CA6140法兰盘课程设计说明书

目录

序言............................................................ - 1 - 1 零件的分析................................................... - 2 - 1.1零件的作用 ................................................ - 2 - 1.2 零件的工艺分析 ............................................ - 2 - 2 工艺规程设计................................................. - 3 - 2.1确定毛坯的制造形式 ........................................ - 3 - 2.2基面的选择 ................................................ - 3 - 2.3制定工艺路线 .............................................. - 3 - 2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .................... - 6 - 2.5确定切削用量及基本工时 .................................... - 9 - 3 夹具设计..................................................... - 29 - 3.1 问题的提出 ............................................... - 29 - 3.2夹具设计 ................................................. - 29 - 3.2.1 定位基准的选择 ....................................... - 29 - 3.2.2切削力及夹紧力计算.................................... - 29 - 3.2.3 定位误差分析 ......................................... - 30 - 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明 ............................. - 30 - 参考文献....................................................... - 31 - 致 谢......................................................... - 32 -

序言

课程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（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。

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1 零件的分析

1.1零件的作用

题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘（见附图1）， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。

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,这一组加工表面以Φ200为中0.120心 ,包括:两个Φ100??0.34mm的端面, 尺寸为Φ45?0.017mm的圆柱面,两个Φ90mm

的端面及上面的4个Φ9mm的透孔. Φ450?0.6mm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.

?0.045 这组加工表面是以Φ200mm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.

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2 工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200，由于零件年产量为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。

2.2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Φ45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。

2.3制定工艺路线

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.工艺路线方案一

工序 1 粗铣Φ20孔两端面 工序 2 钻、粗铰孔Φ20

工序 3 粗铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面 工序 4 精铣Φ20孔两端的端面

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工序 5 精绞Φ20的孔

工序 6 粗车Φ45、Φ90、Φ100的外圆，粗车B面与Φ90的右端面 工序 7 半精车Φ45、Φ90、 Φ100的外圆，半精车B面与Φ90的端面，

对Φ100、Φ90、Φ45的圆柱面倒角，倒Φ45两端的过度圆弧，车退刀槽，车Φ20内孔两端的倒角

工序 8 精车Φ100外圆面，精车B面，精车Φ90的右端面，精车Φ45

的圆柱面

工序 9 精铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面 工序 10 钻4-Φ9透孔

工序 11 钻Φ4孔，钻铰Φ6的销孔 工序 12 磨Φ45、Φ100的外圆

工序 13 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面 工序 14 磨B面 工序 15 刻字划线

工序 16 Φ100外圆无光镀铬 工序 17 检查入库 二 .工艺方案二

工序 1 粗车Φ100mm端面，粗车Φ100mm外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90

的外圆柱面

工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面 工序 3 钻粗绞Φ20的内孔

工序 4 半精车Φ100的端面及外圆面，半精车B面，半精车Φ90的外

圆柱面，对Φ100、Φ90的外圆柱面进行倒角，车Φ45两端的过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角

工序 5 半精车Φ45的端面及外圆柱面，车Φ20孔的右端倒角，车Φ45

的倒角，车3*2的退刀槽

工序 6 精车Φ100的端面及外圆面，精车B面 工序 7 精车Φ45端面及外圆柱面 工序 8 精绞Φ20的孔 工序 9 钻4—Φ9透孔

工序 10 钻Φ4孔，钻绞Φ6孔 工序 11 铣Φ90圆柱面上的两个平面 工序 12 磨B面

工序 13 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面

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tm=

l?l1?l222.5?4i==0.07(min) 480?0.8nwf工序 3 钻、扩Φ20的孔 (1) 钻Φ18mm孔

机床：Z525立式钻床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V. 1)进给量 根据《切削手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ18时，取f=0.3mm/r

2)切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得

V=35m/min.

3)确定机床主轴转速

ns=

1000vc1000?35?619.2r/min =

π?18πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取nw=555r/min。

?dnsπ?18?555?31.4m/min 所以实际切削速度vc==

100010004)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

tm=

l?l1?l2i ;其中l=91mm; l1=10mm; l2=4mm; nwfl?l1?l2105 ==0.63(min) 555?0.3nwf tm=(2) Φ19.8mm孔

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

11 f?(1.2~1.8)f钻 v?(~)v钻

23式中的f钻、v钻——加工实心孔进的切削用量. 现已知

f钻=0.36mm/r (《切削手册》)表2.7 v钻=42.25m/min (《切削手册》表2.13

1) 给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r

2) 削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min.

