车床法兰盘加工工艺及夹具设计.doc
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1、 西南科技大学本科毕业设计(论文) Southwest university of science and technology本科毕业设计(论文)CA6140车床法兰盘加工工艺及夹具设计学院名称制造科学与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名吴俊伶学 号5120154771指导教师李占锋 教授二一九年六月CA6140车床法兰盘加工工艺及夹具设计摘要本次设计首先分析了CA6140车床法兰盘这个零件,了解其作用。然后开始从零件图和任务书分析设计零件毛坯,设计并修正工序,算出每道工序切削用量和基本工时填入工艺卡。专用夹具设计需要首先解决定位元件的设计,再设计夹紧机构,最后设计其他零件和夹具
2、体。Autocad是本次设计的主要绘图软件,在设计夹具谁还用到了UG来构建三维图形。关键词:机床零部件;法兰盘;加工工艺;夹具Flange Processing Technology and Fixture Design of CA6140 LatheAbstractThis design first analyzed the CA6140 lathe flange part to understand its role. Then start to analyze the design part blank from the part drawing and task book, desig
3、n and correct the process, calculate the cutting amount and basic working time of each process into the process card. The special fixture design needs to first solve the design of the positioning component, then design the clamping mechanism, and finally design other parts and clips.Autocad is the m
4、ain drawing software for this design. In the design fixture, who used UG to build 3D graphics.Key words: machine tool parts; flange; processing technology; fixture目录第1章 绪论51.1 课题背景51.2 国内机械加工工艺的发展现状51.3 国内现代机床夹具发展现状61.4 本文设计内容和研究方法61.4.1 设计内容61.4.2 研究方法7第二章 零件工艺的总体设计72.1 CA6140法兰盘的介绍及主要技术分析72.1.1 零件
5、的作用72.1.2 零件加工表面工艺分析72.2 生产规模分析及毛坯制造方案的确定82.2.1 毛坯尺寸确定82.3工艺路线详细设计82.3.1加工基准选择82.3.2 工艺方案9第三章 加工工艺的详细设计103.1 加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定103.2切屑用量选择及基本工时计算133.2.1 工序1的切削用量及工时定额133.2.2 工序2的切削用量及工时定额213.2.3 工序6的切削用量及工时定额253.2.4 工序11的切削用量及工时定额28第4章 专用夹具设计304.1钻6,4孔的夹具设计304.1.1定位方案设计304.1.2定位误差的计算314.1.3夹紧方案314.1.
6、4 夹具总体及关键零件设计314.2铣距零件中心线为24mm和34mm的两平面夹具设计314.2.1 定位方案设计314.2.2 定位误差分析314.2.3 夹紧方案及夹紧力计算324.2.4 夹具总体及关键零件设计33第1章 绪论1.1 课题背景在经济不断发展和科学不断进步的时代背景下,现代机械越来越受到国家和人民的重视。在漫长的时间实践探索后发现,加工工艺是机械工作的主体。机械制造的概念就是从毛坯到成品的加工过程。在不断的引进学习先进技术后,我国的机械制造工业有了一个完整的雏形,行业规模还在不断延伸,机械制造工业已然成为我国工业的中流砥柱。与此同时,机械制造业随着国家产业结构的不断优化也在
7、不断的发展和进步。1.2 国内机械加工工艺的发展现状自从我们进入21世纪,我国逐渐完善了社会主义市场经济。在全世界的产业结构都在不断优化的时代背景下,国家的国力和国家竞争力的提升主要来源于科技方面的进步。已经成为经济发展的根基的高新技术产业很有可能成为未来产业发展的方向。在机械制造方面,我们国家与其他国家存在着紧密的关联,为了与世界先进技术接轨,我们需要在提高国家机械制造水平这件事上下大功夫。为了面对全球范围内的激烈竞争,首要的任务就是大力发展科技,提高制造水准,这也是全国人民迫切的愿望。中国的机械制造企业比发达国家起步晚,与此同时,外国对我们机械制造技术封锁比较严密。所以我国的机械加工技术大
