法兰盘84003机械加工工艺规程及铣54mm尺寸平面夹具设计

PAGEIV宁设计说明书法兰盘加工工艺及夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日PAGEI摘要法兰盘是指在一个类似盘状的金属体的周边开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，连接于管端。法兰盘上有孔眼，可穿螺栓，使使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。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，并填满密封面上的凹凸不平处，使联接严密补漏。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力，是管道施工的重要连接方式。关键词：法兰盘，工艺设计，夹具设计全套图纸加V信153893706或扣3346389411目录摘要 I第一部分工艺设计说明书 31零件图工艺性分析 31.1零件结构功用分析 31.2零件技术条件分析 31.3零件结构工艺性分析 42毛坯选择 52.1毛坯类型 52.2毛坯余量确定 52.3毛坯图草图 53机加工工艺路线确定 63.1加工方法分析确定 63.2加工顺序的安排 63.3定位基准选择 73.4加工阶段的划分说明 73.5主要机加工工序简图 74工序尺寸及其公差确定 145设备及其工艺装备确定 166切削用量及工时定额确定 17第二部分铣54mm尺寸平面夹具设计 212.1问题的提出 212.2定位基准的选择 212.3切削力及夹紧力计算 212.4定位误差分析 232.5夹具设计及操作的简要说明 23第三部分课程设计体会 23致谢 24参考文献 25第一部分工艺设计说明书1零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析法兰盘是可用于连接其他零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。本法兰盘是回转面和平面的结合，内部由阶梯孔和螺纹孔组成，其要求有较高的耐磨性，较高的强度和回转稳定性。1.2零件技术条件分析1）法兰盘本身精度：外圆φ80尺寸公差等级IT11，表面粗糙度Ra为1.6μm，φ52尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度Ra为1.6μm，φ120尺寸公差等级IT14，表面粗糙度Ra为3.2μm，内孔φ62公差等级为IT7，φ36尺寸公差等级IT6，φ65表面粗糙度Ra为1.6μm，距离φ36为34.5的平面公差等级IT13。2）位置精度，内孔φ62相对于基准面A、B的跳动量要求为0.04。3）加工此零件时，应尽量统一定位基准，减少装夹次数，这样有利于保证零件的加工精度。1.3零件结构工艺性分析此法兰盘是由回转面和平面组成，由零件图可知，该零件结构较为简单，但零件精度要求高，零件选用材料HT150，该材料用于强度要求不高的一般铸件，不用人工实效，有良好的减振性，铸造性能好。对法兰盘的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排法兰盘加工过程应考虑到这些特点。本次设计的零件图如下：法兰盘2毛坯选择2.1毛坯类型1、根据零件材料HT150确定毛坯为铸件，由于要加工与φ36的孔中心线距离分别为54和34.5的两平面，若毛坯外型铸成φ120的外圆，材料浪费太严重，因此将两平面直接铸出。且3-φ11和3-φ16.5的内孔不铸出，均在钻床上钻出后加工。2.由于本零件要求生产批量为中批量生产，毛坯铸造方法选用金属型铸造（查机械加工工艺设计资料P4表1.2-1），铸造的毛坯尺寸公差等级为8级（查机械加工工艺设计资料P6表1.2-5），选择错型值为0.7（查机械加工工艺设计资料P6表1.2-4）。2.2毛坯余量确定对于批量生产的铸件加工余量（查机械加工工艺设计资料P7表1.2-7），初步将本零件的加工余量定为5mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.8.2.3毛坯图草图3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定该零件是法兰盘，中批量生产。由于此零件较为简单，但精度要求较高，为保证加工精度和表面粗糙度的要求，应尽量减少装夹次数，统一定位基准，由于该法兰盘是由回转面和平面组成，根据具体需要初步确定的加工方法有车、铣、磨、镗、钻等。3.2加工顺序的安排本着先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，先以外圆φ80为粗基准粗车φ52的外圆、长度方向为15的右端面、长度方向为60的右端面和φ120的外圆，调头装夹以φ52的外圆、长度方向为15的右端面为基准粗车φ80的外圆、长度方向为60的左端面和长度方向为15的左端面，再以粗车后的外圆φ80为精基准半精车φ52的外圆、和φ120的外圆粗镗，半精镗φ36的内孔，以φ52的外圆、长度方向为15的右端面为基准粗镗φ62.4、φ62、φ65、及4X0.5的槽、φ58的内孔，继续半精镗φ65、φ62、及4X0.5的槽，车出M64X1.5的螺纹，以外圆φ80为基准粗铣长度为54的左端面和长度为34.5的两平面，以φ36的内孔、φ62.4内孔和长度为60的右端面及34.5的平面定位钻3-φ11和3-φ16.5的孔，然后扩3-φ16.5的孔，然后在继续钻出φ18和φ4的孔，磨φ80的外圆和长度为60和15的左端面，磨φ52的外圆、长度方向为15的右端面并切出3X0.5的槽然后倒角，以φ52的外圆、长度方向为15的右端面为基准精镗φ62的孔，，以φ80的外圆为基准精镗φ36的内孔，然后用浮动镗刀块精镗φ36的内孔并加工出6X6的半圆槽。