CA6140法兰盘数控加工工艺与流程课程设计含编程程序.docx
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CA6140法兰盘数控加工工艺与流程课程设计含编程程序
前言
机械制造工艺课程设计是在我们基本完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：
1能熟练运用机械制造工艺设计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加强使用软件及图表资料。
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。
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,由于本身能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢。
一、零件的分析
1.1零件的作用
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。
零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，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Φ100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为
上部为
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。
1.2零件的工艺分析
法兰盘共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求。
现叙述如下：
1.2.1以45
外圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
左端面，100
外圆、右侧面及倒角；45
外圆，过度倒圆；90左侧面及倒角；内孔及内孔左端倒角。
1.2.2以45
外圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
右端面；45
外圆及倒角；槽32；90外圆及右侧面；20
孔内孔的右端及倒角
1.2.3以20
内孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：
100
外圆；90外圆；45
外圆，90外圆上的两平台；49孔和同轴的4孔与6沉孔。
它们之间有一定的位置要求，主要是：
（1）左端面与20
内孔的轴线的跳动度为0.03；
（2）90右端面与20
内孔的轴线的跳动度为0.03；
（3）45
的外圆与20
内孔的轴线的圆跳动公差为0.03。
技术要求有刻字字形高5，刻线宽3，深0.5；B面抛光；100
外圆无光镀铬经过对以上加工表面的分析，我们可先选定精基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助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
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，是小批量，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，而且零件加工的轮廓尺寸不大,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。
在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。
毛坯尺寸公差等级的选用，铸件尺寸公差的代号为CT，公差等级分为16级，根据《简明机械加工工艺手册》表10-6知（由材料为灰铸铁，铸造方法为砂型机器造型）CT=8~10级在此选取CT=10级。
根据《机械加工工艺手册》精度等级按下列要求划分得知：
该零件为2级精度铸件（指尺寸精度和表面光洁度要求较高或者大批、中批生产的铸件。
由表2.3-5与2.3-9得知毛坯的余量如表所示：
零件尺寸
毛坯浇注厚度
毛坯的总余量
毛坯尺寸偏差
毛坯尺寸
外圆
2.5
5
1.8
1051.8
90的外圆
2.5
5
95
㎜、
㎜的外圆
2.5
5
0.14
500.14
轴向长度90㎜
2.5+2.5
95
㎜外圆的轴向长度40㎜
40
90的外圆轴向长度8㎜
2.5+2.5
13
90的外圆上两平台
2.5+3.5
36.5
27.5
㎜的右端面与90右端面之间的距离40㎜
40
2.2基面的选择
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。
2.2.1精基准的选择
精基准的选择，首先应确保零件加工精度，然后再考虑装夹方便，使用可靠，操作简单。
以
内孔的轴线作为精基准，因为它是设计基准，符合“基准重合”原则，而
外圆、90㎜的外圆表面、
㎜外圆也是以其为进行装夹来加工的，所以也符合基准统一原则，同时
外圆、90右侧面、左端面对
内孔的轴线都有圆跳到的要求。
左端面为设计基准，精度要求高，装夹容易。
综上所述，选取
内孔的轴线为径向方向的精基准，左端面为轴向方向的精基准。
2.2.2粗基准的选择
粗基准的选择时，首先要考虑两个问题：
一是合理地分配各加工面的加工余量，二是得保证加工面与不加工面之间的相互位置关系。
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），同时也考虑先加工精基准表面，所以对于本零件可以先以法兰盘右端
