ca6140车床法兰盘加工工艺及夹具设计最终版本科学位论文.docx
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ca6140车床法兰盘加工工艺及夹具设计最终版本科学位论文
1零件的分析
1.1零件的作用
CA6140卧式车床上的法兰盘,为盘类零件,用于卧式车床上。
车床的变速箱固定在主轴箱上,靠法兰盘定心。
法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配,外圆与变速箱体孔相配,以保证主轴三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合。
主要作用是标明刻度,实现纵向进给。
1.2零件的工艺分析
法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ20
mm的孔为中心,包括:
Φ
mm的外圆柱面及左端面,尺寸为Φ
mm的圆柱面,Φ90mm的外圆柱面、右端面及上面的4个Φ9mm的透孔,Φ
mm的外圆柱面及上面的Φ6mm,Φ4mm的孔,Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。
并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求,再以孔定位加工各个表面。
2工艺规程设计
2.1确定毛配的制造形式
零件材料为HT200,由于该零件是中批生产,而且零件轮廓尺寸不大,故采用金属模铸造,法兰盘因毛坯比较简单,采用铸造毛坯时一般是成队铸造,再进行机械加工。
这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的。
2.2基面的选择
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。
1)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:
二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。
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Φ45外圆柱面和端面作为粗基准。
在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件,消除工件的六个自由度,达到完全定位。
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。
2.3制定工艺路线
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中批生产的条件下,可以考虑采用通用性的机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
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
工序1粗车Φ100端面及外圆柱面
工序2粗车Φ45端面及外圆柱面,粗车Φ90的端面及外圆柱面
工序3钻、粗绞Φ20的孔
工序4半精车Φ100的端面及外圆柱面,半精车Φ90的外圆柱面,车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角,车Φ20孔的左端倒角
工序5半精车Φ45的端面及外圆柱面,半精车Φ90的右端面,车3×2退刀槽,车Φ45圆柱面两端的倒角,车Φ20内孔的右端倒角
工序6精车Φ45的外圆,精车Φ90的右端面及外圆柱面
工序7精车Φ100的端面及外圆柱面
工序8成形车刀粗、半精、精车B面
工序9粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序10半精铣Φ90圆柱面上离中心线34mm的平面
工序11半精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面
工序12精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面
工序13精磨Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面
工序14磨Φ45外圆柱面
工序15钻4×Φ9透孔
工序16钻Φ4孔,铰Φ6孔
工序17抛光B面
工序18去毛刺
工序19刻线、刻字
工序20镀铬
工序21检验入库
2.4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,毛坯重量约为1.4kg,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,工序及毛坯尺寸如下:
“法兰盘”零件材料为HT200,硬度190HBS,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
工序尺寸及偏差
精磨外圆
0.2
45
0.017
Φ
精车外圆
0.4
45.2
0.039
Φ
半精车外圆
1.4
45.6
0.1
Φ
粗车外圆
3
47
0.3
Φ
毛坯
5
50
1.0
Φ
2.外圆表面Φ
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
工序尺寸及偏差
精车外圆
0.5
100
0.24
Φ
半精车外圆
1.5
100.5
0.30
Φ
粗车外圆
4
102
0.6
Φ
毛坯
6
106
1.6
Φ
3.B面Φ
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
