法兰盘零件机械加工工艺规程及工艺装备毕业设计

任务书
目录
一、序言
二、设计任务
三、计算生产纲领、确定生产类型
四、零件的分析
五、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状
六、工艺规程设计
1、定位基准的选择
2、制定工艺路线择
3、工艺方案的比较和分析
4、确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
5、确定设计参数
七、夹具设计
1、设计要求
2、夹具设计的有关计算
3、夹具结构设计及操作说明
八、参考文献
一序言
通过本次课程设计，我们得到以下各方面的锻炼：首先，能熟练运用机械制造技术基础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。

其次，提高结构设计的能力。

通过设计夹具的训练，从而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。

最后，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，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。

最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于任晓智老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。

在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。

但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。

在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。

在此，十分感谢老师的细心指导和同学们的互相帮助。

在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。

二零件作用及设计任务
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。

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。

三计算生产纲领、确定生产类型
设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，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+
法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

四零件的分析
六工艺规程设计
1.定位基准的选择
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。

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。

可以法兰盘右端 45的外圆及 90的右端面作为粗基准。

在车床上用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除五个自由度，再以 90的右端面定位，从而达到完全定位。

（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.制定工艺路线
制定工艺路线应当使零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用性的机床配以专用夹具，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，以便降低生产成本。

（1）工艺路线方案一
工序1 车柱体的右端面，粗车 90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆，车右端倒角
工序2 粗车 100柱体左、右端面，粗车 90柱体左端面，半精车 100左、右端面、 90左端面，粗车外圆 45 、 100、 90，半精车外圆 45 、 100、 90，车 100柱体的倒角，车 45 柱体的过度倒圆
工序3 精车 100左端面， 90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 半精铣Φ91圆柱面上离中心线34mm的平面
工序6 半精铣Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序7 精铣Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序8 磨削Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序10 钻 4—9孔
工序11 磨削外圆面 100， 90
工序12 磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面
工序13 抛光B面
工序14 去毛刺
工序15 刻字刻线
工序16 镀铬
工序17 检测入库。

（2）工艺路线方案二
工序1 粗车Φ100左端面
工序2 粗车Φ100右端面及外圆，粗车Φ45端面及外圆，粗车Φ91的端面及外圆
工序3 钻、扩，绞Φ20的孔
工序4 半精车Φ100的端面及外圆，半精车Φ91的端面及外圆，车Φ100、Φ91外圆上的倒角，车Φ20孔的倒角
工序5 半精车Φ45的端面及外圆，半精车Φ91的右端面，车3×2退刀槽，车Φ45两端的倒角
工序6 精车Φ100的端面及外圆，精车Φ45的外圆，精车Φ91的右端面及外圆工序7 粗铣Φ91圆柱面上的两个平面
工序8 半精铣Φ91圆柱面上离中心线34mm的平面
工序9 半精铣Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序10 精铣Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序11 磨削Φ91圆柱面上离中心线24mm的平面
工序12 磨削Φ45外圆和Φ100外圆
工序13 磨削B面
工序14 钻4×Φ9通孔
工序15 钻Φ4孔，铰Φ6孔
工序16 抛光B面
工序17 去毛刺
工序18 刻线，刻字
工序19 镀铬
工20 检验入库
3. 工艺方案的比较与分析
上述两种工艺方案中：方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔
作为粗基准加工左端面及Φ 20mm 的孔，又以孔为精基准加工。

