法兰盘机加规程设计.pdf

序序 言言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、 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 的综合性的总复习，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。 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 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，我希望通过本次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训 练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加生产实践打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请各位老师予以指教。 一、零件的分析一、零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是法兰盘（见附图 1） ，其为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速 箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。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。 （二）零件的工艺分析 法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1以80 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：60H7 孔及其倒角以及与其垂直的端面，80m6 外表面，两个 M64*1.5 的槽，36 0 +0.63孔以及与其垂直的端面，52m6 外表面B及退刀槽，三个互成 120°的16.5 阶梯孔的两端面。 2以 A 面为基准的加工表面 这一组加工表面包括：三个互成 120°的16.5 阶梯孔，M、N 两个端台。 这两组表面之间有着一定的位置要求，主要是： 60H7 孔对 B 端面的径向圆跳动公差为 0.04mm。 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专 用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。 二、工艺规程设计 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 材料为 HT150。考虑到法兰主要承受静压力，因此选用铸件。 （二）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，更有甚者，还会造成零件 的大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。 按照有关粗基准的选择原则 （如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的 位置要求，则应以不加工表面为粗基准） ，孔60H7 与 B 端面有 0.04mm 的圆跳动公差要求， 现选择52m6 外表面 B 为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持外圆 A，并且使卡盘端面紧靠 A 端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。 （2）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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三）制订工艺路线 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 得到保证。 在生产纲领已确定为大批生产的条件下， 可以考虑采用万能性机床配以专用夹具， 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，以便使生产成本尽量下 降。 1工艺路线方案一 工序 010 粗车16.5 端面，粗、精车外圆80m6 及车倒角，车两个槽64，车外圆 52m6、退刀槽及倒角，车端面 A。 工序 020 扩孔60H7，扩孔36 0 +0.63 ，绞孔60H7，绞孔36 0 +0.63 工序 030 车两个槽 M64*1.5，车孔60H7 倒角。 工序 040 铣80m6 端面，铣端台 M，铣端台 N。 工序 050 钻三个孔16.5，钻三个孔11。 工序 060 拉槽 6*6。 工序 070 磨外圆80m6，磨外圆52m6。 工序 080 表面处理，检验入库。 2工艺路线方案二 工序 010 粗车80m6 外圆柱面，车120 外圆柱面，车80m6 端面及倒角，车16.5 端面及倒角，精车外圆80m6，粗车60H7 孔，精车60H7 孔及倒角，车螺纹 M64*1.5， 车两个密封槽64。 工序 020 车52m6 端面， 车端面A， 车52m6 外圆柱面、 倒角及退刀槽， 钻孔36 0 +0.63， 精车孔36 0 +0.63。 工序 030 钻三个孔16.5，钻三个孔11。 工序 040 拉槽 6*6。 工序 050 铣端台 M，铣端台 N。 工序 060 磨外圆80m6，磨外圆52m6。 工序 070 表面处理，检验入库。 3工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一选择对孔36 0 +0.63进行铸造然后在机加工（扩、 绞） ，对60H7 孔采取先扩后绞。在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工 序。方案二选择对孔36 0 +0.63进行先钻后车，对60H7 孔采取先粗车后精车。在加工过程 中，要进行六次装夹，用五套夹具，共七道工序。相比之下，方案工序更为简单。在工序安 排中，装夹次数越多，定位次数越多，造成的定位误差也就越大，而且所用工时会越多。而 且方案一没能完成车螺纹M64*1.5 工序。除此以外，方案二的 010、020 工序可合并为一个 工序， 两个方案都没有考虑到零件毛坯为铸件， 因而在所有机加工之前， 应先安排除砂工序。 综合考虑以上各方面，对方案进行改进，改进后的具体工艺方案确定如下： 工序 010 除砂。 工序 020 粗车80m6 外圆柱面，车120 外圆柱面，车80m6 端面及倒角，车16.5 端面及倒角，精车外圆80m6，粗车60H7 孔，精车60H7 孔及倒角，车螺纹 M64*1.5， 车两个密封槽64。 （以52m6 外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持52m6 外圆柱面） 车52m6 端面，车端面A，车52m6 外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔36 0 +0.63，精车孔 36 0 +0.63。 （以80m6 外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持80m6 外圆柱面） 工序 030 钻三个通孔11，钻三个孔16.5，惚沉头孔16.5（以端面 A 为精基准， ） 工序 040 拉槽 6*6。 