关于法兰盘制造工艺

+ 广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文） 课程名称 机械制造技术基础 题目名称 法兰盘制造工艺 学 部（系）机电与信息工程学部 专业班级 10 机械设计制造及其自动化 3 班 学 序言 随着社会的发展、科技的进步，机械行业对专业人才的需求在不断变化， 特别是随着数控技术的应用和先进设备的增加，对既有扎实专业理论基础，又 会动手的职业技术人才需求越来越多。所以为了深化课程学习，我以极高的热 情对待这次课程设计。通过课程设计这一实践环节，使我更好地理解和掌握本 课程的基本理论和方法，进一步提高查阅技术资料、绘制零件图等能力,按照一 个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，并对其中某些机构进行分析 和设计。 ” “以设计为主线，分析为设计服务，立足点是机械系统的方案设计”是机 械制造工艺与装备设计的新体系。 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼： 能熟练运用机械制造工艺学课程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。 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。 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。 我们应该能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学 到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程 度零件的工艺规程的能力，能熟练运用有关手册、图表等技术资料，进一步巩 固识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能，为今后的毕业设计及未来从 事的工作打下良好的基础。 目录 1 零件的分析 .1 1.1 零件的作用 .1 1.2 材料分析 .1 1.3 结构分析 .1 1.4 零件的工艺分析 .1 1.5 尺寸精度分析 .1 2 工艺规程设计 .2 2.1 确定毛坯的制造形式 .2 2.2 基面的选择 .2 2.3 制定工艺路线 .2 2.4 机械加工余量与工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .3 总 结 .17 参考文献 .17 1 1 零件的分析 1.1 零件的作用 题目所定的零件时法兰盘，法兰盘，也就是过渡盘，用于不通尺寸规格的 两个同 心工件链接的作用，是车床上的重要零件。 1.2 材料分析 零件为 HT150 铸造毛坯，金属模铸造，HT150 为灰铸铁。 化学成分：C% =2.54.0 Si %=1.02.5 Mn%=0.51.4 微量 S、P。 显微组织：片状石墨基体组织（F、F+P、P) 灰铸铁（也叫灰口铸铁），最小抗拉强度 150，属于中强度铸铁件，铸造 性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定机械强度和良好的 减震性。适用于制造承受中等应力的零件，在弱腐蚀环境工作的零件。如盖， 轴承座，阀体，手轮等 1.3 结构分析 法兰盘为异形盘类回转体零件，法兰盘内孔与主轴的中间轴承的外圆相配 合。法兰盘的主要作用是使齿轮正确啮合，能够标明刻度实现纵向进给。 1.4 零件的工艺分析 法兰盘是一回转零件，这一组加工表面以 30 的孔为中心的加工表面包括 50H6、85、124、M12 的螺纹孔，50 的内孔中内含 6 的倾斜长孔。 1.5 尺寸精度分析 尺寸精度分析：零件内外尺寸大部分未标注公差，可按 IT13 确定工件尺寸 公差，经查公差表各尺寸公差分别为： 零件外形： 016.52.038084.52.072.034 零件内形： 2. 孔心距: 2 2 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 HT150，由于该零件时单件小批量生产而零件轮廓尺寸不大， 故采用金属模铸造。 2.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确及合理可 以保证加工质量提高生产效率，否则就会使加工工艺过程问题百出，严重的还 会造成零件的大批报废使生产无法进行。 （1）粗基准的选择 对于一般的盘套类零件而言，以外圆面作为基准是完全合理的，按有关粗 基准的选择原则（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； 当零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不 加工表面作为粗基准） ，现取法兰盘 50H6 的外圆面，以 124 的端面作肩， 利用三爪卡盘限制 4 个自由度，又有轴向移动和转动没有限制，那么利用 124 的肩限制轴向的移动，属不完全定位。 （2）精基准的选择 精基准的选择主要应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，以 50 的中心轴线加工出 85 的中心轴线为精基准。 （3）工件的定位误差 显然因定位基准因工序基准不确定产生的误差称为基准不统一误差，其大 小等于定位基准与工序基准之间的位置误差。 