機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計-CA6140車床法蘭盤零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計.doc

目錄一、零件的分析2（一）零件的作用2（二）零件的工藝分析2二、工藝規(guī)程設(shè)計3 (一)確定毛坯的制造形式3（二）基面的選擇3（三）制定工藝路線4（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定9（五）確立切削用量及基本工時13夾具設(shè)計：15一、零件的分析（一）零件的作用題目給的零件是CA6140臥式車床上的法蘭盤，它位于車床絲桿的末端，主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給，同時也起聯(lián)接作主軸和卡盤的作用。零件的100mm外圓上標有刻度線，用來對齊調(diào)節(jié)刻度盤上的刻度值，從而能夠直接讀出所調(diào)整的數(shù)值；外圓上鉆有底部為20mm上部為20mm 的定位孔，實現(xiàn)精確定位。法蘭盤中部的通孔則給傳遞力矩的標明通過，本身沒有受到多少力的作用。 (二) 零件的工藝分析法蘭盤共有三組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：1.以45mm外圓為中心的加工表面這一組加工表面包括：45mm外圓，端面及倒角；100mm外圓，過度倒圓,內(nèi)孔及其左端倒角。2.以100mm外圓為中心的加工表面這一組加工表面包括：100mm端面，45外圓，端面及倒角；切槽32，內(nèi)孔的右端倒角。3.以20mm 的孔為中心加工表面這一組加工表面包括：45mm外圓及端面；100mm外圓及端面，側(cè)面；90mm外圓；45mmm外圓，過度圓角；49mm 孔和同軸的6mm孔。它們之間有一定的位置要求，主要是：（1）100mm左端面與20mm孔中心軸的跳動度為0.03mm ；（2）90mm右端面與20mm 孔中心軸線的跳動度為0.03mm ；（3）45mm的外圓與20mm孔的圓跳動公差為0.03mm 。經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準，加工出精基準所在的加工表面，然后借助專用夾具加工另一組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。2、 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀零件材料是HT200。由于該零件是單件生產(chǎn),而且零件加工的輪廓尺寸不大,考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，為提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。（2） 基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；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，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。1） 粗基準的選擇。選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)的工序提供精基準。選擇粗基準的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮當零件有不加工表面是，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面是，則應(yīng)以與加工表面相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準；這兩個要求常常是不能兼顧的，但對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，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（這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則）?，F(xiàn)選取法蘭盤右端 的外圓及的右端面作為粗基準，利用三爪卡盤夾緊 外圓可同時削除五個自由度，再以的右端面定位可削除1自由度，達到達到完全定位。2）精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。（3） 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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)一確定為單件生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量提高精度要求。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序 10 粗銑20mm孔兩端面工序 20 鉆、粗鉸孔20mm工序 30粗銑90mm外圓柱面上平行于軸線的兩個平面工序 40 精銑20mm孔兩端的端面工序 50 精絞20mm的孔工序 60 粗車45mm、90mm、100mm的外圓，粗車B面與90的右端面工序 70 半精車45、90、 100的外圓，半精車B面與90mm的端面，對100、90、45的圓柱面倒角，倒45兩端的過度圓弧，車退刀槽，車20內(nèi)孔兩端的倒角工序 80 精車100mm外圓面，精車B面，精車90mm的右端面，精車45mm的圓柱面工序 90 精銑90mm外圓柱面上平行于軸線的兩個平面工序 100 鉆4-9mm透孔工序 110 鉆4mm孔，鉆鉸6mm的銷孔工序 120 磨45mm、100mm的外圓工序 130 磨90mm外圓柱面上距離軸線24mm的平面工序 140 磨B面工序 150 刻字劃線工序 160 100mm外圓無光鍍鉻工序 170 檢查入庫二 .