工序 050 铣端台 M，铣端台 N。 工序 060 磨外圆80m6，磨外圆52m6。 工序 070 表面处理，检验入库。 将以上内容一并填入工艺过程卡片，见附表 1。 （四）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 HT150，硬度为，毛坯的重量为 kg,生产类型为大批生产，采用 铸件。 根据上述原始资料及加工工艺， 分别确定个加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯 尺寸如下： 1外圆表面（80m6，52m6，120） 外圆80m6，表面粗糙度要求 1.6µm,公差等级为 6 级，查机械加工技术手册 （以下 简称手册 ）表 3-9（P87）采用先车（只能达 7 级精度） ，然后再磨（可达 6 级精度） 。根 据其尺寸，选用粗车的双边余量为 2Z=2mm,精车双边余量为 2Z=1mm，查手册15-13(P567), 选用磨削的双边余量为 2Z=0.4mm。 外圆52m6，表面粗糙度要求为 3.2µm，公差等级为 6 级，查手册表 3-9（P87）采 用先车，然后再磨。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为 2Z=2mm，精车双边余量为 2Z=1mm， 查手册15-13(P567),选用磨削的双边余量为 2Z=0.4mm。 外圆120，选用粗车的双边余量为 2Z=2mm。 2内孔表面（60H7，36 0 +0.63 ） 内孔60H7，查手册表 3-9（P87） ，采取先粗车再精车。根据其尺寸，选用粗车的 双边余量为 2Z=2mm，查手册9-11(P401),选用精车的双边余量为 2Z=0.4mm。 内孔36 0 +0.63，查手册表 3-5（P 74） ，为 9 级公差要求，查手册表 3-9（P87） ， 采取先钻孔后精车。根据其尺寸，选用钻孔的双边余量为 2Z=35.6mm，查手册9-11(P401), 选用精车的双边余量为 2Z=0.4mm。 3外圆端面加工余量及公差（80m6 及52m6 端面） 外圆80m6 端面粗糙度要求为 6.3µm，轴向无公差要求。查手册表 3-13（P91） ，粗 铣的表面粗糙度为 3.2-6.3µm， 可达要求， 因而选用粗车即可。 选用粗车的加工余量为Z=1mm. 外圆52m6 端面粗糙度要求为 6.3µm，轴向无公差要求。查手册表 3-13（P91） ，粗 车的表面粗糙度为 3.2-6.3µm， 可达要求， 因而选用粗车即可。 选用粗车的加工余量为Z=1mm. 6. 16.5 端面 16.5 端面的粗糙度要求为 6.3µm，轴向无公差要求。查手册表 3-13（P91） ，粗车 的表面粗糙度可达 6.3µm，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z=1mm. 5端面 A 端面A粗糙度要求为 6.3µm，轴向无公差要求。查手册表 3-13（P91） ，粗车的表面粗 糙度可达 6.3µm，因而选用粗车即可。选用粗车的加工余量为Z=1mm. 6. 端台 M、N 端台N距内孔36 中心的距离为 54mm，无公差要求，表面粗糙度要求为 6.3µm，计算得 其需切削量为 6±0.5mm，根据手册P480叙述，选用一次铣削成型。端台M距内孔36 中 心的距离为 34.5-0.40 -0.20，表面粗糙度要求为 6.3µm，公差为 200µm，查机械制图表 8.5 （P232） ，为 12 级公差要求，计算得其需切削量为 26.5±0.5mm。根据手册P480叙述，选 分四次铣削成型。 （五）确定切削用量及基本工时 工序 010：工序 010：除砂 工序 020：工序 020：粗、精车80m6 外圆柱面，车120 外圆柱面，车80m6 端面及倒角，车 16.5 端面及倒角， ，粗车60H7 孔，精车60H7 孔及倒角，车螺纹 M64*1.5，车两个密封槽 64。 （以52m6 外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持52m6 外圆柱面） 车52m6 端面，车端面A，粗、精车52m6 外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔36 0 +0.63， 精车孔36 0 +0.63。 （以80m6 外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持80m6 外圆柱面） 工件材料：HT150，HB=150,金属模铸造。 加工要求：车外圆80m6 及车倒角，表面粗糙度要求为 1.6µm，6 级公差要求；车两个 槽 M64*1.5；车外圆52m6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为 3.2µm，6 级公差要求；车 端面 A，表面粗糙度要求为 6.3µm。 机床：C620-1 卧式车床。 刀具：YT15 外圆车刀、 YT15 端面车刀、 YT15 内圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸 为 16*25mm 2。 切削用量： 1. 粗车80m6 外圆柱面 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） ，当刀杆尺寸为 16mm*25mm，ap=1mm,工件直 径为 80mm时 f=0.8-1.2mm/r 取 f=0.8mm/r 2）计算切削速度 根据手册表 8-60（P381） ，切削速度的计算公式为（寿命选 60T） Vc=CV*KV/(T ma p xfy)m/min 其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表 8-61 至表 8-69，即 KMv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBv=0.97。 所以 vc=158*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97/(60 0.2*10.15*0.80.40) =71.85(m/min) 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*71.85/(3.14*80)=286(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(41+1)/286*0.8=0.18(min) 2. 精车外圆80m6 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.6mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=102m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*102/(3.14*80)=406(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/406*0.6=0.17(min) 3. 