CA6140普通车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及机床夹具设计.docx
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CA6140普通车床法兰盘零件的机械加工工艺规程及机床夹具设计
机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目:
设计“CA6140普通车床法兰盘(831004)”零件的机械加工工艺规程及机床夹具(2000件/年)
前言
一.零件的分析v12
二.工艺规程的设计………………………………………2
A.确定毛坯的制造方式
B.基准的选择
C.工艺路线的拟订
D.机加工余量.工序尺寸毛坯尺寸的确定
E.各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择,工序基本工时
三.夹具设计………………………………………………24
四.总结……………………………………………………25
五.主要参考文献…………………………………………26
前言
机械制造工艺及机床夹具课程设计是在学完了《机械制造技术基础》以及相关课程,从理论转向实践,考察实际分析问题,解决问题的一个教学环节,这是我们在即将进行毕业设计之前的所学课程的一次深入理解与运用。
就本人而言!
希望通过这次课程设计,提高自己分析问题与解决问题的能力,为将来从事的工作进行一次适应性的训练,为今后进厂工作打下一个扎实的基础。
由于水平有限,设计中难免有许多不足之处。
希望老师给予批评和指导。
一.零件的分析
A.零件的作用
法兰盘只是一个统称,通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西。
它的作用是连接及传动。
B.零件的工艺要求
该零件形状基本规则,工艺要求不是很高.其他要求见零件图技术要求.
铸件要求不能有砂眼,疏松等缺陷,以保证零件的强度、硬度及刚度,确保工作时安全
二.工艺规程的设计
A.确定毛坯的制造形式
由于零件年生产量为2000件,已经达到中批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,所以采用金属形铸造。
从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。
工件材料为HT200,毛坯尺寸对应的精度和公差等级分别选AM为F,CT为9。
B.基准的选择
1.粗基准的选择
根据粗基准的选择原则和零件的具体情况,选择毛坯φ51的外圆作为粗基准,利用三爪自定心卡盘加持外圆即可。
2.精基准的选择
在加工好¢20H7孔后,各工序以该孔为定位精基准,以基准轴心为径向尺寸的定位精基准,¢100的端面给予辅助,这样就满足了基准重合的原则和互为基准原则,在加工某些面时若出现基准不重合时,则应进行尺寸链的换算,以后要进行专门计算,这里就不在重复。
C.制订工艺路线
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。
在生产纲领已确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
之外,还应当考虑到经济效果,以便生产成本量下降。
经分析,现拟订工艺路线方案如下:
工序一粗车左边φ106mm,φ51mm,φ96mm的外圆,粗车各端面,粗车φ90的倒角,φ100的倒角,粗车R5的圆角。
工序二粗车右φ51mm的外圆及端面,粗车7*45°的倒角,半精车φ46.4mm的外圆及端面,半精车φ91.1mm的外圆、端面及倒角。
工序三钻φ18mm的孔,扩φ19.8mm的孔,粗铰φ19.94mm的孔,精铰φ20mm的孔。
工序四半精车左端φ102mm的外圆、端面及倒角,半精车左端φ46.4mm的外圆,半精车R5mm的圆角。
工序五粗铣φ90mm的后端面,精铣φ90mm的后端面。
工序六粗铣φ90mm的前端面,精铣φ90mm的前端面。
工序七钻,铰四个φ9mm,钻,铰左面上的台阶孔。
工序八精车右φ45mm的外圆、端面及倒角,精车φ90mm的外圆、左右端面及倒角,半精车3*2的退刀槽。
工序九精车φ100mm的端面和倒角,精车左φ45mm的外圆及R5的圆角。
工序十粗,精磨φ100mm的外圆,粗,精磨φ90mm的前端面。
工序十
B面抛光。
工序十
φ100mm的左端面刻字,冲箭头。
工序十
φ100mm的外圆无光渡铬。
工序十
检验。
D.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,毛坯的重量约为1.4kg,生产类型为中批生产,采用铸件,毛坯铸出后应进行退火处理,以消除铸件在铸造过程中产生的内应力。
1.外圆表面(ф100mm,ф45mm,ф90mm)
外圆ф100mm,表面粗糙度要求0.8µm,公差等级为5级,查《机械加工技术手册》(以下简称《手册》)表3-9(P87)采用先车(只能达7级精度),然后再磨(可达5)。
根据其尺寸,选用粗车的双边余量为2Z=4.38mm,半精车双边余量为2Z=1.2mm,查《手册》15-13(P567),选用粗磨削的双边余量为2Z=0.4mm,精磨削的双边余量为2Z=0.02mm
外圆ф45,表面粗糙度要求为0.4µm,查《机械制造技术基础》表7-8采用先车,然后抛光。
根据其尺寸,选用粗车的双边余量为2Z=4.6m,半精车双边余量为2Z=1.1mm,精车双边余量为2Z=0.3mm。
外圆ф90mm,表面粗糙度要求6.4µm,查《手册》表1-15精度等级为IT10,选用粗车的双边余量为2Z=4.9mm,半精车双边余量为2Z=1.1mm即可。
2.内孔ф200+0.045的加工
毛坯为实心,孔壁粗糙度要求为1.6µm,参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
ф18mm
扩孔:
ф19.8mm2Z=1.8mm
粗铰:
ф19.94mm2Z=0.14mm
精铰:
ф20mm2Z=0.06mm
3.外圆端面加工余量及公差(ф100mm的两面和ф45mm端面以及ф90mm的两端面)
外圆ф100端面粗糙度要求为1.6µm,轴向无公差要求。
查《手册》表3-13(P91),精车就可以达到表面粗糙度为1.6µm,可达要求,因而选用车即可。
ф100mm的右面粗糙度为0.4,先车,后磨再抛光可以达到。
粗车的双边余量为2Z=2.2mm,半精车的双边余量为2Z=0.6mm,精车的双边余量为2Z=0.2mm。
外圆ф45mm端面粗糙度要求不高,但作为端面基准为了提高加工精度应给与精车。
即粗车的双边余量为2Z=2.2mm,半精车的双边余量为2Z=0.6mm,精车的双边余量为2Z=0.2mm。
ф90mm两端面的粗糙度要求为0.4µm和1.6,轴向无公差要求。
查《手册》表3-13(P91),精车的表面粗糙度可达1.6µm,0.4µm的粗糙度可以通过先精车后再抛光即可达到。
即:
粗车的双边余量为2Z=2.2mm,半精车的双边余量为2Z=0.6mm,精车的双边余量为2Z=0.2mm。
4.4*ф9透孔和ф6与ф4组成的台阶孔的加工
由于ф9和ф4的孔没粗糙度要求,直接钻即可。
而ф6的孔粗糙度要求为3.2µm故采用先钻后铰即可。
钻:
ф5.8mm
铰:
ф6mm2Z=0.2mm
5.ф90的前后端面的加工