8、部分都是自己不断摸索出来的。尽管如次,我国还是在相对较短的时间里,成为了全球第四大机械制造国家。下一步的目标是由机械大国转变为机械强国,提高我国的机械制造技术。机械制造企业发展的速度取决于新产品的研发速度和机械制造的核心技术。我国新产品的平均研发周期是美国的3-4倍,这就反映出我国缺少高端技术研发人才,保证不了机械产品的快速更新。为了保证机械制造业的发展,我国应该加大对高新技术人才的引进,保证新产品的研发速度。1.3 国内现代机床夹具发展现状随着中国机械加工业的发展和机床夹具装置不断得到改进的同时,机床夹具装置在通用性和精度方面依旧还有很大的进步空间。这种不足妨碍了机械加工技术的优化和升级。大
9、多数制造公司在机床夹具的多功能性方面做了很多努力。机床夹具大致可分为以下4类:组合装置 - 各种专用夹具的组合。把不同的标准专用夹具组合成一个聚集体,可以用于各种机床加工不同的零件,从而在保证加工精度的条件下提高夹具的多功能性和使用率,降低废品率。缺点是多个夹具的组合会加大整个夹具的体积和重量,这将不可避免地导致安装和使用的不便。还有就是组合夹具的应用推广会受到其本身较高的一次性投资得限制。分组夹具 - 分组夹具也可通过修改专用夹具获得,这些夹具安装在通用部件上以更换部件以提高多功能性。夹紧元件的可更换部分必须适合于相应的加工对象。当使用单台机器加工不同尺寸的零件时,使用分组夹具比使用其他类型
10、的夹具要好得多。美中不足的是,分组夹具高精度和通用性的优点并不能掩盖自动化程度目前还不能满足现代机床加工的严格要求的缺陷。自动化夹具 - 以实现加工自动化为目的,相应夹具的自动化要求也在不断提高。在自动化生产线中,自动化夹具可以自动更换夹具以满足加工需求,更换速度远远超过手动更换。使用自动化夹具时,有必要设计夹具运输和更换过程,以便需要更换的夹具能够快速准确地到达指定位置。此外,必须通过自动切屑清洁装置快速移除由高速自动切割产生的大量切屑,以避免影响正常的切割工作。需要注意机床和夹具之间的润滑工作,以避免在加工过程中不可避免产生的巨大磨损。数控机床夹具 - 数控机床已广泛应用于机械加工业的快速
11、发展的背景下。数控机床具有加工精度高,速度快,产品转换容易,自动化程度高,应用广泛等特点。 同时,数控机床对夹具有更高的要求:首先,机床夹具必须满足高精度零件的相对较高的加工要求,并且必须能够快速更换和夹紧。其次,机床坐标系应简洁明了,便于转换计算。1.4 本文设计内容和研究方法1.4.1 设计内容1. 重新绘制产品零件图,弄清产品作用、生产模式和批量,零件重要表面分析和要求2. 计算余量,设计毛配图3. 设计粗基准、精基准,考虑各表面成型方法和加工设备,考虑加工阶段划分,最后拟定工艺方案和工艺路线,记录下工艺路线的改进过程,方案比较合选定最佳工艺方案,明确每道工序的定位基准;填写工序卡片。4
12、. 绘制工序简图,基准分析,计算工序尺寸、切削用量、工艺时间,填写各工序卡片。5. 设计两套夹具(包括定位设计,定位误差分析计算,夹紧方案设计,夹紧力计算,绘制夹具装配图和零件图)6. 撰写毕业论文,填写过程记录册,外文翻译,答辩PPT1.4.2 研究方法本次设计的研究方法是参考书籍和老师指导同步进行。由老师布置每周的任务,学生通过查阅相关书籍完成任务,到第二周在进行检查。如此一步一步进行,将整个毕业设计分解成为每周的小任务,逐步完成。第二章 零件工艺的总体设计2.1 CA6140法兰盘的介绍及主要技术分析2.1.1 零件的作用法兰CA6140属于圆盘部件,主要用于卧式车床。车床的齿轮箱安装在
13、主轴箱上并固定在凸缘上并居中。凸缘的内孔适于将所述主轴的中间轴承的外圈,和外圆被匹配到齿轮体的孔中,齿轮正确啮合的条件就是主轴三个轴承孔同心。主要功能是利用标记的刻度来实现刀具的纵向进给。零件100的外圆上的刻度线可以和刻度盘上的刻度值相匹配,使操作人员可以直接读取设定值。零件左45外圆上的定位孔是实现精确定位的关键。法兰通孔表示扭矩传递的49孔,本身几乎不受力。2.1.2 零件加工表面工艺分析一外圆部分由零件图可知外圆柱面100,左45,90,右45的表面粗糙度分 Ra0.4, Ra0.4和Ra0.8。要达到这样的粗糙度要求,参考书机械制造技术基础课程设计推荐的加工路线是:粗车半精车粗磨精磨
14、。二 平面部分本零件需要加工的平面有100左右端面、90左右端面和右45右端面,还有90圆柱面上距离设计基准24mm和34mm的平面。这些平面的加工方法是粗车半精车精车抛光。三 孔此零件需要加工的孔由20的通孔,左45圆柱面上的孔和90端面上的通孔。加工工艺选用:钻扩铰。2.2 生产规模分析及毛坯制造方案的确定2.2.1 毛坯尺寸确定由任务书得知CA6140车床法兰盘的生产纲领是年产2000件产品,又由零件图得知该零件的重量是1.4kg。CA6140车床法兰盘的生产类型是轻型中批生产(参考机械制造技术基础课程设计表2-3)。零件的材质是HT200,根据机械制造技术基础课程设计表2-5得出材质为
