机械制造课程设计CA6140卧式车床法兰盘的机械加工工艺规程及铣平面工艺装备设计.doc

课 程 设 计题 目：法兰盘的机械加工工艺规程及铣平面工艺装备设计班级：姓名：学 号：指导教师：完成日期：一、设计题目法兰盘的机械加工工艺规程及铣平面工艺装备设计二、原始资料（1）被加工零件的零件图（草图） 1张（2）生产类型：中批或大批大量生产三、上交材料（1）被加工工件的零件图 1张（2）毛坯图 1张（3）机械加工工艺过程综合卡片 1张（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片   1张（5）夹具装配图   1张（6）夹具体零件图 1张（7）课程设计说明书（约50008000字） 1份四、进度安排(参考)（1）熟悉零件，画零件图 2天（2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5天（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图） 9天（4）编写说明书 3天（5）准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要机械制造课程设计是在我们学习机械制造技术基础后进行的课程设计.通过此次设计对我们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,提高了我们的操作能力.这次设计的是法兰盘是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.首先我们要熟悉零件，了解法兰盘的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定法兰盘的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。AbstractMachinery Manufacturing Technology curriculum design is after learning Machinery Manufacturing Technology base course technology and the most basic course after the specialized, which is our graduation project before conducting the various courses of study by an in-depth comprehensive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our four years of university life occupy an important position. This design is the flange is a CA6140 lathe horizontal flange, which is located lathe screw at the end, the main role is to indicate scale, to achieve vertical feed. First, we must familiarize themselves with spare parts, to understand the role of flange , the next according to the nature of components and parts diagram of the roughness on each face to determine the size and mechanical rough machining allowance. Then we re-positioning the benchmark according to first determine the precise benchmarks determined rough benchmark, the finalization process flange road map for developing the workpiece clamping program, draw fixture assembly diagram.目录1、法兰盘的工艺分析及生产类型的确定11.1 法兰盘的用途 11.2法兰盘的技术要求. 2 1.3法兰盘的生产类型3 2.确定毛坯绘制毛坯简图.42.1选择毛胚.4 2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 5 2.2.1公差等级.62.2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量.62.2.3. 绘制法兰盘毛坯简图.73. 拟定法兰盘工艺路线73.1定位基准的选择.73.1.1精基准的选择.73.1.2粗基准的选择83.2表面加工方法的确定.83.3加工阶段的表面加工方法的确定划分.93.4工序的集中与分散.93.5工序顺序的安排.10 3.5.1机械加工工序.103.5.2热处理工序103.5.3辅助工序.103.6确定工艺路线.104加工余量、工序尺寸和工差的确定125. 切削用量、时间定额的计算.125.1、切削用量的计算.12 5.1.1精铣工步125.1.2粗铣工步.12 5.2时间定额的计算.12 5.2.1基本时间tj的计算.13 5.2.2辅助时间ta的计算13 5.2.3其他时间的计算.14 5.2.4单件时间tdj的计算.146.夹具设计.156.1提出问题.156.2设计思想.156.3夹具设计.166.3.1定位分析 166.3.2切削力及夹紧力的计算176.3.3夹具操作说明177. 体会与展望18 8.参考文献.19法兰盘零件图1、法兰盘的工艺分析及生产类型的确定1.1、法兰盘的用途题目给的零件是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；外圆上钻有底部为 mm上部为 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。1.2、法兰盘的技术要求：该法兰盘的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)外圆面45-0.60IT6IT80.4法兰盘左端面100-0.34+0.012IT111.60.03A21mm内孔2100.045IT71.6外圆面45-0.017+0IT133.290mm外圆面90IT110.4100外圆面100-0.034+0.12IT130.8右端面IT1390mm突台右端面IT131.690mm左端面IT130.4100mm突台左端面IT131.60.03A槽3*23*2IT13100mm突台右端面IT130.490mm突台距轴线34mm被铣平面IT13 3.290mm突台距轴线24mm被铣平面9mmIT130.44-9孔IIT134mm的孔4mmIT136mm的孔6mmIT133.2IT13该法兰盘结构较复杂，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有法兰盘左、右端面，外圆面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm，其次就是21孔及另外4-6孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度一般，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的精加工才可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性要求较高。1.3、确定法兰盘的生产类型法兰盘重量为1.4kg，由表1-3知，法兰盘属轻型零件；由表1-4知，该法兰盘的生产类型为大批生产。