机械制造课程设计Word文件下载.docx

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5.2加工余量的确定.................................................................................................12

6切削用量、时间定额的计算...................................................................................12

6.1切削用量的计算.................................................................................................12

7夹具设计........................................................................................................................15

7.1夹具设计...............................................................................................................15

7.1.1定位基准的选择.........................................................................................15

7.1.2切削力及夹紧力计算................................................................................15

7.1.3定位误差分析..............................................................................................17

7.1.4夹具设计及操作的简要说明..................................................................17

设计心得..........................................................................................................................18

参考文献..........................................................................................................................19

设计总说明

机械制造技术基础课程设计是教学过程中的重要组成部分。

是在理论课程学习结束后，所进行的实践性环节。

并为毕业设计打下良好的基础。

通过这次课程设计我们不仅可以提高对知识的综合运用,而且还学会了如何设计夹紧机构。

法兰盘的加工质量将直接影响其性能和使用寿命。

本次设计旨在提高CA6140车床，法兰盘的加工质量和加工效率我们首先对法兰盘的结构特征和工艺规程进行了仔细的分析,然后确定了一套合理的加工方案。

加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。

此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了钻φ4和φ6孔的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。

关键词法兰盘工艺规程夹具设计

课程设计题目

1零件的工艺分析与生产类型的确定

1.1法兰盘的用途

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。

零件：

Ø

100的外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出调整的数值，外圆上钻定位孔，实现精确定位。

法兰盘中部的通孔则给传递力矩的主轴通过，本身没有受到多少力的作用。

法兰盘零件图如图1-1所示。

图1-1法兰盘

1.2法兰盘的技术要求

法兰盘的技术要求如表1-1所示。

表1-1法兰盘的技术要求

加工表面

尺寸及偏差mm

公差及精度等级

表面粗糙度Ra

µ

m

形位公差/mm

大法兰端左边面

91

IT13

1.6

大法兰端右边面

82

0.4

小法兰端左边面

49

IT11

小法兰端右边面

41

0.8

6.4

IT16

IT14

IT8

IT9

3.2

1.3审查法兰盘的工艺性

根据法兰盘的零件图可知其材料为HT200。

该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性适应于承受较大应力、要求耐磨的零件。

该零件主要加工Ø

90、Ø

100、Ø

45和Ø

20等几个面以及4个Ø

9孔和侧面的一个阶梯孔。

90和Ø

45对A面较高的平行及垂直精度，因此最好以A面为精加工基准,这在车床加工中就可以得到保证。

为了保证精度的要求4XØ

9的孔最好能在一次加工中全部加工出来。

90两端的尺寸大小为34㎜和24㎜的平面没有精度要求这在铣床上通过半精加工是完全可以实现的。

槽3×

2未注公差等级采用粗车的方法可以实现。

我们在工艺路线安排上、制造方法及装夹、探伤和检验都提出了较高的要求,因而盘的使用寿命得到了提高,且采用专用夹具,因而生产效率较高,采用设计基准与工序基准重合,得到较高的精度。

根据相关面和孔加工的经济精度及车床能够达到的位置精度可知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的。

1.4确定法兰盘的生产类型

设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件号831004零件该零件年产量为4000件设其备品率a%为4%机械加工废品率b%为0.7%则该零件的年生产纲领为N=Qm（1+a%）（1+b%）=4000×

1（1+4%）（1+0.7%）=4189件/年。

法兰盘的年产量为4189件,法兰盘重量为1.4kg,查表可知该产品为中批生产。

2确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1确定毛坯

由于法兰盘在工作过程中要承受较大的应力和较高的温度且要求有较高的耐磨性,结合经济性的原则毛坯优先选用HT200材料。

从附图可以知该法兰盘的质量仅为1.4㎏且生产类型属于中批生产,为提高生产效率和经济性,毛坯的铸造方法采用的砂型铸造由于中间通孔是通过钻铰加工故不用安放型芯。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》以下简称《指导教程》中的表2-1和表2-5,由法兰盘的功用、技术要求可知。

