毕业论文（设计）：年产量4000件法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及专用机床夹具设计26427.doc

江苏农林职业技术学院成人高等教育专科毕业设计（论文）题目：“法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及外圆加工工序专用机床夹具设计 学 校： 专 业： 数 控 班 级： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 讲 师 二0一一年 月 日目 录设计任务书课程设计说明书正文序言一.零件的分析 （一）零件的作用（二）零件的工艺分析二、工艺规程设计（一）确定毛配的制造形式（二）基面的选择（三）制定工艺路线（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）确定切削用量三、夹具设计四、课程设计心得体会五、参考文献 江苏农林成人高等教育专科毕业设计（论文）任务书题目：“法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及xx工序专用机床夹具设计(年产量4000件)内容：1、零件图及三维建模 各一份2、毛坯图 1张3、机械加工工艺过程卡片 1张4、机械加工工序卡片 1套5、夹具设计装配图及三维建模 1份6、夹具设计零件图及三维建模 12张7、毕业设计说明书 1份序言 毕业设计是我们在学完了学院的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。只是我们进行毕业设计之前对所学个课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们学院学习生活中占有十分重要的地位。 就对我个人而言，我希望能通过这次毕业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，为以后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）、零件的作用 法兰盘又叫突缘，是使管子与管子相互连接的零件法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接，法兰连接使用方便，能够承受较大的压力，在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材，通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。(二)零件的工艺分析 法兰盘有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：1、62d11与87的加工表面。这一组加工表面包括：一个c1的倒角，一个2*0.5的切槽，62的外圆和87的外圆。其中，主要加工表面为62的外圆和87的外圆。2、62d11与87端面与62d11中心线。这一组加工表面包括；一个50的内孔，一个31的内孔。3、87的下表面。这一组加工表面包括：4个沉头孔，一个40的孔，r2的圆弧倒角，平台78,5，和一个r10的槽。这三组加工表面其中有两组有一定的位置要求，主要是:（1） 62d11上表面和87上表面的平行度公差为0.02mm。（2） 62d11上表面和87上表面与62d11中心线的垂直度公差为0.02mm。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工第二组加工表面，然后借助于专用夹具加工第一组加工表面，能保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为灰铸铁。考虑到法兰盘经常用于管子与管子相互连接，零件在工作过程中承受的较小的负荷，因此应该选用铸件，保证零件的工作可靠性。由于年产量为4000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸并不大，故可采用铸造成型。这对于提高生产率、保证加工质量是有利的。（二）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。基面选择得正确、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轴类零件而言，以外圆作粗基准是完全合理的。但对本零件来说，先以不加工表面87的外圆表面做基准，打孔、然后加工可加工表面。由于零件的外形机构，所以零件在铣床上可以用三抓卡盘卡住62外圆柱面，以62作为铣床上的粗基准。2.精基准的选择 精基准的选择主要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。（三）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 1.工艺路线方案一 工序1：粗车端面 工序2：精车端面 工序3: 粗镗50、31的内孔 工序4：半精镗50、31的内孔 工序5：粗铣端面保证总长 工序6：钻孔 工序7：扩11的四个沉头孔 工序8：粗铣r10圆弧 工序9：粗铣平台 工序10：粗车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序11：半精车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序12：精车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序13：切2*0.5的槽和倒角 工序14：终检 2.工艺路线方案二 工序1：粗车端面 工序2：精车端面 工序3: 粗镗50、31的内孔 工序4：半精镗50、31的内孔 工序5：粗车62的外圆和倒角c1 工序6：半精车62的外圆和倒角c1 工序7：精车62的外圆和倒角c1 工序8：切2*0.5的槽和倒角 工序9：粗铣端面保证总长 工序10：钻孔 工序11：扩11的四个沉头孔 工序12：粗铣r10圆弧 工序13：粗铣平台 工序14：粗车87的外圆和r3圆弧 工序15：半精车87的外圆和r3圆弧 工序16：精车87的外圆和r3圆弧 工序17：终检 3工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于:制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状，尺寸及位置精度等技术要能得到合理的保证，并且使生产成本中尽量少。