3.3定位基准选择先以φ80为基准加工φ52的外圆、长度方向为15的右端面和φ120的外圆，再以φ52的外圆、长度方向为15的右端面为基准加工左端部分，再以外圆定位加工内孔和螺纹，以φ36的内孔、6X6的半圆槽和长度为60的右端面定位钻孔、扩孔。3.4加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。3.5主要机加工工序简图1、铸铸造、清理2、热处理正火3、粗车φ52的外圆、长度方向为15的右端面、长度为60的右端面、φ120的外圆4、粗车φ80的外圆、长度方向为60的左端面和长度方向为15的左端面5、半精车φ52的外圆和φ120的外圆、粗镗φ36的内孔、半精镗φ36的内孔6、粗镗φ62.4、φ62、φ65、及4X0.5的槽、φ58的内孔、半精镗φ65、φ62及4X0.5的槽、车出M64X1.5的螺纹7、粗铣长度为54的左端面和长度为34.5的两平面8、钻3-φ11的孔、扩3-φ16.5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15、磨φ80的外圆和长度为60和15的左端面、磨φ52的外圆、长度方向为15的右端面并切出3X0.5的槽然后倒角16、精镗φ62的孔17、精镗φ36的内孔18、用浮动镗刀块精镗φ36的内孔并加工出6X6的半圆槽19、去毛刺吹净20、检验4工序尺寸及其公差确定φ52工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸φ571.8φ571.8粗车φ54.22.80.046φ54.7半精车φ52.41.80.019φ52.9磨削φ520.40.019φ52φ80工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸φ851.8φ851.8粗车φ80.44.60.22φ80.4磨削φ800.40.19φ80φ120工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸φ1251.8φ1251.8粗车φ121.53.51φ121.5半精车φ1201.52120φ62工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸φ571.8φ571.8粗镗φ6030.19φ60半精镗φ61.51.50.074φ61.5精镗φ620.50.03φ62φ65工艺路线工序余量工序尺寸铸φ57粗镗7φ64半精镗1φ65φ62.4工艺路线工序余量工序尺寸铸φ57粗镗5.4φ62.4φ36工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸铸φ311.8φ311.8粗镗φ33.12.10.16φ33.1半精镗φ34.61.50.1φ34.6精镗φ35.610.039φ35.6浮动镗刀块精镗φ360.40.02φ3615工艺路线工序余量工序尺寸铸20粗车4.515.5磨削0.51560工艺路线工序余量工序尺寸铸65粗车4.660.4磨削0.460φ11工艺路线工序余量工序尺寸钻11φ11φ16.5工艺路线工序余量工序尺寸钻11φ11扩5.5φ16.5φ18工艺路线工序余量工序尺寸钻18φ18φ4工艺路线工序余量工序尺寸钻4φ45设备及其工艺装备确定所用的设备有：CA6140、立式铣床、摇臂钻床、清洗机、检验台、外圆磨床。夹具有：三爪卡盘、虎钳、钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具、磨床专用夹具。刀具有：90度车刀、车用镗刀、铣刀、φ11、φ4、φ18、φ16.5钻头、砂轮、切断刀。量具有：千分尺、游标卡尺、专用卡规、专用通规、止规。6切削用量及工时定额确定粗车φ52的外圆、长度方向为15的右端面、长度为60的右端面、φ120时：（T1=T辅T2=T机T3=T工T4=T休）（车刀刀杆尺寸BXH取20X30）切削用量：ap=10.85由表5.3-1得：f=0.9mm/r由表5.3-20查得v=46m/min则n=318x46/57=256.63=257r/mm工时定额：由表3.3-1得：装夹工件时间为0.08min由表3.3-2得：松开卸下工件时间为0.06min，由表3.3-3得：操作机床时间为：（0.02+0.03）X18+0.02+0.02+0.01+0.02=0.97min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.1+0.15+0.08+0.1=0.43minT1=0.08+0.06+0.97+0.43=1.54min由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：T3=56min、T4=15minT基=Ljz/nfap=497.6X5/257X0.9X10.85=1min则T总=T1+T2+T3+T4+T基=73.84min（2）粗车φ80的外圆、长度方向为60的左端面和长度方向为15的左端面：切削用量：（车刀刀杆尺寸BXH取25X25）ap=4.6，由表5.3-1得f=0.8，由表5.3-20查得v=53m/min，则n=318v/d=318x53/85=198.3=198r/min工时定额：由表3.3-1得：装夹工件时间为0.08min由表3.3-2得：松开卸下工件时间为0.06min，由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.02X5+0.02+0.03+0.03X3+（0.03+0.02+0.03+0.02）X9=1.16min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.1+0.09+0.08=0.27minT1=0.08+0.06+1.16+0.27=1.