可以确定零件所用材料灰铸铁HT200中批量生产的砂型铸造的公差等级为11~14。

再根据机械加工后法兰盘的重量为1.4㎏由此可初步估计机械加工前铸件的毛坯的重量为2㎏。

由表1可知铸件的公差等级为11~14在这里取12。

查表2-3可得到如下的铸件尺寸。

基本尺寸Ø

100为6㎜

90为6㎜

45为5.6㎜

基本尺寸91为6㎜

基本尺寸9为4.2㎜

基本尺寸8为4.2㎜

由于Ø

20、Ø

4、Ø

6和Ø

9是由后来的钻削加工直接得到，槽3x2都是后来的车削加工直接得到的Ø

90两侧的基本尺寸为34和24的两个平面由铣床加工直接得到，因此在用砂型铸造的时候它们都不用铸出。

故在这里它们的铸件尺寸公差不用求出来。

因此可确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中：

铸件的尺寸公差和机械加工余量

项目

基本尺寸/mm

加工余量/m

毛胚的基本尺寸/mm

法兰盘Ø

100外圆

100

7

107

法兰盘左端面

98

法兰盘右端面

90外圆

90

97

100右端面

9

6.1

15.1

90左端面

8

14.1

90右端面

右端Ø

45外圆

45

6.8

51.8

中间Ø

2.3绘制法兰盘铸造毛坯简图

镜前面设计计算，可得本法兰盘的毛胚图。

如图2-1所示：

图2-1.法兰盘毛胚图

3.拟定零件工艺路线

3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

①精基准的选择

根据该法兰盘零件的技术要求的装配要求，选择法兰盘的轴孔

作为精加工的基准，因为法兰盘的左端、Ø

90外圆的右端和

外圆对的孔内表面都有跳动形位误差的要求，它们的表面都要采用

内表面作为基准进行加工，选择

内表面作为精基准加工即满足了“基准统一”的原则。

同时，法兰盘的

的轴线也是设计基准，选用其作为精基准定位加工法兰盘的Ø

45外圆，实现了设计基准和工艺基准重合的，保证了被加工表面的垂直度要求符合了“基准重合”的原则。

选用法兰盘Ø

90的右端平面作为精基准加工Ø

90的左端平面和Ø

100的右端平面，因为设计时这两个尺寸也是以90的右端平面作为基准，实现了设计基准和工艺基准重合的，也符合了“基准重合”的原则。

在铣Ø

90两侧面的时候，可以先铣离轴线为24㎜的平面，再以24㎜的平面作为精基准加工离轴线为34㎜的平面，这样互为精基准加工，满足了“互为基准的”的原则。

有些尺寸，例如

和槽3X2，它们的设计基准

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，此处不再重复。

②粗基准的选择

对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。

但对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。

按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，根据这个基准选择原则，现选取孔右端

外轮廓表面和Ф90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧Ф45外圆可同时削除五个自由度，再以Ф90的右端面定位可削除自由度。

3.2表面加工方法的确定

根据法兰盘零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度确定加工工件各表面的

加工方法如下表所示：

表面粗糙度Ra/µ

加工方案

法兰盘Ф100外圆

粗车→半精车→磨削

Ф100右端面

粗车→半精车→精车

粗车

法兰盘Ф90外圆

粗车→半精车

Ф90左端面

Ф90右端面

Ф90左侧面

IT10

粗铣→半精铣

Ф90右侧面

粗车→半精铣→磨削

右端Ф45外圆

IT6

左端Ф45外圆

Ф20内孔

钻→扩→粗铰→精铰

Ф6孔

钻→铰

Ф4孔

6.3

钻

4×

Ф9透孔

2

3.3加工阶段的划分

该法兰盘的加工质量要求较高可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工阶段和磨削加工。

在精加工阶段首先将精基准（

的孔和Ф90的右端平面准备好使后续工序都可采用精定位加工保证其他加工表面的精度要求然后粗车法兰盘的右端面、Ф9右端面、槽3x2、精铣Ф90左侧面和Ф90右侧面、钻Ф20内孔。

最后才钻Ф4孔、Ф6孔、Ф9孔、铰Ф6孔在精加工阶段进行磨削Ф100外圆、Ф100右端面、法兰盘左端面，Ф90左端面、Ф90右侧面、Ф45外圆完成整个工序的加工。

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。

由于该法兰盘的生产类型为中批生产，可以采用普通机床进行加工，但夹具都采用专用的夹具进行装夹，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，不但可以缩短辅助时间，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之间的相对位置精度要求。

