CA6140車床法蘭盤（831004）零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及精銑Φ90上下兩面工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)
CA6140車床法蘭盤（831004）零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及精銑Φ90上下兩面工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì),ca6140,車床,法蘭盤,零件,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,制訂,制定,90,上下,兩面,工序,專用,夾具,設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)說明書
題目 ： CA6140車床法蘭盤（831004）零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及精銑Φ90上下兩面工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)。
姓 名：
專業(yè)年級(jí)：
院 系：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)
內(nèi)含：
1、 機(jī)床專用夾具總裝圖1份
2、 夾具零件圖4份
3、 零件毛坯圖1份
4、 機(jī)械加工工藝過程卡片及選定工序的工序卡1套
5、 課程設(shè)計(jì)說明書1份
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1、零 件 的 分 析
1.1零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床上的法蘭盤， 法蘭盤起聯(lián)接作用是車床上的重要零件。
1.2 零件的工藝分析
法蘭盤是一回轉(zhuǎn)體零件,有一組加工表面,這一組加工表面以Φ20mm的孔為中心 ,包括：兩個(gè)Φmm的端面, 尺寸為Φmm的圓柱面,兩個(gè)Φ90mm的端面及上面的4個(gè)Φ9mm的透孔. Φmm的外圓柱面及上面的Φ6mm的銷孔, Φ90mm端面上距離中心線分別為34mm和24mm的兩個(gè)平面.
并且其余加工面都與它有位置關(guān)系,可以先加工它的一個(gè)端面,再借助專用夾具以這個(gè)端面為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工其它加工表面.
2、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，由于該零件是中批生產(chǎn)，而且零件輪廓尺寸不大，故采用金屬模鑄造，法蘭盤因毛坯比較簡單，采用鑄造毛坯時(shí)一般是成隊(duì)鑄造，再進(jìn)行機(jī)械加工。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚著，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
1） 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個(gè)要求常常是不能兼顧的，但對(duì)于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對(duì)本零件而言，由于每個(gè)表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ45外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
一.工藝路線方案一
工序 1 粗車Φ100端面及外圓柱面,粗車B面，粗車Φ90的外圓柱面
工序 2 粗車Φ45端面及外圓柱面，粗車Φ90的端面
工序 3 鉆、粗鉸Φ20的孔
工序 4 鉆Φ4孔，再鉆Φ6孔
工序 5 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精車Φ45的端面及外圓柱面，半精車Φ90的端面，車3*2退刀槽，車Φ45的倒角，車Φ20內(nèi)孔的右端倒角
工序 7 精車Φ100的端面及外圓，精車B面
工序 8 精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面
工序 9 精絞Φ20的孔
工序 10 鉆4—Φ9透孔
工序 11 粗、精銑Φ90mm圓柱面上的兩個(gè)平面
工序 12 磨Φ100、Φ45的外圓柱面
工序 13 磨B面
工序 14 磨Φ90mm外圓柱面上距離軸線24mm的平面
工序 15 劃線刻字
工序 16 Φ100mm外圓無光鍍鉻
工序 17 檢查、入庫
二 .工藝方案二
工序 1 粗車Φ100端面及外圓柱面，粗車B面，粗車Φ90的外圓柱面
工序 2 粗車Φ45端面及外圓柱面，粗車Φ90的端面
工序 3 鉆、粗絞Φ20的孔
工序 4 粗銑Φ90圓柱面上的兩個(gè)平面
工序 5 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精車Φ45的端面及外圓柱面，半精車Φ90的端面，車3*2退刀槽，車Φ45圓柱面兩端的倒角，車Φ20 內(nèi)孔的右端倒角
工序 7 精車Φ100的端面及外圓，精車B面
工序 8 精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面
工序 9 精絞Φ20的孔
工序 10 精銑Φ90圓柱面上的兩個(gè)平面
工序 11 鉆4個(gè)Φ9的孔
工序 12 鉆Φ4孔，絞Φ6孔
工序 13 磨Φ100、Φ45的外圓柱面
工序 14 磨B面
工序 15 磨Φ90外圓柱面上距離軸線24mm的平面
工序 16 劃線、刻字
工序 17 Φ100mm外圓無光鍍鉻
工序 18 檢測、入庫
三.工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一在工序Ⅳ鉆Φ4mm孔，再鉆Φ6mm孔由于在設(shè)計(jì)夾用夾具時(shí)要以Φ90mm圓柱面上的一個(gè)平面來定位,所以應(yīng)把銑Φ90mm圓柱面上的兩個(gè)平面這一道工序放在鉆Φ4孔，再鉆Φ6mm孔工序前。 并且工序 Ⅲ與工序 Ⅴ序可并為一個(gè)工序,否則有點(diǎn)繁瑣。改正后即得方案二，綜合起來比較合理。
2.4機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“法蘭盤”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.4kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：
1、Φmm外圓表面：此表面為IT6級(jí)精度，表面粗糙度需達(dá)Ra0.8，查【4】《金屬切削速查速算手冊(cè)》可得：
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
精車
0.6
45
半精車
1.4
45.6
粗車
3
47
毛坯
5
50
2、外圓表面Φmm:
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
精車外圓
0.6
100
半精車外圓
1.4
100．6
粗車外圓
4
102
毛坯
6
106
3、B面中Φ外圓柱面:
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
