CA6140卧式车床法兰盘课程设计

设计思路

这次课程设计是通过PRO/E5.0软件实现的。PRO/E5.0是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广；它是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，设计人员可以采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

本次综合课设我的设计题目CA6140车床法兰盘，创建思路是通过旋转工具创建零件，然后利用拉伸，倒角，倒圆角等创建其余特征,最终完成实体建模，并完成加工，攥写加工工序，刀具的选择等。

一、零件的分析 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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。

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Φ200mm的孔为中心 ,0.120包括：Φ1000.34mm的外圆柱面及左端面, 尺寸为Φ450.017mm的圆柱面,Φ90mm的外圆柱

面、右端面及上面的4个Φ9mm的透孔， Φ4500.6mm的外圆柱面及上面的Φ6mm，Φ4mm的孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。

并且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,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。

3、制定工艺路线

工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面

工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面及外圆柱面 工序 3 钻、粗绞Φ20的孔

工序 4 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外

圆柱面上的倒角，车Φ20孔的左端倒角

工序 5 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的右端面，车3×2退刀槽，车

1

Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角

工序 6 精车Φ45的外圆，精车Φ90的右端面及外圆柱面 工序 7 精车Φ100的端面及外圆柱面 工序 8 成形车刀粗、半精、精车B面 工序 9 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面

工序 10 半精铣Φ90圆柱面上离中心线34mm的平面 工序 11 半精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 12 精铣Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 13 精磨Φ90圆柱面上离中心线24mm的平面 工序 14 磨Φ45外圆柱面 工序 15 钻4×Φ9透孔 工序 16 钻Φ4孔，铰Φ6孔 工序 17 抛光B面 工序 18 去毛刺 工序 19 刻线、刻字 工序 20 镀铬 工序 21 检验入库

4、工序尺寸及毛坯尺寸下： 1. 4500.017mm外圆表面

毛坯：5 粗车外圆：3 半精车外圆：1.4 精车外圆：0.4 精磨外圆0.2

2. 外圆表面Φ1000.120.34mm

毛坯：6 粗车外圆：4 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.5 3．B面Φ4500.6mm

