1、1目 录序 言 .31 零件的分析 .31.1 零件的作用 .31.2 零件的工艺分析 .32. 工艺规程设计 .42.1 确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 .42.2 基准的选择 .42.3 制定工艺路线 .52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .62.5 确定切削用量及基本工时 .82序 言机械制造工艺课程设计是在我们学完技术基础可和大部分的专业课后的一次较为接近实际的专业检验练习，基本上涵盖了所学的的所有专业知识，是对大学来的一次较为全面的复习与测试。工艺设计作为一个比较重要的就业方向，所以搞好这次机械工艺设计是具有重要意义的。就个人而言，希望在这次设计过程中发现平常学习中
2、的不足，并且在过程中完善它。以及把所学的各种知识联系起来使之成为一个总体。巩固所学知识加强与之实际的联系为锻炼独立分析问题，资料查找，进而独立解决问题的能力为将来可能从事的工作打下基础，为后续的课程学习提供基础。由于能力经验所限，设计中存在诸多不足之处，恳请老师给予指导。1 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是 CA6140 车床上的法兰盘， 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，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4 个孔是用于连接其他机构或零件的。它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的 100mm 外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘
3、上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为20 mm 上部为 20 mm 的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。 该零件年产量为 4000 件，设其备品率 为 4%，机械加工废品率 为 1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+)=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。1.2 零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：1.以 mm 外圆为中心的加工表面：0.12343这一组加工表面包括：45mm 外圆、端面及倒角；100mm 外圆，
4、过度倒圆 R5； 20 内孔及其左端倒角 C1.5。2.以 外圆为中心的加工表面：017.45这一组加工表面包括： 端面，90mm 外圆，端面，倒角 C1.5；切槽32； 内孔的右端倒角 C1。3. 以 20 mm 的孔为中心加工表面：045.这一组加工表面包括： 45mm 外圆，端面； 100mm 外圆，端面，侧面； 90mm 外圆； 45mm 外圆，过度圆角 R5；4X9mm 孔和同轴的 6mm 孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：（一） 左端面与 20mm 孔中心轴的跳动度为 0.03 ；（二） 右端面与 20mm 孔中心轴线的跳动度为 0.03 ；（三） 45mm 的外圆与 20mm
5、 孔的圆跳动公差为 0.03 。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。2. 工艺规程设计2.1 确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料为 HT200，由于零件年产量为 4200 件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，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。2.2 基准的选择基准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
6、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，4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
7、，消除工件的 5 个自由度，达到完全定位。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。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，此处不在重复。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。1）工艺路线方案一工序 1： 粗车 45mm 柱体的右端面，粗车右端面，车槽 32mm，粗车、半精车外圆，车右端倒角
8、。工序 2： 粗车 100mm 柱体左、右端面，粗车 90mm 柱体左端面，半精车100mm 左、右端面、90mm 左端面，粗车外圆 45mm、100mm，半精车外圆 45mm、100mm 、90mm，车 100mm 柱体的倒角，半精车 45mm 柱体的过度倒圆。工序 3： 精车 100mm 左端面， 90mm 右端面。工序 4： 钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm 至图样尺寸并车孔左端的倒角工序 5： 粗铣、精铣 900mm 柱体的两侧面。工序 6： 钻 4mm 孔，扩、铰 6mm 孔 工序 7： 钻 4X9mm 透孔。工序 8： 磨削外圆面 100mm， 90mm 。工序 9： 磨削 B 面，
