法兰盘夹具设计
序言
械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、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.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。
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（见附图1）， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。
1.2 零件的工艺分析
+0. 045
法兰盘是一回转体零件, 有一组加工表面, 这一组加工表面以Φ200为中心 , 包0. 120括:两个Φ100-mm 的端面, 尺寸为Φ45-0. 34-0. 017mm 的圆柱面, 两个Φ90mm 的端面及上面
的4个Φ9mm 的透孔. Φ450-0. 6mm 的外圆柱面及上面的Φ6mm 的销孔, Φ90mm 端面上距离中心线分别为34mm 和24mm 的两个平面.
+0. 045 这组加工表面是以Φ200mm 为中心, 其余加工面都与它有位置关系, 可以先加
工它的一个端面, 再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面, 然后再加工其它加工表面.
2 工 艺 规 程 设 计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，由于零件年产量为1000件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。
2.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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，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Φ45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，消除工件的六个自由度，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，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。
具体工艺过程如下:
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B 面，粗车Φ90的外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面 工序 3 钻、扩、粗绞Φ20的孔
工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B 面，半精车Φ90的外圆柱面，
车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，
车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角
工序 7 精车Φ100的端面及外圆，精车B 面 工序 8 精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面 工序 9 精绞Φ20的孔
工序 10 精铣Φ90圆柱面上的两个平面 工序 11 钻、绞 4-Φ9的孔 工序 12 钻Φ4孔，钻、绞Φ6孔 工序 13 磨Φ100、Φ45的外圆柱面 工序 14 磨B 面
工序 15 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm 的平面 工序 16 刻线刻字 工序 17 镀铬 工序 18 检测入库
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。
2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“法兰盘”零件材料为HT200，硬度200HBS ，毛坯重量约为2.8KG ，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下： 1. Φ450-0. 017mm 外圆表面
此外圆表面为IT6级，参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
0. 12
2. 外圆表面Φ100--0. 34mm
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
3．B 面中外圆柱面
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
+0. 0454．孔Φ200mm
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
5. Φ450-0. 017mm 的端面
1）按照《工艺手册》表6-28，铸件重量为2.8kg ，Φ450-0. 017mm 端面的单边加工余量为2.0～3.0，取Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取M 1，复杂系数
0. 7取S 2，则铸件的偏差为+-0. 8；
2）精车余量：单边为0.2mm （见《实用机械加工工艺手册》中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；
3）半精车余量：单边为0.6mm （见《实用机械加工工艺手册》中表11-27），半精车公差的加工精度为IT9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm ；
4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；
粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm ，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
Φ450-0. 017mm 端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：
粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm ） 粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm ） 半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm ） 半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm ） 精车后尺寸为94mm 法兰盘的铸件毛坯图见附图
2.5确定切削用量及基本工时
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B 面，粗车Φ90的外圆柱面
1. 加工条件
工件材料：HT200 δb=220MPa 模铸
加工要求：车削Φ100mm 端面及外圆柱面，粗车B 面 机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm 2, K γ=90 , γ0=15 ,
α0=12 , γε=0.5mm
2．计算切削用量 (1) 粗车Φ100mm 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，
a p =4mm
2) 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16×25 mm 2
a p >3~5mm,以及工件直径为100时，f =0.7~1.0mm/r
按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r
3) 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)
v c =
C v x v
T m a p f
y v
k v (m/min)
其中：C v =342, x v =0.15, y v =0.35, m=0.2。修正系数k v 见《切削手册》表1.28, 即
k Mv =1.44 , k sv =0.8 , k kv =1.04 , k krv =0.81 , k Bv =0.97。 所以 v c =4) 确定机的主轴转速 ns=
342
60x 4
0. 2
0. 15
x 0. 5
0. 35v
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)
1000v c 1000⨯158. 6
≈504r/min =
πx100πdW
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8), 与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取n w =480r/min。
所以实际切削速度v=110r/min/。
(2) 粗车Φ100mm 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。 2) 进给量， 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r
3) 计算切削速度 v c =
C v x v
T m a p f
y v
k v ＝132m/min
4) 确定机床主轴转速
ns=
1000v c 1000⨯132
≈420r/min =
πx100πdW
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 v c =(3)粗车B 面
106-45-1
=30mm.分15次切除 2
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r
πdn s π⨯100⨯480
=150m /min =
10001000
1) 切削深度。单边余量Z=
3) 计算切削速度 v c =
C v x v
T m a p f
y v
k v
其中：C v =342, x v =0.15, y v =0.35, m=0.2。修正系数k v 见《切削手册》表1.28, 即
k Mv =1.44 , k sv =0.8 , k kv =1.04 , k krv =0.81 , k Bv =0.97。 所以 v c =
342
60⨯4
0. 2
0. 15
⨯0. 9
0. 35v
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=126m/min
4) 确定机的主轴转速
ns=
1000v c 1000⨯126
≈378r/min =
π⨯106πdW
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n w =400r/min。
所以实际切削速度v c =
πdn s π⨯106⨯400
=133m /min =
10001000
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16⨯25mm 2, K γ=90 , γ0=15 ,
α0=12 , γε=0.5mm
(1) 粗车Φ450-0. 017mm 端面
1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm 2) 计算切削速度 v c =
C v
x v
T m a p f
y v
k v
其中：C v =342, x v =0.15, y v =0.35, m=0.2。修正系数k v 见《切削手册》表1.28, 即
k Mv =1.44 , k sv =0.8 , k kv =1.04 , k krv =0.81 , k Bv =0.97。 所
以
v c =
342
60⨯1. 2
0. 2
0. 15
⨯0. 9
0. 35v
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=187m/min
3) 确定机床主轴转速
ns=
1000v c 1000⨯187
≈553r/min =
π⨯50πdW
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8), 与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取n w =600r/min。
所以实际切削速度v c =
πdn s π⨯50⨯600
=94m /min =
10001000
(2) 粗车Φ450-0. 017mm 外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次切除。 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r 3) 计算切削速度
v c =
C v
x v
T m a p f
y v
k v
其中：C v =342, x v =0.15, y v =0.35, m=0.2。修正系数k v 见《切削手册》表1.28, 即
k Mv =1.44 , k sv =0.8 , k kv =1.04 , k krv =0.81 , k Bv =0.97。 所以 v c =
342
60⨯2. 2
0. 2
0. 15
⨯0. 8
0. 35v
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=89m/min
4) 确定机床主轴转速