ф90的后端面粗糙度要求为3.2µm,通过精铣即可达到要求,粗铣的双边雨量为2Z=2.6mm,精铣的双边余量为2Z=0.4mm;ф90的前端面粗糙度要求为0.4µm,通过先精铣后磨即可达到要求,粗铣的双边雨量为2Z=2.4mm,精铣的双边余量为2Z=0.4mm,磨的双边雨量为2Z=0.2mm.
E.各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择
工序一:
1.加工条件
工件材料:
HT200,金属模铸造。
加工要求:
粗车ф106mm,ф51mm,ф96mm的外圆、端面及车倒角。
机床:
CA6140卧式车床。
刀具:
YG6外圆车刀、YG6端面车刀、YG6内圆车刀。
2.计算切削用量:
(1).粗车106的端面
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=2mm,工件直径ф100mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*20.15*0.80.40)
=45.79(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*45.79/(3.14*100)=145.8(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》附表4-3-1(P172)取主轴转速为n=125r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=125*100*3.14/1000=39.25(m/min)
4>切削工时根据《手册》
tm=(l+y+△)/nf=(50+2)/(125*0.8)=0.52(min)
(2)粗车ф100的外圆表面及倒角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=1.99mm,工件直径ф100mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公
式(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*1.990.15*0.80.40)=45.88(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*45.88/(3.14*100)=146.11(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=125r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=125*100*3.14/1000=39.25(m/min)
4>切削工时根据《手册》
tm=(l+y+△)/nf=(9+1.99)/(125*0.8)=0.11(min)
(3).粗车左ф51mm的外圆表面及R5的圆角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=2.3mm,工件直径为ф45mm时
f=0.4-0.5mm/r
取f=0.5mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.30.15*0.50.40)
=33.74(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*33.74/(3.14*45)=238(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=200r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=200*45*3.14/1000=28.26(m/min)
4>切削工时根据《手册》得:
tm=(l+y+△)/nf=(32+2.3)/(200*0.5)=0.343(min)
(4).粗车ф96mm的外圆表面及倒角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=2.45mm,工件直径为ф90mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.450.15*0.80.40)
=33.58(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*33.58/(3.14*90)=118.8(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=100r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=100*90*3.14/1000=28.26(m/min)
4>切削工时根据《手册》表8-56(P379)
tm=(l+y+△)/nf=(8+2.45)/(100*0.8)=0.13(min)
工序二:
1.加工条件
工件材料:
HT200,金属模铸造。
加工要求:
粗车右ф51mm的外圆、端面及车倒角,半精车右ф46.4mm的外圆、端面及车倒角,半精车ф91.1mm的外圆、端面及倒角。
机床:
CA6140卧式车床。
刀具:
YG6外圆车刀、YG6端面车刀。
2.计算切削用量:
(1)粗车右ф51mm的外圆、端面及车倒角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=2.3mm,工件直径ф45mm时
f=0.4-0.5mm/r
取f=0.5mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.30.15*0.50.40)
=33.74(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*33.74/(3.14*45)=238.78(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》附表4-3-1(P172)取主轴转速为n=200r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=200*45*3.14/1000=28.26(m/min)
4>切削工时根据《手册》
tm=(l+y+△)/nf=(41+2.3)/(200*0.5)=0.343(min)
(2)半精车右ф46.4mm的外圆、端面及车倒角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=0.55mm,工件直径ф45mm时
f=0.4-0.5mm/r
取f=0.5mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*0.550.15*0.50.40)
=50.28(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*50.28/(3.14*45)=355.84(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》附表4-3-1(P172)取主轴转速为n=320r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=320*45*3.14/1000=45.22(m/min)
