宁波技师学院毕业设计

宁波技师学院毕业设计（论文）

CA6140车床法兰盘

加工工艺及夹具设计

姓名：顾雪霞

学号：052427

班级：05数控六（二）班专业：数控技术

指导老师：甘志军

二零一零年六月

摘要

在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）质和量的状态发生直接变化的过程称为生产过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机床及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。

关键词：工序、工艺、加工余量、夹紧力、定位方案等。

一．工艺规程设计

1．确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200，由于该零件是中批量生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用砂型模铸造，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。这从提高生产效率，保证加工精度上的考虑。

2．基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要步骤之一。基面选泽得正确且合理，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，还会造成零件成批报废，这样既浪费加工时间，也使生产无法进行。

1）粗基准的选择

选泽粗精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。这两个要求是常常不能兼顾的，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，因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Φ55、Φ90外圆柱端面作为粗基准，在车床上用带有软爪的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，只余各加工表面的x轴转动的自由度。

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。

3．制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等位置要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用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。

工艺路线的方案

工序1：粗车左端端面及Φ55外圆至Φ51，以右端φ90外圆及端面定位。

工序2：以左端端面及φ51外圆表面定位。粗精车端面及外圆φ90至φ85；

粗精车内孔φ38及φ62，φ62留磨余量；切退刀槽

1×φ65,3×φ65；外圆倒角2×45°，内孔倒角1×45°工序3：粗精车φ51的外圆及端面，达到尺寸精度；切外圆退刀槽，3×0.5；

内孔倒角1×45°,外圆倒角1×45°。

工序4：。以一面两销（一挡销）定位，钻所有7-φ9通孔，及M10螺纹底孔；锪孔7-φ14

工序5：钻φ6斜孔，为通孔。

工序6：磨φ62内孔

工序7：M10螺纹攻丝

工序8：按图样要求，检查各部分尺寸及精度，上油入库。

4．机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“法兰盘”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.4kg，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：

1、Φ50H7mm外圆表面：此表面为IT7级精度，表面粗糙度需达Ra1.6，

查【4】（金属切削速查速算手册）可得：

2、Φ62H6mm内孔：此表面为IT6级精度，表面粗糙度需达Ra0.8，查【4】

（金属切削速查速算手册）可得：

3、Φ38H7mm内孔：此表面为IT7级精度，表面粗糙度需达Ra1.6，查【4】

（金属切削速查速算手册）可得：

4、4、Φ85H8mm外圆表面：此表面为IT8级精度，表面粗糙度需达Ra3.2，

查【4】（金属切削速查速算手册）可得：

5．确定切削用量

工序1 粗精车左端端面及外圆Φ55至Φ51。

机床：CA6140卧式车床。

刀具：常用的硬质合金端面及外圆车刀

⑴粗车左端端面：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.3mm ,v=4.23r/s。

⑵粗车外圆Φ55至Φ51。

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.3mm ,v=4.23r/s。

工序2 以左端端面及φ51外圆表面定位。粗精车端面及外圆φ90至φ85；粗精车内孔φ38及φ62，φ62留磨余量；切退刀槽1×φ65,3×φ65；外圆倒角2×45°，内孔倒角1×45°。

⑴粗车右端端面：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.25mm ,v=4.23r/s。

⑵粗车外圆φ90至φ85.5：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.25mm ,v=4.23r/s。

⑶精车外圆至φ85

查【5 】《切削加工简明手册》P306 表7-34 得：

ap=0.2mm ,f=0.05mm ,v=1.93r/s。

⑷粗车内孔φ38及φ62：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.5mm ,f=0.25mm ,v=1.25r/s。

⑸精车内孔φ38及φ62：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：ap=0.

