我的法兰盘说明书.doc

机械制造技术基础

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工艺设备

设 计 者: 晏胜
指导教师: 李连波

南京理工大学泰州学院
2023.12~2023.01

机械制造技术基础课程设计任务书

题目: 设计“CA6140车床法兰盘”零件的机械加工工艺规则及工艺装备

内容： 1.零件图 1张
2.毛坯图 1张
3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张
4. 夹具结构设计装配图 1张
5. 夹具结构设计零件图 1张
6. 课程设计说明书 1份

目 录
一、序言 ………………………………………………………………(4)
1. 设计目的
2. 设计的规定
3. 设计的内容及环节
二、零件的分析………………………………………………………(5)
1.零件的重要技术规定
2.零件的工艺分析
三、工艺规程设计……………………………………………………(6)
1.拟定毛坯的制造形式
2.基面的选择
3.制定工艺路线
4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定
5.拟定切削用量及基本工时
四、夹具设计………………………………………………………(17)
1.问题的提出
2.夹具设计
五、心得体会………………………………………………………(19)
六、参考资料………………………………………………………(20)

一、序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的所有基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次进一步的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼他们分析问题、解决问题的能力，为此后参与工作打下一个良好的基础。
一、 设计目的
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面规定学生通过设计能获得综合运用过去所学过的所有课程进行工艺结构设计的基本能力，此外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼：
（1） 能纯熟运用制造技术基础课程中的基础理论以及在生产实习中学到的实践知识，对的地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸拟定等问题，保证零件的加工质量。
（2） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工规定，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
（3） 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，可以做到纯熟运用。
二、 设计的规定
机械制造技术基础课程设计题目为：后罗拉过桥摇（零件的机械加工工艺规程及工艺类装备）。
生产大纲为大批量生产。
设计的规定涉及以下几个部分：
零件图1张
毛坯图1张
机械加工工艺过程综合卡片1张
钻床夹具装配图1张
钻床零件图1张
课程设计说明书1份
三、 设计的内容及环节
设计的内容及环节涉及以下三部分：
1. 零件的分析；
2. 工艺规程设计；
3. 夹具设计。
二.零件的分析
（一）零件的重要技术规定
法兰盘有两组加工表面，有一定的位置规定。
1. φ100左和φ90右端面有对轴的圆跳动度均为0.03
2. 孔20mm规定加工粗糙度为1.6，上下两面粗糙度为0.8。
3. 工件材HT200，铸件。
（二）工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置规定。分述如下：
1. 以φ45为中心的加工表面
这一组加工表面涉及：φ100，φ90，φ45的外轮廓，以及其左右端面，φ100左和φ90右端面与孔的中心线有位置规定，Φ45抛光。这三个外轮廓都没有高的位置度规定。
2. 以φ20为中心的加工表面
这一组加工表面涉及：φ20的孔，以及其左右两个端面。
这两组表面有一定的粗糙度规定。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工此外一组。
3.为了保证零件重要表面粗糙度的规定，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或也许划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和粗加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应当遵循“先面后孔”的加工原则。
三.工艺规程设计
第一节 拟定毛坯的制造形式
一 选用材料：零件材料为HT200。考虑零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件结构又比较简朴，故选择铸件毛坯。
二 生产类型：考虑到汽车在运营中要经常加速及正，反向行驶，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