9、及 45mm 外圆面、100mm 右端面、90mm 左端面。工序 10： B 面抛光。工序 11： 100mm 外圆刻字刻线。工序 12： 100mm 外圆无光镀铬。工序 13： 检测入库。52）工艺路线方案二工序 1 粗车 100mm 柱体左端面、外圆，粗车 B 面工序 2 钻中心孔 18mm，扩孔 19.8mm，粗铰 19.94mm、精绞 20mm 孔工序 3 粗车右 45mm 柱体右端面、外圆，90mm 外圆及右端面，工序 4 半精车 100mm 左端面、外圆，半精车 B 面并倒角 C1.5，半精车90mm 外圆，20 左侧倒角 C1工序 5 半精车右 45mm 外圆及右端面，倒角 C7
10、，半精车 90mm 右侧面，切槽 32mm，车 20mm 孔右端倒角 C1工序 6 精车 100mm 柱体左端面、外圆，精车 B 面，车过渡圆角 R5工序 7 粗铣、精铣 90mm 柱体的两侧面工序 8 钻 4X9mm 透孔工序 9 钻 4mm 孔，扩、铰 6mm 孔工序 10 磨削 B 面工序 11 磨削外圆面 100mm、90mm工序 12 磨削 90mm 凸台距离轴线 24mm 的侧平面工序 13 金刚石车 45mm 外圆、90mm 右侧面工序 14 B 面抛光工序 15 100mm 划线刻字工序 16 100mm 外圆无光镀铬工序 17 检测入库。3）工艺方案的比较与分析 表面是多次加
11、工的基准，方案一中在加工其外圆表面的同时进行017.45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。而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，由于各端面及外圆柱面都与 20 轴线有公差保证，所以045.加工各端面及外圆柱面时应尽量选用孔 20 为定位基准，故选用方案二。.02.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，参照实用机械加工工艺手册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：（单位 mm）工序（或工步）经济精度加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸
12、公差等级 公差工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（Ra ）粗车 3 6.3右端面毛坯 3 6精车 0.8 41 IT7 0.025 41 1.6半精车 1.0 41.8 IT9 0.062 41.8 0.031 3.2粗车 1.2 42.8 IT11 0.160 42.8 0.08 6.390 突台右端毛坯 3 44 2.2 44 1.1 粗车 2Z=9 41 IT13 0.39 41 6.3槽 32毛坯 2Z=9 50 2.0 50 1.0 磨削 2Z=0.3 45 IT6 0.017 45 0.8半精车 2Z=1.0 45.3 IT9 0.062 45.3 3.2粗车 2Z=3.7 46
13、.3 IT11 0.160 46.3 6.345 外圆毛坯 2Z=5 50 2.0 50 1.0 铰 2Z=0.2 20 IT8 0.045 20 1.6扩 2Z=1.8 19.8 IT10 0.084 19.8 6.3钻 2Z=18 18 IT12 0.18 18 12.5内孔20毛坯 实心 精车 Z=0.8 91 IT8 0.054 91 1.6半精车 0.7 91.8 IT9 0.087 91.8 3.2粗车 1.5 92.5 IT11 0.22 92.5 0.11 6.3100 左端面 毛坯 3 94 2.2 94 1.1 磨削 2Z=0.4 100 IT8 0.054 100 0.8
14、半精车 2Z=1.1 100.4 IT11 0.22 100.4 3.2粗车 2Z=3.5 101.5 IT11 0.22 101.5 6.3100 外圆毛坯 2Z=5 105 2 105 1.0 磨削 Z=0.4 41 IT7 0.017 41 0.4半精车 Z=1.1 41.4 IT9 0.062 41.4 3.2粗车 Z=4 42.5 IT11 0.16 42.5 6.3100 右端面 毛坯 Z=3 44 2.0 44 1.0 磨削 2Z=0.3 45 IT7 0.017 45 0.445 外圆 半精车 2Z=1.0 45.3 IT9 0.062 45.3 3.27粗车 2Z=3.7 4
15、6.3 IT11 0.160 46.3 6.3毛坯 2Z=5 50 2.0 50 1.0 磨削 Z=0.4 8 IT8 0.022 8 0.4半精车 Z=1.1 8.4 IT9 0.036 8.4 3.2粗车 Z=1.5 9.5 IT11 0.09 9.5 6.390 突台左端 毛坯 Z=3 11 0.2 磨削 2Z=0.4 90 IT8 0.054 90 0.8半精车 2Z=1.1 90.4 IT9 0.087 90.4 3.2粗车 2Z=3.5 91.5 IT11 0.22 91.5 6.390 外圆毛坯 2Z=5 95 2.0 95 1.0 铰 2Z=0.1 4 IT10 0.048 4
16、 6.3钻 2Z=3.9 3.9 IT11 0.075 3.9 12.54 孔毛坯 实心 铰 2Z=0.2 6 IT10 0.048 6 3.2钻 2Z=1.8 5.8 IT11 0.075 5.8 12.56 孔毛坯 2Z=4 4 IT11 0.075 4 12.5精铣 1.0 58 IT9 0.074 58 3.2粗铣 31.0 59 IT12 0.3 59 12.590（左）两侧面 毛坯 32 90 IT13 0.54 90 磨削 0.4 24 IT8 0.33 24 0.490 右侧面 毛坯 6.3钻 2Z=9 9 IT13 0.22 9 12.54X9 孔毛坯 实心 2.5 确定切削
