法兰盘工艺及夹具课程设计说明书.doc

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1、CA6140法兰盘机械加工工艺规程及工艺装备设计:序言机械制造工艺学课程设计是我们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.这是我们在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。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳

2、请各位老师给予指导。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。零件的 100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。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20 的孔为中心加工表面；2 两端面；3 以100为中心的加工表面。 它们之间的位置要求主要是：（1）90mm 左端面与45 mm孔中心轴的跳动度为5mm ；（2）90mm 右端面与 45 mm孔中心

3、轴线的跳动度为0mm 。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，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。二 确定生产类型法兰盘年产量11150件/年，该零件质量约为1.34kg。根据教材表3-3生产类型与生产纲领的关系。可确定其生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法选用永久型铸造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。根据机械制造工艺设计简明手册P38可知公差等级为CT9级。三 确定毛坯（一）确定毛坯的制造形式 零件材料是HT200。零件年产量是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法

4、为砂模机器造型。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。 （二）确定铸件加工余量及形状 查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用加工余量MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示： （三）绘制铸件零件图四 工艺规程设计（一）选择定位基准 1 粗基准的选择：因为法兰盘可归为轴类零件，一般以外圆作为粗基准。一般以非加工表面作为粗基准，但本零件各面均需加工，此时应以加工余量最小的面为粗基准，所以对于本零件可以先以法兰盘右端45的外圆及90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧45 mm外圆可同时削除五个

5、自由度，再以90的右端面定位可削除自由度。2 精基准的选择：精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以20mm孔为精基准。（二）制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。1 工艺路线方案(一)工序 钻、扩、铰20的孔，以右端45的外圆为粗基准。(二)工序 粗车100外圆，B面，90外圆及右侧面，3x2槽，45外圆。粗车零件左右端面(三)工序 粗车零件左右端面，并倒20孔的倒角，

6、以及零件右端45度倒角。(四)工序 半精车100外圆，90外圆。(五)工序 半精车零件左端面。(六)工序 精车100外圆，并倒100，90的倒角。(七)工序 精车零件在端面。(八)工序 粗铣 90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。(九)工序 钻 49孔。(十)工序 钻4孔，铰 6孔。(十一)工序 磨削90外圆及右侧45外圆。(十二)工序 抛光B面。(十三)工序 刻字画线。（十四）工序 镀铬。（十五）工序 检测入库。（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定：1.加工余量的确定：由于本零件材料为灰铸铁，由工艺手册得，毛坯为双侧加工，MA为G，加工精度为8到10级，这里选取9级。则，由机械制造工

7、艺设计简明手册表2.2-4得：零件延轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm100径向加工余量为6mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm45径向加工余量为2x2.5mm=5mm由机械零件工艺性手册表：2-64得：100，90柱体圆角为：R=2mm；右端45的圆角为：R=4mm；铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为：R=5mm，C=3mm，H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图（见附图）。2.确定切削用量及基本工时：工序 钻，扩，铰20孔1.加工条件工件材料： 工件材料是HT200 硬度170241HB，取190

8、HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰20孔机床：转塔车床C365L2.计算切削用量（一）钻 18孔（1）刀具选择：查机械制造工艺设计简明手册选用 18高速钢锥柄标准花钻。（2）切削用量选择：查切削用量手册得：f=0.700.86mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.76mm/r。查切削用量简明手册取V =13m/min=230r/min按机床选取n =238r/m,故=18m/min(3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(fn)=0.66min。（二）扩19.8 孔)（1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：查切削用量简明手册

9、得：f=0.901.1mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由现代机械制造工艺流程设计实训教程得公式：扩=（1/21/3）钻 查切削用量简明手册取=0.29m/s=17.4m/min=（1/21/3） =5.88.7m/min=93140r/min按机床选取n =136r/m,故=8.5m/min (3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(fn)=(91+14+2)/(0.92136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2 （三）铰20 （1）刀具选择： 选择20高速钢锥柄机用铰刀（2）确定切削用量：背吃刀量ap

