CA6140车床法兰盘831004零件的机械加工工艺规程制订及钻4和6孔的专用夹具设计

1、i=r课程设计是我们在学完课程后进行的， 是我们对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（CA6140车床法兰盘）的工艺规程的能 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

2、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。1零件的分析零件的作用题目所给定的零件是 CA6140车床上的法兰盘。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箱上，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。技术要求：1.刻字字形高5mm,刻线宽0.3mm,深0.5mm；. B面抛光；.100m的卜圆无光镀珞。1.2零件的工艺分析0.045法兰盘是一回转体零件，有一组加工表面，这一组加工表面

3、以20 为中0.12 0心，包括：两个0.34 mm1勺量面，尺寸为 0.017 mm1勺圆柱面，两个90mrmj0防面及上面的4个9mm勺透孔.45 0.6mm勺外圆柱面及上面的6mm勺销孔，90mn面上距离中心线分别为34mnf口 24mm勺两个平面.0.045这组加工表面是以20。 mm为中心，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.2工艺规程设计2.1确定毛坯1）选择毛坯该零件材料为HT200O由于其铸造性能良好，且为中批生产，可选择砂型铸造 机器造型。2）毛坯尺寸及公差在后面确定3）设计毛坯图.确定

4、圆角半径为了减少铸件的应力集中，取铸件的圆角半径为R5。.确定分模面由零件的结构特征知，可选过轴线的平面为分模面，采用俩箱造型。.确定起模斜度由于铸件要求加工，按增加壁厚的法确定。查【9】材料成型工艺基础表2.7,取起模斜度为1。4.确定毛坯的热处理方式铸件铸造后应安排时效处理，以消除残余的铸造应力，防止在机械加工过 程中出现变形情况。基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 使加工品质得到保证，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

5、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。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。零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆，

6、孔，端面，槽等，材料为 HT200,以公差等级和表 面粗糙度要求，参考【3】机械加工工艺手册确定各表面加工方法如下：0.121000.34 mm的左端面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra1.6p明需要粗车，半精车，精车。0.121000.34 mm的外圆柱面：公差等级为IT6 ,表面粗糙度为Ra0.8仙叫需要粗车，半精车，精车。B面：其中俩端面尺寸精度不高，外圆柱面公差等级为IT9,但表面粗糙度都为Ra0.4,需要粗车，半精车，精车，抛光。90mm右端面：尺寸精度不高，表面粗糙度为Ra1.6仙叫需要粗车，半精车，精车。90mm外圆柱面：为未注公差，表面粗糙度为Ra0.4仙叫需要粗车，半精车，

7、磨削。4500.017 mn#圆柱面：公差等级为IT6,表面粗糙度为Ra0.8需要粗车，半精车，精车。4500.017 mniS面：尺寸精度不高，表面粗糙度为 Ra1.6pm,需要粗8)2000045 mmL:公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6m,需要钻孔，粗较，精较。距轴线34mmi勺平面：尺寸精度不高，表面粗糙度为 Ra3.2pm,需要 粗铳，精铳。距轴线24mmi勺平面：尺寸精度不高，表面粗糙度为 Ra0.4m,需要 粗铳，精铳，磨削)4-9mm勺孔：为未注尺寸公差，公差等级按IT14,表面粗糙度Ra6.3m, 需要钻。12)4mm及6 00.03 mm孔：4mm孔公差等级按IT1

8、4,表面粗糙度为Ra6.3pm,6。.03 mmfL公差等级为IT9 ,表面粗糙度为Ra3.2 需要钻孑L扩孔。制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证，并且使生产成本尽量少。因此按照先加工基准面及 先粗后精，并考虑经济效果，该零件的加工路线如下：工序01以4500.017 mm端面及外圆柱面定位，粗车100 0.3： mm端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90外圆柱面。选用CA6140卧式车床。工序02以100 ；.34 mm面及外圆柱面定位，粗车45 00 O7 mniS面及外圆柱面，粗车90mm右端面。选用CA6140卧式车床。工

9、序03以100 0.34 mn面及外圆柱面定位，钻200045mmi,并粗较。工序04 以2000.045 mmfL及100 0.34mm面定位，粗铳，精铳90mmH柱面上的两个平面。选用 X52K立式铳床及专用夹具。工序05以4500 017 mm端面及外圆柱面定位，半精车100 0.34mm面及 .外圆柱面，半精车B面，半精车90外圆柱面。选用CA6140卧式车床。工序06以100 0.34 mm面及外圆柱面定位，半精车4500017 mms面，半精车90mm右端面。选用 CA6140卧式车床。工序07以4500 017 mm#圆柱面及90右端面定位，精车100 034mm需 面及外圆柱面