因此选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

4. 确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
“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，工序尺寸及毛坯尺寸如下表： （1）
00.017
45-Φmm 外圆
（2）外圆表面Φ34
.0-mm
（3）B 面Φmm
6.045-
（4）B 面中两个端面：
（5）孔Φ20
mm
（6）Φmm 外圆
（7）Φ
017
.045-mm 的右端面
（8） Φ
12
.034
.0100--mm 左端面
（9）mm 右端面：
（10）90Φmm 圆柱面上离
mm 孔中心线34mm 的平面
（11）90Φmm 圆柱面上离
20Φmm 孔中心线24mm 的平面
5. 确定设计参数
工序二 （1）粗车
0017
.045-Φ外圆
1）选择刀具
选用90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm ，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10°，后角为6°，主偏角为90°，副偏角为8°，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-10° 2）确定切削用量 （a ）确定背吃刀量
p
a
粗车的余量为2mm （半径值），一次走刀完成，即mm
a p 2=
（b ）确定进给量f
根据手册，得f=0.4-0.9，取f=0.56mm/r （c ）确定切削速度
当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS ），mm
a p 2=，
f=0.56mm/r ，查出
min
/80m v c =，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为：
62
.0=vc k
m in /64.49m v k Vc c vc =⨯=
则根据
min /3165064
.4910001000r d v n w =⨯⨯==
ππ
按CA6140车床的转速列表查得与316r/min 相近的转速为n=320r/min ，得实际切削速度为min /27.501000
50
3201000m d n v =⨯⨯==
ππ 确定mm a p 2=，f=0.56mm/r ，n=320r/min ，v=50.27m/min
（2）粗车91Φ外圆 1）选择刀具
选用90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm ，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10°，后角为6°，主偏角为90°，副偏角为8°，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-10°
（a ）确定背吃刀量p a
粗车的余量为2mm （半径值），一次走刀完成，即mm a p 2= （b ）确定进给量f
根据手册，得f=0.6-1.2，取f=0.79mm/r （c ）确定切削速度
当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS ），mm a p 2=，f=0.79mm/r ，查出min /70m v c =，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为：62.0=vc k
Vc=m in /44.43m v k c vc =⨯
则根据min /14496
44
.4310001000r d v n w =⨯⨯==
ππ 按CA6140车床的转速列表查得与144r/min 相近的转速为n=160r/min ，得实际切削速度为min /25.481000
96
1601000m d n v =⨯⨯==
ππ 确定mm a p 2=，f=0.79mm/r ，n=160r/min ，v=48.25m/min 工序 3 钻、粗绞Φ20的孔 （1）钻18Φ孔
1）机床的选择：选用CA6140卧式车床
2）刀具的选择：选用直径18mm 高速钢标准锥柄麻花钻 3）切削用量选择：
查表得：f=0.2-0.4mm/r ，进给量取f=0.32mm/r
当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.32mm/r ，查出
min
/24m v c =，
则根据
min /2.4241824
10001000r d v n w =⨯⨯==
ππ
按CA6140车床的转速列表查得与424.2r/min 相近的转速为n=400r/min ，得实际切削速度为min /62.221000
18
4001000m d n v =⨯⨯==
ππ 确定mm a p 9=，f=0.32mm/r ，n=400r/min ，v=22.62m/min （2）扩8.19Φ孔
1）机床的选择：选用CA6140卧式车床
2）刀具的选择：选用直径19.8mm 高速钢标准锥柄扩孔钻
查表得：f=0.9-1.1mm/r ，进给量取f=0.96mm/r
当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.96mm/r ，查出min /5.10m v c =，
则根据min /7.1688
.195.1010001000r d v n w =⨯⨯==ππ 按CA6140车床的转速列表查得与168.7r/min 相近的转速为n=140r/min ，得实际切削速度为min /7.81000
8.191401000m d n v =⨯⨯==ππ 确定mm a p 9.0=，f=0.96mm/r ，n=140r/min ，v=8.7m/min
（3）铰94.19Φ孔
1）机床的选择：选用CA6140卧式车床
2）刀具的选择：选用直径19.94mm 高速钢锥柄机用铰刀
3）切削用量选择：
查表得：f=1.5-3.0mm/r ，进给量取f=1.6mm/r
转速为n=140r/min 与扩孔相同， 得实际切削速度为min /77.81000
94.191401000m d n v =⨯⨯==ππ 确定mm a p 07.0=，f=1.6mm/r ，n=140r/min ，v=8.77m/min
（4）精铰20Φ孔
1）机床的选择：选用CA6140卧式车床
2）刀具的选择：选用直径20mm 高速钢锥柄机用铰刀
3）切削用量选择：
查表得：f=1.5-3.0mm/r ，进给量取f=1.6mm/r
转速为n=140r/min 与扩孔相同， 得实际切削速度为min /796.81000
201401000m d n v =⨯⨯==ππ 确定mm a p 03.0=，f=1.6mm/r ，n=140r/min ，v=8.796m/min
工序7 粗铣Φ90圆面两侧面
（1）刀具选择
根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1及铣刀样本手册，选锯片铣刀，外径160mm ，内径32mm ，B=3mm, Z=28。

