111法兰盘说明书要点_法兰盘说明书

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机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目：

设计“CA6140车床法兰盘”零件的机械加

工工艺及工艺设备

学生姓名: 王志远学生学号: 2010015491

年级专业： 10机械制造工艺教育指导教师: 杜皓

河北师范大学职业技术学院

2013年9月21日

CA6140车床法兰盘课程设计说明书

河北师范大学

机械制造工艺学课程设计任务书

题目: 设计“CA6140车床法兰盘”零件的机械加工内容：

工艺规则及工艺装备

零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.机械加工工序卡片 2张

5.夹具结构设计装配图

1张

6.夹具结构设计零件图

1张 7.课程设计说明书

1份

班级：2010级1班学生：王志远

指导教师：杜皓 2013年09月20号

CA6140车床法兰盘课程设计说明书

一、零件的分析

(一)零件的作用

CA6140卧式车床上的法兰盘，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)零件的工艺分析

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Φ450-0.017 外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Φ100、Φ90外圆，端面及倒角；Φ450-0.6外圆，过度倒圆；内孔及其左端倒角。

2、以Φ100外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Φ90右端面，Φ450-0.017外圆，端面，倒角；切槽3×2；内孔的右端倒角。

3、以Φ20的孔为中心加工表面

这一组加工表面包括：Φ100外圆，端面；Φ90外圆，端面，侧面；Φ450-0.017外圆；Φ450-0.06外圆，过度圆角；Φ4孔和同轴的Φ6孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：

（1）Ф100mm 左端面与Ф20mm孔中心轴的跳动度为0.03 ；（2）Ф90mm 右端面与 Ф20 mm孔中心轴线的跳动度为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。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

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。

（二）基面的选择

定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

（1）粗基准的选择

CA6140车床法兰盘课程设计说明书

工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定由于本零件材料为灰铸铁，采用铸造成型，采用方法为砂型机器造型。由《机械加工工艺手册》2.3-6得，毛坯为双侧加工，加工精度为8到10级，这里选取9级，MA为G。则由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得：

零件延轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm Ф100径向加工余量为5mm，轴向加工余量为6mm Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为6mm Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为：R=5mm，C=4mm，H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图。

工序名称余量基本尺寸公差等级表面粗糙

（1）Φ100左端面

精车 0.8 91 IT8 1.6 半精车 0.7 91.8 IT9 3.2 粗车 1.5 92.5 IT11 6.3 毛坯 3 94 ——（2）Φ100外圆

精车 0.4 100 IT8 0.8 半精车 1.1 100.4 IT11 3.2 粗车 3.5 101.5 IT11 6.3 毛坯 5 105 ——（3）Φ100右端面

抛光 0.4 41 IT7 0.4 半精车 1.1 41.4 IT9 3.2 粗车 1.5 42.5 IT11 6.3 毛坯 3 44（4）Φ450-0.6 外圆

抛光 0.3 45 IT7 0.4 半精车 1.0 45.3 IT9 3.2 粗车 3.7 46.3 IT11 6.3 毛坯 5 50（5）Φ90突台左端

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根据《切削用量简明手册》表1.29-2，切削功率修正系数为：Kkrpc =KkrFc=0.89,Kropc=KroFc=1.0。则： P = P × Kkrpc×Krop=1.87KW 根据C365L车床当n =136r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。因P

车削时的进给力Ff可由《切削用量手册》查表计算得1140N。由于实际车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》查得车削过程的修正系数：KFf=1.17,Krof=1.0,KFC =0.75,则Ff=1140*1.17*1.0*0.75=1000N 根据C365L车床说明书(《切削用量简明手册》),进给机构的进给力Fmax=4100N(横向进给)因Ff

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

粗车Φ100柱体左端面L=l+L1+L2+L3,由于车削实际端面d1=105,L1=2,L2=1.5,L3=0，则 L=(105/2)+2+1.5+0=56mm.T= 56÷(1.0×136)=0.4min 粗车Φ90柱体左端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3(其中d=90,d1=45,L1=2,L2=L3=0)=22.5+2+0+0=24.5mm T= 24.5÷(1.0×136)=0.18min。粗车Φ100右端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3(其中d=100,d1=45,L1=2,L2=L3=0)=27.5+2+0+0=29.5mm T= 29.5÷(1.0×136)=0.217min。

粗车Φ100外圆Φ450-0.6右端面L=l+L1+L2+L3=45+2=47 T= 47÷(1.0×136)=0.345min 本道工序工时为1.142 min 二工序Ⅱ钻、扩、粗铰、精铰Φ20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角

1.加工条件

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔机床：转塔车床C365L 2.计算切削用量

011

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（2）粗车 Ф90外圆选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量粗车外圆ap=1.75mm。2)确定进给量由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为Ф90mm，则f=0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8--1.0，焊接耐用度T=60mm。3)确定切削速度VC 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=44 m/min .vccvTapfns1000vdw=147.6 r/min 按CA6140车床转速选择与157.5r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度 V =47.728 m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.153min(3)粗车零件右端面

1）确定切削用量ap =2.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》：取进给量为0.4～0.5 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.45mm/r。

根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=14 m/min .vccvTapfns1000vdw=89r/min 按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度 V =15.7m/min。