10、，精车B面，倒角。选用CA6140卧式车床。工序08以100 0.34 mnJS面及外圆柱面定位，精车4500017 mm#圆柱面，精车90mm右端面，倒角，车退刀槽。选用 CA6140卧式车床。工序09以100 0；mm端面及外圆柱面定位，精钱2000.045 mmfL。选用 Z525立式钻床及专用夹具。工序10以2000.045 mmfL及100花mmOS定位，钻49mm3勺孔。选 用Z525立式钻床及专用夹具。工序1190mm&端面及一个9孔，2000.045 mmfL定位，钻4mnfL,扩6。003 mmI。选用Z525立式钻床及专用夹具。工序12以450.017 mms面及外圆柱面定

11、位，磨90mm外圆柱面。选用M1420A1 床。工序13 以200。.045 mmfL及100 0.34 mmB面定位，磨距轴线24mm勺平面。选用M1420Al床及专用夹具。工序14 B面抛光。工序15划线刻字。工序16检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。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,硬度200HBS,毛坯重量约为2.8KG,生产 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：.4500.017 mm#圆表面 此外圆表面为IT6级，参照【3】机械加工工艺手册表6-24

12、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Ra/ pm精车外圆0.6450.017 45 0.0170.8半精车外圆1.445.60.062 45.600.0623.2粗车外圆3470.25 47 0.256.3毛坯5502.150 1.外圆表面100 01 mm 参照【3】机械加工工艺手册表6-24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Ra/ pm精车外圆0.61000.22 100 0.340.8半精车外圆1.4100. 60.087 100.600.0873.2粗车外圆41020.35 102 00.356.

13、3毛坯61062.5 106 1.25. B面中外圆柱面参照【3】机械加工工艺手册表6-24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Ra/ pm抛光0.2450.6 450。60.4精车外圆0.845.20.039035mm,以及工件直径为 100 时，f =0.71.0mm/r按CA6140车床进给量取f =0.9mm/r3）计算切削速度，按【7】实用切削加工手册表1.27切削速度的计算公 式为（寿命T=60min）VcmCxv v kv （m/min）Tmapv f yv其中：Cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数k

14、v见切削手册表1.28，即kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.97。342所以vc 0715 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6（m/min）60 . x4 .x0.5 . v4）确定机的主轴转速1000vc ns=冗嬴1000 158.6冗 x100504r/min10按CA614M床转速，取nw =480r/min。所以实际切削速度 v=110r/min/5）切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1,100 20 _ 一L=40mm , l1=2mm, l2=0, l3=02l l1 l2 l3

15、40 2m=nwf 480 0.9=0.098(min)（2）粗车100mm外圆柱面，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=2mm,分二次切除，ap=1。2）进给量根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/rC3）计算切削速度Vcm ；kv = 132m/minTma”yv4）确定机床主轴转速1000vc 1000 132n s=冗嬴 Ttx100420r/min按CA614M床转速取480r/min TOC o 1-5 h z 所以实际切削速度丫。= =7t 100 480 150m/min 100010005)检验机床功率主切削力几按【7】实用切削加工手册表1.29所示公

16、式计算Fc = Cf a：Fc f yFcv；FckF CFc pC F c其中Cfc=2985, Xfc=1.0, Yfc=0.65, n% =-0.15,kMp =(U)=(强严5=0.63kkr=0.61650650Fc =2985 1.0 0.5065 150 0.15 0.63 0.89=1122.4(N)切削时消耗功率Pc=上%=-x150 =2.81（KW） 6x106x10由【3】机械加工工艺手册表 7-4中可知CA6140主电机功率为7.5kw.11转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加m o6）校验机床进给系统强度已知主切削力F

17、c = 1122.4N径向切削力Fp按【7】实用切削加工手册表1.29所示公式计算F Co axFp f yFpvnFpkF p - CFpap fvc kFp其中Cf =1940, Xf =0.9, Vf =0.6, 3 =-0.3,ppppMp=(,广=(翌产5=0.59650650kkr =0.5所以 Fc=1940 1.50.9 0.50.6 150 0.3 0.59 0.5=203(N)而轴向切削力 Ff =CFfa；f fVFfv：FfkFf其中 CF =2880,壬=1.0, yF =0.5, nF =-0.4,kM =(650220 10=()1.0 =0.34650kk=1.

