1.1零件的作用

  题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。

1.2 零件的工艺分析

    法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ20mm的孔为中心 ,包括：两个Φmm的端面, 尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔. Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.

并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面.

2、工 艺 规 程 设 计

2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，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。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。

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。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Φ45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，消除工件的六个自由度，达到完全定位。

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。

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。

一.工艺路线方案一

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

工序 2  粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面

工序 3  钻、粗铰Φ20的孔

工序 4  钻Φ4孔，再钻Φ6孔

工序 5  半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角

工序 6   半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45的倒角，车Φ20内孔的右端倒角

工序 7   精车Φ100的端面及外圆，精车B面

工序 8   精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面

工序 9   精绞Φ20的孔

工序 10  钻4—Φ9透孔

工序 11  粗、精铣Φ90mm圆柱面上的两个平面

工序 12  磨Φ100、Φ45的外圆柱面

工序 13  磨B面

工序 14  磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面

工序 15  划线刻字

工序 16  Φ100mm外圆无光镀铬

工序 17  检查、入库

二 .工艺方案二

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

工序 2  粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面

工序 3  钻、粗绞Φ20的孔 

工序 4  粗铣Φ90圆柱面上的两个平面

工序 5  半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角

工序 6  半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角

工序 7  精车Φ100的端面及外圆，精车B面

工序 8  精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面

工序 9  精绞Φ20的孔

工序 10  精铣Φ90圆柱面上的两个平面

工序 11  钻4个Φ9的孔

工序 12  钻Φ4孔，绞Φ6孔

工序 13  磨Φ100、Φ45的外圆柱面

工序 14  磨B面

工序 15  磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面

工序 16  划线、刻字

工序 17  Φ100mm外圆无光镀铬

工序 18  检测、入库

三.工艺方案的比较与分析

    上述两个方案的特点在于：方案一在工序Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4孔，再钻Φ6mm孔工序前。 并且工序 Ⅲ与工序 Ⅴ序可并为一个工序,否则有点繁琐。改正后即得方案二，综合起来比较合理。

2.4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、Φmm外圆表面：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：

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

        机床：CA6140卧式车床      

刀具：采用刀片的材料为YT15

(1)粗车Φ100mm端面

查【5】《切削加工简明手册》P306表7－34，得=4mm, f =0.9mm/r, v=1.83r/s

(2)粗车Φ100mm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得=2mm, f =0.9mm/r, v=2.50m/s

(3)粗车B面

查【5】《切削加工简明手册》，得=1mm, f =0.9mm/r, v=2.22m/s

工序 2  粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面

机床：CA6140卧式车床     

刀具：采用刀片的材料为YT15

(1)粗车Φmm端面

查【5】《切削加工简明手册》P444表8-50，得=1.5mm, f =0.7mm/r, v=3.12m/s

(2)粗车Φmm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得=1.5mm, f =0.7mm/r, v=1.48m/s

(3)粗车Φ90mm端面

   查【5】《切削加工简明手册》，得=1mm, f =0.7mm/r, v=2.25m/s

工序 3  钻、粗铰Φ20的孔

(1) 钻Φ18mm孔

机床：立式钻床      

       刀具：高速钢钻头

       查【5】P457表8－70，得=9mm, f =0.3mm/r, v=0.52m/s

(2) 粗铰Φ19.8mm孔

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.9mm, f =0.5mm/r, v=0.30m/s

工序 4  粗铣Φ90圆柱面上的两个平面

机床：组合机床     

 　     刀具：硬质合金三面刃铣刀YT15

 (1) 铣距中心线34mm的平面。

查【5】《切削加工简明手册》，得=5mm, f =0.3mm/齿, v=0.12m/s

 (2) 粗铣距中心线24mm的平面

查【5】《切削加工简明手册》，得=5mm, f =0.3mm/齿, v=0.12m/s

工序 5  半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角

(1)半精车Φ100mm端面

查【5】P445表8－51，得=0.5mm, f =0.5mm/r, v=2.1m/s

(2) 半精车Φ100mm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.7mm, f =0.28mm/r, v=2.1m/s

(3) 半精车B面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.5mm, f =0.50mm/r, v=2.13m/s

工序 6  半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角

(1)半精车Φmm端面

查【5】P445表8－51，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=1.97m/s

(2)半精车Φmm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.7mm, f =0.20mm/r, v=1.57m/s

(3)半精车Φ90mm端面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.5mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s