车120 外圆柱面 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=1.0mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=85m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*85/(3.14*120)=225(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(15+1)/225*1.0=0.07(min) 4. 车80m6 端面及倒角 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.8mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=105m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*105/(3.14*80)=418(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/418*0.8=0.12(min) 5. 车16.5 端面及倒角 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.4mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=35m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*35/(3.14*16.5)=675(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(8.3+1)/675*0.4=0.04(min) 6. 粗车60H7 孔 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.6mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=106m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*106/(3.14*60)=560(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/560*0.6=0.13(min) 7. 精车60H7 孔及倒角 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.4(mm/r) 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=112(m/min) 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*112/(3.14*60)=590(r/min) 4) 切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/590*0.4=0.18(min) 8.车螺纹 M64*1.5 采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时走刀次数为 i=4;精车螺纹时，走刀次数为 i=2. 螺距 t=1.5mm,所以进给量 f=1.5mm/r. 1) 切削速度 根据手册表 8-60（P381） 粗车螺纹时： vc=21m/min 精车螺纹时： vc=35m/min 2) 确定机床主轴转速 粗车螺纹时：n1=1000vc/(d)=1000*21/(3.14*64)=105(r/min) 精车罗纹时：n2=1000vc/(d)=1000*35/(3.14*64)=174(r/min) 3)切削工时 根据手册表 8-56（P379） 粗车螺纹时：t1=(l+y+)*i/nf=(15+1)*4/(105*1.5)=0.41(min) 精车螺纹时：t2=(l+y+)*i/nf=(15+1)*2/(174*1.5)=0.12(min) 9. 车两个密封槽64 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.5mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=84m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*84/(3.14*64)=418(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=2*(l+y+)/nf=2*(2+1)/418*0.5=0.03 (min) 10. 车52m6 端面 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.5mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=90m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*90/(3.14*52)=551(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(10+1)/551*0.5=0.04(min) 11.车端面 A 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=1.0mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=82m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*82/(3.14*120)=218(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(35+1)/218*1.0=0.17(min) 12. 粗车52m6 外圆柱面 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.5mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=105m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*105/(3.14*52)=643(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(10+1)/643*0.5=0.04(min) 13. 精车52m6 外圆柱面倒角及退刀槽 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.4mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=125m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*125/(3.14*52)=765(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(10+1)/765*0.4=0.04(min) 14. 