方案一是以加工5031的内孔，然后上铣床，最后加工外圆表面。而方案二则是先加工内孔再加工62的外圆，再调头加工87的外圆，最后，上铣床。经比较可见，方案一较容易保证位置精度，并且定位及装夹都比较少，而方案二则与之相反。故采用工艺过程如下:工序1：粗车端面工序2：精车端面 工序3: 粗镗50、31的内孔 工序4：半精镗50、31的内孔 工序5：粗铣端面保证总长 工序6：钻孔 工序7：扩11的四个沉头孔 工序8：粗铣r10圆弧 工序9：粗铣平台 工序10：粗车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序11：半精车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序12：精车62、87的外圆和c1的倒角和r3的圆弧 工序13：切2*0.5的槽和倒角 工序14：终检（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘”零件材料为灰铸铁，最低抗拉强度150mpa，硬度为163-241hbw,毛坯的重量约为5kg，生产类型为大批量生产，因而采用砂型机械造型及壳型。1. 机械加工余量查简明手册表2.2-5知灰铸铁采用砂型机械造型及壳型时，灰铸铁尺寸公差为ct8-ct10级，此处选为ct9级。查表2.2-5选择加工余量ma为g级，根据机械加工灰铸铁的最大轮廓尺寸由2.2-4，可查各加工表面加工余量，如下：法兰盘各加工表面加工余量加工表面单边余量/mm双边余量50、31的内孔2.5562、87的外圆2.5527的总长2.552.确定工序尺寸（1）. 50、31的内孔毛坯为铸造孔，两内孔精度要求介于it9-it10之间，参照简明手册表1.4-7及2.3-9确定工序尺寸及余量为：粗镗50：49.7mm 2z=4.7mm半精镗50：50mm 2z=0.3mm粗镗31：30.75mm 2z=4.75mm半精镗31：31mm 2z=0.25mm(2). 62、87的外圆两外圆精度要求介于it6-it9之间，参照简明手册表1.4-6和2.3-3确定工序尺寸及余量：粗车62：63.4mm半精车62: 62.3mm 2z=1.1mm精车62: 62mm 2z=0.3mm 粗车87：88.4mm半精车87：87.3mm 2z=1.1mm精车87：87 2z=0.3mm （3）.车削端面车削端面。端面的精度要求介于it8-it9之间，参照简明手册表2.3-5确定工序尺寸及余量为：粗车：2z=1.8mm精车：2z=0.7mm (4).铣端面铣端面。端面的精度要求介于it12-it14之间，确定工序尺寸及余量为：粗铣：z=2.5mm （5）.四个沉头孔四个孔为实心。沉头孔的的精度要求介于it12-it13和it10-it11之间，确定工序尺寸及余量为：钻孔：7mm扩孔: 11mm 2z=4mm3.确定毛坯基本尺寸 （1）.由简明手册表2.2-1查得灰铸铁加工尺寸公差如下：法兰盘灰铸铁加工尺寸公差毛坯尺寸/mm公差/mm按“对称”标注结果/mm321.8452261.8672.2932.2 (2).加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可所得毛坯尺寸如下表：法兰盘毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量毛坯尺寸272.532mm502.545mm312.526mm622.567mm872.593mm4.“法兰盘”铸件毛坯图如下:毛坯图（五）确定切削用量及基本工时工序1：粗车削端面,本工序采用计算法确定切削用量1加工条件工件材料：ht150，硬度为163-241hbw, 铸造加工要求：粗车端面机床：ck6140卧式车床刀具：刀片材料为yg6，刀杆尺寸为16x25mm,kr=,r=,2计算切削用量（1）.粗车端面确定端面最大的加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2.5mm，考虑到要达到零件所需的粗糙度还需要精车，而精车需要0.7mm，此时实际端面最大加工余量可按=1.8mm， =1 mm, 分俩次加工确定进给量f:根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表1.4，当刀杆为16x25 mm,3mm, 以及工件直径为62mm时。f=0.6-0.8按ck6140机床说明书f=0.6mm/r1）.计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）v=式中式中=158,=0.15,=0.4,m=0.2,见切削手册表1.28，即=1.51，=0.8，=1.18， =0.73，=0.97所以=86.2m/min 2).确定机床主轴转速：=按机床说明书，机床主轴转速409.73r/min,切削速度为86.2m/min3).计算切削公时：按工艺手册表6.2-1取l=2mm,=3mm,=0=4).检验机床功率：主切削力按切削手册表1.92所示公式计算：=式中 式中=795 =1 =0.75 =0=()=0.9，=0.89 所以 =795*0.9*0.89n=2554.8n切削时消耗功率为=kw=3.67kw工序2：精车端面1).背吃刀量：长度方向单边余量为0.7mm，可一次切除2).进给量：根据切削手册表1.4取 =0.43).计算切削速度：见切削手册表1.27 = = =4).确定主轴转速：=按ck6140机床说明书，主轴转速为,切削速度为5).