CA6140车床“法兰盘”零件的机械加工工艺及钻3-Ф20孔的夹具设计（全套图纸

1、机械制造技术课程设计说明书设计题目：设计CA6140车床“法兰盘”零件的机械加工工艺及钻3-20孔的夹具设计 班级： 设 计 者: 学号： 指导：机械制造技术课程设计任务书一、 设计题目设计CA6140车床“法兰盘”零件的机械加工工艺及钻3-20孔的夹具设计二、 零件的生产纲领大批量生产三、 设计的要求1. 零件图1张2. 毛坯图1张3. 机械加工工艺规程卡片1套4. 夹具总装图1张5. 夹具零件图2张6. 课程设计说明书1份目 录1、零件的分析32、确定毛胚的制造形式 .43、基准的选择 . . . . . . 44、毛胚尺寸的确定与机械加工余量的. . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45、制定工艺路线66、切削用量及基本工时.78、专用夹具设计 169、结束语1710、参考文献17附录图纸：零件CAD图 1份 毛坯CAD图 1份 夹具零件CAD图 2份 机械工艺过程卡片 7份1.零件的分析法兰是机械连接的重要形式。题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动。（1）要加工面：1）车上下A、B平面保证尺寸130mm，粗糙度6.3 粗车184 2）钻、扩320孔至所要求尺寸，粗糙度6.33）钻中心孔G：312孔至所要求尺寸4）钻45度斜31

3、2孔至所要求尺寸，粗糙度255）钻317.5孔至所要求尺寸，粗糙度258）粗镗、精镗、精铰90H8孔至所要求尺寸，并保证位误差要求9）镗F：100孔（2）主要基准面：1）以D外圆、C台阶面为粗基准的加工表面（此处为不加工面）这一组加工表面包括：车上表面A 镗E184孔、90H8孔、F100孔2）以上平面为基准的加工表面：B面 3）以90H8孔、下平面B为基准的加工表面：320孔、中心孔G312 4）以90H8孔、上平面B为基准的加工表面：312、317.52.确定毛胚的制造形式零件材料HT200考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。铸件尺寸公差为11 级生产

4、纲领为大批量生产，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。3.基准面的选择应以这些不加工表面作为粗基准对于本零件可以先以法兰盘右端 的D外圆及 C端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧D外圆可同时削除五个自由度，再以 C右端面定位可削除自由度。利用粗就准加工出A面，90H8孔后再以其为精基准，加工B面、孔系。精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则4.毛坯尺寸的确定与机械加工余量制定工艺路线的出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度以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大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床与专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。1.查表机械加工余量手册 表5-4

5、7 5-49A面加工：粗车、半精车 单侧加工 定位基准C、D 三爪卡盘类别加工余量公差 经济精度达到粗糙Ry铸件5 11粗车2.0 1216半精车1.2 116.3B面加工： 粗铣、半精铣单侧加工 定位基准A面 类别加工余量公差经济精度达到粗糙Ry铸件5 11粗铣2.0 1212半精铣1.2 116.3综合A、B两面加工得出：总的单边加工余量为3.2mm，所以毛胚的基本尺寸为130+2*3.2=136.4mm，由铸件的尺寸公差等级11得出其公差值为5mm,相应公差为，所以毛胚长度方向尺寸为136.4mm当把面A加工出来以后，以此为精基准加工B面，在粗铣、半精铣的加工过程中，利用量具在保证加工余

6、量与公差等级的基础上，保证长度方向尺寸136.4mm，两面的加工能够保证相应的粗糙度。2.粗车E：深度为4mm 直径为184mm的外圆槽加工 3.查表机械加工简明手册2.3-1090h8孔加工 加工预先铸出的孔 铸件尺寸公差4.4 CT/4=1.1工序精度等级加工余量基本尺寸尺寸公差粗糙度铸件1185粗镗122Z=1.58816精镗112Z=1.389.36.3精铰82Z=0.7903.2 4.镗加工100孔 从毛胚85镗至100 5.加工3-20孔加工孔径加工余量粗糙度钻 孔18毛胚实心16扩 孔19.82Z=1.86.3铰孔202Z=0.23.26.钻床加工20孔 钻头大小12 7.钻床夹

7、具加工 3-12 用12钻头 3-17.5用17.5钻头 由于要求粗糙度较大直接钻孔 5.制定工艺路线综合确定加工工艺流程 工序步骤基准夹具机床01粗车、半精车端面A粗车184槽C、D三爪卡盘CA6140车床02粗铣、半精铣端面B上表面A专用夹具X62W03粗镗100孔粗镗、精镗、精铰90h8孔 C、D三爪卡盘镗04钻、扩、铰3-20孔钻G中心孔12孔下表面B90h8孔专用夹具C365L转塔车床05钻3-17.5孔 90h8孔、上表面A专用夹具Zw52506钻斜3-12孔 专用夹具Zw52507去毛刺钳工08终检检验 6.切削用量与工时计算工序1 ： 粗车、半精车端面A 加工条件:1.铸件材料