第二节 基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的对的合理，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，更有甚者，还会导致零件成批报废，使生产无法正常进行。
一、 粗基准的选择：
对于零件而言，尽也许选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面规定相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ100的加工外轮廓表面作为粗基准，运用三爪限制5个自由度，通过尾座限制最后1个自由度，达成完全定位,然后进行车削。
二、 精基准的选择
精基准就是以加工过的表面进行定位的基准。选择精基准的时候 重要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则
1、基准重合的原则
2、基准不变的原则
3、互为基准，反复加工的原则
4、自为基准的原则
5、应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简朴。考虑以上原则和零件的尺寸和加工规定我选用底面为精基准，并采用一面两孔的形式定位，限制6个自由度为完全定位。
第三节 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术规定能得到合理的保证。在生产大纲已拟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。
一、工艺方案（一）：
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定能得到合理的保证,在生产大纲已拟定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
方案一
工序1 钻，扩孔Φ20，倒角45°
工序2 粗车 半精车两孔Φ20端面
工序3 粗车 半车镗Φ100外轮廓，倒角45°
工序4 粗车 半精车Φ90外轮廓，倒角45°
工序5 粗车 半精车左Φ45圆柱侧面
工序6 粗车 半精车右Φ45圆柱侧面
工序7 粗磨Φ45圆柱侧面
工序8   钻四个Φ9mm的孔
工序9  钻Φ4mm、扩铰孔Φ6mm
工序10    半精磨精磨粗车Φ45圆柱侧面
工序11 将B面抛光
工序1 2 Φ100mm外圆刻字
工序1 3 Φ100mm无光镀铬
工序1 4   检查
工序15   入库
方案二
工序1 粗车左边φ100，φ45，φ90外圆，粗车各端面，　粗车φ90的倒角，φ100的倒角，镗φ18的孔　
工序2 粗车右φ45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰φ20的孔
工序3 半精车左端φ100，左右端φ45外圆以及各端面3*2的槽，R5的圆角
工序4 粗铣φ45右端面
工序5 粗，精铣φ100左端面
工序6 钻四个φ9
工序7 钻，铰左面F面上的台阶孔
工序8 钳工去毛刺
工序9 粗，精磨φ100，φ90，φ45的外圆。
工序10 B面抛光
工序11 φ100的左端面刻字
工序12 φ100的外圆无光渡铬
工序13 检查
工序14 入库
通过综合考虑CA6140车床的法兰盘工艺路线方案:
工序1 粗车左边φ100，φ45，φ90外圆，粗车各端面，　粗车φ90的倒角，φ100的倒角，镗φ18的孔　
工序2 粗车右φ45的外圆，粗车3*2的槽，R5的圆角 扩，铰φ20的孔
工序3 半精车左端φ100，左右端φ45外圆以及各端面 3*2的槽，R5的圆角
工序4 粗铣φ45的右端面 粗，精铣φ100左端面
工序5 钻四个φ9
工序6 钻，铰左面F面上的台阶孔
工序7 钳工去毛刺
工序8 粗，精磨φ100，φ90，φ45的外圆。
工序9 B面抛光
工序10 φ100的左端面刻字,φ100的外圆无光渡铬
工序11 检查
工序12 入库
本道工序重要用到一个专门夹具用来夹住左端φ100的圆盘 但效率较高，并且位置精度较易保证。工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合。
第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定
“法兰盘 零件材料为HT200钢，硬度207~241HBS，毛坯重量约为2kg，生产类型为中批生产，毛坯采用铸造。
根据上述原始资料加工工艺，分别拟定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.端面的加工余量为3mm，查《机械制造工艺标准应用手册》（以下简称《工艺手册》）表4.3-38得。
3.内孔mm
毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度规定界于IT-IT8之间，参照《工艺手册》表4.3-24 4.3-36
拟定加工余量为：
钻孔： 15mm （钻孔的最大尺寸）
钻孔： 18mm 2Z=3mm
扩孔： 19.7mm 2Z=1.7mm
精镗： 19.9mm 2Z=0.2mm
细镗： mm 2Z=0.1mm
4. φ45mm外端面的加工余量
1）.按《工艺手册》表4.3-38，粗加工孔外端面的单边加工余量为3mm，取Z=3mm。
2）.磨削余量：单边0.2mm（《工艺手册》，磨削公差即零件公差-0.07mm。
3）.铣削余量：磨削的公称余量（单边）为：
Z=2.0-0.2=1.8（mm）
根据以上尺寸的公差和加工余量来拟定此法兰盘的毛坯图。