18、17轴向切削力Ff =2880 1.5 0.50.5 150 0.4 0.34 1.17=442（N）取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1，则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F=Ff + (Fc+Fp)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N（见【7】实用切削加工手册表1.30）故机床进给系统可正常工作。7）切削工时t= -一l-匕其中 l=10mml1=4mm11 =2mmnwf ,1042所以t= 4 2 =0.1min480 0.9粗车B面1）切削深度a p =4。2）进给量根据【3】机械加工工

19、艺手册取f= 0.9mm/r c3）计算切削速度Vcm xV y kvTmapv fyv12其中：Cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见【7】实用切削加工手册表1.28，即所以 外泮604 .kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , !=0.97。 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=126m/min0.90 V1000Vc1000 1264）确止机的王轴转速ns= 378r/min冗嬴 冗106按 CA614M床转速取 nw=400r/min。所以实际切削速度 %=二,106 400 133m/

20、min 100010005）切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1。tm=-_l-l i ; 其中 l= 30mmnwfl 1i l2 .3015=1.25(min)i=nwf400 0.9（4）粗车90mm端面1）切削深度ap=1.2mm。2）进给量 根据【3】机械加工工艺手册取f=0.8mm/r C3）计算切削速度 Vc m xV y kvTmapv f yv其中：Cv=342, Xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见【7】实用切削 加工手册表 1.28，即 kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.

21、97。342所以vc0715 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=122m/min60 .1.2 .0.8 . v1000vc1000 1224)确止机床王轴转速 ns= 431r/min冗嬴冗90按 CA614M床的华速取 nw=480r/min。所以实际切削速度%=血=冗90 480 135m/min10001000135）切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1tm=Li ；其中 l = nwf90 45 , =22.5mm; l1=4mm;I2 =0mm;2,l 1i mnwf22 5 4 一4 =0.07(min)480 0.8工序02加工条件:机床：CA6140卧

22、式车床采用刀的材料为 YT15 , 刀杆尺寸16 25mm, K =90 , 0=15o=12 ,=0.5mm(1)粗车 45Oo.oi7 mmOS1）切削深度ap=1.2mm2）计算切削速度VcCvk、, mxvyv VT ap f其中：Cv=342,xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数七见【7】实用切削加工手册表1.28，即kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.97。所以342/ CC vc- 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=187m/minc0 20.150.35、，601.20.9 v10

23、00Vc1000 1873) 确je机床王轴转速 ns= 553r/minW冗 50按 CA614M床转速取 nw=600r/min。所以实际切削速度 %=旦=冗50 600 94m/min 100010005)切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1。t m = -l1-l i ; 其中 l= 25mm; 11 =4mm;l2 =2mm;nwf14t m =-11-l i=31 x1=0.06(min)nwf600 x0.9(2)粗车4500.017 mmz卜圆柱面1)切削深度a p =222)进给量 根据【3】机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3)计算切削速度VcmCv y kvT

24、mapv f yv其中：Cv=342,xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见【7】实用切削加工手册表 1.28，即kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.97。342所以vc 3421.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/minc020.150.35、， TOC o 1-5 h z 602.20.8 v1000vc1000 x894) 确je机床王轴转速 ns= 753r/min冗cW冗x50按 CA614M床取 nw=750r/min。所以实际切削速度 外=m=850 750 106m/min

25、 100010005)切削工时，按工艺手册表 6.2-1tm = -_l-l i ; 其中 l=41mm; l1 =4mm;l2 =0mm;nwftm=-l1i= 45x2=0.09(min)nwf 750 0.8(3)粗车90mms面1)切削深度ap =1.2。2)进给量 根据【3】机械加工工艺手册取f=0.8mm/r C.3)计算切削速度Vcm xv y kvT apv f yv其中：Cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见【7】实用切15削加工手册表 1.28,IP kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81

26、, Kbv =0.97o342所以 Vc声5钎 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=122m/min601.2 .0.80 v1000Vc1000 1224) 确止机床王轴转速 ns= 431r/min TOC o 1-5 h z ucW冗 90按 CA614M床取 nw=480r/min。所以实际切削速度vc = -d= 7t 90 480 135m/min 100010005)切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1tm = -_l-l i ; 其中 l= 90-45=22.5mm; l1=4mm;l2=0mm;nwf2, l 1i l2 .22.5 4t m=i=0.0

27、7(min)nwf480 0.8工序03(来自胡刚)(1)钻18mm孔进给量 f=0.3mm/r。切削工时 t=0.63min。(2) 19.8mmfL进给量 f=0.5mm/r。切削工时 t=0.78min。工序05(来自朱利民)(1)磨B面及 90mm外圆柱面进给量 f=20mm。切削深度ap=0.0157/stop切削工时 t=2.5min。(2)磨90mm外圆柱面进给量 f=20mm。切肖膝度 ap=0.0157/sto16切削工时 t=0.55min。工序09(来自陈逗)(1)钻 4- 9mmfL进给量 f=0.13mm/r。切削工时 t=0.44min。工序11(1)钻 4mm?L

28、机床：Z525立式钻床刀具：根据【3】机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻4.1)进给量 查【3】机械加工工艺手册表 28-13,取f=0.13mm/r2)切削速度 根据【3】机械加工工艺手册表10-70及10-66查得V=2434m/min.取 V=30m/min1000vc1000 303)确止机床王轴转速 ns= 2388r/min TOC o 1-5 h z 冗嬴冗4按Z525立式钻床选取nw =2012r/min。所以实际切削速度vc = -d= 7t 4 2012 25.3m/min 100010005)切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1。tm = l-i ;