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T= 0.674min（4）车Ф90右端面及3x2槽

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根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=175 m/min .vccvTapfns1000vdw=558 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与5581r/min相近似的机床转速n =560r/min,则实际切削速度V = 175.8m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：半精车Φ90柱体左、右端面Ф100右端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3=78.5mm T= 78.5÷(0.3×560)=0.467min。（2）半精车Ф100外圆用刀具1 1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.55mm，一次走刀完成，即a =0.55mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=103.071 m/min .vccvTapfns1000vdw=309.971 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与309.871r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.26min（3）半精车 Ф90外圆选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量半精车外圆ap=0.55mm。2)确定进给量

由《切削用量简明手册》表1.6，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为3.2，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm，则f=0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r，车

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刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，刀尖圆弧半径0.5mm 2.计算切削用量半精车Ф100左端面

1)确定背吃刀量ap(即切深ap)半车的余量为0.35mm，一次走刀完成，即a =0.35mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.35mm，表面粗糙度为3.2，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=103.071 m/min .vccvTapfns1000vdw=316.235 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与316.235r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=1.158min 六工序Ⅵ钻Ф 4mm孔，Ф铰6mm孔选用Z525型摇臂钻床。（1）钻Ф 4mm孔 1）刀具选择：

由《工艺手册》选用高速钢锥柄标准麻花钻。2）确定切削用量：

查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由《切削用量手册》取V =0.46m/s=27.6m/min，由Z525钻床取n =1700r/min.故VC =21m/min.3)基本工时：

L1=10，L2=0，L=12.5 T= 0.07min(2)铰 Ф6孔 1）刀具选择：

高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6,耐用度T=60min。2）确定切削用量：（a）加工余量为2mm,故背吃刀量ap=1mm。查《切削用量手册》f=0.27

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给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=142.020 m/min .vccvTapfns1000vdw=452.292 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似的机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=2.00min(3)精车 90右端面

1)确定背吃刀量a 精车的余量为0.8mm，一次走刀完成，即a =0.8mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径90mm、切削深度a =0.8mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.20~0.30 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.22mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=79.3 m/min .vccvTapfns1000vdw=280 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与280r/min相近似的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 91m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.29min（4）精车Ф450-0.017外圆

1)确定背吃刀量a(即切深a)精车的余量为0.15mm，一次走刀完成，即a =0.15mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径45mm、切削深度a =0.15mm，表面粗糙度为0.8，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.2—0.3mm mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量

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ns1000vdw=24.05r/min 根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.29)取主轴转速n =65r/min.则实际切削速度为Vc =32.65m/min 当n =65r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.25×18×65=292.5mm/min.X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=300mm/min（6）计算基本工时

L=76.13 mm L1=50 mm L2=3 mm T=(L+L1+L2)/fm=(76.13+50+3)/300=0.43 min(二)精铣两侧面

（1）刀具选择同粗铣是相同的刀具（2）切削用量选择： ap=8，ae=0.5mm（2）由《切削手册》表3.3当机床X61W功率为4.5KW, 工艺系统刚性为中,用高速钢盘铣刀加工时,选每齿进给量取fz=0.08mm/z（3）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《切削手册》表3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为0.5mm,由《切削手册》表3.8,铣刀直径d0=160mm,则高速钢盘铣刀T=150min.（5）确定切削速度Vc 由《切削手册》表3,27 qvmxpyvuvpv=35*1600.2/1500.15*80.1*0.080.4*0.50.5*180vccvd0tapfaezz.1=107.8m/min =214.6r/min ns1000vdw

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.29)取主轴转速n =255r/min.则实际切削速度为Vc =128m/min 当n =255r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.08×18×255=367.2mm/min.X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=390mm/min（6）计算基本工时

L=76.13 mm L1=10 mm L2=3 mm T=(L+L1+L2)/fm=(76.13+10+3)/390=0.23 min 本道工序所用工时为0.66 min 九工序Ⅸ钻 4—Φ9孔 1)刀具选择

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如何定位。

（1）以Φ100外圆的左端面为定位基准，用一个大底面限制三个自由度，并且用一个圆柱销限制两个自由度，实现定位准确。

（2）以Φ20孔的中心线为定位基准，用一个短圆柱销限制两个自由度，考虑到是大批大量生产，为了提高生产效率，为了缩短使用时间，准备采用机械夹紧。

（七）夹具设计

经小组人员讨论，决定设计第Ⅶ道工序钻4× 孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。第一节

设计要求

本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考试的问题。第二节

夹具设计的有关计算一

定位基准的选择

由零件图可以知道，4× mm孔与零件中心孔轴线有尺寸要求，孔分布在中心孔轴线同心圆 68mm上，可以用中心短销定位。限制2个自由度，夹具的底板限制3个自由度，由于钻孔沿轴向自由度不需要限制，另外，对于 90突台铣削的两侧面与轴线有尺寸要求，分别为20mm和12mm,可以在钻模板设计一侧板限制该面转动，保证尺寸。然后利用钻模板和夹具夹紧零件。二

切削力及夹紧力计算刀具： mm高速锥柄麻花钻轴向力Ff=

当加工条件改变时，取KMF=1.3，所以

转矩

夹紧力主要克服切削的转矩：三

定位误差分析

(一)定位元件尺寸公差的确定夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：(二)零件规定孔 mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线，右边孔距离轴线，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。

夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则

夹具体与钻模板配合误差，有

＜

故误差不超过允许误差。

第三节

夹具结构设计及操作简要说明

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在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧 90突台。

装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。本夹具装配图和零件图，见附图。

四、参考文献

1、《机械制造技术基础》尹成湖主编2008年8月。高等教育出版社

2、《机械加工工艺手册》李洪主编2006年5月。陕西科学技术出版社。