8、HT2002.机床选择：CA6140卧式车床 （1）粗车加工A面 选择刀具：端面车刀材料：YT15 刀杆尺寸b*h=16*25mm 加工法兰盘上平面，加工总余量3.2mm，粗加工2mm 因其单边余量：Z=2mm 所以车削深度： 查切削用量简明手册P12表1.4 f=1.0-1.4mm/r 按照CA6140说明书: 查切削用量简明手册P44表1.31 取f=1.06mm/r计算切削速度根据刀具材料： =242，=0.15,=0.35,=0.8计算机床主轴转速= 按照CA6140说明书取=160r/min实际切削速度 进给量：=fn=1.06x160=170mm/min 计算基本机动工时 粗车机动

9、时间(2)半精车端面A1.加工条件：与粗车用一种机床，一种刀具2.计算切削用量1)确定切削深度 半精车的余量为1.2mm，一次走刀完成，即a =1.2mm。2)确定进给量加工材料HT200、工件直径320mm、切削深度a =1.2mm，表面粗糙度为6.3，则进给量为0.25-0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取f =0.30mm/r计算切削速度根据刀具材料： =242，=0.15,=0.35,=0.8 确定机床主轴转速根据CA6140车床说明书取主轴转速为为保证加工精度取实际切削速度为4） 计算基本工时：粗车机动时间（L+ ）/fn68+2/0.3*250=0.93min工序二

10、：粗铣、半精铣端面B切削手册P86 87 92 1. 加工条件：机床的选择：X62W，功率7.5KW2. 刀具的选择：铣刀材料为硬质合金YG6由ap8，ae=1121mm，根据切削用量手册铣刀选择为80110mm；选择刀具如下：粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀 ，Z=10；粗加工磨钝标准为1.0-1.5mm半精铣刀为细齿圆柱形铣刀 ，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min；精加工磨钝标准为0.3-0.5mm2.切削用量选择： (1) 粗铣端面1）切削用量 ap=2.0一次完成2） 确定进给量 由切削手册表3.5当机床X62W 功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取=0.14-0.24mm/z

11、,取=0.24mm/z。3）确定切削速度Vc 由机械加工工艺师手册P1046表30-23查的硬质合金铣刀加工HBS=150-225的灰铸铁时要求其铣削速度为60-110m/min，再根据硬质合金YG6铣刀加工灰铸铁时的铣削速度确定其铣削速度为V=80m/min计算主轴转速 根据X62W机床说明书(见机械制造工艺简明手册P169表4.2-39)取主轴转速n =235r/min则实际切削速度为当n =235r/min时,工作台为每分钟进给量是：fm=fzzn=0.2410235=564mm/min.X62W机床说明书(见机械制造工艺简明手册P169表4.2-40)取fm=600mm/min计算基本

12、工时由圆柱形铣刀圆柱铣刀的入切量与超切量查加工余量手册P109表3.25则取 则检验机床功率当用硬质合金圆柱铣刀加工端面时，材料为灰铸铁，查表加工余量手册P109表3.24当切削深度为2.0mm，加工宽度为34mm，工作台每分钟进给量为564mm/min，进给量=0.24mm/z，近似消耗功率=1.6kw因为X62W铣床，功率为=7.5KW*0.75=5.6kw由,因此上述加工用量可用（2）半精铣端面B1） 切削用量：ap=1.2 余量不大,故一次走刀完成2）确定进给量 由切削手册表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取=0.14-0.24mm/z,为保证加工

13、要求取=0.18mm/z。切削速度选为V=80m/min则 取 实际切削速度V=47m/minfm=fzzn=0.1814150=378mm/min.取fm=375mm/min4）计算基本工时 工序三：粗镗100孔 切削用量手册 P74 粗镗、精镗、精铰90h8孔机床：T740金刚镗床 能够实现无级变速刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：1） 粗镗孔100因为毛胚孔的尺寸为85，因此达到要求必须多布进行，根据切削用量手册先把孔镗95，单边加工余量为Z=5mm，采用多刃镗刀粗镗一次切除根据相关资料选择进给量f=0.3-0.8，取f=0.5mm/r切削速度为3560，取V=50m/min计算主轴转速因为