1000vc1000?16.9?271.8r/min 3) 定机床主轴转速 ns==

π?19.8πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与271.8r/min相近的机床转速

15 - -

为275r/min。现选取nw=275r/min。

?dnsπ?19.8?275?17.4m/min 所以实际切削速度vc==

100010005) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

tm=

l?l1?l2i ;其中l=91mm; l1=10mm; l2=4mm; nwfl?l1?l2105 ==0.78(min) 275?0.5nwf tm=

工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面 (1) 铣距中心线34mm的平面。

机床：组合机床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.

铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2ap=10mm 所以有ap=5mm

2) 给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿

3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=115min/s. 即V=6.9m/min

1000vc1000?6.9?21.97r/min 4) 定机床主轴转速 ns==

π?100πdW按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取nw=22.5r/min。

所以实际切削速度 vc=

?dnsπ?100?22.5?7.1m/min =

10001000当nw=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

fm=fZnw=0.3?10?22.5=67.5(mm/min)

查机床说明书有fm=60(mm/min) 5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

tm1=

l?l1?l29045==1.5(min) tm2==0.75(min) 6060fm铣两次的总时间为tm=1.5+0.75=2.25min

16 - -

(2) 粗铣距中心线24mm的平面。

机床：组合机床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.

铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40/ 1) 切削深度 4ap=20mm 所以有ap=5mm

2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿

3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=115min/s. 即V=6.9m/min

1000vc1000?6.9?21.97r/min 4) 确定机床主轴转速 ns==

π?100πdW按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取nw=22.5r/min。

?dnsπ?100?22.5?7.1m/min 所以实际切削速度 vc==

10001000当nw=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

fm=fZnw=0.3?10?22.5=67.5(mm/min)

查机床说明书有fm=60(mm/min)

5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1

tm=

l?l1?l290==1.5(min) 60fm 铣4次的总时间为4tm=4x1.5 =6min

工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外

圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角

(1) 半精车Φ100mm端面

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2.4-2.取f＝0.5mm/r 机床主轴转速nw＝480r/min 所以切削工时 tm=

l?l1?l2?l340?2=＝0.44（min） 480?0.5nwf(2) 半精车Φ100mm外圆柱面

17 - -

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《机械加工工艺手册》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 nw=480r/min 所以切削工时 tm=(3) 半精车B面

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2.4-2.取f＝0.5mm/r 机床主轴转速nw＝400r/min tm=

l?l1?l2=0.17min nwfl?l1?l2l?l1?l230i ;其中l=30mm tm=i=?15=2.25(min)

400?0.5nwfnwf工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退

刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角

(1) 半精车Φ450?0.017mm端面

1) 切削深度 单边余量Z=1.2mm

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 vc?CvxvTmapfyvkv

其中：Cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见《切削手册》表1.28,即 kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.97。

所以vc?34260?1.20.20.15?0.20.35v?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97=187m/min

4) 确定机床主轴转速

ns=

1000vc1000?187?553r/min =

πx50πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取nw=600r/min。

所以实际切削速度 vc=

?dnsπ?50?600?118m/min =

10001000 18 - -

5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 tm=

l?l1?l2i ;其中l=25mm; l1=4mm; l2=2mm; nwf tm=

l?l1?l231i=?1=0.26(min) 600?0.2nwf(2) 半精车Φ450?0.017mm外圆柱面

1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 vc?CvxvTmapfyvkv

其中：Cv=342, xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数kv见《切削手册》表1.28,即 kMv=1.44 , ksv=0.8 , kkv=1.04 , kkrv=0.81 , kBv=0.97。

所以 vc?34260?1.20.20.15?0.20.35v?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97=96m/min

4) 确定机床主轴转速 ns=

1000vc1000?96?578r/min =

π?50πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与578r/min相近的机床转速为600r/min。现选取nw=600r/min。

所以实际切削速度 vc=

?dnsπ?50?600?94m/min =

10001000l?l1?l2i ;其中l=41mm; l1=4mm; l2=0mm; nwf5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 tm=

tm=(3) 半精车Φ90mm端面

l?l1?l245i==0.37(min) 600?0.2nwf1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm 一次切除。 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度

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3)确定机床主轴转速 ns=

1000vc1000?30?2388r/min =

π?4πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取nw=2012r/min。

所以实际切削速度vc=

?dnsπ?4?2012?25.3m/min =

100010005) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 tm=

l?l1?l2i ;其中l=13mm; l1=4mm; l2=3mm; nwfl?l1?l220 ==0.08(min) 2012?0.13nwf tm=(2) 扩Φ6mm孔

