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1、机械制造技术基础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规则及工艺装备设计者班级学号指导老师：2011年7月8日目录序言（3）一、 零件的工艺分析及生产类型的确定（3）（一）零件的工艺分析（3）（二）零件的生产类型（4）二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 （4）（一）确定毛坯的制造形式（4）（二）确定机械加工余量，确定毛坯尺寸和公差（4）（三）确定毛坯尺寸（4）(四) 确定毛坯尺寸公差（5）(五) 设计毛坯图（5）三、选择加工方法，制定工艺路线（6）（一）定位基准的选择（6）（二）零件表面加工方法的选择（6）四、工序设计 （7）五、确定切屑用量及基本时间 （
2、11）六、夹具设计（19）七、设计小结（21）参考文献 （21）序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还存在许多不足之处，希望老师多加指教。一、零件的工艺分析及生产类型的确定（一）零件的工艺分析该零件对表面粗糙度值的要求比较高，粗糙度为0.4的表面有10
3、0外圆，100右端面，左45外圆，90外圆，90左端面，90前侧面，采用精磨加工。粗糙度为0.8的为右45外圆，采用精车。粗糙度为1.6的为100左端面，90右端面，采用精车。粗糙度为0.8的20内孔，采用半精镗。粗糙度为3.2的为90后侧面，6小孔。有两个端面跳动的位置要求，基准均为20孔的轴心。为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和精加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔，先主后次，先粗后精”的加工原则。（二）零件的生产类型根据题目的要求，可知生产类型为大批量生产。二、 选择
4、毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图（一） 确定毛坯的制造形式：该零件的材料为球HT200。而且零件的表面一些精度要求较高，为了可以简化加工工艺路线，采用精度比较高的机器造型金属模铸造。使得最终加工的方便和降低了生产成本，提高了生产率，创造出更多有用的价值。（二）确定机械加工余量，确定毛坯尺寸和公差.查机械制造技术基础课程设计指南表5-1，确定大批量生产的毛坯铸件，采用金属型铸造时，其公差等级CT均为9级。再查机械制造技术基础课程设计指南表5-3，确定铸件尺寸公差CT,查表5-5和5-4，确定铸件机械加工余量RAM.（三）确定毛坯尺寸根据上面（二）的描述，在零件图的基础上，将需要加工的表面的原来尺寸
5、和加工余量合起来，即对轴状的尺寸，毛坯尺寸R为R=F+RMA+CT/2(单面加工余量)；R=F+2*RMA+CT/2(双面加工余量)；而对孔状的尺寸，毛坯尺寸R为R=F-RMA-CT/2(单面加工余量)；R=F-2*RMA-CT/2(双面加工余量)。从而确定了毛坯的各个部分的尺寸。如下表所述： /mm零件尺寸单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸452.550 100的宽9mm3.612.6 1003.2106.4左41mm的尺寸0.841.8 903.296.490的长8mm3611.694.50全长91mm95630（四）确定毛坯尺寸公差根据上面（二）中的介绍，确定了每一个铸件的
6、尺寸公差，其零件毛坯每个尺寸的公差如下表所述：毛坯尺寸偏差毛坯尺寸偏差50+1右41的尺寸+0.4106.4+1.190的长8mm+1.896.4+1.1 100的宽9mm+1.8（五）设计毛坯图根据以上确定的尺寸，已经基本可以确定毛坯的零件图。其次还要考虑到其周边的倒角。均取为R5，其最终的零件的毛坯图如下所示：三、选择加工方法，制定工艺路线基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的正确合理，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，还会造成零件成批报废，使生产无法正常进行。（一） 定位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
7、。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。先以右端面为基准加工工序一，再以左端面为基准加工工序二，以20孔的通过轴线的竖直面为基准加工90的前后侧面。（二）零件加工方法的选择考虑到工件的复杂性，一下难以确定最终的工艺路线。首先根据零件表面的粗糙度确定零件需要加工的表面。先以右端面为基准进行工序一的加工，再以左端面为基准进行工序二的加工，然后铣出90的前后侧面，在对粗糙度要求比较高的便面进行半精车，精车。在磨削之前对工件进行淬火。因为有些表面的粗糙度值要达到0.4，再对这些表面进行磨削。最后是 孔的加工。根据以上对工序路线的分析，从而确定最终的加工
8、路线如下所示：1粗车 粗车大端面、100mm外圆、100mm右侧面，倒角、倒圆、粗车左45mm外圆、倒圆、及台阶面2粗车粗车小端面、大倒角、粗车右45mm外圆、沟槽、90mm外圆、倒角，及台阶面3粗铣-半精铣粗铣-半精铣90mm后侧面4粗铣-半精铣粗铣-半精铣90mm前侧面5半精车-精车100mm外（左）端面，100mm外圆、100mm右端面、左45外圆、90mm左端面、90mm外圆、90mm右端面、右45mm外圆6淬火7磨削-精磨100mm外圆、100mm右端面、左45mm外圆、90mm左端面、90mm外圆8精磨90mm前侧面9扩孔-铰孔-精铰20mm孔10钻孔-铰孔左45外圆的孔11钻孔4