57min由表5.4-1得机动时间为：T2=（0.04+0.03）X3=0.21min由表3.3-33得布置工作地、休息和生理时间分别为：T3=56min、T4=15minT基=Ljz/nfap=460x5/198x0.8x4.6=3.16min则T总=T1+T2+T基+T3+T4=75.94（3）半精车φ52的外圆和φ120的外圆、粗镗φ36的内孔、半精镗φ36的内孔：切削用量：（刀尖圆弧半径取0.5）ap=3由表5.3-2得：f=0.15mm/r由表5.3-20得：v=100m/min则n=318v/d=318x100/55=578.2=578r/min工时定额：（同上）T1=1.2minT2=0.3minT3=56minT4=15minT基=135x5/578x0.15x3=2.29minT总1=T1+T2+T3+T4+T基=74.79min粗镗φ36的内孔：切削用量：ap=2.1由表5.3-3得f=0.3mm/r由表5.3-20得v=110m/min则n=318v/d=318x110/31=1129r/min工时定额：（同上）T1=0.8minT2=0.14minT3=60minT4=15minT基=lz/nfap=100x5/1129x0.3x2.1=0.7minT总2=76.64min半精镗φ36的内孔：切削用量：ap=1.5由表5.3-3得f=0.15mm/r由表5.3-20得v=115m/min则n=318v/d=318x115/33=1108r/min工时定额：（同上）T1=0.4minT2=0.07minT3=60minT4=15minT基=lz/nfap=50x5/1108x0.15x1.5=1minT总3=76.47min则T总=227.9min(4)粗镗φ62.4、φ62、φ65、及4X0.5的槽、φ58的内孔、半精镗φ65、φ62及4X0.5的槽、车出M64X1.5的螺纹时：切削用量：ap=7由表5.3-3得f=0.5mm/r由表5.3-20得v=67m/min则n=318v/d=318x67/57=374r/min工时定额：（同上）T1=2.3minT2=0.5minT3=60minT4=15minT基=lz/nfap=145x5/374x0.5x7=0.55minT总1=T1+T2+T3+T4+T基=78.35min半精镗φ65、φ62及4X0.5的槽时：切削用量：ap=1.5由表5.3-3得f=0.15mm/r由表5.3-20得v=115m/min则n=318v/d=318x115/62=590r/min工时定额：（同上）T1=1.2minT2=0.3minT3=60minT4=15minT基=100x5/590x0.15x1.5=3.77minT总2=80.27min车出M64X1.5的螺纹：切削用量：ap=1.6由表5.3-1得f=1.2mm/r由表5.3-20得v=70m/min则n=318v/d=318x70/62=359r/min工时定额：T1=0.74minT2=0.07minT3=56minT4=15minT基=lz/nfap=50X5/359X1.2X1.6=0.36minT总3=71.83min则T总=230.45min(5)粗铣长度为54的左端面和长度为34.5的两平面：切削用量：ap=2.5由表6.3-2得f=0.25mm/r由表6.3-21得v=120m/min则n=318v/d=318x120/112=341r/min工时定额：由表6.4-1得T2=Lw+L1+L2/vf=50+8+8/120X0.25=2.2min由表3.3-7得操作时间为0.5min由表3.3-8得测量工件时间为0.24minT1=1.98minT3=51minT4=15minT基=lz/nfap=300X5/341X0.25X2.5=7.04minT总=75.02min(6)钻3-φ11的孔：切削用量：ap=15由表7.3-1得f=0.6mm/r由表7.3-11得v=12m/minn=318v/d=318x12/11=347r/min工时定额：T2=Lw+Lf+Lt/fn=15+9.35+0/0.6X347=0.12min(Lf=dm/2cotkr=11/2cot120=9.35)T基=15X11/347X0.6X15=0.05min由表3.3-9得装夹工件的时间为0.17min由表3.3-10得松卸工件的时间为0.15min由表3.3-11得操作时间为0.4min由表3.3-12得测量工件的时间为0.04min则T1=0.76minT3=47minT4=15minT总1=62.81min扩3-φ16.5的孔：切削用量：ap=10由表7.3-2得f=0.6mm/r由表7.3-12得v=25.1m/min则n=318v/d=318X25.1/16.5=484r/min工时定额：由表7.4-1得T2=iw+lf+lt/fn=(10+1.62)/(0.6x484)=0.04min【lf=(dm-dw)/2cotkr=(16.5-11/2cot120=1.62)】由表3.3-9得装夹工件时间为0.17min由表3.3-10的松卸工件时间为0.15min由表3.3-11得操作机床时间为0.42min由表3.3-12得测量工件时间为0.05minT1=0.79minT3=47minT4=15minT基=10x16.5/484x0.6x10=0.06minT总2=62.89minT总=125.7min（7）钻出φ18和φ4的孔切削用量：ap=11由表7.3-1得f=0.8mm/r由表7.3-11得v=13m/minn=318v/d=318x13/18=230r/min工时定额：钻φ18深2的孔：T2=Lw+Lf+Lt/fn=2+5.29+0/0.8X230=0.04min(Lf=dm/2cotkr=18/2cot120=5.29)T基=2X18/230X0.8X2=0.1min钻φ4深11的孔：T2=Lw+Lf+Lt/fn=11+1.18+0/0.8X230=0.07min(Lf=dm