法兰盘机械制造工艺设计毕业设计论文

毕业设计课题:法兰盘机械制造工艺设计学生姓名:学号:专业:机电一体化班级:院（系）:机械与电子信息工程学院指导教师:职称:二○一四年十二月七日

目录摘要 1Abstract 2第一章绪论1.1 31.2 31.3 4 第二章零件的分析2.1 52.2 5 6第三章零件毛坯的选择 7 8工艺规程设计 10 10 104.13零件表面加工方法选择 11确定工艺过程方案 114.3主要机加工工序简图 12 5.1问题的提出 185.2夹具设计 185.3工序尺度精度分析 19 5.4刀具类型确定 19 5.5量具类型确定 195.6极限量具公差确定 205.7差带图公 215.8工艺过程卡和工序卡 25参考文献 29致谢 30第第页摘要工艺学是研究机械加工工艺技术和夹具设计为主的技术学科具有很强的实践性要求学习过程中应紧密联系生产实践同时它又具有很强的综合性。本次毕业设计研究的课题是法兰盘加工工艺及夹具的设计，主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用、结构和工艺的分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的具体加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸。第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制定工艺路线方案，通常情况下制定两种以上的工艺路线方案，通过工艺方案的比较分析，再确定出可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证的工艺路线方案。第三步，根据已经确定的工艺路线，选择加工设备及工艺装备，再确定每一工步的切削用量及时间定额。第四步，设计工序Ⅶ—钻法兰盘4mm斜孔的夹具。先提出夹具设计任务，选择定位基准，再确定夹具结构方案，然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。最后，把整个设计过程整理为设计说明书和图纸，至此整个设计基本完成。AbstractTechnologyisthetechnologyresearchofmechanicalprocessingtechnologyandfixturedesignhasastrongpracticalrequirementsshouldbecloselycombinedwiththeproductionpracticeanditalsohastheverystrongcomprehensivelearningprocess.Thisgraduationdesigntopicisflangeandfixturedesignprocess,themaincontentsareasfollows:Firstofall,theanalysisofparts,ismainlytoofparts,structureandprocess,throughthepartsanalysiscan.Thebasicsolutionofparts,andprocessanalysiscanknowpartsoftheprocessingsurfaceandprocessingrequirements.Accordingtothespecificpartdrawingprocessingrequirements,determinethemanufactureofblankshapeandsize.Thesecondstep,thechoiceofthebasesurfacetodeterminetheprocessingofcrudeandrefinedbaselinebenchmark.Accordingtothechosenbenchmark,thecraftrouteformulationplan,thedevelopmentofprocessrouteswithtwoormoreoptionsnormally,throughtheprocessofschemecomparisonandanalysis,thendeterminecanmakethegeometry,sizeprecisionandpositionprecisionandothertechnicalpartsrequirementsarerouteplanreasonableassurance.Thethirdstep,accordingtotheprocessroutehasbeendetermined,thechoiceofprocessingequipmentandprocessequipment,thendeterminethecuttingparametersandthetimeforeachstepofthequota.Thefourthstep,thedesignprocedureofVII-Drillingflange4mmTheinclinedholejig.Thefirstproposedfixturedesigntask,selectthelocatingdatum,andthendeterminethefixturestructure,thewholedesignprocessforthedesignspecificationsanddrawings,thusthewholedesignisbasicallycompleted.第一章绪论1.1随着机械制造业的发展和科学技术的进步，机械制造工艺的内涵和面貌下不断发生变化，近一二十年的技术进展主要表现在以下几方面：（1）常规工艺的不断优化常规工艺的方向是实现高效化、精密化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗少污染的先进实用工艺为主要目标，同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测控制系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业所采用。