CA6140車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計

CA6140車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計,ca6140,車床,法蘭盤,零件,機械,加工,工藝,20,夾具,設(shè)計 CA6140車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝與專用夾具設(shè)計說明書 機械制造技術(shù) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計CA6140車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計 班級： 設(shè) 計 者: 學(xué)號： 指導(dǎo)： 機械制造技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書 一、 設(shè)計題目 設(shè)計CA6140車床“法蘭盤”零件的機械加工工藝及鉆3-Ф20孔的夾具設(shè)計 二、 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量生產(chǎn) 三、 設(shè)計的要求 1. 零件圖1張 2. 毛坯圖1張 3. 機械加工工藝規(guī)程卡片1套 4. 夾具總裝圖1張 5. 夾具零件圖2張 6. 課程設(shè)計說明書1份 目 錄 1、零件的分析………………………………………………………3 2、確定毛胚的制造形式……………………………………………… .4 3、基準(zhǔn)的選擇……………………………………………… . . . . . . 4 4、毛胚尺寸的確定與機械加工余量的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5、制定工藝路線………………………………………………………6 6、切削用量及基本工時…………………………………………….7 8、專用夾具設(shè)計……………………………………………………… 16 9、結(jié)束語………………………………………………………………17 10、參考文獻…………………………………………………………17 附錄圖紙：零件CAD圖 1份 毛坯CAD圖 1份 夾具零件CAD圖 2份 機械工藝過程卡片 7份 1.零件的分析 法蘭是機械連接的重要形式。題目所給的零件是CA6140車床的法蘭盤。主要是用來安裝在機床上，起到導(dǎo)向的作用使機床實現(xiàn)進給運動。 （1）要加工面： 1）車上下A、B平面保證尺寸130mm，粗糙度6.3 粗車φ184 2）鉆、擴3—φ20孔至所要求尺寸，粗糙度6.3 3）鉆中心孔G：3—φ12孔至所要求尺寸 4）鉆45度斜3—φ12孔至所要求尺寸，粗糙度25 5）鉆3—φ17.5孔至所要求尺寸，粗糙度25 8）粗鏜、精鏜、精鉸φ90H8孔至所要求尺寸，并保證位誤差要求 9）鏜F：φ100孔 （2）主要基準(zhǔn)面： 1）以D外圓、C臺階面為粗基準(zhǔn)的加工表面（此處為不加工面） 這一組加工表面包括：車上表面A 鏜φE184孔、φ90H8孔、Fφ100孔 2）以上平面為基準(zhǔn)的加工表面：B面 3）以φ90H8孔、下平面B為基準(zhǔn)的加工表面：3—φ20孔、中心孔G3—φ12 4）以φ90H8孔、上平面B為基準(zhǔn)的加工表面：3—φ12、3—φ17.5 2.確定毛胚的制造形式 零件材料HT200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，故選 擇鑄件毛坯。鑄件尺寸公差為11 級 生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。 3.基準(zhǔn)面的選擇 應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn) 對于本零件可以先以法蘭盤右端 的D外圓及 C端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤夾緊D外圓可同時削除五個自由度，再以 C右端面定位可削除自由度。 利用粗就準(zhǔn)加工出A面，φ90H8孔后再以其為精基準(zhǔn)，加工B面、孔系。 