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1、课课程程设设计计 COURSE PROJECT题目： 法兰盘课程设计 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 姓名： 学号： 导师： 2012 年 06 月 28日机机 械械 制制 造造 技技 术术 基基 础础课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书设计题目：设计题目： 制定制定 CA6140 车床法兰盘的加工工艺车床法兰盘的加工工艺机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化2012 年年 6 月月 28 日日3目目 录录序言5一、零件的分析61.1 零件的作用61.2 零件的工艺分析6二、工艺规程设计72.1 确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状72.2 基准的选择72.3
2、 制定工艺路线82.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.5 确定切削用量及基本工时10三、夹具设计283.1 问题的提出283.2 夹具设计26五、课程设计心得体会30 六、参考文献314序序 言言工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要 求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性， 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
3、 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与分析，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 90mm 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。通过以上的概述，整个设计
4、基本完成。课程设计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
5、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，恳请老师给予指教。5一、零件的分析一、零件的分析1.11.1 零件的作用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 100mm 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 20 mm 上部为 20 mm 的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的 通孔则给传递力矩
6、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 为 4%，机械加工废品率 为 1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+) =40001(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。1.21.2 零件的工艺分析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 mm 外圆为中心的加工表面：0.12 0.34100这一组加工表面包括：45mm 外圆、端面及倒角；100mm 外圆，过度倒圆 R5； 20 内孔及其左端倒角 C1.5。2.以 外圆为中心的加工表面：0 017. 045这一
7、组加工表面包括： 端面，90mm 外圆，端面，倒角 C1.5；切槽 32； 内孔的右 端倒角 C1。3. 以 20mm 的孔为中心加工表面：045. 00这一组加工表面包括： 45mm 外圆，端面； 100mm 外圆，端面，侧面； 90mm 外圆；45mm 外圆，过度圆角 R5；4X9mm 孔和同轴的 6mm 孔。它们之间有一定的位置要求，主要是： （一） 左端面与 20mm 孔中心轴的跳动度为 0.03 ； （二） 右端面与 20mm 孔中心轴线的跳动度为 0.03 ； （三） 45mm 的外圆与 20mm 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
8、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。6二、工艺规程设计二、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，因此毛坯形状可以与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。基面选择得正确与合理，可以使加工质量 得到保证，生产率得
9、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
10、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）精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以 20mm 孔为精基准。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）工艺路线方案一 工序 1： 粗车 45mm 柱
11、体的右端面，粗车右端面，车槽 32mm，粗车、半精车外圆，车右端倒角。 工序 2： 粗车 100mm 柱体左、右端面，粗车 90mm 柱体左端面，半精车100mm 左、右端面、90mm 左端面，粗车外圆 45mm、100mm，半精车外圆 45mm、100mm、90mm，车 100mm 柱体的倒角，半精车 45mm 柱体的过度倒圆。 工序 3： 精车 100mm 左端面， 90mm 右端面。 工序 4： 钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm 至图样尺寸并车孔左端的倒角 工序 5： 粗铣、精铣 900mm 柱体的两侧面。 工序 6： 钻 4mm 孔，扩、铰 6mm 孔 工序 7： 钻 4X9mm 透孔。
12、 工序 8： 磨削外圆面 100mm， 90mm 。 工序 9： 磨削 B 面，及 45mm 外圆面、100mm 右端面、90mm 左端面。 工序 10： B 面抛光。7工序 11： 100mm 外圆刻字刻线。 工序 12： 100mm 外圆无光镀铬。 工序 13： 检测入库。 2）工艺路线方案二）工艺路线方案二 工序 1 粗车 100mm 柱体左端面、外圆，粗车 B 面 工序 2 钻中心孔 18mm，扩孔 19.8mm，粗铰 19.94mm、精绞 20mm 孔 工序 3 粗车右 45mm 柱体右端面、外圆，90mm 外圆及右端面， 工序 4 半精车 100mm 左端面、外圆，半精车 B 面并
13、倒角 C1.5，半精车90mm 外圆，20 左侧倒角 C1 工序 5 半精车右 45mm 外圆及右端面，倒角 C7，半精车 90mm 右侧面， 切槽 32mm，车 20mm 孔右端倒角 C1 工序 6 精车 100mm 柱体左端面、外圆，精车 B 面，车过渡圆角 R5 工序 7 粗铣、精铣 90mm 柱体的两侧面 工序 8 钻 4X9mm 透孔 工序 9 钻 4mm 孔，扩、铰 6mm 孔 工序 10 磨削 B 面 工序 11 磨削外圆面 100mm、90mm 工序 12 磨削 90mm 凸台距离轴线 24mm 的侧平面 工序 13 金刚石车 45mm 外圆、90mm 右侧面 工序 14 B
14、面抛光 工序 15 100mm 划线刻字 工序 16 100mm 外圆无光镀铬 工序 17 检测入库。 3）工艺方案的比较与分析）工艺方案的比较与分析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0 017. 045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与 20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 20为定位045. 00045. 00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） 工序（或工步） 经济精度加工表面工序（或 工步）名 称工序（或工 步）余量工序（或工 步）基本尺 寸公差等级公差工序（或工步） 尺寸及其偏差表面粗糙 度（Ra ）粗车3 6.3右端面毛坯3 精车0