（2）新兴加工方法的不断出现和发展新兴加工方法包括精密加工、细微加工、特种加工及高密度能加工、新硬材料加工技术、表面功能性覆盖技术和复合加工，以适应机械产品更新换代对制造工艺提出的更高、更新的制造模式。（3）自动化等高新技术与工艺的紧密结合微电子、计算机和自动化技术与工艺及设备相结合，使传统工艺面貌产生显著、本质的变具设计、计算机辅助装配工艺设计和智能制造系统等。夹具最早出现在18世纪后期在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度。随着科学技术的不断进步夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约有数千甚至近万套夹具；数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（4）采用以液压站为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高生产率。法兰盘由英国传入我国，早期的工人将Flange音译为法兰。法兰盘在我国机械行业、建筑行业和水利水电行业应用及其广泛。近几年来，我国在法兰的制造领域和研发领域取得了一定的突破，因产业链和市场的影响，加上政策的支持，大量的工厂和个人加工作坊开始大批量的生产和销售法兰成品。经调查发现，近几年全球在法兰方面的市场容量联创新高，产销规模大幅图型和功能的法兰产品层出不穷。第2章2.1零件的机构及其分析Flange）又称法兰盘或者突缘，通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西的一种零件。主要用来使管子与管子相互连接的，连接于管端；可用于连接其它零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。法兰上有孔眼，构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成，垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平方式。本次设计题目给定的法兰盘在数控机床里起支承和导向作用，是回转体零件，本法兰盘是回转面和平面的结合，内部由阶梯和螺纹孔组成，此零件的结构较简单，但是零件的精度要求高，有良好的减振性，铸造性能好。要求有较高的耐磨性，较高的强度和回转稳定性。2.2零件生产纲领和类型根据设计题目给定的条件：年产量3500件，设其备品率6%2%制定该零件的机械加工工艺规程。10-R2～R3、多肉、裂痕等缺陷；④铸件表面倒角为1³45°⑤去毛刺、锐边倒钝；⑥材料：HT150，质量：1.34kg（轻型零件）。年生产纲领为：N（11Qn=3500(1+6%)³（1+2%)=3785件/年(式2.1)查表可知该产品为中批生产。2.3零件的工艺分析本法兰盘其材料为HT1501.34kg及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。(1)法兰盘的精度要求①外圆：80h11mm，公差等级为IT11，表面粗糙度Ra1.6um；120±1mm，未注公差尺寸，表面粗糙度Ra3.2um；52g6mm,公差等级为IT6，表面粗糙度Ra1.6um。②圆孔：.0036mm，公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6um，与0100-29.0052mm同轴度0.04；.0mm，公差等级为IT6，表面粗糙度Ra1.6um；65mm，未注公差尺寸，表面粗糙度Ra1.6um。③螺纹：5.1Mmm，普通细牙螺纹，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra3.2um。120±1的轴心线距离20040.05.34mmIT11，表面粗糙度为Ra3.2。(2)法兰盘的位置精度①端面：.0-.00-52mm右端面距0.00-80mm左端面60mm，表面粗糙度为Ra3.2um；120±1右端面距80h11左端面47mm，表面粗糙度为Ra1.6um；120±左端面距右端面15mm，表面粗糙度为Ra3.2um；②切面：大圆切面与120±1mm的轴心线距离20.040.0534mm。③斜孔：4mm孔轴线与0-.00-52轴线夹角为o.45，且距离120外圆面33mm。3.1确定毛坯制造的形式现有的设备和技术经济性等因素来决定。本次设计加工的零件是“法兰盘”，年产量为中批，材料为HT150，为了使铸件的加工余量小以保证加工精度，一模多用（模可以重复使以毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，只铸除内孔36mm、62mm，不铸出。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。3.2查阅[10]P38表2.2-42.2-3可得零件材料为HT150寸公差等级采用CT9，机械加工余量等级为MA-G级，同时根据个加工表面铸件机械加工余量如下表：表表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说明M1、M560F3.0端面M2、M615F3.0端面M820F3.0端面M352F5外圆面M4120F5外圆面M780F5外圆面K136F2内圆面K262F2内圆面K362.4F1.6内圆面查阅[10]P44表2.2-610～205mm，故内孔36mm、62mm铸出，而孔18mm、3-16.5mm、3-11mm、4mm均不铸出。