（2）切削用量
切削深度mm a p 3=，一次走刀完成切削。

（3）选X63W 卧式铣床，使用专用夹具。

由《切削手册》表3.5当机床功率为5-10KW ，采用YG6硬质合金材料加工 铸铁fz=0.14～0.24mm/z ，取fz=0.14mm/z.
（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据《切削用量手册》表3.7, 铣刀齿后刀而最大磨损限度为1.5mm ，
由《切削用量手册》表3.8，铣刀直径d o =160mm, 则硬质合金盘铣刀T=150min
（5）确定切削速度
1）由《切削手册》表3，13，当取v=130m/min 时n=258 .6r/min 。

根据X63机械说明书取主轴转速n=60r/min.则实际切削速度为v=30.16 m/min
2）当n=60 r/min 时，工作台的每分钟进给量
m in /2.235602814.0mm n z f f z m =⨯⨯=⨯⨯=。

由X63机床说明书取min /235mm f m =。

工序8 半精铣Φ90圆面34mm 侧面
（1）刀具选择
根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1及铣刀样本手册，选高钢镶齿三面刃铣刀，外径160mm ，内径40mm ，l=20mm, Z=22。

（2）确定铣削深度
切削深度mm a p 7.0=，一次走刀完成切削。

（3）选X63W 卧式铣床，使用专用夹具。

由《切削手册》表3.5当机床功率为5-10KW ，采用YG6硬质合金材料加工铸铁每齿进给量为z mm f z /08.0=
（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据《切削用量手册》表3. 7, 铣刀齿后刀而最大磨损限度为0.2rnrn ， 由《切削用量手册》表3.8，铣刀直径d o =160mm, 则硬质合金盘铣刀T=150min
（5）确定切削速度
由《切削用量手册》表3.11，取v=30m/min ，
查表得修正系数 m in /6.21,8.0,1,9.0m v 修zv sv mv ==K =K =K 则： n=43r/min 查X63机床说明书选取主轴转速n= 47.5r/ min.
则实际切削速度为v=23 .87 m /min ，
工作台每分进给量 m in /6.83mm n z f f z m =⨯⨯=
由X63机床说明书选取铣床工作台进给量m in /75mm f m =。

工序9 半精铣φ90右平面
（1）工序要求
单边加工余量z=0.7mm ，选X62W 卧式铣床，使用专用夹具。

选择刀具:由《工艺手册》表5.45及铣刀杆手册，选YG6硬质合金端铣刀加工 (由《机械制造工艺简明手册》表3.1-39)
（2）确定铣削深度
由于单边加工余量Z=0.7mm ，余量不大，故一次走刀完成，则p a =0.7mm.
（3）确定每齿进给量z f
由《切削用量简明手册》表3.5附表，在X62W 铣床功率为7.5kw ，工艺系统刚性为低。

查《实用金属切削加工工艺手册》表8-3，YG6硬质合金端铣刀加工，铣刀外径0d =160mm ， D=40mm ，L=20mm ，Z=24。

选每齿进给量z f =0.11-0.24mm/z ，取z f =0.2mm/z 。

精铣时Ra=0.8， f=0.2~0.3mm/r Ra=0.4， f=0.15mm/r
（4）选铣刀磨钝标准及刀具耐用度
根据《切削用量简明手册》表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.25mm ，由《切削手册》表3.8铣刀直径0d =160mm ，则T=150min 。