9、x9mm孔12去毛刺去除全部毛刺13终检按零件图样要求全面检查四、工序设计“法兰盘”零件材料为HT200,生产类型为大批生产,采用机器造型金属模铸造毛坯.根据零件图计算轮廓尺寸，长91 ，宽100，高100，故最大轮廓尺寸为100。按照机械制造技术基础课程设计指南表5-1，取公差等级CT为9级，按照机械制造技术基础课程设计指南表5-3，取铸件机械加工余量等级为F级。（一）圆柱面的工序尺寸1. 100mm外圆的加工余量毛坯尺寸为106.4 mm粗车余量：双边为Z=5mm,加工精度等级IT11，所以本工序得到的尺寸为101.4 0 mm. -0.22 半精车-精车余量：双边双边为Z=1.1，加工精
10、度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为100.3 0 mm. -0.054 磨削-精磨余量：双边加工余量为Z=0.3，加工精度等级为IT6，所以最后得到的尺寸为100 0 mm. ,得到的粗糙度0.4-0.1um。 -0.022 2. 90mm外圆的加工余量毛坯尺寸为96.4 mm粗车余量：双边为Z=5mm,加工精度等级IT11，所以本工序得到的尺寸为91.4 0 mm. -0.22 半精车-精车余量：双边双边为Z=1.1，加工精度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为90.3 0 mm. -0.054 磨削-精磨余量：双边加工余量为Z=0.3，加工精度等级为IT6，所以最后得到的尺寸为90 0
11、 mm. ,得到的粗糙度0.4-0.1um。 -0.022 3.左45mm外圆的加工余量毛坯尺寸为50 mm粗车余量：双边为Z=3.8mm,加工精度等级IT11，所以本工序得到的尺寸为46.2 0 mm. -0.16 半精车-精车余量：双边双边为Z=1，加工精度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为45.2 0 mm. -0.039 磨削-精磨余量：双边加工余量为Z=0.2，加工精度等级为IT6，所以最后得到的尺寸为45 0 mm. ,得到的粗糙度0.4-0.1um。 -0.016 4.右45mm外圆的加工余量毛坯尺寸为50 mm粗车余量：双边为Z=4mm,加工精度等级IT11，所以本工序得到的
12、尺寸为46 0 mm. -0.16 半精车-精车余量：双边双边为Z=1，加工精度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为45 0 mm. 得到的粗糙度1.6-0.8um -0.039 5. 20mm孔的加工铰孔精铰后，加工精度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为20 0 mm, 得到的粗糙度1.6-0.8um. -0.0336. 左45外圆的孔加工钻孔-铰孔后，加工精度等级为IT8，所以本工序得到的尺寸为6 0 mm, 得到的粗糙度1.6-0.8um. -0.018（二）确定轴向工序尺寸1. 100的宽9mm的加工余量毛坯尺寸为12.6mm粗车余量：Z=0.8（左端面）+0.8（右端面）=1.6m
13、m,加工精度等级IT11，所以本工序得到的尺寸为11 0 mm. -0.09 半精车-精车余量：Z=0.8（左端面）+0.8（右端面）=1.6mm,加工精度等级IT8，所以本工序得到的尺寸为9.4 0 mm. -0.022 磨削-精磨余量：Z=0.4（右端面）=0.4mm,加工精度等级IT6，所以本工序得到的尺寸为9 0 mm. -0.009 2. 90的宽8mm的加工余量毛坯尺寸为11.6mm粗车余量：Z=0.8（左端面）+0.8（右端面）=1.6mm,加工精度等级IT11，所以本工序得到的尺寸为10 0 mm. -0.09 半精车-精车余量：Z=0.8（左端面）+0.8（右端面）=1.6m
14、m,加工精度等级IT8，所以本工序得到的尺寸为8.4 0 mm. -0.022 磨削-精磨余量：Z=0.4（左端面）=0.4mm,加工精度等级IT6，所以本工序得到的尺寸为8 0 mm. -0.009 3. 左41mm的尺寸的加工余量根据尺寸链可得：毛坯尺寸为37mm,粗车后为37+0.8X2=38.6mm,半精车-精车后为38.6+0.8X2=40.8mm, 磨削-精磨后为40.8+0.4X2=41mm.4. 左41mm的尺寸的加工余量根据尺寸链可得：毛坯尺寸为41.8mm,粗车后为41.8-2.4+0.8=40.2mm,半精车-精车后为40.2+0.8=41mm.磨削-精磨后为40.8+0
15、.4X2=41mm.五 确定切削用量及基本时间粗车大端面、100mm外圆、100mm右侧面，倒角、倒圆、粗车左45mm外圆、倒圆、及台阶面1. 粗车大端面由于是粗加工，选择左切车刀DJNL2520-1506，查机械制造技术基础课程设计指南表5-56，选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0.6=0.15m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=53.2/(250*0.6)=0.355min。2. 粗车10
16、0mm外圆，倒角选择机床主轴转速为600r/min，进给量0.18mm/r, 则可以求得进给速度=600*0.18=0.108m/min.根据切削深度2.5mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=11.8/(600*0.18)=0.109min。3. 粗车100mm右端面，倒圆选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0.6=0.15m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，