10、=0.12。由切削用量简明手册表2.11 f=1.32.5mm/r,取f=1.68由切削用量简明手册表2.30得=7.9m/min=125.8 r/min按机床选取 =136 r/min所以实际切削速度=8.54m/min (3)计算基本工时：T=(L+L1+L2)/(f*n) =0.44min工序 粗车100外圆、车B面。车90外圆及右侧面、3x2槽、45外圆（一）加工条件机床选择：CA6140车床刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 刀具2：刀片材料为高速钢，成型车刀，刀杆尺寸30x45 刀具3：刀片才；材料高速钢，切断车刀，刀杆尺寸16x25（二）计算切削用量（1）粗

11、车100外圆 用刀具1（a）确定背吃刀量a (即切深a )： 粗车的余量为1.5mm，一次走刀完成，即a =1.5mm。（b）确定进给量： 查切削用量简明手册：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =1.5mm，则进给量为0.60.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。选择磨钝标准及耐用度：根据切削用量简明手册表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.81.0。焊接车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=57.46 m/min=172 r/min按CA6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）

12、选择与172r/min相近似的机床转速n =200r/min,则实际切削速度V = 66.6m/min。（d）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T=0.149min（2）粗车 90外圆 选择刀具：用刀具1。（a）确定背吃刀量 粗车外圆ap=1.1mm。（b）确定进给量由切削用量简明手册HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为90mm，则f=0.60.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。由切削用量简明手册表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.81.0，焊接耐用度T=60mm。（c）确定切削速度VC根据切削用量简明手册表1.27=4

13、4 m/min=147.6 r/min按CA6140车床转速 选择与157.5r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =47.728 mm/min。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=0.153min(3) 粗车45 外圆 选择刀具1 （a）确定切削深度粗车外圆，一次走刀，则ap=1.1mm。（b）确定进给量由切削用量手册，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为45mm，则f=0.40.5mm/r。再由简明手册表4.23查取f =0.45mm/r。 （c）确定切削速度VC根据切削用量手册表1.27查取：=62.7 m/m

14、in=399 r/min按CA6140车床说明书，选择与399r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度V = 62.8mm/min。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn) =0.286min。（4）成型车刀加工B面 （a）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。T=120min（b）确定进给量f=0.0350.070mm/r。取f =0.050mm/r。（c）确定切削速度VC根据切削用量手册表1.27查取：=40.602 m/min=121.987 r/min按CA6140车床说明书，选择与121.987r/min相近似的机床转速n =125r

15、/min,则实际切削速度V =41.605mm/min。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn) =11.04min。（5）车90右端面及3x2槽（a）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。（b）确定进给量由切削用量手册表1.4，f=0.60.9mm/r。根据CA6140机床说明书（见工艺手册表1.31）取f=0.86 mm/r（c）确定切削速度VC根据切削用量手册表1.27查取：=13.965 m/min=46.815 r/min按CA6140车床说明书，选择与46.815r/min相近似的机床转速n =50r/min,则实际切削速度V = 15.072mm/min

16、。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn) =1.419min。工序 粗车零件左右端面，并倒20孔的倒角，零件右端45度倒角1. 加工条件机床选择：CA6140车床刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 2.计算切削用量（1）粗车零件左端面，即，粗车 100左端面（a）确定切削用量ap =1.1mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册：取进给量为0.60.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见机械制造工艺设计简明手册表1.31查取）进给量取f =0.86mm/r。根据切削用量简明手册表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.81.0。焊接车刀耐用度T=6

17、0mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=49.56 m/min=149 r/min按CA6140说明书，选择与149r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =53mm/min。（d）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T= 0.385min（2）粗车零件右端面（a）确定切削用量ap =2.5mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册：取进给量为0.40.5 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见机械制造工艺设计简明手册表1.31查取）进给量取f =0.45mm/r。根据切削用量简明手册，取车刀后面最大磨损量为0.81.0。焊接车

18、刀耐用度T=60mm。（d）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=14 m/min=89r/min按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度V =15.7mm/min。（e）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T= 0.674min工序半精车100外圆、B面，90外圆、45外圆1.加工条件机床选择：CA6140车床刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 刀尖圆弧半径0.5mm2.计算切削用量（1）半精车100外圆 用刀具1（a）确定背吃刀量a (即切深a ) 半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即

