法兰盘制造工艺

1、广东工业大学华立学院广东工业大学华立学院 课课 程程 设设 计（论文）计（论文） 课程名称课程名称 机械制造技术基础 题目名称题目名称 法兰盘制造工艺 学学 部（系）部（系）机电与信息工程学部 专业班级专业班级 10 机械设计制造及其自动化 3 班 学学 20 12 年年 12 月月 28 日日 序言序言 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

2、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

3、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。 目录目录 1 1 零件的分析零件的分析.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 2 工艺规程设计工艺规程设计.2 2.1 确定毛

4、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 总总 结结.17 参考文献参考文献.17 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，

5、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

6、差表各尺寸公差分别为： 零件外形： 0 016 . 0 50 2 . 0 0 38 0 84 . 0 85 2 . 0 0 57 2 . 0 0 34 零件内形： 002 . 0 005 . 0 62 孔心距: 23 . 0 60 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

7、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

8、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

9、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。 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 ： 表表 2-12-1 车车外圆外圆 8585 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm)2 1

10、进给量 f (m/r) 0.50.5 表表 2-22-2 平右端面平右端面 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 21 进给量 f (m/r) 0.50.5 表表 2-32-3 粗精车两个环槽粗精车两个环槽 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 21 进给量 f (mm/r) 0.50.5 表表 2-42-4 粗精车粗精车 62k762k7 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 21 进给量 f (mm/r) 0.50.5 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 8585 （1）第一次走刀 计算切削用量

11、 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/min v yx p m V c k faT C v v v 2）确定机床主轴转速 ，经查表取 n= 400r/min。min/ 3 . 388 1000 nr d V w C min/296.114 1000 Vm dn 3）检验机床功率. Fc=CFc. KFe ap xFc f yFc Ve nFc 其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp=0.94 75 . 0 ) 650 6

12、6 ( ,KFr=0.89 Fc=1011.09N。 切削消耗的功率 pc 为： Pc=KW FcVc 5 . 3 60000 6 . 207855 60000 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。 已知：CFp=1940 ,XFp=0.9 ,yFp=0.6 ,nFp=-0.3 故代入公式如下； Fp=CFp.KFp xFp ap yFp f

13、 Vc yFp Kmp=0.897； 35 . 1 ) 650 66 ( 得 Fp=150.9N 而轴向切削力，Ff=CFf, , , KFf，CFf=2880,XFf=1 ap xFf f yFf Vc AFf ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17 于是轴向切削力 Ff=2880 x2xxx0.923x1.17=377.830 5 . 0 5 . 0 84.124 4 . 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 . 15009.1011( 1 . 0830.377

14、)FpFc 5）切削工时计算： = 0.225min 5 . 0400 4321 fn LL t （2）第二次走刀： 1） ap= 1 mm 2） f=0.5mm/r 3） = 123.099 m/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=450r/min。min/6149.450 8714 . 3 099.12310001000 nr x x d V w C min/931.122 1000 Vm dn 5)切削工时 =0.20min 5 . 0450 4311 xfn LL t 2.4.2 平右端面 （1） 第一次走刀 1）ap=2

15、mm 2) f=0.5mm/r 3）m/min943.110 04 . 1 97 . 0 81 . 0 89 . 0 44 . 1 242 5 . 0260 15 . 0 15 . 0 2 . 0 xx xxxxx vc 4）确定机床主轴转速 经查表按机床选取 n=400r/min。 min/28.163 1000 Vm dn 5)切削工时 =0.11min fn LL t 1 （2）第二次走刀 1）ap=1mm 2) f=0.5mm/r 3） =123.099m/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 按机床查表取 n=450r/min。 min/

16、038.178 1000 Vm dn 5）切削工时 =0.09min fn LL t 1 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/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=250r/min。min/2170.267 1000 nr d V w C min/ 6 . 258 1000 Vm dn 5）切削工时 =0.094min fn LL t 1 （2） 第二次走刀 1） ap=0.1mm 2) f=0.5mm/r 3) =130.24648m/min