17、一次粗车即可完成，则机动工时为T=25.7/(250*0.6)=0.171min。4. 粗车左45mm外圆、倒圆选择机床主轴转速为600r/min，进给量0.18mm/r, 则可以求得进给速度=600*0.18=0.108m/min.根据切削深度1.9mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切削长度=29+0.8=29.8mm切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=29.8/(600*0.18)=0.276min。5. 粗车90左端面选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0
18、.6=0.15m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=25.1/(250*0.6)=0.167min粗车小端面、大倒角、粗车右45mm外圆、沟槽、90mm外圆、倒角，及台阶面1. 粗车小端面选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0.6=0.15m/min。根据车削深度为1.2mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，两次粗车即可完成，则机动工时为T=2*25/(250*0
19、.6)=0.333min。2. 粗车右45外圆选择机床主轴转速为600r/min，进给量0.18mm/r, 则可以求得进给速度=600*0.18=0.108m/min.根据切削深度2mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切削长度=41.8-2.4=39.4mm切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=39.4/(600*0.18)=0.365min。3. 大倒角选择机床主轴转速为600r/min，进给量0.18mm/r, 则可以求得进给速度=600*0.18=0.108m/min.切削速度为141.3m/min。切削长度=7*1.414=9.9mm切削工时：根据加工
20、余量,两次粗车可完成，则机动工时为T=2*9.9/(600*0.18)=0.183min。4. 粗车90mm右端面选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0.6=0.15m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=25.2/(250*0.6)=0.168min。5. 沟槽选择机床主轴转速为250r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.6mm/r。则可以求得进给速度=250X0.6=
21、0.15m/min。根据车削深度为2mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，两次粗车即可完成，则机动工时为T=2*2.2/(250*0.6)=0.029min。6. 粗车90mm外圆，倒角选择机床主轴转速为600r/min，进给量0.18mm/r, 则可以求得进给速度=600*0.18=0.108m/min.根据切削深度2.5mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=10/(600*0.18)=0.092min。 精车-半精车100mm左端面、100mm外圆，100mm右端面、左45外圆、90m
22、m左端面、90mm外圆、90mm右端面、右45mm外圆1. 半精车-精车100mm左端面由于是精加工，选择左切车刀DJNL2520-1506，查机械制造技术基础课程设计指南表5-56，选择机床主轴转速为900r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.4mm/r。则可以求得进给速度=900X0.4=0.36m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=50.7/(900*0.4)=0.141min。2. 半精车-精车100mm外圆选择机床主轴转速为1120r/min。根据工件的
23、直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.10mm/r。则可以求得进给速度=1120X0.10=0.112m/min。根据车削深度为0.55mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=10.2/(1120X0.10)=0.091min。3. 半精车-精车100mm右端面选择机床主轴转速为900r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.4mm/r。则可以求得进给速度=900X0.4=0.36m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车
24、即可完成，则机动工时为T=27.05/(900*0.4)=0.075min。4. 半精车-精车 左45外圆选择机床主轴转速为1120r/min，进给量0.1mm/r, 则可以求得进给速度=1120X0.10=0.112m/min。根据切削深度0.5mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切削长度=29.8+0.8+0.8=31.4mm切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=31.4/(1120X0.10)=0.280min。5. 半精车-精车90mm左端面选择机床主轴转速为900r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.4mm/r。则可以求
