CA6140车床法兰盘[831004] 加工工艺及铣φ100面夹具设计

湖南信息职业技术学 院 学生毕业设计 (论文 ) 题 目： 床 法兰盘课程设计 姓 名 ： 谭辉 班级、学号 ： 数控 0604 班 34 号 系 (部 ) ： 二系 专 业 ： 数控自动化 指导教师 ： 曾若昕 开题时间： 2008/4 月 完成时间： 2009 年 3 月 摘 要 2 需要 扣 414951605 工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求 学习 过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性， 本次毕业设计的课题是 床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下： 首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工 表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。 第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。 第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。 最后， 设计第 三道工序 钻法兰盘孔的夹具。先提出设计问题，再选择定位基准，然后开始切削力、夹紧 力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。 通过以上的概述，整个设计基本完成。 关键词 机械；加工工艺；夹具设计 A is is on to in at it of is of a is as of it is of of to of of is it to to of of on in to of of be to as of of of a of of s. to of To of of of to to of in as of 录 序 言 . 1 1 零 件 的 分 析 . 2 . 2 件的工艺分析 . 2 2 工 艺 规 程 设 计 . 3 . 3 . 3 . 3 序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 . 9 3 夹具设计 . 30 . 30 . 30 参考文献 . 33 致 谢 . 34 1 序 言 毕业设计是我们在学完大学的全部课程后进行的，是我们对大学三年的学习的一次深入的综 合性的总考核，也是一次理论联系实际的训练， 这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（ 工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。 因此，它在我们大学生活中占有重要地位。就我个人而言，我也希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼自己分析问题 ，解决问题的能力，对未来的工作发展打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 2 1 零 件 的 分 析 件的作用 题目所给定的零件是 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。 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 20 中心 ,包括 :两个 尺寸为 两个 90 个 9透孔 . 外圆柱面及上面的 6销孔 , 90面上距离中心线分别为 34 24 这组加工表面是以 20 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 . 3 2 工 艺 规 程 设 计 定毛坯的制造形式 零件材料为 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。 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 45 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。 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 工序 1 粗铣 20 孔两端面 工序 2 钻、粗铰孔 20 工序 3 粗铣 90 外圆柱面上平行于轴线的两个平面 4 工序 4 精铣 20 孔两端的端面 工序 5 精绞 20 的孔 工序 6 粗车 45、 90、 100的外圆，粗车 90的右端面 工序 7 半精车 45、 90、 100的外圆，半精车 90的端面，对 100、 90、 45 的圆柱面倒角，倒 45 两端的过度圆弧，车退刀槽，车 20内孔两端的倒角 工序 8 精车 100 外圆面，精车 B 面，精车 90 的右端面，精车 45 的圆柱面 工序 9 精铣 90 外圆柱面上平行于轴线的两个平面 工序 10 钻 4 透孔 工序 11 钻 4孔，钻铰 6的销孔 工序 12 磨 45、 100的外圆 工序 13 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24平面 工序 14 磨 B 面 工序 15 刻字划线 工序 16 100外圆无光镀铬 工序 17 检查入库 二 工序 1 粗车 100车 100圆柱面，粗车 车 90的外圆柱面 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面 工序 3 钻粗绞 20的内孔 工序 4 半精车 100的端面及外圆面，半精车 精车 90 的外圆柱面，对 100、 90的外圆柱面进行倒角，车 45 两端的过渡圆弧，车 20孔的左端倒角 工序 5 半精车 45 的端面及外圆柱面，车 20 孔的右端倒角，车 45 的倒角，车 3*2 的退刀槽 工序 6 精车 100 的端面及外圆面，精车 工序 7 精车 45 端面及外圆柱面 工序 8 精绞 20 的孔 工序 9 钻 4 9透孔 工序 10 钻 4 孔，钻绞 6孔 工序 11 铣 90 圆柱面上的两个平面 工序 12 磨 B 面 5 工序 13 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24平面 工序 14 划线刻字 工序 15 100外圆无光镀铬 工序 16 检查 三 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 20 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 20 孔为定 位基准。