17、v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=320r/min。min/.18815.329 1000 nr d V w C 1000 V dn 5）切削工时 =0.29min fn LL t 1 2.4.4 粗精车 62k7 （1）第一次走刀 1）ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3) =109.078m/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=400r/min。min/6848.408 1000 nr d V w C min/ 7 . 106 1000 Vm dn 5

18、) 切削工时 =0.0.155min fn LL t 1 (2) 第二次走刀 1）ap=1mm 2) f=0.5mm/r 3)=130.2464m/min 51 . 0 8 . 260 15 . 0 15. 02 . 0 97 . 0 81 . 0 04 . 1 8 . 044 . 1 242 xx xxxxx k faT C v v yx p m V c v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=500r/min。min/997.487 1000 nr d V w C min/45.133 1000 5008514 . 3 1000 Vm xxdn 5) 切削工时 =0.12min

19、 5 . 0500 1291 fn LL t 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。m 加工余量、刀量、进给量表及走到次数。 表表 2-52-5 车外圆车外圆 50h650h6 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 20.9 进给量 f (m/

20、r) 0.50.5 表表 2-62-6 平台阶面平台阶面 124124 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 20.9 进给量 f (m/r) 0.50.5 表表 2-72-7 车环槽，车环槽，3X13X1 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 1.1 进给量 f (mm/r) 0.51 表表 2-82-8 精车外圆精车外圆 50h650h6 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 0.08 进给量 f (mm/r) 0.5 表表 2-92-9 平部分面平部分面 第一次走刀 背吃刀量 ap (mm) 0.1 进给量 f (mm/r) 0.51 表表 2-102-10 平左端面平左端面

21、第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2.80.2 进给量 f (mm/r) 0.510.51 表表 2-112-11 车内孔车内孔 3838 第一次走刀第二次走刀 背吃刀量 ap (mm) 2.80.2 进给量 f (mm/r) 0.510.51 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 v yx p m

22、V c k faT C v v v 据算出 Vc=105.078。 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=710r/min。min/ 5 . 597 1000 nr d V w C min/846.124 1000 7105614 . 3 1000 Vm xxdn 5）检验机床功率. Fc=CFc. KFe ap xFc f yFc Ve nFc 其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp=0.94 75 . 0 ) 650 66 ( ,KFr=0.89 Fc=1011.09N。 切削消耗的功率 pc 为： Pc=KW FcVc 1038 . 2 60000 0

23、9.1011 60000 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.KFp xFp ap yFp f Vc yFp Kmp=0.897； 35 . 1 ) 650 66 ( 得 Fp=150.9N 而轴向切削力，Ff=CFf, , , K

24、Ff, CFf=2880, XFf=1 ap xFf f yFf Vc AFf ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17 于是轴向切削力 Ff=2880 x2xxx0.923x1.17=377.830 5 . 0 5 . 0 84.124 4 . 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 . 15009.1011( 1 . 0830.377)FpFc 7)切削工时计算 =0.04788min 5 . 0710 171 xfn LL t （2）第二次走刀： 1）ap=0.9

25、mm 2) f=0.5mm/r 3）vc =125.237 4）确定机床主轴转速 ，经查表取 n=710r/min。min/57.764 5214 . 3 237.12510001000 nr x x d V w C min/9288.115 1000 9 . 05 1000 Vm dn 5)切削工时 =0.04478min 5 . 0710 9 . 051 xfn LL t 2.4.6 平台阶面 124 (1) 第一次走刀 1）ap=2mm 2) f=0.5mm/r 3) m/min078.109 04 . 1 97 . 0 81 . 0 89 . 0 44 . 1 242 5 . 0260

26、 15 . 0 15 . 0 2 . 0 xx xxxxx vc 4）确定机床主轴转速 ，经查表按机床选取 n=250r/min。min/491.271 1000 nr d V w C min/34.97 1000 Vm dn 5)切削工 时 =0.312min fn LL t 1 （2）第二次走刀 1）ap=0.9mm 2) f=0.5mm/r 3） =130.237m/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=320r/min。min/237.130 1000 nr d V w C min/595.124 1000 Vm dn