17、用量及基本工时工序 1 粗车 100 端面及外圆柱面，粗车 B 面，粗车 90 的外圆柱面1.加工条件工件材料：HT200 b=220MPa 砂型铸造8机床：CA6140 卧式车床 刀具：采用刀片材料为 YT15，刀杆尺寸 16x25mm , =90 , =15 ,2K0=12 , =0.5mm02计算切削用量(1) 粗车 100mm 端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mmpa2) 进给量 f 根据 实用机械加工工艺手册中表 2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm ， 35mm,以及工件直径为 100 时，f =0.71.0mm/r2pa按
18、 CA6140 车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)(m/min)vyxpmckfaTCvv其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见切削手册vvvyvk表 1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 MkskkkrvBx1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)vxvc35.015.02.464)确定机的主轴转速 ns= = 504r/minWd1cx106.58按机床说明书(见工艺手册
19、表 4.2-8),与 504r/min 相近的机床转速为480r/min 及 600r/min。现选取 =480r/min。所以实际切削速度wnv=110r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。L= =40mm, =2mm, =0, 2011l2l=03ltm= = =0.098(min)fnlw321l0.9482(2) 粗车 100mm 外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1) 切削深度，单边余量 Z=2mm,分二次切除。92) 进给量， 根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r3)计算切削速度 132m/minvyxpmckfaTCvv4)确定机床主轴转速 ns=
20、 = 420r/minWd10c1032按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8)与 420r/min 相近的机床转速为480r/min。现选取 480r/min所以实际切削速度 = =cv10snmin/150485) 检验机床功率 主切削力 按切削手册表 1.29 所示公式计算cFc cccnyxpkvfaC其中 2985， 1.0， 0.65， -0.15，cFcFcFcFn= = =0.63 =0.61MpkFnb)650(65.0)( kr=2985 1.0 0.5 150 0.63 0.89=1122.4(N)c65.015.0切削时消耗功率 2.81(KW)cP4xvc4.2x由实
21、用机械加工工艺手册表 7-4 中 CA6140 机床说明书可知，CA6140主电机功率为 7.5kw.转速为 480r/min 时主轴传递的最大功率为 4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力 1122.4N.径向切削力 按cFpF切削手册表 1.29 所示公式计算 ppppnyxkvfaC其中 1940， 0.9， 0.6， -0.3，pFCpFxpFypF= = =0.59 =0.5MpkFnb)650(85.0)2( kr所以 =1940 1.5 0.5 150 0.59 0.5=203(N)c9.6.03.0而轴向切削力 f ffFffFf
22、ncyxpkvaC10其中 2880， 1.0， 0.5， -0.4，fFCfFxfFyfFn= = =0.34 =1.17MkFnb)650(0.1)2( k轴向切削力 =2880 1.5 0.5 150 0.34 1.17=442(N)f5.04.0取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= +( + )=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5NfFcp而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530N(见切削手册表 1.30)故机床进给系统可正常工作。7)切削工时： t= 其中 l=10mm =4mm =2m
23、mfnlw211l1l所以 t= 0.1min0.948(3)粗车 B 面1) 切削深度。单边余量 Z= =2mm.分 1 次切除252) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r3) 计算切削速度 vyxpmckfaTCvv其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见切削手册vCvxv vk表 1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 MkskkkrvB1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=126m/minvcv35.015.02. 9464) 确定机的主轴转速 ns= = 378r/minWd10cv1062按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 378r/min 相近的机床转速为400r/min。现选取 =400r/min。wn所以实际切削速度 = =cv10sdmin/130465) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 t = i ;其中 l=30mm flw21