（5）确定切削速度c v
查《实用金属切削加工工艺手册》表8-17，60~110/min c v m =，取100/min c v m = 由1000100199/min 160
r π⨯=⨯，根据X62W 机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =210r/min.则实际切削速度为105.5/min c v m =
当n =210r/min 时，
工作台为每分钟进给量是进给速度0.2242101008/min m z f f z n mm =⨯⨯=⨯⨯=。

由X62W 机床说明书(见《切削手册》表3.23)取950/min m f mm =。

工序10 精铣φ90右平面
（1）表面粗糙度Ra=0.4，单边加工余量z=0.15mm ，选X62W 卧式铣床，使用专用夹具.
选择刀具:由《工艺手册》表5.45及铣刀杆手册，选YG6硬质合金端铣刀加工
（2）确定铣削深度
由于单边加工余量Z=0.15mm ，余量不大，故一次走刀完成，则p a =0.15mm.
（3）确定每齿进给量z f
由《切削用量简明手册》表3.5附表，在X62W 铣床功率为7.5kw ，工艺系
统刚性为低。

查《实用金属切削加工工艺手册》表8-3，YG6硬质合金端铣刀加工，铣刀外径0d =160mm ， D=40mm ，L=20mm ，Z=24。

选择进给量f=0.15mm/r
（4）选铣刀磨钝标准及刀具耐用度
根据《切削用量简明手册》表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.25mm ，由
《切削手册》表3.8铣刀直径0d =160mm ，则T=150min 。

（5）确定切削速度c v
查《实用金属切削加工工艺手册》表8-17，根据X62W 机床说明书(见
《切削手册》表 4.2-39)取主轴转速n =375r/min.则实际切削速度为188.4/min c v m =
工序11磨削24mm 平面
选用机床：卧式平面磨床M7112并使用专用夹具。

MM7112功率为1.5kw ，工作台纵向移动速度2.5~18m/min
（1）选择砂轮
查《工艺手册》表3.2-1、3.2-2、3.2-5、3.2-6、3.2-7得：
砂轮标志代号：1 3004075PA46K6V35⨯⨯
（2）确定砂轮速度
查《实用机械加工工艺手册》表11-184得：22-25m/min
（3）工件速度
查《实用机械加工工艺手册》表11-185得：工作台单行程纵向进给量10-20mm/s ，取15mm/s 。

（4）轴向进给速度 （即磨削进给量f ）
查《实用机械加工工艺手册》表11-185为8m/min 。

（5）径向进给量 （磨削深度）
加工余量0.2mm ，磨削深度0.029/p a mm st =，走刀次数约7次
七 夹具设计
1.设计要求
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。

经与指导老师协商以及小组人员讨论，决定设计第14道工序钻4×φ9mm 孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。

2. 夹具设计的有关计算
（1）定位基准的选择
由零件图可以知道，4×φ9 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个侧板限制该面转动，保证尺寸。

然后利用钻模板和夹具夹紧零件。

（2）定位误差分析
1）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：
2）零件规定孔φ9 mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线34mm ，右边孔距离轴线24mm ，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
3. 夹具结构设计及操作简要说明
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。

八参考文献
于骏一，邹青主编《机械制造技术基础》，机械工业出版社。

胡占齐主编《机床数控技术》，机械工业出版社。

徐鸿本主编《机床夹具设计手册》，辽宁科学技术出版社。

王连明，宋宝玉主编《机械设计课程设计》，哈尔滨工业大学出版社。

陈家芳主编《实用金属切削加工工艺手册》，上海科学技术出版社。

陈明主编《机械制造工艺及机床夹具设计》，机械工业大学出版社。

赵家齐主编《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社。

叶伟昌主编《机械工程及自动化简明设计手册》，机械工业出版社。

曹岩，白瑀主编《机床夹具手册与三维图库》，化学工业出版社。