外圆轴线及90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧
外圆可同时削除五个自由度。
综上所述，选择
的外圆轴线为径向方向的粗基准，90的右端面为轴向方向的粗基准。
2.3加工方法的确定
在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。
由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。
同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑的是工件的具体情况与我们学校的具体加工条件。
参考《机械加工工艺手册》表2.1-10、表2.1-11、表2.1-12其加工方法选择如下：
（1）、左端面：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra1.6um，故采用粗车-精车
（2）、
外圆：
公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra0.8um，故采用粗车-精车-磨
（3）、
右端面：
公差等级为自由公差、表面粗糙度为Ra0.4um，故采用粗车-精车-抛光。
（4）、
内孔：
公差等级为IT8~9、表面粗糙度为Ra1.6um，毛坯为实心，故采用钻-扩-粗铰-精铰。
（5）、
外圆：
公差等级为IT13~14、表面粗糙度为Ra0.4um，故采用粗车-精车-抛光。
（6）、
处倒圆：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra0.4um，故采用粗车-精车-抛光。
（7）、Φ90外圆：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra0.4um，故采用粗车-精车-磨。
（8）、Φ90左侧面：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra0.4um，故采用粗车-精车-抛光。
（9）、Φ90右侧面：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra1.6um，，故采用粗车-精车。
（10）、Φ90外圆上距离轴线34mm的平台：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra3.2um，，故采用粗铣-精铣。
（11）、Φ90外圆上距离轴线24mm的平台：
公差等级为自由公差，壁、底面表面粗糙度为Ra0.4um，，故采用粗铣-精铣-磨。
（12）、
外圆：
公差等级为IT6~7，表面粗糙度为Ra0.8um，，故采用粗车-精车-磨。
（13）、右端45°的倒角：
公差等级为自由公差，内孔表面的表面粗糙度为Ra6.3um，故采用粗车。
（14）、右端面：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3um，故采用粗车。
（15）、32槽：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3um，，故采用粗车。
（16）、49透孔：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3um、故采用钻。
（17）、4孔：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3um，故采用钻。
（18）、6
沉孔：
公差等级为IT9，内孔表面的表面粗糙度为Ra3.2um，故采用钻-扩-铰。
（19）、4处C1.5的倒角：
公差等级为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3um，故采用粗车。
三、加工顺序的安排
3.1工序的安排
3.1.1加工阶段的划分
A、粗加工阶段：
其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工左端面，100的外圆。
B、半精加工阶段：
其任务是使加工表面精度进一步的提高，达到零件图纸的要求，
C、精加工阶段：
其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度。
3.1.2基面先行原则
A.先粗后精
B.先主后次
C.先面后孔
3.2热处理工序的安排
热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件材料为HT200珠光体灰铸铁，在加工过程中预备热处理是消除零件的内应力，在毛坯铸造之后，进行退火。
最终热处理是为了增加零件的刚性而安排的，并且需安排在磨削之前，所以用淬火处理。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线：
1、备料：
砂型铸造
2、热处理：
退火
3、荒车左端面及
外圆
4、数控粗车右端面，钻、扩、粗铰、精铰20
内孔，倒20
内孔右侧倒角；粗车
外圆及倒角、90外圆及右侧面，精车各外圆及侧面；切32槽。
5、数控精车左端面及
外圆；粗车B面；精车B面；倒20
内孔左侧倒角；倒
与90上的倒角
6、铣90上两平台，钻4孔，扩、铰
沉孔
7、钻49孔
8、热处理：
表面淬火
9、平面磨90上距离轴线24的平台
10、磨
外圆，90外圆，
外圆。
11、抛光B面
12、刻线刻字
13、
外圆镀铬
14、检验入库
总工艺方案的分析：
可以做到先粗加工
半精加工
精加工，
粗钻扩和铰是分开加工，粗铰Φ19.94。