精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一基準(zhǔn)原則 4.毛坯尺寸的確定與機械加工余量 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)該是使零件幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機床與專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。 1.查表《機械加工余量手冊 》表5-47 5-49 A面加工：粗車、半精車 單側(cè)加工 定位基準(zhǔn)C、D 三爪卡盤 類別 加工余量 公差 經(jīng)濟精度 達(dá)到粗糙Ry 鑄件 5 11 粗車 2.0 12 16 半精車 1.2 11 6.3 B面加工： 粗銑、半精銑單側(cè)加工 定位基準(zhǔn)A面 類別 加工余量 公差 經(jīng)濟精度 達(dá)到粗糙Ry 鑄件 5 11 粗銑 2.0 12 12 半精銑 1.2 11 6.3 綜合A、B兩面加工得出：總的單邊加工余量為3.2mm，所以毛胚的基本尺寸為130+2*3.2=136.4mm，由鑄件的尺寸公差等級11得出其公差值為5mm,相應(yīng)公差為，所以毛胚長度方向尺寸為136.4mm 當(dāng)把面A加工出來以后，以此為精基準(zhǔn)加工B面，在粗銑、半精銑的加工過程中，利用量具在保證加工余量與公差等級的基礎(chǔ)上，保證長度方向尺寸136.4mm，兩面的 加工能夠保證相應(yīng)的粗糙度。 2.粗車E：深度為4mm 直徑為184mm的外圓槽加工 3.查表機械加工簡明手冊2.3-10 Φ90h8孔加工 加工預(yù)先鑄出的孔 鑄件尺寸公差4.4 CT/4=1.1 工序 精度等級 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 粗糙度 鑄件 11 85 粗鏜 12 2Z=1.5 88 16 精鏜 11 2Z=1.3 89.3 6.3 精鉸 8 2Z=0.7 90 3.2 4.鏜加工Φ100孔 從毛胚Φ85鏜至Φ100 5.加工3-Φ20孔 加工 孔徑 加工余量 粗糙度 鉆 孔 Ф18 毛胚實心 16 擴 孔 Ф19.8 2Z=1.8 6.3 鉸孔 Ф20 2Z=0.2 3.2 6.鉆床加工Φ20孔 鉆頭大小12 7.鉆床夾具加工 3-Φ12 用12鉆頭 3-Φ17.5用17.5鉆頭 由于要求粗糙度較大直接鉆孔 5.制定工藝路線 綜合確定加工工藝流程 工序 步驟 基準(zhǔn) 夾具 機床 01 粗車、半精車端面A 粗車Φ184槽 C、D 三爪卡盤 CA6140車床 02 粗銑、半精銑端面B 上表面A 專用夾具 X62W 03 粗鏜Φ100孔 粗鏜、精鏜、精鉸Φ90h8孔 C、D 三爪卡盤 鏜 04 鉆、擴、鉸3-Φ20孔 鉆G中心孔Φ12孔 下表面B Φ90h8孔 專用夾具 C365L轉(zhuǎn)塔車床 05 鉆3-Φ17.5孔 Φ90h8孔、上表面A 專用夾具 Zw525 06 鉆斜3-Φ12孔 專用夾具 Zw525 07 去毛刺 鉗工 08 終檢 檢驗 6.切削用量與工時計算 工序1 ： 粗車、半精車端面A 加工條件: 1.鑄件材料HT200 2.機床選擇：CA6140臥式車床 （1）粗車加工A面 選擇刀具：端面車刀材料：YT15 刀桿尺寸b*h=16*25mm 加工法蘭盤上平面，加工總余量3.2mm，粗加工2mm 因其單邊余量：Z=2mm 所以車削深度： 查《切削用量簡明手冊》P12表1.4 f=1.0-1.4mm/r 按照CA6140說明書: 查《切削用量簡明手冊》P44表1.31 取f=1.06mm/r 計算切削速度根據(jù)刀具材料： =242，=0.15,=0.35,=0.8 計算機床主軸轉(zhuǎn)速 = 按照CA6140說明書取=160r/min 實際切削速度 進給量：=fn=1.06x160=170mm/min 計算基本機動工時 粗車機動時間 (2)半精車端面A 1.加工條件： 與粗車用一種機床，一種刀具 2.計算切削用量 1)確定切削深度 半精車的余量為1.2mm，一次走刀完成，即a =1.2mm。 2)確定進給量 加工材料HT200、工件直徑320mm、切削深度a =1.2mm，表面粗糙度為6.3，則進 給量為0.25-0.40 mm/r。