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等技术要求能 得到合理的保证，在生产纲领已确定为单件小批量生产的条件。其工序过程如 下 其工艺路线如下： 工序 0： 铸造毛坯，需加工部位单边留 3mm 余量。 工序 5： 1）车外圆 85 及台阶面，留精车余量，单边 0.11mm。 2）平右端面，总长达 72mm，倒角 C1。 3）粗精车两个环槽 653，达到要求。 4）粗精车 62k7，达到要求。 工序 10： 1)粗车外圆 56H6,平台阶面，留精车余量，单边 0.1mm。 2）车环槽 31，达到要求。 3）精车外圆 56H6，平台阶面达到要求。 4）平左端面，总长达到 69mm，倒角，达到要求。 5）车内孔 38，倒角并达到要求。 3 工序 15： 1）钻 79 孔达到要求。 2）锪 715 深孔，达到要求 3）钻攻 M12。 工序 20： 用专用夹具，钻 6 深孔。 工序 25： 铣缺边，达到要求。 工序 30： 去毛刺，清洗。 工序 35： 终检。 工序 40： 入库。 2.4 机械加工余量与工序尺寸及毛坯尺寸的确定 工序 0 ：铸造毛坯，选用 HT150 工序 5 ： 表 2-1 车外圆 85 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 1 进给量 f (m/r) 0.5 0.5 表 2-2 平右端面 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 1 进给量 f (m/r) 0.5 0.5 表 2-3 粗精车两个环槽 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 1 4 进给量 f (mm/r) 0.5 0.5 表 2-4 粗精车 62k7 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 1 进给量 f (mm/r) 0.5 0.5 选择刀具材料及量具：YT15，游标尺寸，三爪卡盘，刀杆尺寸 16mmX25mm。 2.4.1 车外圆 85 （1）第一次走刀 计算切削用量 粗车外圆 80 留精车余量单边 0.1 mm。 1）查表 2-1 得：第一次走刀 ap=2mm f=0.5mm/r 其中 Cr=242，代入数据算出 Vc=110.934 m/minvyxpmVckfaTCvv 2）确定机床主轴转速 ，经查表取 n= 400r/min。in/3.8 10nrdwC mi/296.4V 3）检验机床功率. Fc=CFc. KFeapxFcfyenFc 其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp= =0.94 75.0)6( ,KFr=0.89 Fc=1011.09N。 切削消耗的功率 pc 为： Pc= KWFcV5.360278 由 CA6140 机床说明书可知 CA6140 动机功率为 7.8KW，当主转速为 400r/min,主 轴传递最大功率为 4.5KW，所以机床功率足够可以正常加工。 4）检验机床进给系统强度： 已知主切削力 Fc=1011.09N，径向切削力 Fp，按切削手册表 1.2P 所示公式 计算。 5 已知：CFp=1940 ,XFp=0.9 ,yFp=0.6 ,nFp=-0.3 故代入公式如下； Fp=CFp. . . .KFpxFpaypfVcyFp Kmp= =0.897；351)60( 得 Fp=150.9N 而轴向切削力，Ff=CFf, , , , KFf，CFf=2880,XFf=1 axFfyFfVcAf ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17 于是轴向切削力 Ff=2880 x2x x x0.923x1.17=377.8305.084.12.0 取机床导轴与床鞍间的摩擦系数为 0.1，则切削力在纵向进给方向尺寸进给机 构的作用力为： F=Ff+ =494.029N)9.150.(.03.7)Fpc 5）切削工时计算： = 0.225min5.4021fnLt （2）第二次走刀： 1） ap= 1 mm 2） f=0.5mm/r 3） = 123.099 m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=450r/min。min/6149.508714.39201n rxdwC in/Vm 5)切削工时 =0.20min5.0431xfnLt 2.4.2 平右端面 （1） 第一次走刀 1）ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3） m/min943.10.97081.4.1265.520 xxvc 4）确定机床主轴转速 经查表按机床选取 n=400r/min。 6 min/28.1630Vdn 5)切削工时 =0.11minfLt1 （2）第二次走刀 1）ap=1mm 2) f=0.5mm/r 3） =123.099m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 按机床查表取 n=450r/min。