2mm ,f=0.2mm ,v=0.82r/s。

⑹切退刀槽1×φ65,3×φ65：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.5mm ,f=0.25mm ,v=1.25r/s。

⑺外圆倒角2×45°：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.25mm ,v=4.23r/s。

（8）内孔倒角1×45°：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.5mm ,f=0.25mm ,v=1.25r/s。

工序3 精车φ51的外圆及端面，达到尺寸精度；切外圆退刀槽，3×0.5；内孔倒角1×45°,外圆倒角1×45°：

（1）精车左端端面：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.9mm ,f=0.25mm ,v=4.23r/s。

⑵精车φ51的外圆：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=0.2mm ,f=0.05mm ,v=1.93r/s。

⑶切外圆退刀槽，3×0.5：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.5mm ,f=0.25mm ,v=1.25r/s

⑷内孔倒角1×45°：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=1.5mm ,f=0.25mm ,v=1.25r/s。

⑸外圆倒角1×45°：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：ap=1.9mm ,f=0.25mm ,v=4.23r/s。

工序4 以一面两销（一挡销）定位，钻所有7-φ9通孔，及M10螺纹底孔；

锪孔7-φ14

⑴钻所有7-φ9通孔：

查【5 】《切削加工简明手册》P 306 表7-34 得：

ap=9mm ,f=0.3mm ,v=2. 5r/s

⑵M10螺纹底孔：

查【5 】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=8mm ,f=0.3mm ,v=2. 5r/s

（3）锪孔7-φ14:

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=5mm ,f=0.3mm ,v=2. 5r/s

工序5 钻φ6斜孔，为通孔：

⑴钻φ6斜孔，为通孔：

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=15mm ,f=0.3mm ,v=2. 5r/s

工序6 磨φ62内孔：

⑴磨φ62内孔:

查【5】《切削加工简明手册》P306表7-34得：

ap=0.2mm ,f=0.05mm ,v=1.93r/s。

工序7：M10螺纹攻丝

⑴M10螺纹攻丝

二．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，经过与指导老师的协商。本夹具将用与组合机床，对工件对车加工，工件采用花盘角铁式车床。

1 .夹具分析

本夹具主要用一面两销的定位方式，采用45度倾斜的钻模底座来贴合零件的底面，此平面的行为公差和表面要求均较高，无特殊要求，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。

2．夹具设计

1)．定位基准的选择

有零件图可知，待加工平面对Ф62H6的轴线有垂直度的要求，其设计基准为Ф62H6空的中心线，本设计选用以Ф62H6孔的内表面和零件底面为主要定

位基准，另选用Ф9孔的内表面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用一面两销夹紧的方式。

2)．考虑夹紧机构

如上所述，本设计采用一面两销，即由螺杆，垫圈，螺母，插销等元件组成的夹紧机构。

定位销夹紧机构不但结构简单，容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角有小，所以定位销的自锁性能好，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。

1·切削力及夹紧力的计算

《机械制造技术》查P47

粗车：Fc=9.81CF

C a

p

XF

C

fyF

C

v

C

nF

C

KF

C

a p =1.9 f=0.9 v

C

=60 CF

C

=40 XF

C

=1.0 yF

C

=0.75 nF

C

=0

KF

C

= KmF

C

Kr

O

F

C

Kк

r

F

C

Kλ

S

F

C

Kr

εF C

KmF

C =1.0 Kr

O

F

C

=1.0 Kк

r

F

C

=1.08 Kλ

S

F

C

= 1.0 Kr

εF C=1.1

KF

C

=1.188

Fc=861 (N)

精车：Fc=9.81CF

C

a

p

XF

C

fyF

C

v

C

nF

C

KF

C

a p =1 f=0.5 v

C

=80 CF

C

=40 XF

C

=1.0 yF

C

=0.75 nF

C

=0 KF

C

= KmF

C

Kr

O

F

C

K

кr F C KλS F C KrεF C

KmF

C

=1.0 Kr

O

F

C

=1.0 Kк

r

F

C

=1.08 Kλ

S

F

C

= 1.0 Kr

εF C=1.1

KF

C

=1.188

Fc=861 (N)

《机械加工工艺师手册》查P432

02

13456

K K K K K K K K

F K=FK=699×1.2×1.0×1.0×1.2×1.3×1.0×1.0=1612(N)

