机械毕业设计（论文）CA6140卧式车床上法兰盘的工艺规程及钻夹具的设计（全套图纸）.doc

内容摘要制造业是实现工业化的水之源、木之本，是现代化的原动力，是国家实力的支柱。一个国家没有强大的制造能力，永远成不了经济强国。我国工业化的进程目前正处在由低级向高级发展的中间阶段，要完全实现工业化，根据发达国家的经验，至少还需要十几年的努力。制造业分为加工制造业和装备制造业。我国已完成工业化的初级阶段，此阶段以劳动密集型产业飞速发展为特点，产业结构轻型化，我国已将加工制造业在这一阶段发展到极致，“世界制造工厂”这顶帽子并非浪得虚名，但仅仅局限于消费品领域。随着产业升级，我们已不可避免发展到以装备制造业为主要特征的“重化工业阶段”，也有人称之为“后工业化时代”。装备制造，泛指生产资料的生产，以资金密集、技术密集为特征，包括能源、机械制造、电子、化学、冶金及建筑材料等工业。本次毕业设计选择了“CA6140卧式车床上法兰盘的工艺规程及钻夹具的设计” 作为设计题目，旨在通过此次设计进一步熟悉与掌握机械零件加工工艺的编制方法和简单夹具的设计与选用方法。关键词：CA6140车床，法兰盘零件，机械加工工艺设计，夹具设计 全套CAD图纸等，加153893706Abstract Manufacturing is the source of the water of industrialization, the wood of the country, is the driving force of modernization, is the pillar of national strength. A country without a strong manufacturing capacity, can never become an economic power. The process of industrialization in China is now at the low level to high intermediate stage of development, to fully achieve industrialization, according to the experience of developed countries, it needs at least ten years of hard work. Manufacturing is divided into processing and manufacturing and equipment manufacturing. China has completed the initial stage of industrialization, this stage is characterized by rapid development of labor-intensive industries, and light industrial structure, processing and manufacturing in China has developed to the extreme at this stageKey words: CA6140 lathe, the flange parts, machining process planning, fixture design绪论1.选择本题目的意义机械加工工艺是基础中的基础，机械制造业起着举足轻重的作用，机械制造技术是以制造一定质量的产品为目标，研究以最少消耗、最低的成本和最高的效率进行机械产品制造的综合性技术。2.机械加工工艺的发展概况进入21世纪，发达国家把机械制造工艺置于优先发展的地位，机械制造工艺的基础地位却豪不动摇，这足以说明机械制造工艺是工业的核心，担负着为国民经济发展和国防建设提供技术装备的重任，是工业化国家的主导产业。随着发达国家对机械制造工艺的研发和投入，产品的极端制造技术将成为制造技术发展的重要领域。由于机电一体化技术对现代工业技术的发展有巨大的推动力，因此，世界各国均将其作为工业技术发展的重要战略之一。从20世纪70年代起，在发达国家兴起了机电一体化技术热，而在20世纪90年代中国也把机电一体化技术列为重点发展的十大高新技术产业之一，随着我国装备制造业的发展，特别是结合国家重大装备研究与技术引进，技术改造，制造业总体工艺水平和综合制造能力得到了新的提高。机械制造工艺正在快速的发展着。 经过建国以来60多年的发展，我国机械制造业已具有了相当的实力。“八五”期间，我国机械工业努力开发新产品，积极研究推广现代制造技术。随着我国装备制造业的发展，特别是结合国家重大装备研制与技术引进、技术改造，制造业总体工艺水平和综合制造能力得到了新的提高。我国已掌握了一批重大装备的成套制造工艺技术，对规模制造产品，能较快的形成规模化、集成化的工艺结构与制造能力，装备制造业的机床数控化率有了较大的提高，产品装配工艺有了新的突破，在铸造、锻压、热处理、电镀等行业普遍推行专业化生产，涌现出许多较高水平的工艺创新成果。 我国机械制造工艺虽然取得了长足进步，但与发达国家先进工艺相比，在技术方面还存在着相当大的差距，其主要表现在“两低”、“两高”。“两低”：一是产品零件精度低，二是生产效率低；“两高”：一是工艺消耗高，二是环境污染大。不断提升系统设计、成套制造的能力，是机械制造工艺的重要发展方向。不断强化系统设计、成套制造的能力，是国际机械制造工艺的一个重要发展方向。3.机械制造工艺的发展趋势 机械制造在机械加工工艺方面，各种特种加工和特种处理工艺方法日益繁多。传统的机械制造工艺过程正在发生变化，如铸造、压力加工、焊接、热处理、胶接、切削加工、表面处理等环节采用高效专用设备和先进工艺，普遍实行工艺专业化和机械生产自动化；为适应产品更新换代周期短、品种规格多样化的需要，高效柔性加工系统获得迅速发展；计算机集成制造系统把计算机辅助设计系统（CAD）、计算机辅助制造（CAM）系统与生产管理信息系统（MIS）综合成一个有机整体，实现机械制造过程高度自动化，极大的提高了劳动生产率和社会经济效益，是21世纪制造业的发展方向。在着机械制造业的发展总趋势现分为“四化”：柔性化、灵捷化、智能化和信息化。.柔性化。使工艺装备与工艺路线能适应于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要。.灵捷化。使生产推向市场准备时间缩为最短，使机械制造厂机制能灵活转向。.