再根據(jù)CA6140車床說明書，取f =0.30mm/r 計算切削速度根據(jù)刀具材料： =242，=0.15,=0.35,=0.8 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)CA6140車床說明書取主軸轉(zhuǎn)速為為保證加工精度取 實際切削速度為 4） 計算基本工時： 粗車機動時間＝（L+ ）/fn＝68+2/0.3*250=0.93min 工序二：粗銑、半精銑端面B《切削手冊》P86 87 92 1. 加工條件：機床的選擇：X62W，功率7.5KW 2. 刀具的選擇： 銑刀材料為硬質(zhì)合金YG6 由ap8，ae=11～21mm，根據(jù)《切削用量手冊》銑刀選擇為80～110mm；選擇刀具如下： 粗銑刀為粗齒圓柱形銑刀 ，，，，，，Z=10；粗加工磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為1.0-1.5mm 半精銑刀為細(xì)齒圓柱形銑刀 ，，，，，，Z=14，圓柱銑刀壽命為180min；精加工磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.3-0.5mm 2.切削用量選擇： (1) 粗銑端面 1）切削用量 ap=2.0一次完成 2） 確定進給量 由《切削手冊》表3.5當(dāng)機床X62W 功率為5-10KW,采用YG6硬質(zhì)合金材料加工鑄鐵取=0.14-0.24mm/z,取=0.24mm/z。 3）確定切削速度Vc 由《機械加工工藝師手冊》P1046表30-23查的硬質(zhì)合金銑刀加工HBS=150-225的灰鑄 鐵時要求其銑削速度為60-110m/min，再根據(jù)硬質(zhì)合金YG6銑刀加工灰鑄鐵時的銑削速度確定其銑削速度為V=80m/min 計算主軸轉(zhuǎn)速 　　　 根據(jù)X62W機床說明書(見《機械制造工藝簡明手冊》P169表4.2-39) 取主軸轉(zhuǎn)速n =235r/min 則實際切削速度為 當(dāng)n =235r/min時,工作臺為每分鐘進給量是： fm=fz×z×n=0.24×10×235=564mm/min. X62W機床說明書(見《機械制造工藝簡明手冊》P169表4.2-40)取fm=600mm/min 計算基本工時 由圓柱形銑刀 圓柱銑刀的入切量與超切量查《加工余量手冊》P109表3.25則取 則 檢驗機床功率 當(dāng)用硬質(zhì)合金圓柱銑刀加工端面時，材料為灰鑄鐵，查表《加工余量手冊》P109表3.24 當(dāng)切削深度為2.0mm，加工寬度為34mm，工作臺每分鐘進給量為564mm/min，進給量=0.24mm/z，近似消耗功率=1.6kw 因為X62W銑床，功率為=7.5KW*0.75=5.6kw 由,因此上述加工用量可用 （2）半精銑端面B 1） 切削用量：ap=1.2 余量不大,故一次走刀完成 2）確定進給量 由《切削手冊》表3.5當(dāng)機床X62W功率為5-10KW,采用YG6硬質(zhì)合金材料加工鑄鐵取=0.14-0.24mm/z,為保證加工要求取=0.18mm/z。 切削速度選為V=80m/min 則 取 實際切削速度V=47m/min fm=fz×z×n=0.18×14×150=378mm/min.取fm=375mm/min 4）計算基本工時 工序三：粗鏜Φ100孔 切削用量手冊 P74 粗鏜、精鏜、精鉸Φ90h8孔 機床：T740金剛鏜床 能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 1） 粗鏜孔Φ100 因為毛胚孔的尺寸為Φ85，因此達(dá)到要求必須多布進行，根據(jù)《切削用量手冊》先把孔鏜Φ95，單邊加工余量為Z=5mm，采用多刃鏜刀粗鏜一次切除 根據(jù)相關(guān)資料選擇進給量f=0.3-0.8，取f=0.5mm/r 切削速度為35～60，取V=50m/min 計算主軸轉(zhuǎn)速 因為T740金剛鏜床 能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，所以取n=168r/min作為其轉(zhuǎn)速 切削加工Φ95孔時，L=42mm 取2mm 計算機動加工工時 當(dāng)粗鏜孔至Φ100，單邊加工余量為Z=2.5mm，因為都是粗鏜，根據(jù)相關(guān)資料可以采用相同的進給量與切削速度 其主軸轉(zhuǎn)速為 因為T740金剛鏜床 能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，所以取n=160r/min作為其轉(zhuǎn)速 