工藝方案二工序 10 粗車100mm端面，粗車100mm外圓柱面，粗車B面，粗車90的外圓柱面工序 20 粗車45mm端面及外圓柱面工序 30 粗鉆、粗絞20mm的內(nèi)孔工序 40 半精車100mm的端面及外圓面，半精車B面，半精車90mm的外圓柱面，對100mm、90mm的外圓柱面進行倒角，車45mm兩端的過渡圓弧，車20mm孔的左端倒角工序 50 半精車45mm的端面及外圓柱面，車20mm孔的右端倒角，車45mm的倒角，車3*2的退刀槽工序 60 精車100mm的端面及外圓面，精車B面工序 70 精車45mm端面及外圓柱面工序 80 精絞20mm的孔工序 90 鉆49mm透孔工序 100 鉆4mm孔，鉆、絞6mm孔工序 110 銑90mm圓柱面上的兩個平面工序 120 磨B面工序 130 磨90mm外圓柱面上距離軸線24mm的平面工序 140 劃線刻字工序 150 100mm外圓無光鍍鉻工序 160 檢查三.工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一 采用同時銑削加工兩個端面，可以提高效率，而方案二采用車削端面，可以保證精度，方案一的效率雖高但精度不能保證，應(yīng)把保證精度放在首位，故選用方案二車削兩端面。由于各端面及外圓柱面都與20mm軸線有公差保證，所以加工各端面及外圓柱面時應(yīng)盡量選用20mm孔為定位基準。經(jīng)過比較修改后的具體工藝過程如下:工序 10 粗車100mm端面及外圓柱面,粗車B面，粗車90mm的外圓柱面工序 20 粗車45mm端面及外圓柱面，粗車90mm的端面工序 30 鉆、擴、粗鉸20mm的孔工序 40 鉆4mm孔，再鉆6mm孔工序 50 半精車100mm的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車90mm的外圓柱面，車100mm、90mm的倒角，車45mm兩端過渡圓弧，車20mm孔的左端倒角工序 60 半精車45mm的端面及外圓柱面，半精車90mm的端面，車3*2退刀槽，車45mm的倒角，車20mm內(nèi)孔的右端倒角工序 70 精車100mm的端面及外圓，精車B面工序 80 精車45mm的外圓，精車90mm的端面工序 90 精絞20mm的孔工序 100 磨100mm、45mm的外圓柱面工序 110 鉆49mm透孔工序 120 銑90mm圓柱面上的兩個平面工序 130 磨B面工序 140 磨90mm外圓柱面上距離軸線24mm的平面工序 150 劃線刻字工序 160 100mm外圓無光鍍鉻 工序 170 檢查 以上加工方案大致看來還是合理的.但通過仔細考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后,就會發(fā)現(xiàn)仍有問題,主要表現(xiàn)在工序40鉆4mm孔，再鉆6mm孔由于在設(shè)計夾用夾具時要以90mm圓柱面上的一個平面來定位,所以應(yīng)把銑90mm圓柱面上的兩個平面這一道工序放在鉆4孔，再鉆6mm孔工序前. 并且工序 30與工序 50序可并為一個工序,否則就有點繁瑣.因此最后確定的加工工藝路線如下： 工序 10 粗車10mm端面及外圓柱面，粗車B面，粗車90mm的外圓柱面 工序 20 粗車45mm端面及外圓柱面，粗車90mm的端面 工序 30 鉆、擴、粗絞20mm的孔 工序 40 粗銑90mm圓柱面上的兩個平面工序 50 半精車100mm的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車90mm的外圓柱面，車100mm、90mm外圓柱面上的倒角，車45mm兩端過渡圓弧，車20mm孔的左端倒角工序 60 半精車45mm的端面及外圓柱面，半精車90mm的端面，車3*2退刀槽，車45圓柱面兩端的倒角，車20 mm內(nèi)孔的右端倒角工序 70 精車100mm的端面及外圓，精車B面 工序 80 精車45mm的外圓，精車90mm的端面 工序 90 精絞20mm的孔 工序 100 精銑90mm圓柱面上的兩個平面 工序 110 鉆、絞 4-9mm的孔 工序 120 鉆4mm孔，鉆、絞6mm孔 工序 130 磨100mm、45mm的外圓柱面 工序 140 磨B面 工序 150 磨90mm外圓柱面上距離軸線24mm的平面 工序 160 刻線刻字 工序 170 檢測入庫(4) 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為HT200，硬度200HBS，毛坯重量約為2.8KG，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械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：1.mm外圓表面此外圓表面為IT6級，參照實用機械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量工序名稱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車外圓0.6450.017半精車外圓1.445.60.1粗車外圓347+0.3毛坯5500.52.外圓表面mm參照實用機械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量工序名稱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車外圓0.6100-0。46半精車外圓1.41006粗車外圓4102毛坯61060.83B面中外圓柱面參照實用機械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量工序名稱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圓0.245-0.6粗磨外圓0.845.2半精車外圓146粗車247毛坯60106114孔20mm參照實用機械加工工藝手冊確定各工序尺寸及加工余量工序名稱工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差鉸孔0.220+0.04520擴孔0.919.8+0.119.8鉆孔918+0.618毛坯105. mm的端面1）按照工藝手冊表6-28，鑄件重量為2.8kg，mm端面的單邊加工余量為2.03.0，取Z=2.0mm，鑄件的公差按照表6-28，材質(zhì)系數(shù)取，復(fù)雜系數(shù)取，則鑄件的偏差為； 