毛坯：4 粗车外圆：2 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.5

4、B面中两个端面：

毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.2

5．孔Φ200.0450mm

毛坯：20 钻孔：18 扩孔：1.7 铰孔：0.2 精铰：0.1

2

6.Φ90mm外圆

毛坯：6 粗车外圆：4 半精车外圆：1.5 精车外圆：0.5

0.127. Φ1000.34mm左端面

毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.2

8、90mm右端面

毛坯：3 粗车：2 半精车：0.8 精车：0.2

0.0459、90mm圆柱面上离200mm孔中心线34mm的平面

毛坯：11 粗铣：10.3 半精铣：0.7

0.04510、90mm圆柱面上离200mm孔中心线24mm的平面

毛坯：21 粗铣：20.1 半精铣：0.7 精铣0.15 精磨：0.05

二、零件的创建过程：

由于零件是回转体零件，所以可以采用旋转来创建，创建如下图2-1所示的草绘：

图2-1草绘图样

然后单击旋转按钮，做如下图2-2的设置：

3

图2-2旋转设置菜单

单击打勾，完成旋转创建。创建后的模型如下图2-3：

图2-3零件旋转后模型

之后对零件进行倒角，如下图所示，单击倒角按钮，选中零件要倒角的两条边，进行倒角，倒角后如下图2-4所示：

图2-4 倒角后模型

参数设置如下图2-5：

4

图2-5 倒角设置

下一步骤为对零件进行倒圆角，参数设置如下图2-6：

图2-6倒圆角参数设置

倒角后如下图2-7所示：

图2-7倒圆角后模型

接下来对零件进行钻孔，采用拉伸来进行创建 草绘如下图样2-8：

图2-8拉伸草绘图样

5

选择拉伸操作，设置如下图2-9：

图2-9拉伸设置

单击勾，完成创建。

还是采用拉伸，创建零件的中心孔，草绘如下图2-10：

图2-10拉伸设置

设置如下2-11：

图2-11拉伸设置

单击勾完成。

之后，采用拉伸来进行创建，草绘如下2-12：

图2-12拉伸草绘图样

6

采用拉伸，设置如下图2-13：

图2-13拉伸设置

单击勾完成设置。

下一步为侧壁孔的创建；创建如下图2-14所示的两个平面DTM1和DTM2

图2-14 创建出的两个基准面

之后创建一条基准轴线，如图2-15所示：

图2-15 创建出的基准轴

选择拉伸一个直径4毫米的孔，之后拉升一个指定深度的6毫米的孔，设置分别如下图2-16和2-17：

图2-16 拉伸设置

7

图2-17拉伸设置

注：草绘平面DTM1平面。

最后进行零件上下端面孔的倒角，设置与上面倒角相同，此处省略。 至此零件的创建全过程均完成。 三、零件的加工过程 粗车Φ100端面及外圆柱面

进行如下的创建，如图3-1,3-2所示

图3-1新建菜单

图3-2新文件选项

8

然后装配参照模型，把刚建好的零件装配进去，作为参照模型，再放置里选择缺省模式。装配好参照模型后，进行工件的创建，装配参照模型设置如下图3-3所示

图3-3装配设置

选择手动创建工件，之后根据确定的各部分的加工余量，选择旋转创建工件，创建好后的工件如下图3-4所示：

图3-4 工件模型

由于零件是回转体零件，所以采用车削，可以大大提高加工效率，根据工艺路线，先车该零件的大端面及圆柱面，过程如下：由于工件是回转的，在工件表面的回转中心点创建一个坐标系ACS0，作为加工的零点，其中，Z轴应为轴线方向。创建完坐标系后，设置如下图3-5

图3-5 机床及夹具设置

创建一个车床，设置机床，夹具，机床零点等，完成后单击车削轮廓按钮，草绘车削轨迹，如下图3-6所示：

9

图3-6车削轨迹 图3-7 车削设置选项

单击完成退出草绘平面，之后点击勾完成车削轮廓绘制。单击轮廓车削按钮， 进行系列等设置如图3-7：

设置参数为下图，刀具设置为下图3-8：

图3-8刀具设置

加工参数设置如下图3-9所示：

10

图3-9车削参数设置

车床车削，主要需要设定切削进给、允许毛坯、允许Z坯件、主轴转数、刀具定向等。设置完成后单击“确定”完成。

刀具路径的设置如下图，单击“插入”选取草绘的刀具轨迹，如下图3-10所示

图3-10车削轨迹选取

单击“确定”完成。

之后即可进行屏幕演示，看加工过程是否正确，如果正确，则单击完成系列，完成车削过程的创建。如下图3-11所示

11

下一工步为车削大圆圆柱面，草绘轨迹如图3-12

图3-11菜单管理器图 图3-12车圆柱面车削轨迹

其余参数设置与车端面设置一样。

粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面及外圆柱面 车削轨迹及参数设置分别如下图3-13,3-14及3-15，3-16