相應(yīng)機動加工工時 2）粗鏜 毛胚孔的尺寸為Φ85，要加工到Φ88，單邊加工余量為1.5mm，一次鏜去全部余量， 取f=0.3mm/r，切削速度為V=40m/min 通過計算主軸轉(zhuǎn)速為n=145r/min 取， 機動加工工時 3） 精鏜Φ89.3 相應(yīng)單邊加工余量0.65mm，根據(jù)相關(guān)資料，進給量為0.15～0.5mm/r取f=0.2mm 切削速度為50～80，取V=60m/min 主軸轉(zhuǎn)速為n=214r/min 通過計算得機動加工時間為t=2min 4） 精鉸Φ90h8孔 單邊加工余量為0.35mm，根據(jù)相關(guān)資料，進給量為0.08～0.2取f=0.2mm 切削速度為60～80，在保證小進給量的情況下，可以提高切削速度取V=80m/min 主軸轉(zhuǎn)速為n=282r/min 機動加工時間為t=1.5min 工序四： 鉆，擴，鉸Ф20孔 鉆中心孔Ф20 1.加工條件 工件材料：HT200 加工要求：鉆，擴，鉸Ф20孔 機床：轉(zhuǎn)塔車床C365L 2.計算切削用量 1) 鉆 Ф18孔 （1）刀具選擇：查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》選用 18高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)花鉆。 （2）切削用量選擇： 查《切削用量手冊》得：f=0.70-0.86mm/r,再由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》C365L 車床進給量取f =0.76mm/r。查《切削用量簡明手冊》取V =13m/min 則 則主軸轉(zhuǎn)速 按機床選取n =238r/m, 實際轉(zhuǎn)速 (3)計算基本工時： 2) 擴Ф19.8 孔 （1）刀具選擇：選用 19.8高速鋼錐柄擴孔鉆。 （2）確定切削用量： 查《切削用量簡明手冊》得：f=0.90-1.1mm/r,再由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》C365L 車床進給量取f =0.92mm/r。 擴孔時的切削速度，由得公式：擴=（1/2-1/3）鉆 查《切削用量簡明手冊》取VC =0.29m/s=17.4m/min VC=（1/2-1/3）VC =5.8-8.7m/min 按機床選取n =136r/m,故 (3)計算基本工時： 。 3)鉸Ф20 （1）刀具選擇： 20高速鋼錐柄機用鉸刀 （2）確定切削用量： 切削深度ap=0.2mm。 由《切削用量簡明手冊》表2.11 f=1.3-2.5mm/r,取f=1.68 由《切削用量簡明手冊》表2.30得 按機床選取 =136 r/min 所以實際切削速度 (3)計算基本工時： 4）鉆3-Ф12孔 1)刀具選擇 選用Ф12高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆 2）確定切削用量 3個孔共走3次刀。由《切削用量手冊》f=0.47—0.57mm/r,由鉆床取 f =0.40mm/r. 由《切削用量手冊》，取V查=0.36m/s=21.6m/min，則n=764.331 r/min 由鉆床說明書，取=850r/min 實際切削速度 3）計算基本工時： 其中L1=8，L2=0，L=70mm 工序五： 鉆3－Φ17.5孔 孔的直徑為Φ17.5mm。加工機床為Z525立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ17.5，選用Φ17.5的麻花鉆頭。查切削用量手冊 進給量：取 切削速度：取 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速： 根據(jù)Z525立式鉆床標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速取n=392r/min 實際切削速度： 被切削層長度：L=22mm 刀具切入長度： 刀具切出長度：=3mm 走刀次數(shù)為3 機動時間： 工序六：鉆45斜度3-Φ12斜孔 加工機床為Z525立式鉆床 選用Ф12高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆 采用在轉(zhuǎn)塔車床C365L上 鉆3-Φ12孔同樣的切削速度與大致進給量 根據(jù)車床說明書選取 進給量：取 主軸轉(zhuǎn)速n=680r/min 切削速度為 被切削層長度：=60mm 刀具切出長度：=3mm 走刀次數(shù)為3 機動時間： 6.