为简化零件铸造工艺，缩短铸造周期，同时结合以下因素分析：(1)圆角半径的确定对于砂型及金属型铸件一般统一用R3或R5，本零件的铸造圆角半径为R3；(2)对加工孔.0036mm、、.0mm的同轴度有影响。对加工3-16.5mm、3-11mm的同轴度有影响。根据铸件表面的机械加工余量，确定铸件各表面基本尺3.3.3.2.个表面铸件的加工表面尺寸及偏差第四章工艺规程设计4.1基面的选择定位基准的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择的正确与合理，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，更有可能造成零件大批报废，使生产无法正进行的情况。4.11选择粗基准面因为法兰盘可看作盘类或轴类零件，按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（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；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准）。同时,52g6外圆既是精度最高又是壁厚最薄的表为保证加工要求。固选52g6外圆及右端面为粗基准。4.12选择精基准面法兰盘的外圆52g6既是装配基准，又是设计基准。根据零件图的设计基准来制定工艺的精基准。由于零件的设计基准为52g6所以在设计工艺方案时以52g6外圆为精基准来加工各外圆表面,以52g6右端面为精基准来加工其他端这可避免由于基准不重合而产生的误差，选用外圆52g6为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。4.13零件表面加工方法选择法兰盘的加工面又外圆、内孔、端面、槽及小孔等。HT150，参考《机械制造工艺设计简明手册》有关资料，其加工方法如下：⑴80mm外圆面；公差等级为。表面粗糙度Ra1.6m，需粗车半精车精车（表1.4-6）。⑵外圆面；未注公差尺寸，根据规定其公差等级安Ra3.2m，需粗车半精车。⑶52mm外圆面；公差等级为表面粗糙度为m，需：粗广西工业职业技术学院实验、实训及设计用纸车半精车精车⑷62.4mm、620.015规定公差等级为IT7表面粗糙度为Ra1.6m，已铸出。根据表1.4-7半精镗精镗。⑸.0036内孔；为未注公差尺寸，GB180-79规定公差等级为，表面粗糙度为Ra1.6m，毛坯已锻出。根据表1.4-7加工方法可采取：粗镗半精镗精镗于加工62.4mm、.0用镗孔加工方法，固选用：粗镗半精镗精镗。⑹端面；端面尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra1.6m、Ra3.2m、Rz50mRa1.6m半精车精车。要求Ra32m的端面：粗车半精车。要求Ra250m的端面：粗车即可（表1.4-8）。⑺槽;槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14m、Ra3.2m，需采用：（参考表1.4-8）。Ra3.2m、精度等IT6，攻螺纹即可。⑼3-的内圆表面粗糙度为，需进行钻孔（查表14-7）。⑽孔和斜孔4，未注明尺寸公差表面粗糙度m，只需要进行钻孔。⑾平F20.040.05.34；公差等级为，表面粗糙度为Ra3.2，需：半精铣。⑿平面G；未注明公差。根据规定其公差等级IT12表面粗糙度为Ra50m，需粗铣即可。4.2确定工艺过程方案技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通降低生产成本。零件加工表面代号见图4.14.3主要机加工工序简图1、铸铸造、清理2、热处理正火3、粗车φ52029.001.0的外圆、长度方向为15的右端面、长度为60的右端面、φ1201的外圆4、粗车φ80.00的外圆、长度方向为60的左端面和长度方向为的左端面5、半精车φ52029.001.0的外圆和φ1的外圆、粗镗φ3602.00的内孔、半精镗φ3602.00的内孔6、粗镗φ62.4、φ62015.0、φ65、及4X0.5的槽、φ58的内孔、半精镗φ65、φ62015.0及4X0.5M64X1.5的螺纹7、粗铣长度为54的左端面和长度为34.530.080.0的两平面8、钻3-φ的孔、扩3-φ的孔9、钻出φ18和φ4的孔10、热处理：退火11、去毛刺（在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺）12、清洗吹净在乳化液中清洗法兰盘，保证没有铁削、油污和其他赃物，清洗时间不少于3min，清洗的同时通入压缩空气以提高清洗效果，清洗后用压缩空气吹净零件，并用擦布擦净表面。13、检验14、表面淬火15φ8000的外圆和长度为60和15φ52029.001.0向为15的右端面并切出的后倒角16、精镗φ62015.0的孔18、用浮动镗刀块精镗φ36.00的内孔并加工出6X6的半圆槽19、去毛刺吹净20、检验第五章夹具设计5.1问题的提出本夹具用来钻Ф4和Ф6的孔，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便。本夹具使用在Z525型摇臂钻床上，选用螺旋夹紧。5.2、夹具设计(1)定位和夹紧方案的选择：由法兰盘零件的特征，采用一销一端面的定位方式，因此用一心轴和一端面的方式定位法兰盘，经过定位后的法兰盘已经限制了五个自由度，在零件的Ф100平面用螺旋夹紧方式夹紧。（2）切削力及夹紧力计算1)切削力的计算：轴向力：。其中：则：扭矩:，其中：则：2）夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》表1-2-20，查得：当D=32，d=8，e=1.7，Ⅲ型，得夹紧力为=3680（N）3）切削力与夹紧力比较由夹具结构知，轴向力与夹紧力垂直，欲使夹具安全工作，夹紧力产生的摩擦力必须大于轴向力。一般钢铁接触面的摩擦系数为：0.1～0.1