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚法兰盘在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该法兰盘的轮廓尺寸不大，形状较复杂，故采用金属型铸造。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由法兰盘的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=10。2.2.2法兰盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注100mm突台左端面1.5*2=32.55表2-1至表2-5100mm突台右端面1.5*2=32.24表2-1至表2-545mm外圆面1.5*2=32.1651表2-1至表2-5100突台4*2=82.51108表2-1至表2-590突台3.5*23.1497表2-1至表2-590左端面1.5*2=32.24表2-1至表2-590右端面1.5*2=32.55表2-1至表2-545外圆面3*2=62.2251表2-1至表2-521mm内孔3*2=62.8515表2-1至表2-52.2.3绘制法兰盘毛坯简图3、拟定法兰盘工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择 根据该法兰盘零件的技术要求，选择法兰盘45外圆面和21孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。21孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位法兰盘两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用法兰盘右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该法兰盘在轴向方向上的尺寸多以该外圆面作设计基准。3.2.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择法兰盘右端面端面和45外圆面作为粗基准。采用45外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用法兰盘右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2 、表面加工方法的确定 根据法兰盘零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注45外圆面面IT80.8粗车-半精车-磨削表1-6至表1-845外圆面IT130.4粗车-半精车-磨削表1-6至表1-821mm内孔IT1131.6扩-铰-精铰表1-6至表1-890mm外圆面IT70.4粗车-半精车-磨削表1-6至表1-8100mm外圆面IT110.8粗车-半精车-精车表1-6至表1-890mm突台右端面IT131.6粗车-半精车-精车表1-6至表1-890mm突台左端面IT130.4粗车-半精车-磨削表1-6至表1-8100mm突台左端面IT131.6粗车-半精车-精车表1-6至表1-8100mm突台右端面IT130.4粗车-半精车-磨削表1-6至表1-890mm突台距离轴线34mm被铣平面IT133.2粗铣-精铣表1-6至表1-890mm突台距离轴线24mm被铣平面IT130.4粗铣-精铣-磨削表1-6至表1-84-9孔IT13钻表1-6至表1-84的孔IT13钻表1-6至表1-86的孔IT133.2钻-铰表1-6至表1-83.3、加工阶段的划分该法兰盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（法兰盘45外圆面和21孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗车法兰盘左右端面、外圆面、车45外圆、及各倒角。在半精加工阶段，完成各个外圆面的半精加工及退刀槽。在精加工阶段，完成9*4孔，4-6孔的加工，磨削各个平面及外圆面并加工距离轴线24mm34mm的两平面.3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排法兰盘的加工工序。该法兰盘的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准法兰盘右端面和2100.045孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工法兰盘各个端面，再加工4*9孔4-6孔，。3.5.2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该法兰盘在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3辅助工序 在精加工后，安排100mm左端面镀铬、去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该法兰盘工序的安排顺序为：铸造热处理基准加工粗加工半精加工精加工。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了法兰盘的工艺路线。工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件5粗车直径为100mm的右端面，柱体右端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具10铸造15热处理退火20扩孔直径为21mm的孔C365L车床高速钢锥柄扩孔麻花钻，游标卡尺，通用夹具，塞规25粗铰直径为21mm的孔C365L车床高速钢锥柄铰刀，游标卡尺，通用夹具，塞规30精铰直径为21mm的孔C365L车床高速钢锥柄机用铰刀，游标卡尺，通用夹具塞规，35粗车直径为100mm的柱体右端面，直径为90mm的左端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具45半精车直径为100mm左右端面，直径为90mm的右端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具50精车直径为100mm的右端面，直径为90mm的左端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具55粗车直径为45，100mm，90mm的外圆面C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具60半精车直径为45，100mm，90mm的外圆面C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具65粗车直径为100mm柱体倒角C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具70粗车直径为45mm柱体的过度圆角C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具75粗车直径90mm的右端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具80半精车直径90mm的右端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具85精车直径90mm的右端面C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具90粗车车3*2退刀槽C365车床L端面车刀，游标卡尺，通用夹具95粗车直径为45mm的过度圆角C365L车床端面车刀，游标卡尺，通用夹具100粗车 