CA6140车床上的法兰盘

本次课程设计的课题是CA6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较和分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，设计第七道工序—铣距Φ90mm中心线24mm和34mm两侧平面的夹具。先提出设计问题，再选择定位基准，然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。一、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，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，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的φ100mm外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为φ20mm上部为φ20mm的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。该零件年产量为4000件，设其备品率α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+α+β)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。1.2零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：1.以Φ0.120.34100mm外圆为中心的加工表面：这一组加工表面包括：φ45mm外圆、端面及倒角；φ100mm外圆，过度倒圆R5；Φ20内孔及其左端倒角C1.5。2.以Φ0017.045外圆为中心的加工表面：这一组加工表面包括：端面，Φ90mm外圆，端面，倒角C1.5；切槽3×2；内孔的右端倒角C1。3.以Φ20045.00mm的孔为中心加工表面：这一组加工表面包括：φ45mm外圆，端面；φ100mm外圆，端面，侧面；φ90mm外圆；φ45mm外圆，过度圆角R5；4Xφ9mm孔和同轴的φ6mm孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：（一）左端面和φ20mm孔中心轴的跳动度为0.03；（二）右端面和φ20mm孔中心轴线的跳动度为0.03；（三）φ45mm的外圆和φ20mm孔的圆跳动公差为0.03。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。二、工艺规程设计2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以和零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确和合理，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和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5个自由度，达到完全定位。2）精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合和统一基准原则。以Φ20mm孔为精基准。当设计基准和工序基准不重合时，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。1）工艺路线方案一工序1：粗车φ45mm柱体的右端面，粗车右端面，车槽3×2mm，粗车、半精车外圆，车右端倒角。工序2：粗车φ100mm柱体左、右端面，粗车φ90mm柱体左端面，半精车φ100mm左、右端面、φ90mm左端面，粗车外圆φ45mm、φ100mm，半精车外圆φ45mm、φ100mm、φ90mm，车φ100mm柱体的倒角，半精车φ45mm柱体的过度倒圆。工序3：精车φ100mm左端面，φ90mm右端面。工序4：钻、扩、粗铰、精铰孔φ20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角工序5：粗铣、精铣φ900mm柱体的两侧面。工序6：钻φ4mm孔，扩、铰φ6mm孔工序7：钻4Xφ9mm透孔。工序8：磨削外圆面φ100mm，φ90mm。工序9：磨削B面，及φ45mm外圆面、φ100mm右端面、φ90mm左端面。工序10：B面抛光。工序11：φ100mm外圆刻字刻线。工序12：φ100mm外圆无光镀铬。工序13：检测入库。2）工艺路线方案二工序1粗车φ100mm柱体左端面、外圆，粗车B面工序2钻中心孔φ18mm，扩孔φ19.8mm，粗铰φ19.94mm、精绞Φ20mm孔工序3粗车右φ45mm柱体右端面、外圆，φ90mm外圆及右端面，工序4半精车φ100mm左端面、外圆，半精车B面并倒角C1.5，半精车φ90mm外圆，φ20左侧倒角C1工序5半精车右φ45mm外圆及右端面，倒角C7，半精车φ90mm右侧面，切槽3×2mm，车φ20mm孔右端倒角C1工序6精车φ100mm柱体左端面、外圆，精车B面，车过渡圆角R5工序7粗铣、精铣φ90mm柱体的两侧面工序8钻4XΦ9mm透孔工序9钻φ4mm孔，扩、铰φ6mm孔工序10磨削B面工序11磨削外圆面φ100mm、φ90mm工序12磨削φ90mm凸台距离轴线24mm的侧平面工序13金刚石车Φ45mm外圆、φ90mm右侧面工序14B面抛光工序15Φ100mm划线刻字工序16Φ100mm外圆无光镀铬工序17检测入库。3）工艺方案的比较和分析Φ0017.045表面是多次加工的基准，方案一中在加工其外圆表面的同时进行了导角，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，由于各端面及外圆柱面都和Φ20045.00轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用孔Φ20045.00为定位基准，故选用方案二。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，参照《实用机械加工工艺手册》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如下：（单位mm）加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（Ra）公差等级公差右端面粗车36.3毛坯3Φ90突台右端精车0.841IT70.025411.6半精车1.041.8IT90.06241.80.0313.2粗车1.242.8IT110.16042.80.086.3毛坯344——2.2441.1槽3×2粗车2Z=941IT130.39416.3毛坯2Z=950——2.0501.0Φ45外圆磨削2Z=0.345IT60.017Φ450.8半精车2Z=1.045.3IT90.062Φ45.33.2粗车2Z=3.746.3IT110.160Φ46.36.3毛坯2Z=550——2.0Φ501.0内孔Φ20铰2Z=0.220IT80.045Φ201.6扩2Z=1.819.8IT100.084Φ19.86.3钻2Z=1818IT120.18Φ1812.5毛坯实心Φ100左端面精车Z=0.891IT80.054911.6半精车0.791.8IT90.08791.83.2粗车1.592.5IT110.2292.50.116.3毛坯394——2.2941.1Φ100外圆磨削2Z=0.4100IT80.054Φ1000.8半精车2Z=1.1100.4IT110.22Φ100.43.2粗车2Z=3.5101.5IT110.22Φ101.56.3毛坯2Z=5105——2Φ1051.0Φ100右端面磨削Z=0.441IT70.017410.4半精车Z=1.141.4IT90.06241.43.2粗车Z=442.5IT110.1642.56.3毛坯Z=3442.0441.0Φ45外圆磨削2Z=0.345IT70.017Φ450.4半精车2Z=1.045.3IT90.062Φ45.33.2粗车2Z=3.746.3IT110.160Φ46.36.3毛坯2Z=5502.0Φ501.0Φ90突台左端磨削Z=0.48IT80.02280.4半精车Z=1.18.4IT90.0368.43.2粗车Z=1.59.5IT110.099.56.3毛坯Z=3110.2Φ90外圆磨削2Z=0.490IT80.054Φ900.8半精车2Z=1.190.4IT90.087Φ90.43.2粗车2Z=3.591.5IT110.22Φ91.56.3毛坯2Z=5952.0Φ951.0Φ4孔铰2Z=0.14IT100.048Φ46.3钻2Z=3.93.9IT110.075Φ3.912.5毛坯实心Φ6孔铰2Z=0.26IT100.048Φ63.2钻2Z=1.85.8IT110.075Φ5.812.5毛坯2Z=44IT110.075Φ412.5Φ90（左）两侧面精铣1.058IT90.074583.2粗铣31.059IT120.35912.5毛坯3290IT130.5490Φ90右侧面磨削0.424IT80.33240.4毛坯6.34XΦ9孔钻2Z=99IT130.22Φ912.5毛坯实心2.5确定切削用量及基本工时工序1粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面1.加工条件工件材料：HT200δb=220MPa砂型铸造机床：CA6140卧式车床刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm2,K=90,0=15,0=12,=0.5mm2．计算切削用量(1)粗车Φ100mm端面1)已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度，pa=4mm2)进给量f根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25mm2，pa3~5mm,以及工件直径为100时，f=0.7~1.0mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)vyxpmvckfaTCvvv(m/min)其中：vC=342,vx=0.15,vy=0.35,m=0.2。修正系数vk见《切削手册》表1.28,即Mvk=1.44,svk=0.8,kvk=1.04,krvk=0.81,Bvk=0.97。所以vxxvc35.015.02.05.0460342x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)4)确定机的主轴转速ns=Wπd1000cv=πx1006.1581000504r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),和504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/