4>切削工时根据《手册》
tm=(l+y+△)/nf=(41+2.3)/(320*0.5)=0.26(min)
(3)半精车ф91.1mm的外圆表面及倒角
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=0.55mm,工件直径为ф90mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*0.550.15*0.80.40)
=42.30(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*42.30/(3.14*90)=149.68(r/min)
根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=120r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=120*90*3.14/1000=35.33(m/min)
4>切削工时根据《手册》表8-56(P379)
tm=(l+y+△)/nf=(8+0.55)/(120*0.8)=0.086(min)
(4)半精车ф90mm的端面
1>进给量f根据《手册》表8-58(P380),当刀杆尺寸为16mm*25mm,ap=0.3mm,工件直径为ф90mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2>计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0,kkrv=0.83,kBv=0.8。
所以vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*0.30.15*0.80.40)
=45.64(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*45.64/(3.14*90)=161.5(r/min)
确定机床主轴转速根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=160r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=160*90*3.14/1000=45.22(m/min)
4>切削工时根据《手册》表8-56(P379)
tm=(l+y+△)/nf=(22.5+0.3)/(160*0.8)=0.18(min)
工序
:
1.加工条件
工件材料:
HT200,金属模铸造。
加工要求:
钻ф18mm的孔,扩ф19.8mm的孔,粗铰ф19.94mm的孔,精铰ф20mm的孔
机床:
C365L转塔车床
钻头:
高速钢钻头
2.计算切削用量:
(1)钻ф18mm的孔
1>进给量:
f=0.8mm/r见《手册》表10-6(P429)
2>切削速度:
v=0.25m/s=15m/min见《手册》表10-15
3>机床主轴转速:
ns=1000vc/(Лd)=1000*15/(3.14*18)=265.4(r/min)
确定机床主轴转速根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=238r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=238*18*3.14/1000=13.45(m/min)
4>切削工时:
L1=(D-d1)/2*ctgKr+(1-2)=(18-0)/2*ctg60°+(1-2)=7
L2=3L=91
所以tm=(L1+L2+L)/nf=(3+7+91)/(0.8*238)=0.55(min)
(2)扩ф19.8mm的孔
1>进给量:
f=0.6见《手册》表10-22(P444)ap=1.8mm
2>计算切削速度:
根据《手册》表10-24(P445),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*
*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=27.9,z=0.2,x=0.1,y=0.40,m=0.125。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69,即
KMv=0.94,ksv=0.8,kkv=1.0。
所以vc=27.9*0.94*0.8*1.0*
/(601-0.125600.125*1.80.1*0.60.40)
=21.18(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*21.18/(3.14*19.8)=340.67(r/min)
确定机床主轴转速根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=322r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=322*19.8*3.14/1000=20.0(m/min)
4>切削工时根据《工艺手册》表7-5知:
L1=18-28取L1=20mm
L2=2-4取L2=3mmL=91mm
所以tm=(L1+L2+L)/nf=(20+3+91)/(0.6*322)=0.59(min)
(3)粗铰ф19.94mm的孔
1>进给量f=2.0见《手册》表10-28(P449)ap=0.14mm
2>计算切削速度:
根据《手册》表10-30(P450),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*
*KV/(601-mTmapxfy)m/min
其中:
CV=15.6,z=0.2,x=0.1,y=0.5,m=0.3。
查表10-19知,VB=0.6mm时T=4800s而KMv=190/HB=190/200=0.95
所以vc=15.6*0.95*19.940.2/(601-0.348000.3*0.140.1*20.5)
=6.35(m/min)
3>确定机床主轴转速
ns=1000vc/(Лd)=1000*6.35/(3.14*19.94)=101.48(r/min)
确定机床主轴转速根据《机械制造工艺设计手册》取转速为n=100r/min
所以实际切削速度v=Лdn/1000=100*19.94*3.14/1000=6.26(m/min)
4>切削工时根据《工艺手册》表7-5知:
L1=(D-d)/2*ctgKr+(1-2)=(19.94-19.8)/2*ctg60°+(1-2)=2.04mm
L2=1-4取L2=3mmL=91mm
所以tm=(L1+L2+L)/nf=(2.04+3+91)/(2*100)=0.48(min)
(4)精铰ф20mm的孔
1>进给量f=2.0见《手册》表10-28(P449)ap=0.03mm
2>计算切削速度:
根据《手册》表10-30(P450),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
Vc=CV*
*KV/(601-mTmapx
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