工序 7  精车Φ100的端面及外圆，精车B面

(1)精车Φ100mm端面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=1.56m/s

(2)精车Φ100mm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s

(3)精车B面

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s

工序 8  精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面

(1)精车Φmm外圆柱面：查【5】《切削加工简明手册》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s

(2)精车Φ90mm端面：查【5】《切削加工简明手册》，得=0.3mm, f =0.20mm/r, v=2.25m/s

工序 9  精绞Φ20的孔

查【5】《切削加工简明手册》，得=0.1mm, f =0.50mm/r, v=0.29m/s

工序 10  精铣Φ90圆柱面上的两个平面

查【5】《切削加工简明手册》，得=1mm, f =0.20mm/齿, v=0.20m/s

工序 11  钻、绞 4-Φ9的孔

机床：Z525立式钻床      

刀具：高速钢麻花钻

查【5】《切削加工简明手册》，得=4.5mm, f =0.13mm/s, v=0.50m/s

工序 12  钻Φ4孔，扩Φ6孔

机床：Z525立式钻床      

刀具：高速钢麻花钻

(1)钻Φ4mm孔

查【5】《切削加工简明手册》，得=2mm, f =0.13mm/齿, v=0.50m/s

(2)  扩Φ6mm孔

查【5】《切削加工简明手册》，得=2mm, f =0.13mm/齿, v=0.50m/s

工序 13  磨Φ100、Φ45的外圆柱面

     机床：MQ1350A轻型外圆磨床

(1)磨Φ100mm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得：工件速度　＝0.3m/s

纵向进给量  ＝0.5B＝20mm  切削深度　＝0.0157mm/st

(2)磨Φ45mm外圆柱面

查【5】《切削加工简明手册》，得：工件速度　＝18m/min

纵向进给量  ＝0.5B＝20mm    切削深度　＝0.0157mm/st

工序 14  磨B面

机床：MQ1350A轻型外圆磨床

查【5】《切削加工简明手册》，得：

工件速度　　　　＝18m/min

纵向进给量      ＝0.5B＝20mm

切削深度　　　　　＝0.0157mm/st

工序 15  磨Φ90外圆柱面上距中心轴线24mm的平面

机床：MQ1350A轻型外圆磨床

查【5】《切削加工简明手册》，得：

砂轮轮速　  v=27.5m/s

工件速度　  ＝10m/min

轴向进给量  ＝0.5B＝20mm

切削深度　　＝0.015mm/st

最后，将以上各工序切削用量，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片，见所附卡片。

3、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。

经过与指导老师协商，决定设计第4 道工序—铣距零件中心线分别为24和34的两平面的夹具。本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。

3.1 夹具分析

   本夹具主要用来距中心线24和34的两平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面时Φmm 轴的外端面及Φ20孔的内表面都已加工出来，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。

3.2夹具设计

3.2.1 定位基准的选择

由零件图可知，待加工平面对Φ20的轴线有平行度要求，对Φ100的底端面有垂直度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。本设计选用以Φ20孔的内表面和Φ的底端面为主要定位基面，另选用Φ100mm的上端面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。

3.2.2考虑夹紧机构

如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。

螺旋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又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，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。

3.2.3 定位误差分析

夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板夹具装配后的技术要求统一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02；定位销需自行设计，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.02。

夹具的主要定位元件为短定位销了两个自由度,支撑板三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须，因为此方向自由度对加工尺寸没有影响。

3.2.4 夹具设计及操作的简要说明

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采用手动夹紧。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，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，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, 减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板，将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位,再将压板旋转复位，拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。

4、设计小结

本次课程设计是对上学期所学《机械设计制造基础》课程和生产综合实习的检测和应用，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专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了AUTOCAD绘图软件，并同时进行了手工绘图，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。

但知识所学有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处。如：各部分时间分配不是很合理，虽然得到了计算机绘图的锻炼，但手工绘图相比下占的比例少了一些，还有夹具设计中，加紧机构为手动，尽管降低成本，但过于简单。这些在以后的设计中都是需要改进的。

最后，在这里，感谢冯老师、王老师、刘老师三位指导教师的认真指导和同学们的帮助。

5、参考文献

【1】曾志新，吕明主编《机械制造技术基础》，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】吴宗泽主编《机械设计手册》，高等教育出版社  2005.4

【４】《金属切削速查速算手册》

【５】《切削加工简明实用手册》

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