2、精铰Φ20，放在精车
左端面、
右端面前面，这样确保
左端面和
右端面要与
轴有一定位置公差。
可以确保
加工面精度。
四、工序设计
4.1备料：
铸造毛坯
本工序具体内容见工序卡
4.2热处理：
退火
本工序具体内容见工序卡
4.3粗车左端面及
外圆,钻、扩、粗铰、精铰20
内孔，倒20
内孔右侧倒角；
4.3.1设备选择
该工序在普通车床上加工，所以选择CA6140
4.3.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用三爪自定心卡盘装夹，以
外圆与90右侧面定位
（2）、刀具：
查《机械加工工艺手册》表4.2-1，选择一把高速钢45°外圆车刀
A.钻中心孔：
刀具号T0101,A型中心钻
B.钻20孔：
刀具号T0303,高速钢直柄长麻花钻
C.扩20孔：
刀具号T0505，直柄扩孔钻
D.倒20内孔右侧倒角：
刀具号T0606，高速钢内孔车刀（左偏刀）E.粗铰20孔：
刀具号T0707，直柄机用铰刀，
F.精铰20孔：
刀具号T0909，直柄机用铰刀，
（3）、量具：
根据零件的加工精度与尺寸精度综合而知，查《机械加工工艺手册》表6.2-6得游标卡尺（0~125mm）游标读数值为0.1即可
4.3.3工步顺序的确定
1、粗车右端面
2、粗车100外圆
3、钻中心孔3.15
4、钻18孔
5、扩孔至19.8
6、粗铰孔至19.94
7、精铰孔至20
8、倒20内孔右侧倒角
9、检查
4.4数控粗车右端面，粗车
外圆及倒角、90外圆及右侧面，精车各外圆及侧面；切32槽。
4.4.1设备选择
该工序选择在数控车床上加工，则选择CK7150A
4.4.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用三爪自定心卡盘装夹，以
外圆与左端面定位
（2）、刀具：
查《机械加工工艺手册》得；
A.粗车外圆及端面：
刀具号T0202,93°仿形车刀（YG8），刀具型号为CJNL2520-12，刀片型号CNMM120412-V2
B.精车外圆：
刀具号T0404，93°仿形车刀（YG3），刀具型号为DJNL2520-12，刀片型号DNMM150408-V3
C.切断刀：
刀具号T0808，YG6切断刀
（3）、量具：
根据零件的精度要求与加工的尺寸要求，查《机械加工工艺手册》表6.2-6、表6.2-7得游标卡尺（0~125mm，游标读数为0.02），外径千分尺（25~50mm），三爪内径千分尺（17~20mm）
4.4.3工步顺序的确定
1、粗车右端面
2、粗车右端45外圆及倒角、90外圆及右侧面
3、精车右端45外圆（留0.8磨削余量）、90外圆（留1.0磨削余量）及右侧面
4、切槽32至要求
5、检验
4.4.4加工余量确定与工序尺寸及上下偏差
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
工序（或工步）经济精度
工序（或工步）尺寸及其偏差
表面粗糙度（um）
公差等级
公差值
20孔
精铰
2Z=0.06
20
IT7
0.021
20
Ra1.6
粗铰
2Z=0.14
19.94
IT9
0.052
19.94
Ra3.2
扩
2Z=1.8
19.8
IT10
0.084
19.8
Ra6.3
钻
2Z=18
18
IT11
0.11
18
Ra12.5
毛坯
实心
90外圆
精车
2Z=1.6
91
IT8
0.054
910.027
Ra1.6
粗车
2Z=2.4
92.6
IT10
0.14
92.60.07
Ra6.3
毛坯
2Z=5
95
90右侧面
精车
Z=0.8
IT8
0.043
Ra1.6
粗车
Z=1.7
IT10
0.070
Ra6.3
毛坯
Z=2.5
右端45外圆
精车
2Z=1.6
45.8
IT8
0.039
45.8
Ra1.6
粗车
2Z=2.6
47.4
IT10
0.10
47.4
Ra6.3
毛坯
2Z=5
50
2.8
501.4
右端面
车
Z=2.5
IT10
0.10
Ra6.3
毛坯
Z=2.5
槽32
车
2Z=4
41
IT10
0.10
410.05
Ra6.3
毛坯
2Z=4
45
4.5数控精车左端面及
外圆；粗车B面；精车B面；倒20
内孔左侧倒角；倒
与90上的倒角
4.5.1设备选择
该工序选择在数控车床上加工，则选择CK7150A
4.5.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用三爪自定心卡盘装夹，以
外圆与左端面定位
（2）、刀具：
①粗加工B面：
刀具号T0101,自制切槽刀（YG8），把两副刃倒圆成R5、成一把圆弧刃切槽刀
②精加工B面：
刀具号T0202,自制切槽刀（YG3），把两副刃倒圆成R5、成一把圆弧刃切槽刀
③外圆精车刀：
刀具号T0303,93°仿形车刀（YG3），刀具型号为DJNL2520-1504，刀片型号DNMM150408-M3
④倒20内孔左侧倒角：
刀具号T0404，高速钢内孔车刀（左偏刀）
⑤倒90、100外圆上倒角：
刀具号T0505，45°偏头外圆硬质合金车刀（YG6），刀具型号为SSPR2020-12，刀片型号SPUN060308
（3）、量具：
根据零件的精度要求与加工的尺寸要求，查《机械加工工艺手册》表6.2-6、表6.2-7得游标卡尺（0~125mm，游标读数为0.02），外径千分尺（25~50mm）
4.5.3工步顺序的确定
1、精车左端面及Φ100外圆
2、粗车B面
3、精车B面
4、倒20内孔左侧倒角
5、倒Φ90、Φ100外圆上的倒角
6、检验
4.5.4加工余量确定与工序尺寸及上下偏差
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