计算切削工时：按工艺手册表6.2-1取 =2 =3 =0工序3：粗镗50，31的内孔，本工序采用计算法确定切削用量1) 加工条件工件材料：ht150，硬度为163-241hbw，铸造加工要求：粗镗50，31的内孔机床：ck6140数控机床刀具：刀片材料为yg6，刀杆尺寸16*25，圆形镗刀直径10mm，镗杆伸出长度50mm，2 计算切削用量（1）粗镗50，31的内孔1） 确定内孔的最大加工余量：已知毛坯内孔直径的双边加工余量为5mm，但是考虑到毛坯粗镗达不到所需的粗糙度，需半精镗才达到粗糙度，而半精镗的加工余量为0.3mm ,所以毛坯内孔直径的双边最大加工余量为4.7mm，分三次加工，计2） 确定进给量f：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表1.5，当镗刀直径为10mm，镗杆伸出长度50mm，以下工件内孔直径50mm,31mm时按ck6140数控车床取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=60mm）式中=189.8,=0.15,=0.2,m=0.2,见切削手册表1.28，即=1.51，=0.8，=1.04， =0.81，=0.97。=114.273m/min 4） 确定机床主轴转数=按机床说明书，机床主轴转速808.73r/min,切削速度为114.273m/min5）计算切削公时：按工艺手册表6.2-1取l=2mm,=3mm,=0=工序4：半精车50，31的内孔1).背吃刀量：单边加工余量可一次切除2).根据切削手册表1.63).计算切削速度：见切削手册表1.27式中4).确定机床主轴转速按数控机床ck6140机床转速为1075r/min, 切削速度为151.9m/min 工序5:粗铣端面加工条件加工要求：粗铣端面机床：vw650刀具：立铣刀，刀具材料为高速钢，周齿=端齿=，2. 切削用量的计算1) 背吃刀量：单边余量，可一次去除2) 确定进给量：根据切削手册表3.4，齿3) 计算切削速度：按切削手册表3.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）,t60,m=0.33,=4) 确定机床转数根据vm650切削速度为58.2m/min，机床转数为1158r/min4) 计算切削工时，按工艺手册表6.2-7取工序6：钻4个7的通孔1.计算机本工时选择钻头选择高速钢麻花，其直径钻头形状为（表2.1及表2.2）标准， 2= 2 2.选择切削用量（1）：决定进给量1） 按加工要求决定进给量：根据表2.7，当加工要求为it10精度，则=2） 按钻头强度决定进给量：根据表2.8，当灰铸铁硬度为150。，钻头强度允许的进给量=0.55mm/r3） 按机床进给量的强度决定进给量：根据表2.9，机床进给机构允许的向力为8330n，进给量为0.96mm/r从以上三个进给量比较可看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为=0.18-0.22mm/r根据vm650说明书中，选择=0.22mm/r由于加工是沉头孔，为了避免钻孔时钻头折断，故宜在钻孔时采用手动进给机床，进给机板强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来检验由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当=0.22mm/r，时轴向力，轴向力的修正系数为1.0，故根据表z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为,由于，故=0.22mm/r可用(2） 决定钻头磨钝标准及寿命，由表2.12，当时，钻头后刀面最磨损量取为0.8，寿命t=25min(3) 决定切削速度：由表2.14，硬度150的灰铸铁加工属性4类，由表2.13，当加工性为4类，=0.22mm/r,标准钻头时，切削速度的修正系数为：,故：根据说vm650明书可考虑选择，但因所选转数较底，计计算机转数为高，回使刀具寿命下降，故可奖金给量降低一级，即取=0.17mm/r,也可选择降低一级转数，仍用=0.22m/r,比较这俩种方案：1）第一方案 2) 第二方案 因为第一方案的乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好，这时，4） 检验机床扭距及功率根据表2.20，当，时，扭距的修正系数均为1.0，故根据说vm650明书，,由于，,故选择之切削用量可用即：，3. 计算机本工时式中，入切量及超切量由表2.29查出，故：工序7：扩4个11的孔1.选择刀具（1）：铣刀直径的大小直接影响切削力.扭距.切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，表3.1可作为初步参考，根据表3.1，铣削熟读时，直径，由于采用双修横刃，故数2.选择切削用量（1）: 决定铣削速度，由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则（2）： 决定每齿进给量，根据x61w铣床说明书表3.29，其功率为为7.5kw，中等系统钢度，根据表3.4， 现取（3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据表3.7，铣刀仞齿后刀面大磨损量为0.02 m立铣刀刀具寿命t=60mi n(表3.8)（4） 决定切削速度和每分钟进给量，切削速度可根据表3.2中的公式计算，也可直接由表中查出根据表3.31，当，时， 修正系数： 故，根据vm650铣床说明书，选择，3. 计算基本工时式中，l=16mm,根据表3.25，入切量及超切量，所以,故工序8：铣r10的圆弧槽1：选择刀具1) 根据表1.2，选择yt15硬质合金刀片 根据表3.1，铣削深度时，端铣刀直径为100mm， 为90mm，但已知铣削深度为90mm ,故应根据铣削深度，选择=100mm,由于采用标准硬质合金端铣刀，故z=5(2) 铣刀几何形状，选择，2： 选择切削用量（1） 决定铣削深度ap,由于加工余量不大，故可在二次走刀内完成，则 ：ap=h=3mm（2） 决定每齿进给量，采用对称端铣以提高进给量 但因采用不对称端铣，故取（3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1mm，由于铣刀直径=100mm,故刀具寿命t =180min（4） 决定切削速度和每分钟进给量， 速度可按表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出根据表3.15，当=100mm，z=5, ,时， ， 各修正系数为： 故，根据 vw650型铣床说明书(表3.30)选择。 