智能化。柔性自动化的重要组成部分，它是柔性自动化的新发展和延伸。人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。.信息化。机械制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。机械制造也将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的机械制造业。21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。.毕业设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后参加生产进行一次综合训练和准备。通过本次毕业设计，应该得到下述各方面的锻炼：1）.能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2）提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，我希望通过本次毕业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，为今后参加生产实践打下一个良好的基础。本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明, 由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请各位老师予以指教，谢谢！一、零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是法兰盘（见附图），其为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。（二）设计任务分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。（三）零件的工艺分析CA6140车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.以100d11为基准面加工表面这一组加工表面包括：45h645h6的右端面并导角2以45h6端面为基准，车、100d11、外圆，并导，和。3.以45h6端面为基准，先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔由于孔与45h6有跳动的要求，所以要以45h6端面为基准。4要以孔20H9为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。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。同时保证它们之间的跳动要求和尺寸要求等。二、工艺规程设计零件材料是HT200。零件年产量是中批量,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。（一）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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择 因为法兰盘可归为轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以法兰盘右端 45的外圆及 90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧 45外圆可同时削除 五个自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。2.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（二）制订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保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，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.工艺路线方案一工序一 以100d11为粗基准，粗车端面及外圆45h6 ，并导，选用CA6140机床。工序二 以45h6 外圆面为基准，粗车100d11、外圆，并导和。工序三 以45h6 外圆面为基准，钻20H9通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到20H9的尺寸。工序四 导45h6 右端面角工序五 以20H9内孔为基准精车100d11左端面和右端面并保证45h6 跳动在0.03内,并切槽。工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序九 以20H9孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一 检查。2.工艺路线方案二工序一 车端面及外圆45h6 ，以100d11为粗基准，选用CA6140机床。工序二 以45h6 外圆面为基准，粗车100d11、外圆，并导，和。工序三 以45h6 外圆面为基准，钻20H9通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到20H9的尺寸。以45h6 外圆面为基准，粗车100d11、外圆，并导，和。工序四 以100d11外圆面为基准，并导，和。工序五 以20H9内孔为基准精车100d11左端面和右端面和45h6 保证跳动在0.03内,并车槽。工序六 以右端面和一圆面定位,利用两个端面夹紧,先铣粗糙度为3.2的一面。工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣另外一面保证尺寸为24。工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻的通孔,再圹孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序九 以20H9孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一 检查。