/2cotkr=4/2cot120=1.18)T基=11X4/230X0.8X11=0.02min由表3.3-9得装夹工件的时间为0.17min由表3.3-10得松卸工件的时间为0.15min由表3.3-11得操作时间为0.4min由表3.3-12得测量工件的时间为0.04min则T1=0.76minT3=47minT4=15minT总=62.99min（8）磨φ80的外圆和长度为60和15的左端面：切削用量：ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mm/rv=22m/min则n=318v/d=318X22/80=88r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.05min0.03min由表3.3-15得操作时间为0.35min由表3.3-16得测量工件时间为0.08minT1=0.51minT3=60minT4=15minT基=108x0.4/88x0.4x0.4=3.09minT总1=78.6min磨φ52的外圆、长度方向为15的右端面并切出3X0.5的槽然后倒角切削用量：ap=0.4由表10.2-2得f=0.4mm/rv=22m/min则n=318v/d=318X22/52=135r/min工时定额：由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.05min0.03min由表3.3-15得操作时间为0.35min由表3.3-16得测量工件时间为0.21minT1=0.64minT3=60minT4=15minT基=103x0.4/135x0.4x0.4=1.91minT总2=77.55minT总=156.15min(9)精镗φ62的孔：切削用量：ap=0.5由表5.3-3得f=0.15mm/r由表5.3-20得v=115m/min则n=318v/d=318x115/62=590r/min工时定额：（同上）T1=1.2minT2=0.3minT3=60minT4=15minT基=70x5/590x0.15x0.5=7.9minT总=84.4min(10)精镗φ36的内孔：切削用量：ap=1由表5.3-3得f=0.15mm/r由表5.3-20得v=123m/min则n=318v/d=318x123/36=1087r/min工时定额：（同上）T1=0.4minT2=0.07minT3=60minT4=15minT基=lz/nfap=50x5/1087x0.15x1=1.53minT总=77min(11)用浮动镗刀块精镗φ36的内孔切出6X6的半圆槽：切削用量：ap=0.4由表5.3-3得f=0.15mm/r由表5.3-20得v=140m/min则n=318v/d=318x140/36=1237r/min工时定额：（同上）T1=0.4minT2=0.07minT3=60minT4=15minT基=lz/nfap=50x5/1237x0.15x0.4=3.37minT总=78.84min第二部分铣54mm尺寸平面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，需要设计专用夹具。经杨老师指定，决定设计铣54mm尺寸平面。本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。2.1问题的提出本夹具主要用来铣距中心线24mm平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。2.2定位基准的选择由零件图可知，铣54mm尺寸平面为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。2.3切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀d=Φ80mm由《机械制造工艺设计手册》P可查得铣削扭矩M切向力切削功率Pm=2πM·n·10(kw)式中：C=558.6x=1y=0.8d=80k=0.9f=0.13n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有：=19.65(N·m)=491.35(N)Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw)因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m)F=491.35x2=982.7NPm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长,升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件FL=F=式中:F——夹紧力(N)F——作用力(N)L——作用力臂(mm)d——螺杆直径α——螺纹升角——螺纹处摩擦角.——螺杆端部与工件间的摩擦角.——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F====3075.73N显然F=3075.73N>982.7N=F.故本夹具可安全工作。2.4定位误差分析夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨削加工，支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.01。夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。2.5夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用,减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