2）精車余量：單邊為0.2mm（見實用機械加工工藝手冊中表3.2-2），精車公差既為零件公差-0.08；3）半精車余量：單邊為0.6mm（見實用機械加工工藝手冊中表11-27），半精車公差的加工精度為IT9，因此可以知道本工序的加工公差為-0.12mm；4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；mm端面的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下圖：由圖可以知道：毛坯名義尺寸為：94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）粗車后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）粗車后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）半精車后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）半精車后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）精車后尺寸為94mm加工余量計算表 工序 加工尺寸及公差鑄造毛坯粗車半精車精車加工前尺寸最大96.795.294.6最小95.294.8894.48加工后尺寸最大96.795.294.694.04最小95.294.8894.4893.96加工余量21.20.60.2加工公差-0.32-0.12-0.08法蘭盤的鑄件毛坯圖見附圖2.5確定切削用量及基本工時工序 100 精銑90圓柱面上的兩個平面(1) 精銑上兩平面1) 切削深度 查機械加工工藝師手冊表10-119,取=1mm2) 進給量 查機械加工工藝師手冊表10-118與表10-119按機床行選取f=0.2mm/齒3) 切削速度根據(jù)機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=190min/s. 即V=11.4m/min4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速ns= 36.3r/min按機床說明書(見工藝手冊表6-39),與36.3r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為37.5r/min?，F(xiàn)選取=37.5r/min。所以實際切削速度=當=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為=fZ=0.21037.5=75(mm/min) 查機床說明書有=80(mm/min)5)切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=1.125(min) 銑2次的總時間為2t=21.125=2.25min3 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設(shè)計第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床，對工件對銑加工，刀具為鑲齒三面刃銑刀。3.1 問題的提出 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mm 軸的外端面及20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，在保證提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度的同時可以設(shè)計選用比較簡單的夾具。3.2夾具設(shè)計3.2.1 定位基準的選擇由零件圖可知，待加工平面對20的軸線有平行度要求，對100的底端面有垂直度要求，其設(shè)計基準為20孔的中心線。本設(shè)計選用以20孔的內(nèi)表面和的底端面為主要定位基面，另選用100mm的上端面作為輔助定位基準。為了降低生產(chǎn)成本，本設(shè)計選擇采用螺紋夾緊的方式。3.2.2切削力及夾緊力計算刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=80mm由機械制造工藝設(shè)計手冊P 可查得 銑削扭矩 M切向力 切削功率 Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6x=1 y=0.8 d=80k=0.9f=0.13 n=1450所以當銑距中心軸線24mm和34mm面時有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450 x10=178.97(kw) 因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)不公結(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，所以螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動夾緊中用得最多的一種夾緊機構(gòu)。根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件 FL= F= 式中 F夾緊力(N) F作用力(N) L作用力臂(mm) d螺桿直徑 螺紋升角 螺紋處摩擦角. 螺桿端部與工件間的摩擦角. 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm)所以有F= =3075.73N顯然 F=3075.73N982.7N=F故本夾具可安全工作。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。支撐板尺寸與公差都是選取的標準件，其公差由標準件決定，并且在夾具裝配后的技術(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；定位銷選取標準件，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自由度,另一端面限制三個自由度,繞銑刀軸線旋轉(zhuǎn)方向的自由度無須限制。因零件對形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用標準件，故定位誤差在此可忽略。3.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。但由于本夾具是應(yīng)用于組合機床上，兩銑刀同時工作的對銑加工，夾具尺寸不能很大，如果采用機動夾緊，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、實用, 減輕工人勞動強度，采用螺旋夾緊機構(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，擰緊螺母達到夾緊要求即進行銑削加工.本工序采用的是專用的組合機床，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，只需擰松兩個夾緊螺母即可，因而工人的勞動強度不大。20