虽然工艺路线二的工序仍然是十一步，但多次加工45h6 表面，是精度要求和粗糙度的要求和有跳动的要求，另外45h6 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，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。所以选择第一个方案。3最终工艺路线工序一 以100d11为粗基准，粗车端面及外圆45h6 ，并导，选用CA6140机床。工序二 以45h6 外圆面为基准，粗车100d11、外圆，并导，和。工序三 以45h6外圆面为基准，钻20H9通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到20H9的尺寸。工序四 导45h6右端面角工序五 以20H9内孔为基准精车100d11左端面和右端面和保证45h6跳动在0.03内,并切槽。工序六 以右端面和外圆面定位,利用两个端面夹紧,铣粗糙度为3.2的外圆左平面。工序七 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧,铣外圆右平面，保证尺寸为24。工序八 以一个铣好的平面定位,再利用另外一个平面夹紧,钻的通孔,再扩孔到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序九 以20H9孔为基准面,利用专用夹具,钻4个孔。工序十 再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十一 终检(三)机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定“CA6140车床法兰盘”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.4kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（45h6，100d11端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取45，100端面长度余量均为4（均为双边加工）车削加工余量为：粗车 2mm精车 0.7mm2. 内孔 工序尺寸加工余量：钻孔 2mm 扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm精铰 0mm3.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：7mm因此可以确定毛坯的尺寸（毛坯图）（四）确切削用量及基本工时以100d11外圆为粗基准，粗车45h6外圆及其右端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗车外圆，尺寸保证到。机床：CA40车床。刀具：YT5确定加工时间：工序：确定加工时间 由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为=4mm 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=161m/min (2.70m/s)确定机床主轴转速：=15.72r/s (935r/min)按机床取=900r/min=15r/s实际切削速度为v=15r/s 车外圆时=15.3s (0.26min)车端面时工序II查切削用量简明手册，进给量f=0.36mm/rd取16mm时v=14m/min 根据z525钻床说明书，可考虑选择，故取 钻、扩孔时= =2.65min铰孔时 取工序III 车削条件和参数跟工序I一致 =工序IV =工序V 刀号YG6 查手册 余量为0.6mm 取f=0.56mm/r n=根据CA6140 选实际切削速度工序VI 由于铣的量为21mm 故要三次粗铣，一次精铣 分别为 工序VII 由图可知余量为11mm，故可分二次粗铣，一次精铣 工序：先用钻头钻通孔，再圹孔到，再叫空铰孔到达所要求的精度查手册，知钻孔时，钻的钻头孔： 查手册去标准值 铰孔时、 取工序：由于钻4个孔，先用的钻头钻，然后再铰孔 钻孔时：、 铰孔时：、 由于速度是一样的所以 查表可知道取 工序：45h6、两外圆面，和、100d11两端面，使其达到所要求的粗糙度。1选择砂轮： GB46ZR1A6P2切许用量的选择： N砂=1500、 V砂=27.5 轴向进给量 工件速度 径向进给量 双行程三、夹具设计（一）定位基准的选择由零件图知，6H9mm孔对90mm段右侧端面有一定的位置度要求，为了减少定位误差，以90mm段右侧端面为主要定位基准面，以45h6mm外圆表面和90mm段一侧小平面为辅助定位面，共限制个自由度，其中与6H9mm孔轴线同方向的自由度被重复限制，但起到增强定位稳定性的作用，因此这一定位方案可行。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成快换钻套。（二）切削力及夹紧力计算钻mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻mm孔时的切削力和夹紧力。刀具：高速钢麻花钻，mm。钻孔时的轴向力查表1-2-7文献1，由于工件所受夹紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为： ， 摩擦系数查4表3-19，=0.25。 安全系数 ，式中 K基本安全系数1.5；K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5，由文献4表3-20查得；K切削特点系数1.0；K考虑夹紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查表3-26文献4，知d=10mm的螺栓许用加紧力，因10mm钩型螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用16mm的钩型夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一16mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母且定位套在45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 （三）定位误差分析夹具的主要定位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对6H9mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献4表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保证。 （四）夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。夹具体上钻套采用快换形式提高了加工生产效率。同时，在定位和夹紧方面采用的是带有螺栓连接的定位心轴和快速螺旋夹紧机构，该夹紧机构是螺母螺孔内又斜钻了孔，其孔径略大雨螺纹外径。螺母斜向沿着光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆（即：定位心轴）啮合，再略为拧动螺母，便可夹紧工件。快速旋转夹紧机构同样的提高了加工生产效率。在用定位心轴定位时，采用的是间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便，缩短了加工时的辅助时间。根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度，外加一定位支承板限制2个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩形夹紧螺栓，操作方便。该夹具上设有挡块，可防止零件在加工时发生翻转或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。夹具的零件图、零件毛坯图和零件图见附录。结 论此次设计是对我们本科学习以来所学习机械方面知识的一个综合考察，也是培养我们对所学知识的一个综合运用。通过这次对法兰盘零件的机械加工工艺规程设计，使我们能够灵活、有条理地应用机械制造方面的知识,熟练掌握机械加工工艺规程的制定,充分表达自己对工艺的理解和发现。让我们学到了很多在书本上所没有学到过的知识。让我们更加贴近于生产实际，让我们更加清晰的看到了理论与实际在设计中的差别。这次设计，使我们懂得了理论与实际相结合的重要性只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在这次设计的过程中也发现了自己的不足之处：对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说对公差的确定、工时定额的计算、夹紧机构的具体设计等方面不能很好的作出方案。但通过这次毕业设计，把以前所学知识的重新温故，使我们的知识结构得到了很好的巩固。这次毕业设计,让我们受益非浅,不仅培养了我们对所学知识的运用，也培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力,更重要的是熟悉并掌握了法兰盘零件的机械加工工艺与常用装备,了解了法兰盘零件的加工方法与加工方案,同时也培养了我们的计算应用能力,让我们从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。在做设计过程中,老师的细心指导使我们加深了应用于机械制造中理论研究的了解,同时培养了我们一丝不苟、严谨认真的工作作风和很强的团队协作精神!总之,毕业设计是我们对本科所学知识的总结及运用,同时也让我们进一步熟悉了计算机的操作,也是我们本科毕业之前的一次大考验，为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础，让我们充满了向困难挑战地信心。在此衷心感谢指导老师的认真指导!参考文献1成大先.机械设计手册（第五版）M.北京：化学工业出版社，20072恽达明.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，20063刘越.机械制造技术M.北京：化学工业出版社，20034于馨芝,王宁,闻济世.机械设计、制造工艺、质量检测与标准规范全书M.北京：金版电子出版社，20045邱国庆.机电工程师手册M.长沙：湖南科学技术出版社，19946李洪.实用机床设计手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，19997刘光启，赵海霞.机械制图算图手册M.北京：化学工业出版社，20048艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册(第3版)M.北京：机械工业出版社，19949范忠仁，陈世忠.刀具工程师手册M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，198510杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001致 谢本科阶段的学习生活就要随着这篇论文的完成而结束了。有许许多多的不舍，更有许许多多地感谢要说。 首先要衷心感谢的是我的设计指导老师赵云老师。您对我学习和研究的悉心指导和谆谆教诲令我终生受益。在您的指导下，我在各方面的能力都得到了相应的提高。您的睿智、对知识孜孜不倦的追求、对科学研究的热爱、严谨的治学态度让我学会了如何做事，您在生活中的幽默、宽容、豁达教会了我如何做人。千言万语在此刻化为一句话：“谢谢您，老师！”。其次要感谢学院图书馆的开放，让我们有足够的时间、资料可查阅。还要感谢所有的任课老师，正是你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。 感谢所有在一起学习和生活过的同窗，特别要感谢的是与我一起学习、一起参与社会实践的各位同窗，是你们陪伴我经历了许多人生重要的时刻与感动，是你们在我论文写作的过程中给了我许多鼓励和无私的帮助。 在论文的撰写过程中，还借鉴了有关专家、学者的大量技术资料、文献，已罗列于后，在此，一并致谢。向大学 二0一0年十二月 附录 附录1： 零件图附录2： 毛柸图附录3： 定位套附录4： 定位心轴附录5： 钻模板附录6： 快换钻套附录7： 夹具体附录8： 加大垫圈附录9： 夹具与零件总装图附录10： 工序过程卡