图3-13车端面轨迹 图3-14 车圆柱面轨迹 车削参数设置如下，刀具同上一工序不变

图3-15车端面参数设置 图3-16车圆柱面参数设置

12

粗车Φ90的端面及外圆柱面的车削轨迹如下图3-17,3-18

图3-17 图3-18

参数设置如下图3-19及3-20

图3-19 车Φ90端面 图3-20 车Φ90端面

由于这些表面都需要粗车、半精车、精车，但是它们的车削轨迹都是同上不变的，只是参数设置不同，以上各端面或圆柱半精车参数如下图所示3-21——3-28所示：

13

图3-21半精车刀具参数

图3-22半精车Φ100端面参数设置 图3-23 半精车Φ100圆柱面面参数设置

14

图3-24半精车Φ45端面参数 图3-25半精车Φ45圆柱面参数

图3-26 精车Φ100端面及圆柱面参数

15

图3-27精车Φ45圆柱面 图3-28精车Φ45端面 车零件的B面，起车削轨迹如下图3-29及3-30所示

图3-29车B面轨迹一 图3-30车B面轨迹二 刀具及参数设置如下

16

图3-31 车B面刀具设置 半精车及精车B面参数设置

图3-33半精车B面参数

图3-32粗车B面参数设置

图3-34精车B面参数

17

钻、扩、粗铰、精铰Φ20的孔

由于钻的是中心孔，所以在车床上即可以实现加工，其需要设置的选项如下下图3-35所示：

图3-35系列设置 图3-36钻孔刀具设置 钻孔刀具设置如图3-36所示

坐标系选取位于Φ45端面中心的ASC1,其孔选择要加工孔的轴线，如下图3-37所示：

图3-37 加工的孔的轴线及参数

18

钻孔参数设置如下图3-38

图3-38 钻孔参数设置

至此，钻孔设置完成。扩孔，铰孔，精铰孔的刀具路径设置与钻孔相同，其参数及刀具设置如下3-39——3-44所示：

图3-39 扩孔刀具设置 图3-40扩孔参数设置 铰孔刀具及参数设置

19

图3-41 铰孔刀具设置 图3-42 铰孔参数设置

图3-43 精铰孔参数设置 图3-44 精铰孔参数设置 车Φ45圆柱面与Φ90端面间的退刀槽 草绘刀具轨迹如下图3-45

图3-45退刀槽车削轨迹 图3-46刀具参数

20

刀具及参数设置如图3-46及3-47所示

图3-47车退刀槽参数

屏幕演示看刀具运动正确后，点击完成系列退出系列设置。

铣90圆柱上的两个面，步骤如下，由于是铣端面，所以在车床上无法进行加工，需要换机床，即到铣床上进行加工。创建铣床的过程如下图3-48：

图3-48 操作设置

21

单击“文件”下方的所示

新建，然后单击按钮，进入到机床设置页面，如图3-49

图3-49 机床设置

然后再单击退出机床创建页面。

，之后选择机床名称，机床类型为铣床，轴数为三轴，最后单击确定，

由于铣削需要一个坐标系作为铣削的零点，因而需要先创建一个坐标系，如下图3-40所示：

图3-40 创建铣削坐标系

创建出的坐标系应使Z轴为需要铣削的平面的法线方向。

22

由于是平面，所以采用平面铣削的方式进行铣削。步骤如下：

图3-41 铣削系列设置 图3-42 铣削刀具设置

3-43铣削参数设置 3-45铣削平面

23

看刀具走刀轨迹是否正确，如果正确，则单击完成系列，退出铣削。进行下一个系列的设置。

下一个步骤仍然为铣削平面，由于上一步所建的坐标不符合要求，因此需要新建一个坐标，同样，Z轴正向为平面的法线方向，如下图3-46所示，

图3-46新建坐标系

余下步骤仍与上一步铣削相同，粗铣半精铣参数设置如下图3-47、3-48所示

图3-47 粗铣34端面参数设置 图3-48 半精铣34端面参数设置

24

和上面同样的方式，单击完成系列，完成系列设置。 最后钻圆柱壁上的孔 步骤如下：

由于先前所创建的坐标ACS2满足钻孔要求，所以可以不用去创建新坐标，直接运用ASC2坐标即可。

单击钻孔命令按钮

,之后进行系列设置，设置内容如下图3-49，参数设置如图3-50

图3-49 系列设置 图3-50参数设置 刀具设置如图3-51所示：

25

图3-51 刀具设置 图3-52 孔选取 坐标系及退刀平面的设置如图3-53所示

图3-53 坐标系击退刀面

单击完成系列，直径为4的孔加工系列完成。直径为6的孔加工过程与此相同，但参数设置及刀具设置如下图3-54及3-55

图3-54 刀具设置 图3-55 参数设置 至此，工件的加工过程完成。

四、后处理

单击菜单栏“工具”→“CL数据”→“编辑”，选择要进行后处理的NC系列如下图4-1所示

26

图4-1后处理菜单

选取一个NC系列，单击确定。之后“工具”→“CL数据”→“后处理”， 选中刚才所保存的文件，单击打开，在弹出的菜单管理器中单击完成，如图4-2所示：

图4-2 菜单管理器 图4-3 后置处理器列表

在弹出的后置处理器列表中选取一项，系统即会进行后处理。之后关闭弹出的窗口，在所保存的文件夹下即会有后处理的文件，其中文件后缀名为tap的文件及为加工代码。

下面为程序的一些加工代码：粗车大圆端面的加工代码 % G71 O0001

27

S160M03 G00X70.Y0. Z-1.5M08 G01X.5F104. Z5.5 X70. M30 %

粗车大圆柱加工代码： % G71 O0002 S500M03 G00X51.5Y0. Z4.707M08 G01Z-17.793F250. X58.5 Z4.707 M30 %