15、铸铁的中批小型零件应该选用压力铸造件,制造精度为IT8-11。机械加工余量等级和铸件的尺寸公差等级分别为E级和9级。参考查阅金属机械加工工艺人员手册和铸件 尺寸公差与机械加工余量(GB/T 6414-1999)可得下表 单位:mm加工面相关参数最终机械加工后的尺寸要求的机械加工余量铸件公差铸件毛坯的基本尺寸总长度 91910.72.293.6内部通孔20200.41.718.35左45圆柱面450.4251.8右45圆柱面450.4246.8100外圆柱面1001.12.5103.4590外圆柱面900.72.292.5其他尺寸可以通过计算获得。2.3工艺路线详细设计2.3.1加工基准选择基准
16、在加工工艺设计中的分量不轻。基面选择的正确性会对到零件加工质量和生产率造成巨大的影响。如果选择错误,零件的加工工艺会出现相当多的问题,还有可能造成零件废品率大大提高,致使加工生产无法按照预想进行。当基准不重合的情况出现,必须进行尺寸换算。粗基准的选择-在考虑到粗基准应该选用加工余量小而均匀的重要表面,来保证该表面由足够而均匀的加工余量现选取右45外圆柱面和90右端面作为粗基准。以限制工件的5个自由度为目的,需要在CA6140上用通用夹具三爪卡盘夹住工件,实现完全定位。精基准的选择-选择精基准是主要需要考虑的问题是在保证机械零件加工精度的同时使机械零件装夹容易、准确和可靠。为了把由定位基准转化引
17、起的误差降到最低,保证加工精度,应该尽可能选择使用设计基准作为定位基准。参看零件图可以发现:20的通孔是CA6140车床法兰的设计基准,所以选择20的通孔作为精基准。2.3.2 工艺方案工序1 粗车100左端面,粗车90左侧面,粗车100外圆,粗车左45的外圆,粗车100右端面工序2 粗车右45右端面,粗车90右侧面,粗车右45外圆,粗车90外圆工序3 扩孔至19.8mm工序4 半精车100左端面、90左端面、100外圆、左45外圆、90外圆,100右端面,车过渡圆R5,倒角(100)、倒角(90)。工序5 半精车右边45右端面、90右端面、右边45外圆,车倒角(45右侧),车3X2退刀槽工序
18、6 粗铰19.94,精铰20工序7 精车100左端面,倒角(内孔左侧),精车90右端面,倒角(内孔右侧)工序8 粗铣,精铣两侧面工序9 钻4孔,铰6孔工序10 钻4X9孔工序11 磨削45外圆,磨削100外圆,磨削90外圆,磨削B面工序12 磨削90上距轴心24mm平面工序13 抛光B面工序14 100外圆镀铬工序15 检验入库第三章 加工工艺的详细设计3.1 加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定硬度200HBS的灰铸铁是CA6140车床法兰盘零件材料,熔模铸造件,查机械制造技术基础课程设计表2-3可得生产类型为轻型中批生产。 加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸可以根据零件材料、铸造方式
19、、生产类型、加工工艺等已知条件确定,结果如下:1.mm外圆表面此外圆表面公差等级为IT6级,参照实用机械加工工艺手册给出各工序尺寸、毛坯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此外圆表面公差等级为IT6级,参照实用机械加工工艺手册给出各工序尺寸、毛坯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半精车外圆1.41006粗车外圆4102毛坯61060.83 B面中外圆柱面此外圆表面公差等级为IT6级,参
20、照实用机械加工工艺手册给出各工序尺寸、毛坯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此外圆表面公差等级为IT8级,参照实用机械加工工艺手册给出各工序尺寸、毛坯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. 45mm的端面1)单边加工余量可以查实用机械加工工艺手册表6-28得为2.03.0,取Z=2.0mm,取铸件的偏差为; 2)精车余量:单边
21、加工余量可以查实用机械加工工艺手册得为0.2mm,精车公差为-0.08;3)半精车余量:单边加工余量可以查实用机械加工工艺手册得为0.6mm,半精车公差的加工精度为IT9,本工序的加工公差参考机械精度设计与检测表2.1可以知道为-0.12mm;4)粗车余量:粗车的公差余量为总余量减去精车和半精车余量则:;粗车公差:粗车的加工精度参考机械制造技术基础课程设计可知为IT11-IT13级,取IT11作为本次粗车的加工精度。因此,参考机械精度设计与检测表2.1可知加工公差为-0.32mm。加工余量计算表 单位:mm 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9
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