例如表面的跳动位置误差。

3.5工序顺序的安排

⑴机械加工工序

①遵循“先基准后其他”的原则首先加工精基准——法兰盘的Ф45外圆和Ф90的右端平面。

②遵循“先粗后精”的原则先安排粗加工工序后安排精加工工序。

③遵循“先主后次”的原则先加工主要表面——法兰盘的左端面和Ф20内孔，后加工次要表面——Ф4孔、Ф6孔、Ф9孔和槽3x2。

④遵循“先面后孔”原则先加工法兰盘Ф45外面和法兰盘的左端面，再钻Ф20内孔

最后钻Ф4、Ф6、Ф9孔。

⑵辅助工序

机械加工完成后，还要对Ф100右端平面、

外圆和Ф90左端平面进行抛光处理；

还要对

外圆进行无光镀铬处理。

综上所述，该法兰盘工序的安排顺序为，基准加工——主要表面粗加工及一些表面

余量大的表面粗加工——主要表面半精加工及次要表面加工——主要表面精加工及磨削加工。

3.6确定工艺路线

1.工艺路线方案一

工序一在普通外圆车床上粗车各端面及各个外圆

工序二在铣床上铣上下两个平面C、D精铣上平面D

工序三精车各个表面

工序四在钻床上钻出四个孔φ9，台阶孔

工序五进行精铰四个小孔台阶孔

工序六φ100的左端面刻字

工序七钳工去毛刺进行最终处理

工序八入库

2.工艺路线方案二

工序一粗车φ100、左边φ45、φ90外圆粗车各端面粗车φ90的倒角φ100

的倒角

工序二粗车右φ45的外圆粗车3×

2的槽粗车R5的圆角

工序三半精车左端φ100，左右端φ45的外圆以及各端面3×

2的槽R5的角

工序四钻、扩、粗铰、精绞φ20的孔.

工序五检验利用超声波进行探伤

工序六粗铣C.D面

工序七半精铣C.D面

工序八精铣D面

工序九钻四个φ9的小孔

工序十钻、铰左面F面上的台阶孔

工序十一钳工去毛刺

工序十二粗磨外圆至φ100.1、φ90.1、φ45.1精磨外圆至φ100、φ90、φ45

工序十三对B面进行抛光

工序十四φ100的左端面刻字

工序十五φ100的外圆无光渡铬

工序十六荧光检验等

工序十七入库

比较两种工艺路线方案，可知，两种加工方案均能够加工出法兰盘。

但第二种工艺路线方案中效率较高，而且位置精度较易保证。

工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合能够较好的保证零件加工的表面质量和粗糙度。

最终的工艺路线

在综合以上各种工序的情况下得到的最终工艺路线如表4所示

表4法兰盘工艺路线及设备、工装的选用

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

1

粗车φ100、左边φ45、φ90的外圆，粗车各端面，粗车φ90的倒角，φ100的倒角

CA6140机床

车刀

游标卡尺

粗车右φ45、外圆、3×

2的槽R5的圆角

3

半精车右端φ100，左右端φ100，左右端φ45的外圆以及各端面，3×

2的槽，R5的圆角

CA6140车床

4

以φ20孔上端面为基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，孔的精度达到IT17

立式钻床Z525

麻花钻

5

检验

塞规、百分表

6

粗铣C、D面

卧式铣床X61

铣刀

半精铣C、D面

精铣D面

钻四个φ9的小孔

10

钻、铰左面F面的台阶孔

麻花钻、铰刀

11

钳工去毛刺

钳工台

平锉

12

粗磨外圆至φ100.1、φ90.1φ45.1，精车至φ100、φ90、φ45

外圆磨床

13

对B面进行抛光

14

φ100的左端面刻字

15

φ100的外圆无光度鉻

16

荧光检验等

17

入库

4机床设备及工艺装备的选用

4.1机床设备的选用

在中批生产条件下，选用通用机床比较合理些。

所选用的通用设备应提出机床型号。

如卧式铣床X61。

4.2工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。

在工艺卡片中应简要写出它们的名称如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。

本次法兰盘的生产类型为中批生产为了提高生产效率所选用的夹具均为专用夹具。

5加工余量、工序尺寸和公差的确定

由于这次课程设计采用分组的形式，我们这组主要是对法兰盘进行加工，分配给我的任务是，对工序十中先钻φ4孔再铰φ6孔。

5.1工序