车45圆柱加工代码： % G71 O0003 S320M03 G00X-24.Y0. Z-104.892M08 G01Z-56.5F179.2 X-31. Z-104.892

28

M30 %

钻孔、扩孔、铰孔加工代码： % G71 O0004 S400M03 G00X0.Y0. Z-117.M08 G80 G00Z-77.

G81X0.Y0.Z-202.408R-77.F153.6 G80 M30 % % G71 O0005 S140M03 G00X0.Y0. Z-117. G80 G00Z-77.

G81X0.Y0.Z-202.949R-77.F134.4 G80 M30 % %

29

G71 O0006 S140M03 G00X0.Y0. Z-117. G80 G00Z-77.

G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224. G80 M30 % % G71 O0007 S140M03 G00X0.Y0. Z-117.M08 G80 G00Z-77.

G88X0.Y0.Z-197.R-77.F224. G80 M30 %

粗铣24端面的加工代码： % G71 O0008 N0010T1M06 S210M03

30

G00X10.5Y-38.066 G43Z15.H01M08 Z5.

G01Z-.8F1.76 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z4.2 G01Z-2.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5

31

Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z2.4 G01Z-4.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23

32

X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z.6 G01Z-6.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5

33

Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-1.2 G01Z-8. X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-3. G01Z-9.8 X-9.5

34

Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-4.8 G01Z-11.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23

35

X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-6.6 G01Z-13.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5

36

Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-8.4 G01Z-15.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-10.2

37

G01Z-17. X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-12. G01Z-18.8 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689

38

X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-13.8 G01Z-20.6 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532

39

X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-15.6 G01Z-22.4 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5.

40

G00Y-38.066 Z-17.4 G01Z-24.2 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148 X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z5. G00Y-38.066 Z-19.2 G01Z-25.1 X-9.5 Y-29.607 X10.5 Y-21.148

41

X-9.5

X-9.532Y-12.689 X10.5 Y-4.23 X-10.652 Y4.23 X10.5 Y12.689 X-9.532 X-9.5Y21.148 X10.5 Y29.607 X-9.5 Y38.066 X10.5 Z15. M30

心得体会

本次的综合性实验课程设计任务跟以往不同，而是更加严谨，按照生产要求，构建一个实实在在的零件实体，从三维建模，绘制工程图，到NC加工序列的生成，每一步都是自己结合已学知识独立完成，使我受益匪浅。

这次课程设计的任务是利用大型三维设计软件PRO/E 5.0进行实体建模和工程图绘制，之后根据零件的工艺过程进行数控加工。我加工的零件是CA6140车床的法兰盘，根据图纸，创建出零件来。在做该课程设计中，我也遇到过问题，体会到了自身的不足和知识的匮乏。它提醒了我，在今后的学习或是工作中都要时刻保持一颗谦虚的心，要多学习以充实自己，锻炼自己，扩展自己的知识面。本次课程设计让我们对PRO/E软件有了一个感性的认识，同时也让我们提前接触了一些企业所用的正规工程图纸的信息，让我们对本专业所学知识在实际中的应用有了一定的认识，我想我会继续学习有关知识，为将来找到好的工作而努力。

在此感谢所有的老师同学所给以帮助，希望通过本次课设，我们都能有一个

42

更大的进步！

参考文献

[1] 肖乾、张海、周大陆、周新建编.Pro/Engineer wildfire3.0中文版实用教程.中国电力出版社

[2] 肖乾、周慧兰、唐晓红、付伟、康永平编 . Pro/Engineer wildfire3.0中文版模具设计与制造实用教程.中国电力出版社

[3]翟瑞波 主编.数控加工工艺.北京理工大学出版社

[4]李益民 主编. 机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社

43