精磨
0.2
45
粗磨
0.8
45.2
半精車
1
46
粗車
2
47
毛坯
4
49
4、孔Φ20mm:
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
鉸孔
0.2
20
鉆孔
18
19.8
毛坯
實(shí)心
5、Φ90、Φ100兩端面：
工序名稱
工序余量
精磨
0.2
粗磨
0.8
半精車
1
粗車
2
毛坯
4
2.5確定切削用量
工序 1 粗車Φ100端面及外圓柱面，粗車B面，粗車Φ90的外圓柱面
機(jī)床：CA6140臥式車床
刀具：采用刀片的材料為YT15
(1) 粗車Φ100mm端面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》P306表7－34，得=4mm, f =0.9mm/r, v=1.83r/s
(2) 粗車Φ100mm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=2mm, f =0.9mm/r, v=2.50m/s
(3) 粗車B面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=1mm, f =0.9mm/r, v=2.22m/s
工序 2 粗車Φ45端面及外圓柱面，粗車Φ90的端面
機(jī)床：CA6140臥式車床
刀具：采用刀片的材料為YT15
(1) 粗車Φmm端面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》P444表8-50，得=1.5mm, f =0.7mm/r, v=3.12m/s
(2) 粗車Φmm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=1.5mm, f =0.7mm/r, v=1.48m/s
(3) 粗車Φ90mm端面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=1mm, f =0.7mm/r, v=2.25m/s
工序 3 鉆、粗鉸Φ20的孔
(1) 鉆Φ18mm孔
機(jī)床：立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭
查【5】P457表8－70，得=9mm, f =0.3mm/r, v=0.52m/s
(2) 粗鉸Φ19.8mm孔
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.9mm, f =0.5mm/r, v=0.30m/s
工序 4 粗銑Φ90圓柱面上的兩個(gè)平面
機(jī)床：組合機(jī)床
刀具：硬質(zhì)合金三面刃銑刀YT15
(1) 銑距中心線34mm的平面。
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=5mm, f =0.3mm/齒, v=0.12m/s
(2) 粗銑距中心線24mm的平面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=5mm, f =0.3mm/齒, v=0.12m/s
工序 5 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角
(1) 半精車Φ100mm端面
查【5】P445表8－51，得=0.5mm, f =0.5mm/r, v=2.1m/s
(2) 半精車Φ100mm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.7mm, f =0.28mm/r, v=2.1m/s
(3) 半精車B面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.5mm, f =0.50mm/r, v=2.13m/s
工序 6 半精車Φ45的端面及外圓柱面，半精車Φ90的端面，車3*2退刀槽，車Φ45圓柱面兩端的倒角，車Φ20 內(nèi)孔的右端倒角
(1) 半精車Φmm端面
查【5】P445表8－51，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=1.97m/s
(2) 半精車Φmm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.7mm, f =0.20mm/r, v=1.57m/s
(3) 半精車Φ90mm端面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s
工序 7 精車Φ100的端面及外圓，精車B面
(1) 精車Φ100mm端面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=1.56m/s
(2) 精車Φ100mm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s
(3) 精車B面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s
工序 8 精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面
(1) 精車Φmm外圓柱面：查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s
(2) 精車Φ90mm端面：查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s
工序 9 精絞Φ20的孔
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=0.1mm, f =0.50mm/r, v=0.29m/s
工序 10 精銑Φ90圓柱面上的兩個(gè)平面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=1mm, f =0.20mm/齒, v=0.20m/s
工序 11 鉆、絞 4-Φ9的孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=4.5mm, f =0.13mm/s, v=0.50m/s
工序 12 鉆Φ4孔，擴(kuò)Φ6孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：高速鋼麻花鉆
(1) 鉆Φ4mm孔
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=2mm, f =0.13mm/齒, v=0.50m/s
(2) 擴(kuò)Φ6mm孔
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得=2mm, f =0.13mm/齒, v=0.50m/s
工序 13 磨Φ100、Φ45的外圓柱面
機(jī)床：MQ1350A輕型外圓磨床
(1) 磨Φ100mm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得：工件速度 ＝0.3m/s
縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm 切削深度?。?.0157mm/st
(2) 磨Φ45mm外圓柱面
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得：工件速度?。?8m/min
縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm 切削深度 ＝0.0157mm/st
工序 14 磨B面
