法兰盘课程设计说明书

学生课程设计（论文）

题

目： 设计“法兰盘”零件的机械

加工工艺规程及其夹具

学生姓名： 学

号： 所在院(系)： 机电工程学院 专

业： 机械设计制造及其自动化

班

级： 指 导 教 师： 职称：

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,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。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设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，恳请各位老师给予指导。

目录

序言

1 零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1 零件的作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

2 工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2.1 确定毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2 基面的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2.1粗基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2.2精基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.3 制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.5 确立切削用量及基本工时„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3 夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.1 定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.2 切削力及夹紧力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.3 定位误差分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.4 夹具设计及操作说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1 1 零件的分析

1 零件的分析

1.1 零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。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。

1.2 零件的工艺分析

CA6140车床的法兰盘共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：

001.以φ100为基准面，加工450.017，450.017的右端面。

000.121.545 。由2.以45端面为基准，车、451000.0170.60.

34、90外圆，并导00于孔与450.017有跳动的要求，所以要以450.017端面为基准。 0.0453．要以孔20为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。 004．以450.017端面为基准，先用16的钻头钻孔，然后再用镗刀镗孔。

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另外一组

1

2 工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

2.2 基面的选择

基面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，生产率得以提高。

2.2.1粗基准的选择

对于零件而言，尽可能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，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据

0这个基准选择原则，现选取孔450.017外轮廓表面作为粗基准。

2.2.2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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

2.3 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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。 工艺路线方案一

0.120100450.34为粗基准，0.017，工序一 以选用CA6140机床，粗车右端面及外圆倒角745，车32槽，粗车90外圆及其左右端面，粗车450.06及1000.34右端面。

00.12451000.0170.34外圆，并倒工序二 以外圆面为基准，粗车左端面及粗车

00.121.545。

2

00.12045100450.0170.340.06，工序三 以外圆面为精基准，精车及其左右端面，精车00.1245100900.0170.34左端面，90右端面和精车及其左右端面和的外圆。保证0450.017的外圆的跳动在0.03内。

00.04545200.0170工序四 以外圆面为基准，钻镗通孔，先用钻16的钻头钻孔，0.0450.045202014500粗镗孔及倒角，再精镗孔。

工序五 钻4通孔。

0.045200工序六 以左端面和内孔定位,利用两个端面夹紧,铣两端面。

0.045200工序七 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔

工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧, 扩工序五钻的4孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。 1.工艺路线方案二

0.120100450.340.017，工序一 以为粗基准，选用CA6140机床，粗车右端面及外圆倒角745，车32槽，粗车90外圆及其左右端面，粗车450.06及1000.34右端面。

00.12451000.0170.34外圆，并倒工序二 以外圆面为基准，粗车左端面及粗车

00.121.545。

00.04545200.0170工序三 以外圆面为基准，钻镗通孔，先用钻16的钻头钻孔，0.0450.045202014500粗镗孔及倒角，再精镗孔。

00.12045100450.0170.340.06，工序四 以外圆面为精基准，精车及其左右端面，精车00.1245100900.0170.34左端面，90右端面和精车及其左右端面和的外圆。保证0450.017的外圆的跳动在0.03内。

工序五 以2000.045孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔

0.045200工序六 以左端面和内孔定位,利用两个端面夹紧,铣两端面。

3

工序七 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻4的通孔,再扩孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

综合考虑零件的常规工艺、表面粗糙度要求和加工质量，所以选择第一个方案。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“CA6140车床法兰盘”，零件材料为HT200，硬度190～210HB，生产类型中批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，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：

00.121.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（45。 0.017，1000.34端面）查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ45，φ100端面长度余量均为4（均为双边加工）。 车削加工余量为： 粗车 3mm 精车 0.5mm 2.内孔

工序尺寸加工余量： 钻孔2mm 粗镗 0.2 mm 精镗 0mm 3.其他尺寸铸造得到

由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 取余量为：4mm

2.5 确立切削用量及基本工时

0.120工序Ⅰ：以100外圆为粗基准，粗车450.340.017外圆及其右端面，由于余量为8mm，因此次切削，吃刀深度分别为ap=4mm和3mm。

查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r （表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min 4

v=cvtmapxvfyvkv=

2920.810.81.54=161m/min (2.70m/s) 450.1840.150.40.3确定机床主轴转速：

1000v10002.70==15.72r/s (935r/min) ns=d3.1455按机床取nw=900r/min=15r/s 实际切削速度为v=15r/s =127.17m/min

28粗车右端面时：吃刀深度ap=4mm，tm1==0.08min

150.460414车外圆时：tm2==0.125min 150.46011.32=0.03min 倒角745时：吃刀深度为ap=4mm，tm3=

150.4602车32槽时：吃刀深度为ap=2mm，tm4==0.01min

150.46012粗车90外圆及其左右端面时：吃刀深度为ap=3mm，tm5==0.03min

150.46000.1233451000.060.34右端面时：粗车及吃刀深度为ap=3mm，tm6==0.09min 150.460（在本工序未注明的进给量f和机床主轴转速nw分别为0.4mm/r和900r/min） 工序II：车削条件和参数跟工序I一致

504=0.15min

150.4600.12931000.34外圆时：吃刀深度为a=4mm，t粗车==0.03min m2p150.46052=0.02min 并倒时1.545：吃刀深度为ap=2.5mm，tm3=

150.460粗车左端面时：吃刀深度为ap=4mm，tm1=0450.017外圆面为精基准，选用刀号YG6，余量为1mm，查手册 工序III：以 ap=0.5mm，取f=0.15mm/r，nw=1200r/min 。