钻孔36 0 +0.63 1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表 10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表 10-15（P437） 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*40/(3.14*36)=350(r/min) 4) 切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=22/(350*0.2)= 0.32(min) 15. 精车孔36 0 +0.63 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.3mm/r 2）切削速度 根据手册表 8-60（P381） vc=108m/min 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*108/(3.14*36)=950(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=(40+1)/950*0.3=0.15(min) 工序 030：工序 030：钻三个通孔11，钻三个孔16.5，惚沉头孔16.5 机床：立式钻床 Z525 刀具：高速钢钻头 切削用量： 1. 钻三个通孔11 刀具材料：高速钢。 1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表 10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表 10-15（P437） 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*40/(3.14*11)=1150(r/min) 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=3*(l+y+)/nf=15/(1150*0.2)= 0.21(min) 2. 钻三个阶梯孔16.5 刀具材料：高速钢。 1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表 10-15（P437）) 2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表 10-15（P437） 3) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*40/(3.14*16.5)=770(r/min) 4) 切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=3*(l+y+)/nf=5/(770*0.2)= 0.1(min) 2. 惚沉头孔16.5 工序 040：工序 040：拉槽 6*6 机床：卧式拉床 L6120 刀具：高速钢拉刀 切削用量： 1）进给量 f 根据手册表 8-58（P380） 取 f=0.02mm 2）切削速度 根据手册表 12-8（P462） vc=30m/min 3) 确定机床行程数 ns=z/f=6.0/0.3=20 4)切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=2*(l+)* ns/(1000vc)=2*30*20/30=(min) 工序 050：工序 050：铣端台 M，铣端台 N。 机床：立式铣床 X63 刀具：镶齿三面刃铣刀（高速钢） 切削用量： 1. 铣端面 N 1）进给量 f=2.0mm/r (见手册表 13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (见手册表 13-12（P484） 3）切削深度 ap=6mm (见手册P480叙述） 4) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*20/(3.14*100)=65(r/min) 5) 切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=(l+y+)/nf=48/(65*2.0)=0.37 (min) 3. 铣端台 M 1）进给量 f=2.0mm/r (见手册表 13-8（P481）) 2）切削速度 Vc=20(m/min) (见手册表 13-12（P484） 3）切削深度 由于该工序余量较大（26.5±0.5mm） ，所以分四次铣削成型。 根据手册P480叙述，通常铸铁件铣削深度为 5-7mm,所以，前三次选用ap=7mm，第四 次选用ap=5.5mm。 4) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*20/(3.14*100)=65(r/min) 5) 切削工时 根据手册表 8-56（P379） tm=4*(l+y+)/nf=100*4/(65*2.0)= 3.08(min) 工序 060：工序 060：磨外圆80m6，磨外圆52m6。 机床：外圆磨床 M1412 刀具：根据表 15-2 至 15-7，选用 WA46KV6P200*32*125 型砂轮。 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 #，硬度为中软 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织， 平型砂轮，其尺寸为 200*32*125(D*B*D)。 切削用量： 1. 磨外圆80m6 1）工件速度 VW=25m/min 见手册表 15-12（P566） 2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min 径向fr= 0.015mm/双行程 (见手册表 13-8（P480）) 3）切削深度 ap=0.03mm 4) 砂轮速度 v=35m/min 5) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*35/(3.14*200)=57(r/min) 6）加工工时 tm=2LZbK/1000fafr 式中，L加工长度，40mm; Zb单面加工余量，0.2mm; K系数，1.10； fa工作台轴向移动速度； fr工作台往返一次砂轮径向进给量。 tm=2*40*0.2*1.1/（1000*2.0*0.015）=0.60（min） 2. 磨外圆52m6 1）工件速度 VW=25m/min 见手册表 15-12（P566） 2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min 径向fr= 0.015mm/双行程 (见手册表 13-8（P480）) 3）切削深度 ap=0.03mm 4) 砂轮速度 v=35m/min 5) 确定机床主轴转速 ns=1000vc/(d)=1000*35/(3.14*200)=57(r/min) 6）加工工时 tm=2LZbK/1000fafr =2*10*0.2*1.1/（1000*2.0*0.015）=0.15（min） 工序 070：工序 070：表面处理，检验入库。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机 械加工工序卡片，见附表 2-6。 10 15 55 M64*1.5 80m6 1515 44 3*0.5 65 60H7 16.5 3-11 52m6 0.04 AB 1.6 3.2 3.2 其余 54 34.5 R60±0.5 120° 120° 36+0,630 A B M N -0.20 -0.40 6 6 R3 附图2 6.3