0.6
45
0.6
Φ
半精车外圆
1.4
45.6
0.7
Φ
粗车
2
47
1.0
Φ
毛坯
4
49
2.0
Φ
4、B面中两个端面:
工序名称
工序余量
精车
0.2
半精车
0.8
粗车
2
毛坯
3
5.孔Φ20
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
精铰
0.1
20
0.045
Φ20
铰孔
0.2
19.9
0.084
Φ19.9
扩孔
1.7
19.7
0.1
Φ19.7
钻孔
18
18
+0.6
Φ18
毛坯
20
0
6.Φ
mm外圆
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
0.5
90
0.6
Φ
半精车外圆
1.5
90.5
0.7
Φ
粗车
4
92
1.0
Φ
毛坯
6
96
2.0
Φ
7.Φ
mm的右端面
1)按照《工艺手册》表6-28,铸件重量为2.8kg,Φ
mm端面的单边加工余量为2.0~3.0,取Z=3.0mm,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0.017mm;
3)半精车余量:
单边为0.8mm(见《实用机械加工工艺手册》中表11-27)本工序的加工公差为0.1mm;
4)粗车余量:
粗车的公差余量(单边)为Z=3.0-0.2-0.8=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0.16mm,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,加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分;
Φ
mm右端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图:
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
精车端面
0.2
94
0.6
半精车端面
0.8
94.2
0.7
粗车
2
95
1.0
毛坯
3
97
2.0
8.Φ
mm左端面
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
精车端面
0.2
91
0.6
半精车端面
0.8
91.2
0.7
粗车
2
92
1.0
3
94
0.6
9、
mm右端面:
工序名称
工序余量
精车
0.2
半精车
0.8
粗车
2
毛坯
3
10、
mm圆柱面上离
mm孔中心线34mm的平面
工序名称
工序余量
半精铣
0.7
粗铣
10.3
毛坯
11
11、
mm圆柱面上离
mm孔中心线24mm的平面
工序名称
工序余量
精磨
0.05
精铣
0.15
半精铣
0.7
粗铣
20.1
毛坯
21
2.5确定切削用量及基本工时
工序1粗车Φ100端面及外圆柱面
1)粗车Φ100端面
(1)选择刀具
选用93°偏头端面车刀,刀具材料为YG8硬质合金,前刀面形状为平面带倒棱形,前角为10°,后角为6°,主偏角为93°,副偏角为10°,刀尖角圆弧半径为0.5,刃倾角为-10°,刀杆横截面B×H=16×25
(2)确定切削用量
(a)确定背吃刀量
粗车的余量为2mm。
由于刀杆截面取最大吃刀深度6mm,所以一次走刀完成,即
(b)确定进给量f
根据手册,得f=0.6-0.9mm/r,取f=0.65mm/r
(c)确定切削速度
当使用YG8硬质合金刀加工HT200(190HBS),
,f=0.65mm/r,查出
,由于实际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:
Vc=
则根据
按CA6140车床的转速列表查得与150.15r/min相近的转速为n=160r/min,得实际切削速度为
确定
,f=0.65mm/r,n=160r/min,v=53.28m/min
(3)计算基本工时
,d=106,
=0
其中
,取
,
所以,
2)粗车Φ100外圆柱面
(1)选择刀具
选用90°焊接式直头外圆车刀,刀片厚度为5mm,刀具材料为YG8硬质合金,前刀面带倒棱形,前角为10°,后角为6°,主偏角为90°,副偏角为8°,刀尖角圆弧直径为0.5,刃倾角为-10°
(2)确定切削用量
(a)确定背吃刀量
粗车的余量为2mm(半径值),一次走刀完成,即
(b)确定进给量f
根据手册,得f=0.6-0.9,取f=0.8mm/r
(c)确定切削速度
当使用YG8硬质合金刀加工HT200(190HBS),
,f=0.8mm/r,查出
,由于实际情况,在车削过程中使用条件的改变,查切削速度修正系数为:
Vc=
则根据
按CA6140车床的转速列表查得与175.8r/min相近的转速为n=160r/min,得实际切削速度为
确定
,f=0.8mm/r,n=160r/min,v=53.28m/min
(3)计算基本工时
,d=106,
=0
其中
,
,取
,
所以,
工序2粗车Φ45右端面及外圆柱面,粗车Φ90的端面及外圆柱面
1)粗车Φ45右端面
(1)选择刀具
选用93°偏头端面车刀,刀具材料为YG8硬质合金,前刀面形状为平面带倒棱形,前角为10°,后角为6°,主偏角为93°,副偏角为10°,刀尖角圆弧半径为0.5,刃倾角为-10°,刀杆横截面B×H=16×25
(2)确定切削用量
(a)确定背吃刀量
粗车的余量为2mm。
由于刀杆截面取最大吃刀深度6mm,所以一次走刀完成,即
(b)确定进
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- ca6140 车床 法兰盘 加工 工艺 夹具 设计 最终版 本科 学位 论文