工序（或工步）经济精度
工序（或工步）尺寸及其偏差
表面粗糙度（um）
公差等级
公差值
左端面
精车
Z=0.8
IT8
0.054
Ra1.6
100外圆
精车
2Z=1.6
Φ101
IT8
0.054
Φ101
Ra1.6
100右侧面
精车
Z=0.8
10.1
IT8
0.027
Ra1.6
粗车
Z=1.6
10.9
IT10
0.070
Ra6.3
毛坯
Z=2.5
左端45外圆
精车
2Z=1.6
45.2
IT8
0.039
45.2
Ra1.6
粗车
2Z=3.2
46.8
IT10
0.10
46.8
Ra6.3
毛坯
2Z=5
50
2.8
501.4
90左侧面
精车
Z=0.8
41.9
IT8
0.043
Ra1.6
粗车
Z=1.6
41.1
IT10
0.070
Ra6.3
毛坯
Z=2.5
4.6铣90上两平台，钻4孔，扩、铰
沉孔
4.6.1设备选择
此道工序是在铣床上完成，所以选择X52K
4.6.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用万能分度头（自带三爪卡盘），以
外圆与左端面定位。
（2）、刀具：
（查《机械加工工艺手册》）
1、可转位套式面铣刀（YG8）
2、直柄长钻头
3、直柄扩孔钻
4、机用铰刀
（3）、量具：
根据零件的加工精度与尺寸精度综合而知，查《机械加工工艺手册》表6.2-6得游标卡尺（0~125mm）游标读数值为0.1即可
4.6.3工步顺序的确定
1、粗铣距90轴线34的平台
2、精铣距90轴线34的平台
3、粗铣距90轴线24的平台
4、精铣距90轴线24的平台
5、划4孔位置线
6、钻4孔
7、扩6沉孔至5.9
8、铰6
沉孔至要求
9、去毛刺
10、检
4.7钻49孔
4.7.1设备选择
该道工序在钻床上完成，选择摇臂钻床Z3025
4.7.2工艺装备的选择
1、工装夹具：
以
外圆与左端面定位。
2、刀具：
（查《机械加工工艺手册》）
选择一把钻头：
锥柄长麻花钻
3、量具：
根据零件的加工精度与尺寸精度综合而知，查《机械加工工艺手册》表6.2-6得游标卡尺（0~125mm）游标读数值为0.1即可
4.7.3工步顺序的确定
1、划线
2钻49孔
3、检验
4.8热处理：
表面淬火
具体内容见工序卡
4.9平面磨90上距离轴线24的平台
4.9.1设备选择
该工序在平面磨床上加工，则选择M7130
4.9.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用三爪自定心卡盘装夹，以
外圆与左端面定位，便于装夹
（2）、刀具：
（查机械加工工艺手册）
砂轮型号：
P—300×40×127—C100L5V—35m/s
（3）、量具：
根据零件的精度要求与加工的尺寸要求，查《机械加工工艺手册》表6.2-6得游标卡尺（0~125mm，游标读数为0.02）
4.9.3工步顺序的确定
1、磨90上距离轴线24的平台
2、检验
4.10磨
外圆，90外圆，
外圆
4.10.1设备选择
该工序在外圆磨床上完成，选择外圆磨床（M133）
4.10.2工艺装备的选择
（1）、工装夹具：
使用心轴定位，两顶尖（加鸡心夹头）装夹，以20
内孔与左端面定位，便于装
（2）、刀具：
（查机械加工工艺手册）
砂轮型号：
P—200×20×32—C60L6V—35m/s
（3）、量具：
根据零件的精度要求与加工的尺寸要求，查《机械加工工艺手册》表6.2-6得游标卡尺（0~125mm，游标读数为0.02）
4.10.3工步顺序的确定
1、磨
外圆
2、磨90外圆
3、磨
外圆
4、检验
4.11抛光B面
该道工序选择砂纸抛光，选择CA6140。
4.12刻线刻字
具体内容见工序卡
4.13
外圆镀铬
具体内容见工序卡
4.14检验入库
五数控加工准备
5.1确定数控加工内容
数控加工内容的确定原则一般是：
普通机床无法加工的内容应该优先作为数控机床的加工内容；
普通机床难加工或者质量难保证的加工内容应该作为数控加工内容的重点；
普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有的能力基础之上进行选择；
根据以上原则并结合零件图和要求可以看出该套筒的内外圆柱表面的同轴度要求较高，而且内外表面的表面质量要求较高。
故考虑将内外轮廓的精加工放在数控机床上，而对于铣削工序，考虑到工序集中的原则并且为了提高效率也将其一起放在数控铣床上加工。
5.2选择数控机床
数控机床的合理选择原则：
生产的适用：
要保证对于工艺性的适应性要求；
要保证加工工件的尺寸的适用性要求；
要保证弓工件的加工精度要求；
技术上的先进性：
在保证加工质量和加工精度要求的前提下，机床的精度要与工件要。
求的精度一致，尽量选用技术上先进的机床加工，以提高效率。
经济上合理性
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CK7150A数控车床。
而对于在普通机床上进行的加工这里就不在冗述。
六数控加工程序的编制
6.1右端面外轮廓
定位方式;采用三爪自定心卡盘夹持外圆柱表面
数控机床的选择：
CK7150A数控车床
O0001
N01G21;
N02G40G49G80;
N03G90G54G00X47.4Z2.0S400M03;
N04G01Z-39.3F300;
N05X92.6;
N06Z-55.0;
N07X100.0;
N08G00Z0.0;
N09X0.0;
N10G01X45.8W1;
N11Z-40.0;
N12X91.0;
N13G00X100.0;
N
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