3)．定位误差分析

（1）定位元件的尺寸及公差的确定

1）本夹具的定位元件为一面两销（其中一为心轴），其参数由《机床夹具设计手册》图5-3及其表选一心轴的尺寸及公差为：g 6则为φ30上偏差-0.007，下偏差-0.02。与其相配合的φ38内孔为间隙配合，因此取内孔为：H7 则为φ38上偏差+0.039、下偏差为0。

2）定位基准与工序基准重合，则得△B=0

△Y=（Xmax 孔-Xmix 轴）/2=（0.039+0.02）/2=0.059

则△D=△B+△Y=0+0.059=0.059

△ T=0

（2）夹具误差△J

夹具误差为位于基面与止口轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸69的公差0.02mm ，以及限位基面相对安装基面的平行度和垂直度误差0.02mm 。 （3）夹具的安装误差△A

夹具体与主轴的配合尺寸Φ62H6/g5，查表Φ62H6为Φ62030

.00+mm ，Φ62g5为Φ62009.0015.0--mm ，因此

△ A =0.030+0.015=0.045mm

（4）加工方法误差△G

车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床制造精度、夹具的伸长度和离心力的大小等因素。一般取

△ G=δk /3=0.1/3=0.033mm 夹具的总加工误差为

Σ△=0.075

精度储备 J S =0.1—0.075=0.025mm

故此方案可取

夹具的主要定位元件为长定位销限制了两个自由度，底面限制了三个自由度。，再加一个插销限制一个自由度。 4)．夹具设计及操作的简单说明

在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于手动夹紧，而不采用机动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上，两车刀同时工作的对车加工，夹具尺寸不是很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用，采用一面两销夹紧，操作非常简单，先拧松夹紧螺母，然后把开口垫圈拿出来，然后拿出工件，在装上工件，将开口垫圈复位，拧紧螺母达到加紧要求即进行车削加工，本工序采用的是专用组合机床，花盘角铁式夹具，

和专用车夹具刀具，因此不需要很大的夹紧力，而且可以采用小手柄扳手，只需轻轻拧紧即可，因而工人的劳动强度不大

三．设计小结

本次毕业设计是对所有学期所学的课程和生产中和实习的检测和应用，将课本上所学的和实习中看到的结合起来。在此基础上，发挥自己的创造力，进行实际设计工艺过程和夹具。

在本次毕业设计过程中，我们阅读了一些技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设计不仅加强了对自己所学的专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了很大的扩展。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了Por/E、CAXA、CAXA工艺图表进行电脑绘图。这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。

但知识所学还是不足，实际经验更加的不够，因此我的设计还肯定会存在着很多的不足之处，如：各部分时间分配不是很合理，虽然掌握了计算机绘图的技术，但在夹具设计中，夹紧机构为手动，尽管降低成本，但好像也太过于简单了。这些在以后的社会实践中都是需要去学习和改进的。

最后，在这里，感谢我的所有指导老师和同学们的帮助。谢谢！

四．参考文献

【1】曾志新、吕明主编《机械设计技术基础》，武汉理工大学出版社2007.1 【2】冯涛、王宏斌、刘志杰主编《机械制造技术基础课程设计指导书》，西北农林科技大学出版社2006.2

【3】吴忠泽主编《机械设计手册》，高等教育出版社2005.4

【4】《金属材料速查速算手册》

【5】《切削加工简明实用手册》

【6】 <<机械加工工艺手册>>,孟少农主编,机械工业出版社.

【7】 <<机械制造技术>>黄鹤汀，吴善元主编，机械工业出版社

【8】 <<机械加工工艺师手册>>杨叔子主编，机械工业出版社

目录

摘要 (2)

一工艺规程设计 (3)

1．确定毛坯的制造形状 (3)

2．基准的选择 (3)

1）. 粗基准的选择 (3)

2）. 精基准的选择 (3)

3．制定工艺路线 (4)

4．机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (4)

5．确定切削用量 (5)

二1．夹具设计 (7)

2．夹具分析 (8)

1）. 定位基准的选择 (8)

2）. 考虑夹紧机构 (9)

3）. 定位误差分析 (9)

4）. 夹具设计及操作的简单说明 (9)

三．设计小结 (10)

四．参考文献 (11)