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6. 1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r 2) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得

V=24~34m/min. 取V=30m/min

3) 确定机床主轴转速

ns=

1000vc1000?30?1592r/min =

π?6πdW按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取nw=1426r/min。

所以实际切削速度vc=

?dnsπ?6?1426?26.8m/min =

100010005) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 tm=

l?l1?l2i ;其中l=7mm; l1=4mm; l2=3mm; nwfl?l1?l214 ==0.07(min) 1426?0.13nwf tm=

工序 13 磨Φ100、Φ45的外圆柱面 (1) 磨Φ100mm外圆柱面 机床 MQ1350A轻型外圆磨床

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1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 A46KV6P 350?40?127

其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127

2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 工件速度 vw＝18m/min

纵向进给量 fa＝0.5B＝20mm(双行程) 切削深度 fr＝0.0157mm/st

3)切削工时 t?2?DbZbk

1000vfafr 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Zb--单边加工余量 K---系数

V---工作台移动速度

fa--工作台往返一次砂轮轴向进给量 fa--工作台往返一次砂轮径向进给量 t?2??90?9?0.15?1.1＝0.55(min)

1000?18?20?2?0.0157(2) 磨Φ45mm外圆柱面 机床 MQ1350A轻型外圆磨床

1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 A46KV6P 350?40?127

其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127

2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 工件速度 vw＝18m/min

纵向进给量 fa＝0.5B＝20mm(双行程) 切削深度 fr＝0.0157mm/st

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3)切削工时 t?2?DbZbk

1000vfafr 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Zb--单边加工余量 K---系数

V---工作台移动速度

fa--工作台往返一次砂轮轴向进给量 fa--工作台往返一次砂轮径向进给量 t?工序 14 磨B面 (1) 磨B面

机床 MQ1350A轻型外圆磨床

1) 选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 A46KV6P 350×40×127

其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127

2) 切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 工件速度 vw＝18m/min

纵向进给量 fa＝0.5B＝20mm(双行程)

2??50?9?0.15?1.1＝0.3(min)

1000?18?20?2?0.0157切削深度 fr＝0.0157mm/st

3) 切削工时 t?2?DbZbk

1000vfafr式中 D---被加工直径

b----加工宽度 Zb--单边加工余量 K---系数

V---工作台移动速度

fa--工作台往返一次砂轮轴向进给量 fa--工作台往返一次砂轮径向进给量

2??45?91?0.15?1.1 t?＝2.5(min)

1000?18?20?2?0.0157 27 - -

工序 15 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面 机床 MQ1350A轻型外圆磨床

1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 A46KV6P 350?40?127

其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127

2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 砂轮轮速n砂=1500r/min (见机床说明书) v砂=27.5m/s 工件速度 vw＝10m/min

轴向进给量 fa＝0.5B＝20mm(双行程) 切削深度 fr＝0.015mm/st 3)切削工时 t?2?DbZbk

1000vfafr式中 D---被加工直径

b----加工宽度

Zb--单边加工余量 K---系数

V---工作台移动速度

fa--工作台往返一次砂轮轴向进给量 fa--工作台往返一次砂轮径向进给量 t?2??90?8?0.15?1.1＝0.53(min)

1000?10?20?2?0.0157最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺综合卡片，见所附卡片。

28 - -

3 夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，决定设计第11 道工序—钻、铰4-Φ9孔的夹具。本夹具将用于摇臂钻床，对工件对钻、铰加工，刀具为麻花钻、铰刀。

3.1 问题的提出

本夹具主要用来加工4-Φ9孔，此四个孔为螺纹孔，起连接作用，精度要求

?0.045不高，且加工此孔时，Φ200孔的内表面及其端面都已加工出来，可用来作

为此工序的定位面。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。

3.2夹具设计

3.2.1 定位基准的选择

?0.045?0.12本设计选用以Φ200孔的内表面和Φ1000.34的底端面为主要定位基面，

为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。

3.2.2切削力及夹紧力计算

由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得： 钻削力 F?26Df0.8HB0.6 式（5-2）

钻削力矩 T?10D1.9f0.8HB0.6 式（5-3）

11式中：D?10.5mm HB?HBmax??HBmax?HBmin??187??187?149??174

33 f?0.20mm?r?1代入公式（5-2）和（5-3）得

?F?26?10.5?0.200.8?1740.6?1664N

T?10?10.51.9?0.200.8?1740.6?46379N?mm

如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。

螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹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=F????FRxd0 2 FJ=

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