27、 5） 切削工时 =0.236min fn LL t 1 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/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=900r/min。min/45.80 1000 nr d V w C min/8652.141 1000 Vm dn 5）切削工时 =0.00893min fn LL t 1 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) =

28、175.129m/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1400r/min。min/.27.1405 1000 nr d V w C min/679.220 1000 Vm dn 5) 切削工时 =0.01725min fn LL t 1 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/min v yx p m V c k faT C v v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=450r/min。min/786.449 1000 nr d V w

29、 C min/212.179 1000 Vm dn 5) 切削工时 =0.16156min fn LL t 1 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/min 51. 08 . 260 15 . 0 15. 02 . 0 97. 081 . 0 04 . 1 8 . 044 . 1 242 xx xxxxx k faT C v v yx p m V c v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=710r/min。min/91.698 5014 . 3 7297.10910001000 nr x x d V

30、w C min/47.111 1000 7105014 . 3 1000 Vm xxdn 5) 切削工时 =0.0325min 57 . 0 710 8 . 216251 Xfn LL t (2) 第二次走刀 1）ap=0.2mm 2) f=0.51mm/r 3） =162.0209m/min 51 . 0 2 . 060 15 . 0 2 . 0 97 . 0 31 . 0 04 . 1 8 . 044 . 1 242 xx xxxxx k faT C v v yx p m V c v v 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1120r/min。min/27.1038 50 0209

31、.1631000 nr X X 5) 切削工时 =0.0161min 51 . 0 1120 2 . 016251 Xfn LL t 2.4.11 车内孔 38 (1)第一次走刀 1）ap=2.8mm 2) f=0.51mm/r 3) m/min048.1092 5 . 08 . 2 04 . 1 97. 08 . 044 . 1 242 35 . 0 15 . 0 2 . 0 60 xx XXXX vc 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表min/048.1092 3214 . 3 72971091000 50 0209.1631000 nr X XX X X n=1120r/min。 dw

32、=32 min/53.112 1000 Vm dn 5）切削工时 =0.043min 51 . 0 1120 8 . 2221 Xfn LL t （2）第二次走刀 1）ap=0.2mm 2) f=0.51mm/r 3)163.02098m/min 35 . 0 115 . 0 2 . 0 5 . 02 . 0 04 . 1 97 . 0 8 . 044 . 1 242 60 XX XXXX vc 4）确定机床主轴转速 ，经按机床查表取 n=1400r/min, dw=37.6min/ 7 . 1380 6 . 3714 . 3 0209.1631000 nr X X min/28.165 10

33、00 Vm dn 5） 切削工时 min/84.175 1000 1205014 . 3 1000 Vm XXdn =0.03109min 51 . 0 1400 2 . 0221 Xfn LL t 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/min 9 251000 由【1】表 3-9 机

34、床转速取 850r/min 现取 nw = 850r/min 所以实际切削速度 v = m/min = 24m/min 1000 8509 切削工时：t = = 0.20 min 09 . 0 850 312 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/min 15 601000 按机床选取：nw = 1320r/min 实际切削速度：v = 67.2m/min 切削工时：t = = 0.05min 2 . 01320 39 2.4.14 钻攻 M12 钻加工螺纹底孔 10 f

35、= 0.15 mm/r vc = 65m/min ns = =2070 r/min 10 651000 按机床选取 nw = 2280 r/min 实际切削速度 v = = 71.6 m/min 1000 228010 钻削时间： 由于 l = 14mml1 =3mml2 = 0 t 1= = 0.05 min 15 . 0 2280 314 攻 M12 螺纹 t 2= 2 = 0.13 min 110015 . 0 45 . 314 耗时 t = t1 + t2 = 0.13 + 0.05 = 0.18 min 工序 20： 2.4.15 用专用夹具，钻 6 深孔 机床：Z525 立式机床。

36、 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/min w c d v1000 6 271000 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/min 1000 13606 切削工时：l1=3mm,l2=2mm,l=8mm t =0.13min w fn lll 21 136013 . 0 185 工序 25：