25、得进给速度=900X0.4=0.36m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=23.1/(900*0.4)=0.064min。6. 半精车-精车90mm外圆选择机床主轴转速为1120r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.10mm/r。则可以求得进给速度=1120X0.10=0.112m/min。根据车削深度为0.55mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=9.2/(1120X0.10)=0.082mi
26、n。7. 半精车-精车90mm右端面选择机床主轴转速为900r/min。根据工件的直径，车刀刀杆尺寸和车削深度选择进给量f=0.4mm/r。则可以求得进给速度=900X0.4=0.36m/min。根据车削深度为0.8mm和进给量，查得切削速度为36.11m/min。切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=22.55/(900*0.4)=0.063min。8. 半精车-精车右45mm外圆选择机床主轴转速为1120r/min，进给量0.1mm/r, 则可以求得进给速度=1120X0.10=0.112m/min。根据切削深度0.5mm和进给量，查得切削速度为141.3m/min。切
27、削长度=41-7=34mm切削工时：根据加工余量，一次粗车即可完成，则机动工时为T=34/(1120X0.10)=0.304min。扩孔-铰孔精铰20mm孔1.扩孔查机械制造技术基础课程设计指南表5-65，选择Z550的转速为500r/min，设选择扩孔钻为整体高速钢直柄扩孔钻D21.8。查机械制造技术基础课程设计指南表5-128，根据材料和孔径，选择进给量f=1mm/r则可以求得进给速度=。根据材料的硬度和进给量，查机械制造技术基础课程设计指南表5-133，选择切屑速度为21m/min。切削工时：根据钻孔深度L=91mm，则机动工时为，查手册，取为4mm,而T=（91+4+1.9）/(500
28、*1)=0.194min2.粗铰切屑深度为0.14mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-65，选择Z550的转速为500r/min，选择铰刀为锥柄机用铰刀D21.94mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-129，根据材料和孔径，选择进给量f=0.6mm/r则可以求得进给速度=500X0.6=0.3m/min。根据材料的硬度和进给量，选择切削速度为8.8m/min。切削工时：根据钻孔深度L=91mm，则机动工时为查手册，取为30mm,而T=(91+30+8)/(500X0.6)=0.43min.3.精铰切屑深度为0.06mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-65，为了提高切屑精度，选
29、择Z550的转速为735r/min，选择铰刀为锥柄机用铰刀D22mm。查机械制造技术基础课程设计指南表5-129，根据材料和孔径，选择进给量f=0.2mm/r则可以求得进给速度=735X0.2=0.147m/min。根据材料的硬度和进给量，选择切屑速度为8m/min。切削工时：根据钻孔深度L=91mm，则机动工时为查手册，取为30mm,而T=(91+30+8)/(735X0.2)=0.878min扩孔4x9mm孔（1） 切削用量 刀具选用高速钢复合钻头，直径d=9mm，钻4各通孔，使用切削液。确定进给量f。由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据表5-130，钻头后
30、刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=20min.确定切削速度v.材料为HT200，根据表5-127，暂定进给量f=0.50mm/r。由表5-131，可查得v=17m/min,n=1082r/min.(2)基本时间 钻四个9mm深8mm的通孔，时间约为20秒。六、夹具设计 钻四个孔是在前面切削加工的最后一道工序，据此设计专用夹具，三维图如下：1.定位方案：以底部的中心轴限制四个自由度，支撑板限制一个上下移动自由度，定位长头螺钉限制一个转动自由度，这样，六个自由度被完全限制。2.加紧方案：底部支撑板给工件一个向上的力，通过钻模板的螺栓给工件一个向下的力，再加上底部的定位中心轴，工件被加紧在夹具体
31、内。3，对刀装置本夹具有四个钻套，钻头通过这四个钻套来钻出四个孔，实现准确定位。4.夹具与机床的连接夹具主体底座有两个螺纹孔，通过螺纹连接与机床连接起来。6. 使用说明 本夹具是通过四个螺纹连接将钻模板和夹具主体连接起来的，更换零件时，需将四个螺钉取出。7需要更进的地方 由于在更换零件时，需取出四个螺钉，可能会降低生产的效率，这是有待提高的地方。七:心得体会这次的课程设计给我提供了一个锻炼的机会，不仅是对前面学过的专业知识的一次整合，还锻炼了自己的查表能力。对于刚学过的CATIA软件，这次是一个很好的应用机会，而且采用了老师说过的“自上而下”的设计方法。通过这次的课程设计，我认识到自己还有许多要加强的地方，设计的家具还有需要改进的地方。在这次的课程设计中，遇到自己不懂的地方，就向薛老师请教，也很感谢薛老师的耐心帮助。参考文献1.崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京：化学工业出版社，2006。2.吉卫喜.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2008.3.何铭新，钱可强.机械制图.第五版.北京:高等教育出版社，2004.4.杨叔子.机械工艺师手册.北京:机械工业出版社，2001.