in/038.17dn 5）切削工时 =0.09minfnLt 2.4.3 粗精车两个内环槽 （1）第一次走刀 1）ap=1mm 2) f=0.5mm/r 3） =109.078m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=250r/min。in/2170.610nrdwC i/.58Vm 5）切削工时 =0.094minfnLt1 （2） 第二次走刀 1） ap=0.1mm 2) f=0.5mm/r 3) =130.24648m/min vyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 7 ，经按机床查表取 n=320r/min。min/.185.32910nrdVwC 10V dn 5）切削工时 =0.29minfnLt1 2.4.4 粗精车 62k7 （1）第一次走刀 1）ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3) =109.078m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=400r/min。in/684.01nrdwC min/7.106V dn 5) 切削工时 =0.0.155minfnLt1 (2) 第二次走刀 1）ap=1mm 2) f=0.5mm/r 3) =130.2464m/min51.0826.1.09744xxkfaTCvvyxpmVcv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=500r/min。in/97.810nrdwC 8 min/45.1308514.3Vxdn 5) 切削工时 =0.12min.529fnLt 工序 10 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定。 外圆表面 50h6，毛坯尺寸单边 3mm 余量，即 56h6，长 15mm 留精加工余量 0.1mm，车环槽，毛坯 50.2h6，达 3X1。 精车外圆 50h6 平台阶面。 毛坯 50.2h6 长 12mm。 平左端面，毛坯单边 3 mm，Rab6.3 半精车大要求。m 车内孔 38，毛坯 32，Rab6.3 半精车长 22 mm。 加工余量、刀量、进给量表及走到次数。 表 2-5 车外圆 50h6 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 0.9 进给量 f (m/r) 0.5 0.5 表 2-6 平台阶面 124 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2 0.9 进给量 f (m/r) 0.5 0.5 表 2-7 车环槽，3X1 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 1.1 9 进给量 f (mm/r) 0.51 表 2-8 精车外圆 50h6 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 0.08 进给量 f (mm/r) 0.5 表 2-9 平部分面 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 0.1 进给量 f (mm/r) 0.51 表 2-10 平左端面 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2.8 0.2 进给量 f (mm/r) 0.51 0.51 表 2-11 车内孔 38 第一次走刀 第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2.8 0.2 进给量 f (mm/r) 0.51 0.51 10 刀具材料 YT15，游标尺寸，三爪卡盘，刀杆尺寸 16mmX25mm。 2.4.5 车外圆 50h6 (1) 第一次走刀 计算切削用量粗车外圆 50h6，平台阶面，留精车余量单边 0.1 mm。 1) ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3) 其中 Cr=242，Xv=0.15, yv=0.35,m=0.2。代入数vyxpmVckfaTCvv 据算出 Vc=105.078。 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=710r/min。in/5.9710nrdwC min/846.12064.31Vx 5）检验机床功率. Fc=CFc. KFeapxFcfyenFc 其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp= =0.94 75.0)6( ,KFr=0.89 Fc=1011.09N。 切削消耗的功率 pc 为： Pc= KWFcV1038.269.0 由 CA6140 机床说明书可知 CA6140 动机功率为 7.8KW，当主转速为 710r/min,主 轴传递最大功率为 5.5KW，所以机床功率足够可以正常加工。 6）检验机床进给系统强度，已知主切削力 Fc=1011.09N，径向切削力 Fp， 按切削手册表 1.2P 所示公式计算。 