直径为45mm外圆面C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具105半精车直径为45mm外圆面C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具110精车直径为100mm左端面直径为90mm右端面C365L车床外圆车刀，游标卡尺，通用夹具115粗铣直径为90mm柱体两侧面立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具120精铣直径为90mm柱体两侧面立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具115钻孔直径为4mm的孔Z525型立式钻床右旋直柄麻花钻，塞规，专用夹具120铰孔直径为6mm的孔Z525型立式钻床硬质合金扩孔钻，塞规，专用夹具125磨削磨削外圆面，直径为100mm右端面，直径为90mm的左端面Z525型立式钻床右旋直柄麻花钻塞规，专用夹具130磨削直径为90mm距离轴线34mm和24mm的突台M131W万能磨床砂轮，专用夹具135刻字刻线140镀铬145去毛刺钳工台150清洗清洗机155终检4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定扩-铰-精铰21孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，扩孔余量Z精铰=0.9mm；粗铰余量Z粗铰=0.1mm;精铰余量Z钻=0.1mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT8；粗铰：IT10；扩：IT10。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.015mm;粗铰：0.045mm;扩：0.084mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：210+0.015mm;粗铰，19.80+0.054mm，扩：180+0.18mm。5、切削用量、时间定额的计算在这只计算粗铣-精铣距离轴线34mm的面5.1、切削用量的计算5.1.1精铣的工步1) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量l=3mm f=0.14mm/min2）切削速度的计算 由表5-22，按铸铁硬度为200241HBS计算，切削速度v选取为0.29/s,由公式（5-1）n=1000vc/D=258.6r/min可求得该工序钻头转速n=258.6 r/min v=nd=128m/min5.1.2 粗铣工步 1）切削深度的确定 取z=0.55mm。 2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.08mm/z。3）切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为21.6m/min,由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=43r/min ,参照表n=47.5r/min ,再将此转速代入公式，可求出该工序的实际速度为v=nd/1000=23.87m/min。5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj的计算（1）粗铣工步L=8mm，l1=38mm，l=5mmT=（l+l1+l2）/fm=(48+38+5)/960=0.09min=5.4s（2） 精铣工步L=l+l1+l2=91mmT=L/fm=91/75=1.2min=72s5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：粗铣工步的辅助时间为：ta=0.15x5.4s=0.81s;的辅助时间为：ta=0.15x72s=10.8s;5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于法兰盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：粗铣工步的其他时间为：tb+tx =6%x(5.4+0.81)= 0.9315s；精铣工步的其他时间为：tb+tx =6%x(72+10.8)=12.42s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：粗铣工步tdj钻=5.4+0.81+0.9315=7.1415s;粗铰工步tdj粗铰=72+10.8+12.42=98.22s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰t=7.1415+98.22=105.3615s将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。6.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，定位心轴限制2个自由度，V型块限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排屑；此次加工利用铣刀（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对距轴线34mm面进行加工，这个精度要求为IT13，表面粗糙度Ra3.2，粗铣-精铣以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故铣该平面时，采用法兰盘21孔内圆柱面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm6.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：镶片圆锯齿铣刀Fz=9.81CFzae0.85af0.72do-86apzCFz-灰铁30ae-侧吃刀量8af-0.10.2（0.1）do-铣刀外径160ap-背吃刀量0.55Fz=113N 个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则夹紧力 =766（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过21孔和侧面为定位基准，在圆柱销、平面和定位销实现完全定位，以铣刀进行加工定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销7. 体会与展望机械制造课程设计终于结束了。通过短短的三周时间，我们巩固了上学期所学的知识，提高了应用软件绘图得能力。课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，此次课程设计是理论与实践的结合，让我们更加的了解机械制造技术的规程本次课程设计要求绘制零件图，毛坯图，夹具装配图，夹具零件图以及工艺过程卡片和工序卡片.通过设计，我基本掌握了零件的加工过程，以及加工过程文件的编写。在设计的过程中，我遇到了很多困难，但在老师和同学的帮助下都一一得到了解决，并学习到了不少的知识。总之，这次设计使我不隐隐学会了如何进行机械制造的课程设计的具体过程，也让我了解了将理论知识应用与实践中的重要性。如果不能将理论与实践相结合，那么，再好的理论知识也只能是摆设而已。 由于我的知识掌握的还不够完善，因此我的作业中还有愈多不足之处，希望老师能够给予指正。 在此次课程设计中，我收获很多，为我以后的学习工作打下了重要的基础。非常感谢在设计的过程中给予我帮助的同学们，更要感谢给我们布置设计任务的冷岳峰老师，不仅仅在课程设计期间给我们细心地指导，在我们遇到问题时也为我们悉心解答，让我们在课设的同时，获得了更方面的进步。8.参考文献【1】机械制造技术基础课程设计指导书 【2】李昌年主编 机床夹具设计与制造 机械工业出版社 2006【3】王光斗主编 机床夹具手册上海科学技术出版社 2000【4】吴拓主编 现代机床夹具设计 化学工业出版社 2009【5】曾志新 机械制造技术基础 武汉理工大学出版社 2001【6】艾兴主编 切削用量简明实用手册 化学工业出版社 2000【7】杨峻峰主编 机床及夹具 清华大学出版社 2005