機(jī)床：MQ1350A輕型外圓磨床
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得：
工件速度 ＝18m/min
縱向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm
切削深度 ?。?.0157mm/st
工序 15 磨Φ90外圓柱面上距中心軸線24mm的平面
機(jī)床：MQ1350A輕型外圓磨床
查【5】《切削加工簡明手冊(cè)》，得：
砂輪輪速 v=27.5m/s
工件速度 ＝10m/min
軸向進(jìn)給量 ＝0.5B＝20mm
切削深度 ?。?.015mm/st
最后，將以上各工序切削用量，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過程卡片，見所附卡片。
3、夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第4 道工序—銑距零件中心線分別為24和34的兩平面的夾具。本夾具將用于組合機(jī)床，對(duì)工件對(duì)銑加工，刀具為鑲齒三面刃銑刀。
3.1 夾具分析
本夾具主要用來距中心線24和34的兩平面，此平面的形位公差和表面要求均較高，無特殊要求，且加工此平面時(shí)Φmm 軸的外端面及Φ20孔的內(nèi)表面都已加工出來，可用來作為此工序的定位面。因此在本道工序，在保證提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)可以設(shè)計(jì)選用比較簡單的夾具。
3.2夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，待加工平面對(duì)Φ20的軸線有平行度要求，對(duì)Φ100的底端面有垂直度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為Φ20孔的中心線。本設(shè)計(jì)選用以Φ20孔的內(nèi)表面和Φ的底端面為主要定位基面，另選用Φ100mm的上端面作為輔助定位基準(zhǔn)。為了降低生產(chǎn)成本，本設(shè)計(jì)選擇采用螺紋夾緊的方式。
3.2.2考慮夾緊機(jī)構(gòu)
如上所述，本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)不但結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長升角又小，所以螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動(dòng)夾緊中用得最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
3.2.3 定位誤差分析
夾具的主要定位元件為支撐板和定位銷。支撐板夾具裝配后的技術(shù)要求統(tǒng)一磨，支撐板的定為表面與夾具體底面平行度誤差不超過0.02；定位銷需自行設(shè)計(jì)，夾具體上裝定位銷銷孔的軸線與夾具體底面的垂直度誤差不超過0.02。
夾具的主要定位元件為短定位銷限制了兩個(gè)自由度,支撐板限制三個(gè)自由度,繞銑刀軸線旋轉(zhuǎn)方向的自由度無須限制，因?yàn)榇朔较蜃杂啥葘?duì)加工尺寸沒有影響。
3.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾緊而不采用手動(dòng)夾緊。因?yàn)檫@是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要途徑。但由于本夾具是應(yīng)用于組合機(jī)床上，兩銑刀同時(shí)工作的對(duì)銑加工，夾具尺寸不能很大，如果采用機(jī)動(dòng)夾緊，夾具勢必過于復(fù)雜和龐大，本夾具為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，考慮簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用, 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu),操作非常簡單,先擰松夾緊螺母,稍旋轉(zhuǎn)彎頭壓板，將工件放置在夾具支撐板上，由定位銷定位,再將壓板旋轉(zhuǎn)復(fù)位，擰緊螺母達(dá)到夾緊要求即進(jìn)行銑削加工.本工序采用的是專用的組合機(jī)床，高速鋼鑲齒三面刃銑刀來銑側(cè)端面，因而不需要很大的夾緊力，而且可以采用長柄扳手，只需擰松兩個(gè)夾緊螺母即可，因而工人的勞動(dòng)強(qiáng)度不大。
4、設(shè)計(jì)小結(jié)
本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)上學(xué)期所學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)》課程和生產(chǎn)綜合實(shí)習(xí)的檢測和應(yīng)用，將課本上所學(xué)的和實(shí)習(xí)中看到的結(jié)合起來，在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)工藝過程和夾具。
在本次設(shè)計(jì)過程中，我們閱讀了一些技術(shù)資料及設(shè)計(jì)手冊(cè)，認(rèn)真探討了機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)的各種基本問題。因此，本次設(shè)計(jì)不僅加強(qiáng)了對(duì)自己所學(xué)專業(yè)課程的理解和認(rèn)識(shí)，而且也對(duì)自己的知識(shí)面進(jìn)行了拓寬。此外，本次設(shè)計(jì)在繪圖的過程中，使用了AUTOCAD繪圖軟件，并同時(shí)進(jìn)行了手工繪圖，這些都不同程度地使我們學(xué)到了更多的知識(shí)，進(jìn)一步提高了我們繪圖識(shí)圖的能力。
但知識(shí)所學(xué)有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)更加不足，因此我的設(shè)計(jì)還存在著很多的不足之處。如：各部分時(shí)間分配不是很合理，雖然得到了計(jì)算機(jī)繪圖的鍛煉，但手工繪圖相比下占的比例少了一些，還有夾具設(shè)計(jì)中，加緊機(jī)構(gòu)為手動(dòng)，盡管降低成本，但過于簡單。這些在以后的設(shè)計(jì)中都是需要改進(jìn)的。
最后，在這里，感謝馮老師、王老師、劉老師三位指導(dǎo)教師的認(rèn)真指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。
5、參考文獻(xiàn)
【１】 曾志新，呂明主編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，武漢理工大學(xué)出版社 2007.1
【２】 馮濤、王宏斌、劉志杰主編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社 2006.2
【３】 吳宗澤主編《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，高等教育出版社 2005.4
【４】《金屬切削速查速算手冊(cè)》
【５】《切削加工簡明實(shí)用手冊(cè)》
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