專用夾具設(shè)計 1.加工端面A上3-Ф20孔 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工Ф20孔夾具。 本夾具主要用來 鉆，擴，鉸Ф20孔。端面上3-Ф20是成120度分布的 定位基準(zhǔn)的選擇：從定位和夾緊的角度來看本工序中，定位基準(zhǔn)是心軸定位，本工件的設(shè)計基準(zhǔn)是Ф90h8的中心線，因此定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，無需尺寸之間的換算。在本工序只需保證上平面蓋板與心軸通過螺紋結(jié)合，使蓋板緊密貼合端面A即可實現(xiàn)夾緊。 綜上所述：以心軸為定位基準(zhǔn)，以下端面A為支撐，上端面通過螺母擰緊，將蓋板緊密貼合端面A即實現(xiàn)本夾具的定位于夾具要求 本夾具另外設(shè)計了120分度定位機構(gòu)，當(dāng)一個孔完成加工后，通過手柄是下端M20螺柱松動，轉(zhuǎn)動分度盤，當(dāng)轉(zhuǎn)到120度是，分度銷落入斜槽中，擰緊M20螺柱，即實現(xiàn)120度分度。將上端夾緊定位機構(gòu)通過螺紋連接到下端分度機構(gòu)中，即可實現(xiàn)只要端頭上下移動，無需水平移動，達(dá)到 鉆，擴，鉸Ф20孔的加工要求 2.切削力及夾緊力的計算 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： (3.1) 其中=600，=1.0, =0.7, =0.95 =600×××0.95=140.02N 扭矩: (3.2) =0.305×××0.95=0.1055N*m 功率: = (3.3) ==0.032Kw 加工時主要靠螺紋的夾緊力來抵抗力矩和軸向力，由于加工孔孔比較小，力不大，且用的是M20的螺紋來預(yù)緊?？刹槐匦：恕? 3.定位誤差的分析 夾具的主要定位元件為定位心軸，該定位心軸是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對φ90mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。鉆孔位置主要由鉆套鉆模套引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。 7. 結(jié)束語: 本次課程設(shè)計收獲最大的是查手冊以及用CAD繪制圖紙，使我受益匪淺 作為一名專業(yè)學(xué)生掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，由于本次大作業(yè)要求用AutoCAD制圖繪制等，所以我們還要好好掌握這門軟件。雖然過去從未獨立應(yīng)用過它們，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率好高，記得大一學(xué)CAD時覺得好難就是因為我們沒有把自己放在使用者的角度，單單是為了學(xué)而學(xué)，這樣效率當(dāng)然不會高。邊學(xué)邊用這樣才會提高效率，這是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。但是由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。 8.參考文獻 1.《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》李益民主編1999年10月 機械工業(yè)出版社 2.《切削用量簡明手冊》。艾興等編2000年3 機械工業(yè)出版社 3.《機床夾具設(shè)計手冊》。王光斗等主編2000年11月 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 4.《金屬機械加工工藝人員手冊》。 上?？萍汲霭嫔? 5.《機床夾具設(shè)計原理》。龔定安等主編 6.《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 7.《機械制造工藝師手冊》 18