因此切削速度和每齿进给量为： ，5） 计算基本工时 式中，l=87mm,根据表3.26，对称安装铣刀，入切量及超切量 ，所以,故工序9：铣平台1 选择刀具1） 根据表1.2，选择yt15硬质合金刀片 根据表3.1，铣削深度时，端铣刀直径为100mm， 为90mm，选择=100mm,由于采用标准硬质合金端铣刀，故z=5 2） 铣刀几何形状，选择，2： 选择切削用量1） 决定铣削深度ap,由于加工余量不大，故可在二次走刀内完成，则 ：ap=h=6mm2） 决定每齿进给量，采用对称端铣以提高进给量 但因采用不对称端铣，故取3） 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1mm，由于铣刀直径=100mm,故刀具寿命t =180min4） 决定切削速度和每分钟进给量， 速度可按表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出根据表3.15，当=100mm，z=5, ,时， ， 各修正系数为： 故，根据 vw650型铣床说明书(表3.30)选择。 因此切削速度和每齿进给量为： ，5）计算基本工时 式中，l=87mm,根据表3.26，对称安装铣刀，入切量及超切量 ，所以,故 工序10：粗车62，87的外圆，本工序采用计算法确定切削用量1加工条件加工要求：粗车62，87的外圆机床：ck6140刀具:刀片材料为yg6，刀杆尺寸为16x25mm,kr=,r=,， 2计算切削用量（1）.粗车62，87的外圆确定端面最大的加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2.5mm，考虑到粗车达不到粗糙度，所以外圆的最大加工余量可按，分三次加工，（2）确定进给量f:根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表1.4，当刀杆为16x25 mm,3mm, 以及工件直径为62m，87m时。f=0.8mm/r按ck6140机床说明书f=0.8mm/r1）.计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）v=式中式中=158,=0.15,=0.4,m=0.1,见切削手册表1.28，即=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=99.18m/min 2).确定机床主轴转速：=按机床说明书，机床主轴转速99.18r/min,切削速度为339.63r/min3).计算切削公时：按工艺手册表6.2-1取l=2mm,=0mm,=0=工序11：半精车62，87的外圆(1):计算切削用量1）：半精车62，87的外圆确定外圆最大加工余量：已知外圆的单边加工余量为1.1mm，考虑到还需要精车，最大加工余量可按2z=1.1mm,一次加工，ap=1mm2):确定进给量，根据切削用量简明手册表1.6，刀尖圆弧半径r=0.5mm,f=0.25按ck6140机床说明书f=0.25mm/r3）.计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）v=式中式中=189.8,=0.15,=0.3,m=0.2,=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=108.82m/min 2).确定机床主轴转速：=按机床说明书，机床主轴转速108.82r/min,切削速度为392.03m/min3).计算切削公时：按工艺手册表6.2-1取l=2mm,=0mm,=0=工序12：精车62，87的外圆(1):计算切削用量1）确定外圆最大加工余量，已知外圆最大加工余量为0.3mm，一次加工，ap=0.15mm2):确定进给量，根据切削用量简明手册表1.6，刀尖圆弧半径r=0.5mm,f=0.15mm/r按ck6140机床说明书f=0.25mm/r3）.计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）v=式中式中=189.8,=0.15,=0.2,m=0.1,见切削手册表1.28，=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=273.18m/min按机床说明书，=273.18r/min,机床主轴转速902.34r/min3).计算切削公时：按工艺手册表6.2-1取l=2mm,=0mm,=0=工序13：切2*0.5的槽及倒角（1）：加工条件刀具：刀片材料为yg6,刀头直径为2mm，计算切削用量（1） 切2*0.5的槽及倒角1） 确定切槽最大加工余量，已知切槽的最大加工余量为2mm，切槽的最大加工余量可按2z=1mm,一次加工，ap=0.5m2） 确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.7，以及工件直径为62m时 f=0.16mm/r按ck6140数控车床说明书取f=0.16mm/r3)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=式中式中=54.8.8,=0.15,=0.4,m=0.2,见切削手册表1.28，=1.51，=0.8，=0.96， =0.78，=0.97所以=49.2m/min4)确定机床主轴转速：=按机床说明书，机床主轴转速252.72r/min,切削速度为49.2r/min最后，将以上各工序切削用量.工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中。三、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导教师协商，决定设计10-12道工序-粗精车87、62