14、T740金刚镗床 能够实现无级变速，所以取n=168r/min作为其转速切削加工95孔时，L=42mm 取2mm 计算机动加工工时当粗镗孔至100，单边加工余量为Z=2.5mm，因为都是粗镗，根据相关资料可以采用相同的进给量与切削速度其主轴转速为因为T740金刚镗床 能够实现无级变速，所以取n=160r/min作为其转速相应机动加工工时 2）粗镗毛胚孔的尺寸为85，要加工到88，单边加工余量为1.5mm，一次镗去全部余量，取f=0.3mm/r，切削速度为V=40m/min通过计算主轴转速为n=145r/min 取，机动加工工时3） 精镗89.3相应单边加工余量0.65mm，根据相关资料，进给量

15、为0.150.5mm/r取f=0.2mm切削速度为5080，取V=60m/min主轴转速为n=214r/min通过计算得机动加工时间为t=2min4） 精铰90h8孔单边加工余量为0.35mm，根据相关资料，进给量为0.080.2取f=0.2mm切削速度为6080，在保证小进给量的情况下，可以提高切削速度取V=80m/min主轴转速为n=282r/min机动加工时间为t=1.5min工序四： 钻，扩，铰20孔 钻中心孔201.加工条件工件材料：HT200加工要求：钻，扩，铰20孔机床：转塔车床C365L2.计算切削用量1) 钻 18孔（1）刀具选择：查机械制造工艺设计简明手册选用 18高速钢锥

16、柄标准花钻。（2）切削用量选择：查切削用量手册得：f=0.70-0.86mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.76mm/r。查切削用量简明手册取V =13m/min则则主轴转速按机床选取n =238r/m,实际转速(3)计算基本工时：2) 扩19.8 孔（1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：查切削用量简明手册得：f=0.90-1.1mm/r,再由机械制造工艺设计简明手册C365L车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由得公式：扩=（1/2-1/3）钻 查切削用量简明手册取VC =0.29m/s=17.4m/minVC

17、=（1/2-1/3）VC =5.8-8.7m/min按机床选取n =136r/m,故 (3)计算基本工时：。 3)铰20 （1）刀具选择： 20高速钢锥柄机用铰刀（2）确定切削用量：切削深度ap=0.2mm。由切削用量简明手册表2.11 f=1.3-2.5mm/r,取f=1.68由切削用量简明手册表2.30得按机床选取 =136 r/min所以实际切削速度 (3)计算基本工时： 4）钻3-12孔1)刀具选择选用12高速钢,锥柄标准麻花钻2）确定切削用量3个孔共走3次刀。由切削用量手册f=0.470.57mm/r,由钻床取 f =0.40mm/r.由切削用量手册，取V查=0.36m/s=21.6

18、m/min，则n=764.331 r/min由钻床说明书，取=850r/min实际切削速度3）计算基本工时： 其中L1=8，L2=0，L=70mm 工序五： 钻317.5孔孔的直径为17.5mm。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻孔至17.5，选用17.5的麻花钻头。查切削用量手册进给量：取切削速度：取由式（2.1）机床主轴转速：根据Z525立式钻床标准转速取n=392r/min实际切削速度：被切削层长度：L=22mm刀具切入长度：刀具切出长度：=3mm走刀次数为3机动时间： 工序六：钻45斜度3-12斜孔加工机床为Z525立式钻床选用12高速钢,锥柄标准麻花钻采用在转塔车床C365L上

19、 钻3-12孔同样的切削速度与大致进给量根据车床说明书选取进给量：取 主轴转速n=680r/min切削速度为被切削层长度：=60mm刀具切出长度：=3mm走刀次数为3机动时间：6.专用夹具设计1.加工端面A上3-20孔为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工20孔夹具。本夹具主要用来 钻，扩，铰20孔。端面上3-20是成120度分布的定位基准的选择：从定位和夹紧的角度来看本工序中，定位基准是心轴定位，本工件的设计基准是90h8的中心线，因此定位基准与设计基准重合，无需尺寸之间的换算。在本工序只需保证上平面盖板与心轴通

20、过螺纹结合，使盖板紧密贴合端面A即可实现夹紧。综上所述：以心轴为定位基准，以下端面A为支撑，上端面通过螺母拧紧，将盖板紧密贴合端面A即实现本夹具的定位于夹具要求本夹具另外设计了120分度定位机构，当一个孔完成加工后，通过手柄是下端M20螺柱松动，转动分度盘，当转到120度是，分度销落入斜槽中，拧紧M20螺柱，即实现120度分度。将上端夹紧定位机构通过螺纹连接到下端分度机构中，即可实现只要端头上下移动，无需水平移动，达到 钻，扩，铰20孔的加工要求2.切削力及夹紧力的计算钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力： (3.1)其中=600，=1.0, =0.7, =0.95=6000.95=140.02N 扭矩: (3.2)=0.3050.