经过比较修改后的 具体工艺过程如下 : 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面 ,粗车 车 90的外圆柱面 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面， 粗车 90的端面 工序 3 钻、扩、粗铰 20的孔 工序 4 钻 4孔，再钻 6孔 工序 5 半精车 100 的端面及外圆柱面，半精车 B 面，半精车 90 的外圆柱面，车 100、 90的倒角，车 45两端过渡圆弧，车 20孔的左端倒角 工序 6 半精车 45的端面及外圆柱面，半精车 90的端面，车 3*2退刀槽，车 45 的倒角，车 20内孔的右端倒角 工序 7 精车 100 的端面及外圆，精车 工序 8 精车 45 的外圆，精车 90的端面 工序 9 精绞 20 的孔 工序 10 磨 100、 45的外圆柱面 工序 11 钻 4 9透孔 工序 12 铣 90柱面上的两个平面 工序 13 磨 B 面 工序 14 磨 90圆柱面上距离轴线 24工序 15 划线刻字 工序 16 100圆无光镀铬 工序 17 检查 以上加工方案大致看来还是合理的 就会发现仍有问题 ,主要表现在工序钻 4钻 6 由于在设计夹用夹具时要以 90定位 ,所以应把 铣 90一道工序放在钻 4 孔，再钻 6 工序前 . 并且工序 与工序 序可并为一个工序 ,否则就有点繁琐 . 因此最后确定的加工工艺路线如下： 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90的外圆柱面 工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90的端面 工序 3 钻 、 扩 、 粗绞 20的 孔 工序 4 粗铣 90 圆柱面上的两个平面 工序 5 半精车 100的端面及外圆柱面，半精车 精车 90的外圆柱面，车 100、 90 外圆柱面上的倒角，车 45 两端过渡圆弧，车 20 孔的左端倒角 工序 6 半精车 45 的端面及外圆柱面，半精车 90 的端面，车 3*2 退刀槽，车 45圆柱面两端的倒角，车 20 内孔的右端倒角 工序 7 精车 100 的端面及外圆，精车 工序 8 精车 45 的外圆，精车 90的端面 工序 9 精绞 20 的孔 工序 10 精铣 90圆柱面上的两个平面 工序 11 钻 、 绞 4的孔 工序 12 钻 4孔，钻、绞 6孔 工序 13 磨 100、 45的外圆柱面 工 序 14 磨 工序 15 磨 90 外圆柱面上距离轴线 24平面 工序 16 刻线刻字 工序 17 镀 铬 工序 18 检测入库 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 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 度 200坯重量约为 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： 7 此 外圆表面为 ，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 5 精车外圆 粗车外圆 3 47 + 毛坯 5 50 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 00 46 半精车外圆 00 6 粗车外圆 4 102 毛坯 6 106 3 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 精磨外圆 5 粗磨外圆 半精车外圆 1 46 粗车 2 47 毛坯 60 106 1 106 1 4孔 20 照实用机械加工工艺手册确定各工 序尺寸及加工余量 8 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 铰孔 0 + 20 孔 孔 9 18 + 18 坯 10 5. 1）按照工艺手册表 6件重量为 面的单边加工余量为 Z=件的公差按照表 6质系数取 1M ，复杂系数取 2S ，则铸件的偏差为 ； 2）精车余量：单边为 实用机械加工工艺手册中表 精车公差既为零件公差 3）半精车余量：单边为 实用机械加工工艺手册中表 11半精车公差的加工精度为 此可以知道本工序的加工公差为 4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为 Z= 粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为 此，可以知道本工序的加工公差为 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； 由 图可以知道： 毛坯名义尺寸为： 94+2=96（ 毛坯的最大尺寸： 96+ 加工方向91精车 半精车 精 车最小余量最大余量最大余量最小余量毛 坯 名 义 尺 寸 9 6最大余量最小余量9 毛坯的最小尺寸： 粗车后最大尺寸： 94+ 粗车后最小尺寸： 半精车后最大尺寸： 94+ 半精车后最小尺寸： 精车后尺寸为 94工余量计算表 工序 加工尺寸 及公差 铸造毛坯 粗车 半精车 精车 加工前尺寸 最大 小 工后尺寸 最大 小 工余量 2 工公差 兰盘的铸件毛坯图见附图 定切削用量及基本工时 工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90的外圆柱面 工件材料： b=220 模铸 加工要求：车削 100面及外圆柱面，粗车 B 面 机床： 刀具：采用刀片的材料为 杆尺寸 16K=90 ,0=15 , 0=12 ,=计算切削用量 (1) 粗车 100面 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 3+0.0。 7虑的模铸拔模斜度，) 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册中表 刀杆尺寸为 16 25 5及工件直径为 100 时， f =r 10 按 床说明书（见切削手册）取 f =r 3) 计算切削速度，按切削手册表 削速度的计算公式为 (寿命 T=60m/其中：42, m=正系数削手册表 所以 4258.6(m/4)确定机的主轴转速 04r/机床说明书 (见工艺手册表 与 504r/80r/00r/选取80r/ 所以实际切削速度 v=110r/ 5) 切削工时，按工艺手册表 =2 20100=40, 1l =22l =0, 3l=0 tm=40=(2) 粗车 100圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度 1) 切削深度，单边余量 Z=2二次切除。 2) 进给量， 根据机械加工工艺手册取 f=r 3)计算切削速度 132m/)确定机床主轴转速 20r/机床说明书 (见工艺手册表 420r/80r/选取 480r/1 所以实际切削速度 000 m 501000 480100 m5) 检验机床功率 主切削力削手册表 示公式计算 cF其中 2985，1.0， 650(= 50600(=985 150 ) 切削时消耗功率106x W) 由实用机械加工工艺手册表 7 床说明书可知， 电机功率为 80r/主轴传递的最大功率为 以正常加工。 