第五节 拟定切削用量及基本用时

工序1 粗车 半精车Φ100左端面，Φ100，Φ190，左Φ45外轮廓及倒角
（1）拟定车刀 90 45刀
（2）切削深度现在所有切除
进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2
（3）拟定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（4）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

（5）切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检查机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序2 车右Φ45外圆及端面，3×2槽R5圆角
（1）拟定车刀 刀
（2）切削深度现在所有切除
（3）进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2
（4）拟定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（5）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检查机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序3 粗车，半精车右φ45外轮廓及其余端面，3×2槽R5圆角
（1）拟定车刀 刀
（2）切削深度现在所有切除
（3）进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2
（4）拟定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（5）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检查机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序4 钻，扩φ20，车倒角
1 选择钻头
选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18
钻头几何形状(表2.1及表2.2)
双锥,修磨横刃 β=30° 2φ=100° bξ=3.5 α0=11° b=2mm L=4mm
2.选择切削刀具
①进给量f
1>按加工规定决定进给量: 根据表2.7 当加工规定为H12~HB 精度
铸铁HBS>200 d0=18mm f=0.43~0.53mm/r
由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1 
f= 0.43~0.53 mm/r
2>按钻头强度决定进给量
根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
3>按机床进给机构强度决定进给量
根据表2.9 当HBS>210 d0=≤20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N
(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见《设计手册》表4.2-11)进给量为0.6mm/r
从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺规定,其值为 f=0.43~0.53mm/r
根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r
②决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 当d0=18 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min
③切削进度
由表2.15 HBS 170~240, f=0.5mm/r d>20 Vc=16m/min
  n =1000V/πd0=1000×16/(3.14×20)=254.7r/min
④检查机床扭矩及功率
根据表2.20 当f=0.5mm/r d0<19 时 mt=64.45 N*M
根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M
根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时 Pc=1.1KW
查《设计手册》表4.2-11 PE=2.2KW
由于MC
L=L+Y+Δ,L=30 mm 入切量及超切量由表2.29 查出Y+Δ=10mm
tm =L / nf=(30+10) / (250×0.5)=0.32min
两孔tm=0.32×0.2=0.64min
工序5 粗铣 半精铣φ90左右两端面
1.选择工具  《切削手册》
  １>根据表1.２ 选择YG6硬质合金刀具
  根据表3.1 铣前深度ap≤4 铣削宽度ae≤90 端铣刀直径D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2 >铣刀几何形状查表(3.2) 由于 HBS=200>150,r0=0°　α0=8°Kr=45°
Kre=30°
  Kr′=5° λs=-20° α0′=8° bq=1.2
2选择切削用量
13>  决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3 所以可以在一次走刀内切完)
ap=h=2mm
14>  决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时 fz=0.14~0.24mm/z 取fz=0.18
15>  选择铣刀磨纯标准及刀具寿命
根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8)
16>  根据(表3.16)当d0=100mm Z=10 ap=2 fz=0.18 Vi=98m/min n t =32r/min Vft=490mm/min
各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89
          Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:Vc=Vt kv=98×0.89×0.8=70m/min
n=nt kn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vft kvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X52K型立铣说明书(《设计手册》表4.2-35)选择
n =300r/min  Vfc=375mm/min
因此 实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min
Fzc=vfc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z
17>  根据机床功率:
根据表3.24 当HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2 d=100 Z=10 Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pcc  计算基本工时tm = L / vf
式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 / 375=0.56min
工序6 钻孔4×Φ9
一.钻孔φ4
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=8.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工规定决定进给量
根据表2.7 当加工规定为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.84 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
工序7 钻孔φ4及φ6孔
一.钻孔φ4
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工规定决定进给量
根据表2.7 当加工规定为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
二.扩Φ6
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工规定决定进给量
根据表2.7 当加工规定为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min

3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
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过程综合卡片。
工序八 粗精磨Φ100左端面，Φ90右端面，Φ45-0.6外圆，抛光，Φ100左端面刻字，无光镀鉻
第六节 夹具设计
6.1问题的提出
为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，需要设计专用夹具
通过与指导老师协商，决定设计第5道工序——钻孔4×Φ9
6.2夹具设计
1.工件装夹方案的拟定
工件装夹方案的拟定，一方面应考虑满足加工规定。端面B面与中心孔均有位置精度规定，可以通过其中的任意一个进行定位来保证。 在加工过程中，应当对工件的6个自由度都进行限制，在该设计中，通过三抓与Φ100-0. 6进行配合，左端面与夹具表面压紧来限制5个自由度，通过个锥形定位销来限制工件绕Z轴转动的自由度，这样，达成工件的完全定位。
工件定位方案的拟定除了考虑加工规定外，还应结合定位元件的结构及加紧方案实现的也许性而予以最后拟定。考虑到工件为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度，宜采用尽也许简朴的加紧装置，该设计中采用V型快一个 椎形定位销完毕在加工完毕后，只需松一下锥形定位销，就可以取出工件，较为简便。由于该夹紧装置重要是压紧工件，限制Z方向的自由度，而本工序采用的是Z525钻床作用在Z方向的切削力很小，因而不需要很大的加紧力。
由零件图可知，Φ与中心孔Φ45-0.6都有一定的位置精度规定，应以这两孔的中心线所拟定平面为定位基准，限制三个自由度。为保证工件位置精度加工时的稳定性，又考虑到夹具的尽也许简化，选用孔Φ45-0.06、Φ20中心为第一和第二定位基准，通过V型快和锥形定位销（见夹具装配图）实现定位。

第七节.心得体会
机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的所有基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次进一步的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过这次课程设计对我们学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们问题、解决问题的能力，为此后参与工作打下一个良好的基础。
在设计过程中我们发现了许多在学习和应用知识的局限性之出，特别锻炼了我们结合实际综合考虑问题的思绪和解决问题的能力。我们深刻体会到基础知识必须要扎实才干有更好的学习和发明性的思维。所以在此后的学习和工作中，我们要更多的注重基础知识的学习。此外在设计过程中我们尚有许多小的错误导致迟延了设计时间和扰乱设计思绪，让我们明白了“把一件简朴的事做好就不是一件容易的事”的道理。从而，我们无论做什么事都要努力尽力去做好。
最后，我们衷心的感谢赵彤涌老师的大力指导和帮助！尚有在设计过程中支持和帮助过我们的各位同学！

第八节.参考资料

1.机械制造技术基础课程设计指导书……………………南京理工大学教研组
2.金属工艺学(第四版)……………………………………………主编：邓文英
3.机械加工工艺师手册……………………………………………主编：杨叔子
4.机械工人切削手册(第四版)…………………………………机械工业出版社
5.机械制造技术基础………………………………………主编：吕明 曾志新
6.机械加工工艺装配设计手册…………………………………机械工业出版社