29、其中 l=13mm; 1i =4mm; l2 =3mm;nwfl 1i I220t m = =0.08(min)nwf 2012 0.13(2)扩6mm孔刀具：根据【3】机械加工工艺手册表10-61选取直柄机用钱刀6.1)进给量 查【3】机械加工工艺手册表 28-13,取f=0.13mm/r2)切削速度 根据【3】机械加工工艺手册表10-70，及10-66，查得V=2434m/min.取 V=30m/min3) 确定机床主轴转速 ns=1000Vc = 100030 1592r/min 冗口冗617按Z525立式钻床取nw =1426r/min。所以实际切削速度 vc= 唐=-6 1426 2

30、6.8m/min 100010005)切削工时，按【3】机械加工工艺手册表6.2-1tm =-_11-l i ; 其中 l=7mm; l1=4mm;l2=3mm;nwfl l1 l214t m= =0.07(min)nwf 1426 0.13工序12(来自朱利民)(1)粗铳距中心线34mm的平面进给量f =0.3mm/齿。切削深度ap=5mm。p切削工时t= 2.25min。(2)粗铳距中心线24mm的平面进给量 f=0.3mm/齿。切削深度ap =5mm0p切削工时t=6 min。(3)精铳上俩平面进给量 f=0.2mm/齿。切削深度ap=1mm。p切削工时t= 2.25min。最后，将以上

31、部分工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据, 并填入机械加工工艺综合卡片，见所附卡片。3夹具设计问题的提出本夹具主要用来钻4mmi及扩6mm勺孔，此孔的形位公差和表面要求均不 高，无特殊要求，且加工此孔时2000.045孔的内表面和90的右端面及上的四 个9孔都已加工出来，因此可根据一面俩孔来定位。因此在本道工序，在保证 提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。定位方案的选择1）方案一：以20 00045孔的端面为主要定位基准，另选2000.045孔和90圆柱面上一个 9孔为辅助定位基准。2）方案二：以90右端面为主要定位基准，另选2000045孔和90圆柱面

32、上一个9孔为辅助定位基准。19由零件图可知，4mmR6mmi勺孔主要是与90的右端面有一个尺寸要求, 为使定位误差基准为0,应选择90的右端面为主要定位基准，因此，方案二优 于方案一。为了降低生产成本和使得夹具简单，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。夹具各元件的设计1）确定定位元件平面的定位采用非标准的定位环。由于俩孔之间没有孔距尺寸及公差，定位 销轴和菱形销按各自定位孔的孔径选择，因此，取销轴直径为20,公差为h6,菱形销直径为9,公差为h6o1.快换垫圈2.夹紧螺母针对中批生产的工艺特性，此夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。在定位销轴上直接做出一段螺杆，为了预留排屑空间，螺杆为 M10o螺母最大径

33、向尺寸小于 定位孔直径。夹紧工件时，先旋进螺母，然后在工件与螺母之间插上快换垫圈， 再拧紧螺母夹紧工件。203)确定夹具体结构(具体夹具体图见附图).为了提高夹具安装精度和减少加工面积，本夹具的安装基面采用俩端接触 式，并保证一定的平面精度。.为使夹具体有足够的强度和刚度，须在刚度不足部位设加强筋。.为使夹具体具有良好的结构工艺性，在必要部位应设置铸造圆角。.为使夹具体具有良好的加工工艺性，在夹具体与其它元件连接处要加凸台。3.4切削力及夹紧力计算刀具：高速钢钻头 D=4mm由【8】机械制造工艺设计手册P116可查得切削扭矩 M= CmdoXmf ymkm103(N m)轴向力 F= Cpdo

34、XF f yFkF(N)切削功率 Pm=2兀Mn 10 3(kw)式中：Cm=225.63 x m=1.9 y m=0.8 C F =558.6 x F=1y f=0.8 d0=4 或 6 k m=0.87 k f=0.9f=0.13n=2012 或 1426所以当钻4mmfL时有M=0.291(N - m)F=393.15(N) Pm=3.676(kw)同理扩6孔mmhj有M=0.439(N - m)F=589.73(N) Pm=3.931(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺母、垫圈元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且螺旋夹紧机构的自锁性能好，是手动火 紧中用得最多的一种夹紧机构。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件FqL=FFRxdF J=旦LQRx 2J d0Rg(1) ?tg 22式中Fj 夹紧力(N) Fq 作用力(N)21L作用力臂（mm） d 0螺杆直径螺纹升角i 螺纹处摩擦角.2螺杆端部与工件间的摩擦角.螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）所以有F