粗磨外圆0.845.2半精车外圆146粗车247毛坯60106114孔20mm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0.220+0.04520扩孔0.919.8+0.119.8钻孔918+0.618毛坯105.mm的端面1）按照工艺手册表6-28，铸件重量为2.8kg，mm端面的单边加工余量为2.03.0，取Z=2.0mm，

15、铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为；2）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；3）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

16、工余量有最大的加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：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）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（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加工前尺寸最大96.795.294.6最小95.294.8894.48加工后尺寸最

17、大96.795.294.694.04最小95.294.8894.4893.96加工余量21.20.60.2加工公差-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=1mm2)进给量查机械加工工艺师手册表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/min按机床说明书(见工艺手册表6-39),与36.3

18、r/min相近的机床转速为37.5r/min。现选取=37.5r/min。所以实际切削速度=当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为=fZ=0.21037.5=75(mm/min)查机床说明书有=80(mm/min)5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=1.125(min)铣2次的总时间为2t=21.125=2.25min3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

19、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孔的内表面都已加工出来，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

20、P可查得铣削扭矩M切向力切削功率Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6x=1y=0.8d=80k=0.9f=0.13n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有：=19.65(Nm)=491.35(N)Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw)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

21、，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FL=F=式中F夹紧力(N)F作用力(N)L作用力臂(mm)d螺杆直径螺纹升角螺纹处摩擦角.螺杆端部与工件间的摩擦角.螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F=3075.73N显然F=3075.73N982.7N=F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

22、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。3.2.4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。-