6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力削手册表 示公式计算 pF其中 1940，0.9，0.6， 650(= 50220(=以 940 150 03(N) 而轴向切削力 fF其中 2880，1.0，0.5， 650( = 50220( =2 k=向切削力 880 150 42(N) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= (cF+442+03)=442+机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530N(见切削手册表 机床进给系统可正常工作。 7)切削工时 t=其中 l=10 1l =4 1l =2以 t=410 3)粗车 1) 切削深度。单边余量 Z=2 145106 =5次切除 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 所以 42 26m/) 确定机的主轴转速 106 1261000 378r/机床说明书 (见工艺手册表 与 378r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 m 331000 400106 m5) 切削工时，按工艺手册表 13 tm=i ;其中 l=30mm tm=i= 15=工序 2 粗车 45 端面及外圆柱面，粗车 90的端面 机床： 式车床 刀具：采用刀片的材料为 杆尺寸 16 25K=90 ,0=15 , 0=12 ,=1) 粗车 1) 切削深度。单边余量 Z=) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 所以 60 342 87m/) 确定机床主轴转速 50 1871000 553r/机床说明书 (见工 艺手册表 与 553r/00r/选取00r/ 所以实际切削速度000 m 41 00 0 6 0050 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=251l =4 2l =214 tm=i=(2) 粗车 1) 切削深度 单边余量为 Z= 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 所以 60 342 9m/) 确定机床主轴转速 x 753r/机床说明书 (见工艺手册表 与 753r/近的机床转速为750r/选取50r/ 所以实际切削速度000 m 41 0 0 0 7 5 050 5) 切削 工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=411l =4 2l =0tm=i=(3) 粗车 901) 切削深度 单边余量为 Z= 一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 15 中：42, m=正系数削手册表 所以 60 342 22m/) 确定机床主轴转速 90 1221000 431r/机床说明书 (见工艺手册表 与 431r/80r/选取80r/ 所以实际切削速度000 m 351000 48090 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=24590=1l =4 2l =0tm=i=工序 3 钻 、 扩 20的 孔 (1) 钻 18机床： 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢钻头 1)进给量 根据切削手册表 10铸铁 ， D= 18 时， 取f=r 2)切削速度 根据机械加工工艺手册表 10 10得 V=35m/3)确定机床主轴转速 18 351000 机床说明书 (见工艺手册表 与 近的机床转速为16 555r/选取55r/ 所以实际切削速度 000 m 5518 m4)削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=911l =10 2l =4tm=05=(2) 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 钻钻3121(式中的钻f、钻v 加工实心孔进的切削用量 . 现已知 钻f=r (切削手册 )表 v= (切削手册 )表 ) 给量 取 f=r 按机床选取 r 2) 削速度 v= 3) 定机床主轴转速 机床说明书 (见工艺手册表 与 近的机床转速为275r/选取75r/ 所以实际切削速度 000 m 0 0 2 7 m5) 削工时，按工艺手册表 17 tm=i ;其中 l=911l =10 2l =4tm=工序 4 粗铣 90 圆柱面上的两个平面 (1) 铣距中心线 34平面。 机床：组合机床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10用硬质合金三面刃铣刀 铣刀寿命 T=180,B=40 1) 削深度 20所以有) 给量 查机械加工工艺师手册表 10表 10 ,进给量f= 按机床行选取 f= 3) 切削速度 根据机械加工工艺手册表 10 10得 V=115s. 即 V=) 定机床主轴转速 100 机床说明书 (见工艺手册表 6与 选取 所以实际切削速度 000 m m当，工作台的每分钟进给量mf=10 7.5(mm/查机床说明书有0(mm/5) 削工时，按工艺手册表 =6090=1.5(045=18 铣两次的总时间为 2) 粗铣距中心线 24平面。 机床：组合机床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10用硬质合金三面刃铣刀 铣刀寿命 T=180,B=40/ 1) 切削深度 40所以有) 进给量 查机械加工工艺师手册表 10表 10 ,进给量f= 按机床行选取 f= 3) 切削速度 根据机械加工工艺手册表 10 10得 V=115s. 即 V=) 确定机床主轴转 速 100 机床说明书 (见工艺手册表 6与 选取 所以实际切削速度 000 m m当，工作台的每分钟进给量mf=10 7.5(mm/查机床说明书有0(mm/5) 切削工时，按工艺手册表 tm=6090=1.5(铣 4 次的总时间为 46序 5 半精车 100的端面及外圆柱面，半精车 精车 90 的外圆柱面，车 100、 90 外圆柱面上的倒角，车 45 两端过渡圆弧，车 20 孔的左端倒角 (1) 半精车 100面 19 粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外 其它都相同，故在此省略。 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册表 f r 机床主轴转速480r/以切削工时 tm=40 (2) 半精车 100圆柱面 粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略 进给量 f 根据机械加工工艺