已知：CFp=1940 ,XFp=0.9 ,yFp=0.6 ,nFp=-0.3 故代入公式如下； Fp=CFp. . . .KFpxFpaypfVcyFp Kmp= =0.897；351)60( 得 Fp=150.9N 而轴向切削力，Ff=CFf, , , , KFf, CFf=2880, XFf=1 axFfyfcAFf ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17 于是轴向切削力 Ff=2880 x2x x x0.923x1.17=377.8305.084.12.0 取机床导轴与床鞍间的摩擦系数为 0.1，则切削力在纵向进给方向尺寸进给机 构的作用力为： F=Ff+ =494.029N)9.150.(.3.7)Fpc 11 7)切削工时计算 =0.04788min5.071xfnLt （2）第二次走刀： 1）ap=0.9mm 2) f=0.5mm/r 3）v c =125.237 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=710r/min。min/57.6421.301nrxdVwC i/98.0.51 5)切削工时 =0.04478min5.7xfnLt 2.4.6 平台阶面 124 (1) 第一次走刀 1）ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3) m/min078.194.7081.94.1256.20 xxvc 4）确定机床主轴转速 ，经查表按机床选取 n=250r/min。min/491.710nrdVwC i/3. 5)切削工 时 =0.312minfnLt1 （2）第二次走刀 1）ap=0.9mm 2) f=0.5mm/r 3） =130.237m/minvyxpmVckfaTCvv 12 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=320r/min。min/237.10nrd VwC i/59.4 5） 切削工时 =0.236minfnLt1 2.4.7 车环槽，3X1 达要求 （1） 只车一刀 1）ap=1.1mm 2) f=0.51mm/r 3） =126.238m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=900r/min。in/5.801nrdwC mi/62.140V 5）切削工时 =0.00893minfnLt 2.4.8 精车外圆 50h6 (1)第一次走刀 毛坯 50.2h6 1) ap=0.08mm 2) f=0.5mm/r 3) =175.129m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1400r/min。in/.27105nrdwC mi/69.V 5) 切削工时 13 =0.01725minfnLt1 2.4.9 平部分面 (1)第一次走刀 1）ap=0.08mm 2) f=0.51mm/r 3) =175.129m/minvyxpmVckfaTCvv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=450r/min。in/786.910nrdwC mi/21.V 5) 切削工时 =0.16156minfnLt1 2.4.10 平左端面 (1) 第一次走刀 1）ap=2.8mm 2) f=0.51mm/r 3) =109.72m/min51.0826.1.09744xxkfaTCvvyxpmVcv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=710r/min。min/9.5014.37910nrxdwC i/.V 5) 切削工时 =0.0325min57.01826XfnLt (2) 第二次走刀 1）ap=0.2mm 2) f=0.51mm/r 14 3） =162.0209m/min51.0261.09734824xxkfaTCvvyxpmVcv 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1120r/min。min/7.1038529.610nrX 5) 切削工时 =0.0161min51.0261XfnLt 2.4.11 车内孔 38 (1)第一次走刀 1）ap=2.8mm 2) f=0.51mm/r 3) m/min048.1925.08.2974131.06xXXvc 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表min/.24.5.3n r n=1120r/min。 dw=32min/.120Vd 5）切削工时 =0.043min5.08XfnLt （2）第二次走刀 1）ap=0.2mm 2) f=0.51mm/r 3) 163.02098m/min35.015.02.0497846Xvc 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1400r/min, dw=37.6min/7.13806.71.39nrXi/250Vd 5） 切削工时 min/84.175204VXd 15 =0.03109min51.0421XfnLt 工序 15： 2.4.12 钻 79 孔 机床：Z525 立式机床。 夹具：普通钻床夹具。 刀具：根据【1】表 2-23，选取高速钢麻花钻 9. 