19、a =0.9mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.250.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=103.071 m/min=309.971 r/min按CA6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）选择与309.871r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509mm/min。（d）计算

20、基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T=0.2.6min（2）半精车 90外圆 选择刀具：用刀具1（a）确定背吃刀量 半精车外圆ap=1.4mm。（b）确定进给量由切削用量简明手册表1.6，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为90mm，则f=0.250.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r，车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度VC根据切削用量简明手册表1.27=103.071m/min=353.719 r/min按CA6140车床转速 选择与353.719r/min相近似的机床转速

21、n =400r/min,则实际切削速度V =116.557 mm/min。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=0.115min(3) 半精车45 外圆 选择刀具1 （a）确定切削深度粗车外圆，一次走刀，则ap=1.4mm。（b）确定进给量由切削用量手册，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为45mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则f=0.250.40mm/r。再由简明手册表4.23查取f =0.30mm/r。（c）确定切削速度VC根据切削用量手册表1.27查取：=103.071 m/min=686.719r/min按CA6140车床

22、说明书，选择与686.719r/min相近似的机床转速n =710r/min,则实际切削速度V = 107.457mm/min。（d）计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn) =0.246min。工序 半精车零件左端面，即100左端面1.加工条件机床选择：CA6140车床刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm， 刀尖圆弧半径0.5mm2.计算切削用量半精车100左端面（a）确定背吃刀量a (即切深a ) 半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9

23、mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.250.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=103.071 m/min=316.235 r/min按CA6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）选择与316.235r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509mm/min。（d）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T=1.158min工序 精车100外圆，并倒90，100的倒角（a）确定背

24、吃刀量a (即切深a ) 半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.100.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=142.020 m/min=452.292 r/min按CA6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）选择与452.292r/min相近似的机床转速n =450r/m

25、in,则实际切削速度V = 141.3mm/min。（d）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T=0.315min工序精车零件左端面，即100左端面（a）确定背吃刀量a (即切深a ) 半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。（b）确定进给量查切削用量简明手册表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.100.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。（c）确定切削速度V 根据切削用量简明手册表1.27=14

26、2.020 m/min=452.292 r/min按CA6140车床转速（机械制造工艺设计简明手册表4.28）选择与452.292r/min相近似的机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3mm/min。（d）计算基本工时：按机械制造工艺设计简明手册公式计算：T=2.00min工序粗铣90左右侧面，精铣90右侧面1.加工条件：机床的选择：X62W，功率7.5KW，装夹系统刚性好；刀具的选择：铣刀材料为YG6，由ap=8，ae=1121mm，根据工艺手册表3.128，铣刀选择为80110mm；由切削手册表6-7选择刀具如下：粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀，Z=10；精铣刀为细齿圆柱

27、形铣刀。，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min2.切削用量选择： (1) 粗铣左侧面，粗铣刀具（a）切削用量： ap=8，ae=11mm ，一次完成（b）确定进给量： 由切削手册表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取=0.14-0.24mm/z,取=0.24mm/z。（c）确定切削速度Vc 由切削手册表3,27=119.619m/min=380.952r/min 根据X61W机床说明书(见切削手册表4.2-39)取主轴转速n =475r/min.则实际切削速度为Vc =149.15mm/min当n =475r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=f

28、zzn机=0.2410475=1140mm/min.X62W机床说明书(见切削手册表3.23)取fm=950mm/min（d）计算基本工时 T=(L+L1)/fm=(38+5)/950=0.0453 min(2) 粗铣右侧面，粗铣刀具（a）切削用量 ap=8，ae=10mm，俩次完成（b）确定进给量 由切削手册表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取=0.14-0.24mm/z,取=0.24mm/z。（c）确定切削速度Vc 由切削手册表3,27=160.952mm/min=512.586r/min 根据X61W机床说明书(见切削手册表4.2-39)取主轴转速n

