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题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘(见附图1),法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。
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为中心,包括:
两个Φmm的端面,尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔.Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔,Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.
这组加工表面是以Φ20mm为中心,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,然后再加工其它加工表面.
2工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200,由于零件年产量为1000件,已达到中批生产的水平,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,这在以后还要专门计算,此处不在重复。
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,可以考虑采用万能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。
一.工艺路线方案一
工序10粗铣Φ20孔两端面
工序20钻、粗铰孔Φ20
工序30粗铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序40精铣Φ20孔两端的端面
工序50精绞Φ20的孔
工序60粗车Φ45、Φ90、Φ100的外圆,粗车B面与Φ90的右端面
工序70半精车Φ45、Φ90、Φ100的外圆,半精车B面与Φ90的端面,对Φ100、Φ90、Φ45的圆柱面倒角,倒Φ45两端的过度圆弧,车退刀槽,车Φ20内孔两端的倒角
工序80精车Φ100外圆面,精车B面,精车Φ90的右端面,精车Φ45的圆柱面
工序90精铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序100钻4-Φ9透孔
工序110钻Φ4孔,钻铰Φ6的销孔
工序120磨Φ45、Φ100的外圆
工序130磨Φ90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160Φ100外圆无光镀铬
工序170检查入库
二.工艺方案二
工序10粗车Φ100mm端面,粗车Φ100mm外圆柱面,粗车B面,粗车Φ90的外圆柱面
工序20粗车Φ45端面及外圆柱面
工序30钻粗绞Φ20的内孔
工序40半精车Φ100的端面及外圆面,半精车B面,半精车Φ90的外圆柱面,对Φ100、Φ90的外圆柱面进行倒角,车Φ45两端的过渡圆弧,车Φ20孔的左端倒角
工序50半精车Φ45的端面及外圆柱面,车Φ20孔的右端倒角,车Φ45的倒角,车3*2的退刀槽
工序60精车Φ100的端面及外圆面,精车B面
工序70精车Φ45端面及外圆柱面
工序80精绞Φ20的孔
工序90钻4—Φ9透孔
工序100钻Φ4孔,钻绞Φ6孔
工序110铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序120磨B面
工序140划线刻字
工序150Φ100外圆无光镀铬
工序160检查
三.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Φ20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Φ20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Φ100端面及外圆柱面,粗车B面,粗车Φ90的外圆柱面
工序20粗车Φ45端面及外圆柱面,粗车Φ90的端面
工序30钻、扩、粗铰Φ20的孔
工序40钻Φ4孔,再钻Φ6孔
工序50半精车Φ100的端面及外圆柱面,半精车B面,半精车Φ90的外圆柱面,车Φ100、Φ90的倒角,车Φ45两端过渡圆弧,车Φ20孔的左端倒角
工序60半精车Φ45的端面及外圆柱面,半精车Φ90的端面,车3*2退刀槽,车Φ45的倒角,车Φ20内孔的右端倒角
工序70精车Φ100的端面及外圆,精车B面
工序80精车Φ45的外圆,精车Φ90的端面
工序90精绞Φ20的孔
工序100磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序110钻4—Φ9透孔
工序120铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序130磨B面
工序140磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序150划线刻字
工序160Φ100mm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Ⅳ钻Φ4mm孔,再钻Φ6mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4孔,再钻Φ6mm孔工序前.因此最后确定的加工工艺路线如下:
工序10粗车Φ100端面及外圆柱面,粗车B面,粗车Φ90的外圆柱面
工序30钻、扩、粗绞Φ20的孔
工序40粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序50半精车Φ100的端面及外圆柱面,半精车B面,半精车Φ90的外圆柱面,车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角,车Φ45两端过渡圆弧,车Φ20孔的左端倒角
工序60半精车Φ45的端面及外圆柱面,半精车Φ90的端面,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100精铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序110钻、绞4-Φ9的孔
工序120钻Φ4孔,钻、绞Φ6孔
工序130磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序150磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序160刻线刻字
工序170镀铬
工序180检测入库
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,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.Φmm外圆表面
此外圆表面为IT6级,参照《机械制造工艺学课程设计指导书》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
0.017
Φ
半精车外圆
1.4
45.6
0.1
粗车外圆
3
47
+0.3
毛坯
5
50
0.5
2.外圆表面Φmm
参照《机械制造工艺学课程设计指导书》确定各工序尺寸及加工余量
100
-0。
46
100.6
4
102
6
106
0.8
3.B面中外圆柱面
精磨外圆
0.2
-0.6
粗磨外圆
45.2
1
粗车
2
60
Φ1
4.孔Φ20mm
铰孔
20
+0.045
Φ20
扩孔
0.9
19.8
+0.1
Φ19.8
钻孔
9
18
+0.6
Φ18
10
5.Φmm的端面
1)按照《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-1,铸件重量为2.8kg,Φmm端面的单边加工余量为2.0~3.0,取Z=2.0mm,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《机械制造工艺学课程设计指导书》),精车公差既为零件公差-0.08;
3)半精车余量:
单边为0.6mm(见《机械制造工艺学课程设计指导书》),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,加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分;
Φmm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
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