进给量：查【1】表 2-23， 【2】表 1-9，取 f = 0.09 mm/r 切削速度：查【3】表 3-11， 【2】表 1-9 取 vc = 25m/min 确定机床主轴转速： ns = =885r/min9250 由【1】表 3-9 机床转速取 850r/min 现取 nw = 850r/min 所以实际切削速度 v = m/min = 24m/min10859 切削工时：t = = 0.20 min .853 总切削工时：t = 70.20 = 1.40 min 2.4.13 锪 15 孔 f = 0.2mm/r vc = 60 m/min ns = = 1274r/min1560 按机床选取：n w = 1320r/min 实际切削速度：v = 67.2m/min 切削工时：t = = 0.05min2.039 2.4.14 钻攻 M12 钻加工螺纹底孔 10 f = 0.15 mm/r vc = 65m/min ns = =2070 r/min1065 按机床选取 nw = 2280 r/min 实际切削速度 v = = 71.6 m/min1028 钻削时间： 由于 l = 14mml 1 =3mml 2 = 0 t 1= = 0.05 min5.02834 攻 M12 螺纹 t 2= 2 = 0.13 min. 耗时 t = t1 + t2 = 0.13 + 0.05 = 0.18 min 16 工序 20： 2.4.15 用专用夹具，钻 6 深孔 机床：Z525 立式机床。 夹具：专用夹具，配钻套。 刀具：查【1】表 2-23，选取高速钢麻花钻 6. 进给量：查【1】表 2-23， 【2】表 1-9，取 =0.13 mm/r。 切削速度：查【3】表 3-11.【2】表 1-9，取 vc =27m/min。 确定机床主轴转速 ns = = =1432r/minwcdv10627 由【1】表 3-9，与 1432r/min 相近的机床转速为 1360r/min，先取 nw =1360r/min，所以实际切削速度为 vc = =25.6m/min103 切削工时：l 1=3mm,l2=2mm,l=8mm t = = =0.13minwfnll2136.85 工序 25： 2.4.16 铣缺边 fz =0.35mm/齿（参考切削手册表 3-3） 切削速度：参考有关手册，确定 v = 15m/s 选择刀具：采用高速钢锯片铣刀 dw = 100mm 齿数 Z = 20 ns = = = 47r/minwdv10105 现选用 X5 立式铣刀，根据机床使用说明书取 nw= 65r/min ，故实际切削速度 为 v = = = 20.4m/min10wnd065 当 nw = 65r/min 时，工作台每分钟的进给量为 fm = fz Z nw = 650.3520 = 455mm/min 查机床说明书，选取 fm = 510mm/min 进给量。 切削工时：由于是一次铣缺，故可以根据钳工画线结果得 tm = =0.16minmf 250-6 工序 30： 2.4.17 钳工去毛刺，清洗 工序 35： 17 2.4.18 终检 工序 40： 2.4.19 入库 18 总 结 紧张而有辛苦的二周的课程设计结束了当我快要完成老师下达给我的任 务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前 豁然开朗。 这次课程设计的基本目的在于巩固和加深理论知识的掌握，培养我们综合 运用工艺知识能力。通过课程设计的环节，我们锻炼出了具有设计零件机械加 工工艺规程的能力，掌握了加工方法及其机床、刀具、切削用量的选择与应用， 还学会了使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准，以及学会了绘制工序图、 制作工艺卡片等等 通过这次课程设计，希望了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固 和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从 事的工作进行一次适应性的锻炼，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力， 为今后的工作打下一个良好的基础。这也是难得的机会让我们更好了解从原料 到产品成型、完工的所有工序。 通过课程设计，使我深深体会到干任何事都必须要有耐心细致，说实话， 课程设计真的有点累，当我一手清理自己的设计成果，回想起这两周路程，一 种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。 最后，我要感谢曹甜东老师对我们的耐心指导，老师孜孜不倦的教诲使得我 们的设计得以顺利完成，很感谢老师在这段时间教会了我们很多东西使我们受 益匪浅，让我们在迈入社会前有一个磨砺自己的机会，认识到团队合作的精神 的重要性。 参考文献 1 吴拓. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导. 2 版 北京 ：机械工业出版 社，2002. 2 王茂元. 机械制造技术基础. 1 版 北京 ：机械工业出版社，2007. 3 蔡海涛. 模具钳工工艺学. 1 版 北京 ：机械工业出版社，2009. 4 艾兴，肖诗纲. 切削用量简明手册. 北京：机械工业出版社，1994. 5 李洪. 机械加工工艺手册. 北京：北京出版社，1990.