29、 =600r/min.则实际切削速度为Vc =188.4m/min当n =600r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fzzn机=0.2410600=1440mm/min. X62W机床说明书(见切削手册表3.23)取fm=950mm/min（d）计算基本工时 T=(L+L1)/fm=(48.2+5+38)/950=0.096 min（3）精铣右侧面 精铣刀具（a）切削用量 ap=8，ae=1mm ，一次完成（b）确定进给量 由切削手册表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取=0.14-0.24mm/z,取=0.24mm/z。（c）确定切削速度Vc

30、 由切削手册表3,27=404.312m/min=1287.618r/min 根据X61W机床说明书(见切削手册表4.2-39)取主轴转速n =1180r/min.则实际切削速度为Vc 370.52mm/min当n =1180r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fzzn机=0.24141180=2832mm/min. X62W机床说明书(见切削手册表3.23)取fm=1180mm/min（d）计算基本工时 T=(L+L1)/fm=(48.2+5)/1180=0.0451min工序 钻4-9孔1)刀具选择选用9高速钢,锥柄标准麻花钻。选用Z525型摇臂钻床。2）确定切削用量4个孔共

31、走四次刀。由切削用量手册f=0.470.57mm/r,由钻床取 f =0.40mm/r.由切削用量手册，取V查=0.36m/s=21.6m/min，则n=764.331 r/min由钻床说明书，取n机=850r/min,故 3）计算基本工时： 其中L1=8，L2=0，L=8， 4T= 4x0.047min=0.188min工序(1)钻 4mm孔，铰6mm孔选用Z525型摇臂钻床。1）刀具选择：由工艺手册选用 高速钢锥柄标准花钻。2）确定切削用量：查切削用量手册f=0.180.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由切削用量手册取V =0.46m/s=27.6m/min=197r/m由Z5

32、25钻床取n =1700r/min.故Vc =21m/min.3)基本工时：L1=10，L2=0，L=12.5 T= 0.07min(2) 铰 6孔1）刀具选择：高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.40.6,耐用度T=60min。2）确定切削用量：（a）加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查切削用量手册f=0.270.33mm/r，由工艺手册f=0.26mm/r。(b)确定切削速度：计算切削速度 ，其中Kv=1，Cv=15.6, Zv=0.2, XV=0.1, Yv=0.5,m=0.3V = 0.21m/s=12.8m/minn = 679r/min取n =670得V =8.415

33、m/min3）基本工时： 其中L1=10，L2=2， L=7， T= 0.109min工序 磨削90外圆以及零件右端45外圆 1. 选择砂轮：WA46KV6P350x40x121.切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500 r/min，v砂=27.5m/s轴向进给量fa=0.5B=20mm工件速度Vw=10m/min径向进给量fr=0.015mm/（双行程）2.切削工时。（1）加工90外圆 =0.819min（2）加工45外圆=1.606min工序 抛光B面工序 刻线、刻字工序XIV 镀铬工序XV 检测入库 夹具的设计（一） 问题的提出本夹具用来钻4的孔，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；

34、因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便。本夹具使用在Z525型摇臂钻床上，选用偏心轮夹紧。（二） 夹具设计1、 定位基准的选择由零件图可知孔4对于90右端面有公差要求，经过尺寸链计算，选用100左端面作为基准；采用偏心轮夹紧便于装卸。2、 切削力及夹紧力计算1）切削力的计算：轴向力：其中： （新的钻头） 则：扭矩: 其中： 则：2）夹紧力的计算：由机床夹具设计手册表1-2-20，查得：当D=32，d=8，e=1.7，型，得夹紧力为=3680（N）3）切削力与夹紧力比较：由夹具结构知，轴向力与夹紧力垂直，欲使夹具安全工作，夹紧力产生的摩擦力必须大于轴向力。一般钢铁接触面的摩擦系数为：0.10.15。此处取小值0.1。则F总=2f=2368=736449.238 所以安全。由于钻头直径为4，所以产生的扭矩非常小，夹具可安全工作。3、 夹具图（见附图）4、 夹具中的V形块用于对心，使用了快换钻套，便于铰6孔。