102=0.12min v=377m/min ，tm1=精车外圆时：200.15600.12541000.34及其左右端面时：v=377m/min ，t2=0.64min 精车=m2200.1560033450.06外圆时：v=170m/min ，t2=0.40min 精车=m2200.1560252=0.28min 精车90及其左右端面时：v=340m/min，tm4=

200.1560041450.017的外圆时：v=170m/min ，t2=0.48min 精车=m5200.1560

5

0.12010045900.340.017的外圆的跳动在0.03内。 并保证左端面，右端面和工序IV：查《切削用量简明手册》，选取进给量f=0.36mm/r，d取16mm时，v=14m/min，vtvkTvkcvklvktv140.811.2m/min

n1000vt100014222.9r/min d03.1416根据z525钻床说明书，钻16可考虑选择nc272r/min，故取 f0.27mm/rnc272r/min

912=1.16min

6.670.4522=0.02min 倒角145时：吃刀深度为ap=0.45mm，tm2=

6.670.450.045912200再精镗孔时：吃刀深度为ap=0.1mm，tm3==2.32min 130.10.045200粗镗孔时：吃刀深度为ap=0.45mm，tm1=工序V：用4钻头钻通孔，钻4孔时：选用f0.2mmr，查手册取标准值n1900rmin

工序VI：由图可知零件左边余量为11mm，故可分二次粗铣，一次精铣，分别取ap1ap28mm，ap34mm

选用fz1fz20.36mm/r， fz30.18

vc1vc2110m/min， vc3220

t1t20.82min，t30.41min

由于零件的右边铣削余量为21mm ，故采用三次粗铣，一次精铣，分别取ap1ap28mm，ap34mm，ap41mm

选用fz1fz20.36mm/r，fz30.25，fz40.18

vc1vc2110m/min，vc3140，vc4220 t1t2 t3900.82min 11090900.64min，t40.41min 1402206

工序VII：扩4通孔到6，再铰孔到达所要求的精度查手册，钻5.8时：选用

f10.7mmr

查手册取标准值n11900rmin 铰孔时：f20.5mmr，n392r2min

工序VIII ：由于钻4个9孔，先用8.4的钻头钻，然后再铰孔 钻孔时：f10.81mmr、Vc10mmin 铰孔时：f10.62mmr、Vc10mmin 由于速度是一样的所以 n1000Vcd100010330rmin

3.149查表可知道取n392rmin

tm1 =0.04 mm ，tm2 =0.05 mm

7 攀枝花学院本科课程设计

3 夹具设计

3 夹具设计

3.1 定位基准的选择

由零件图知，由于1000.120.340450.017右侧端面有一定的位置度要求，左端面和

0.120.045为了减少定位误差，以100左端面为主要定位基准面，以内孔穿芯轴200.3400450.017右侧端面用夹紧螺母夹紧，再以螺钉锁定法兰盘沿芯为辅助定位面，在轴方向的旋转自由度，这一定位方案夹具设计简单，装夹方便可靠且容易拆卸工件，固可行。

3.2 切削力及夹紧力计算

刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，250mm，z20

FxFuFCFapfzyaezqFwFd0n

其中，

CF650,ap5mm,xF1.0,fz0.36mm,yF0.72,ae40mm,uF0.86,d0225mm,qF0.86,wF0,z2065050.360.72400.8620F6473N0.86250所以，

其中，水平分力：FH1.1F7121N

垂直分力：Fv0.3F1942N

在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。

安全系数

KK，1K2K3K4

式中

K1————基本安全系数1.2；

K2————加工性质系数1.1； K3————刀具钝化系数1.1， K4————断续切削系数1.0；

8 攀枝花学院本科课程设计

3 夹具设计

\'所以，FKFH1.21.11.11.0712110339N

查文献[4]表3-26，知d=12mm的螺栓许用加紧力Q许12000N。由于φ12mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，所以为方便夹紧，选用φ16mm的钩型夹紧螺栓夹紧，因此选用该螺栓加紧足以满足夹紧要求。

3.3 定位误差分析

夹具的主要定位元件为芯轴，该芯轴的尺寸公差规定为本零件在工作时与其相配的尺寸与公差相同。

由于该芯轴是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对φ20H7mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。因此铣边时的位置加工偏差主要由芯轴中心位置尺寸偏差决定。查文献[4]表3-17，普通精度位置尺寸的极限偏差取±0.05mm

3.4 夹具设计及操作说明

在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不是手动夹紧，因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa以增加气缸推力。结果，本夹具总的结构还比较紧凑。

夹具有装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）。

铣床夹具的装配图及夹具体零件图见附图。

增至0.5MPa）， 9 攀枝花学院本科课程设计

参考文献

参考文献

[1]、赵家齐等 ，《机械制造工艺学课程设计指导书》，北京：机械工业出版社，1987 [2]、王小华，《机床夹具图册》，北京：机械工业出版社，2004 [3]、吴圣庄，《金属切削机床概论》，北京：机械工业出版社，1993 [4]、王先逵，《机械制造工艺学》，北京：机械工业出版社，2002 [5]、席伟光，《切削用量简明手册》，北京：高等教育出版社，2002 [6]、李波，《机械加工工艺手册》，重庆教育出版社，1998

10 攀枝花学院本科课程设计

致谢

致谢

经过将近一个月的忙碌和学习，本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师您的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 感谢我的指导老师周教授。您平日里工作繁忙，但在我做课程设计的每个阶段，从讲解到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计整个过程中都给予了我悉心的指导。在本次的课程设计中我也学到了不少关于零件加工工艺规程的编制和夹具设计的思路和技巧。

其次要感谢和我一起作课程设计的同学们，他们在本次设计中勤奋工作，克服了许多困难来完成此次课程设计，并承担了大部分的工作量。如果没有他们共同的努力工作，我也不会有这么大的信心搞好此次设计。

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