法兰盘工艺设计

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1、西安科技大学高新学院机械制造技术基础学 院： 专 业： 班 级 姓 名 学 号 指导教师 日 期 一 序言 通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、机床夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主

2、轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在工件的夹紧上我选择了勾头压板压紧，定位选择了一面两销，它们有各自的优点和不足，但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。二 零件作用及设计任务CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在

3、主轴箱上，靠法兰盘定心。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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。三 计算生产纲领、确定生产类型设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ + )=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)法兰盘的年产量为4200件，查表可知该

4、产品为中批生产。四 零件的分析1.零件的作用本次设计课题给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，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。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。2.零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以20mm的孔为中心 ,包括：mm的外圆柱面及左端面, 尺寸为mm的圆柱面,91mm的外圆柱面、右端面及上面的4个9mm的透孔， mm的外圆柱面及上面的6mm，4mm的孔, 91mm端面上距离中心

5、线分别为34mm和24mm的两个平面。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。五 确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料是HT200。由于该零件是中批生产,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，法兰盘因毛坯比较简单，从提高生产率和保证加工精度上考虑，采用铸造毛坯时一般是批量铸造，再进行机械加工。另外毛坯尺寸可以通过确定加工余量后再决定。六 工艺规程设计1.定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得合理，可

6、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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准。可以法兰盘右端 45的外圆及 90的右端面作为粗基准。在车床上用三爪卡盘夹紧45外圆可同时削除五个自由度，再以 90的右端面定位，从而达到完全定位。（2）精基准的选择主要应

7、该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。2.制定工艺路线制定工艺路线应当使零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用性的机床配以专用夹具，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，以便降低生产成本。（1）工艺路线方案一工序1 车柱体的右端面，粗车 90右端面，车槽32，粗车、半精车外圆 ，车右端倒角工序2 粗车100柱体左、右端面，粗车90柱体左端面，半精车100左、右端面、90左端面，粗车外圆45 、100、90，半精车外圆45 、100、90，车100柱体的倒角，

8、车45 柱体的过度倒圆工序3 精车100左端面，90右端面工序4 钻、扩、粗铰、精铰孔 20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角工序5 半精铣91圆柱面上离中心线34mm的平面工序6 半精铣91圆柱面上离中心线24mm的平面工序7 精铣91圆柱面上离中心线24mm的平面工序8 磨削91圆柱面上离中心线24mm的平面工序9 钻4孔，铰 6孔工序10 钻 49孔工序11 磨削外圆面 100， 90工序12 磨削B面，即外圆面、100右端面、90左端面工序13 抛光B面工序14 去毛刺工序15 刻字刻线工序16 镀铬工序17 检测入库。（2）工艺路线方案二工序1 粗车100左端面工序2 粗车100右端面及

9、外圆，粗车45端面及外圆，粗车91的端面及外圆工序3 钻、扩，绞20的孔 工序4 半精车100的端面及外圆，半精车91的端面及外圆，车100、91外圆上的倒角，车20孔的倒角工序5 半精车45的端面及外圆，半精车91的右端面，车32退刀槽，车45两端的倒角工序6 精车100的端面及外圆，精车45的外圆，精车91的右端面及外圆工序7 粗铣91圆柱面上的两个平面工序8 半精铣91圆柱面上离中心线34mm的平面工序9 半精铣91圆柱面上离中心线24mm的平面工序10 精铣91圆柱面上离中心线24mm的平面工序11 磨削91圆柱面上离中心线24mm的平面工序12 磨削45外圆和100外圆工序13 磨削

10、B面工序14 钻49通孔工序15 钻4孔，铰6孔工序16 抛光B面工序17 去毛刺工序18 刻线，刻字工序19 镀铬工序20 检验入库3. 工艺方案的比较与分析上述两种工艺方案中：方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 20mm，很难保证其圆跳动的误差精度等。方案二是从左端面加工到右侧，以外圆作为粗基准加工左端面及 20mm的孔，又以孔为精基准加工。因此选择方案二作为加工工艺路线比较合理。4. 确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸“法兰盘”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.4kg，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及

11、毛坯尺寸如下表：（1）mm外圆工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精磨外圆0.2450.017 精车外圆0.445.20.039 半精车外圆1.445.60.1粗车外圆3470.3毛坯5501.0（2）外圆表面mm工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差精车外圆0.51000.24半精车外圆1.510050.30粗车外圆41020.6毛坯61061.6（3）B面工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6450.6半精车外圆1.445.60.7粗车2471.0毛坯4492.0（4）B面中两个端面：工序名称工序余量精车0.2半精车0.

12、8粗车2毛坯3（5）孔20mm工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精铰0.1200.04520铰孔0.219.90.08419.9扩孔1.719.70.119.7钻孔1818+0.618毛坯200（6）mm外圆工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.5900.6半精车外圆1.590.50.7粗车4921.0毛坯6962.0（7）mm的右端面工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车端面0.2940.6半精车端面0.894.20.7粗车2951.0毛坯3972.0（8） mm左端面工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸

13、及公差精车端面0.2910.6半精车端面0.891.20.7粗车2921.0毛坯3940.6（9）mm右端面：工序名称工序余量精车0.2半精车08粗车2毛坯3（10）mm圆柱面上离mm孔中心线34mm的平面工序名称工序余量半精铣0.7粗铣10.3毛坯11（11）mm圆柱面上离mm孔中心线24mm的平面工序名称工序余量精磨0.05精铣0.15半精铣07粗铣20.1毛坯215. 确定设计参数工序2（1）粗车外圆1）选择刀具选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-102）

14、确定切削用量（a）确定背吃刀量粗车的余量为2mm（半径值），一次走刀完成，即（b）确定进给量f 根据手册，得f=0.4-0.9，取f=0.56mm/r（c）确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.56mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为：则根据按CA6140车床的转速列表查得与316r/min相近的转速为n=320r/min，得实际切削速度为确定，f=0.56mm/r，n=320r/min，v=50.27m/min（2）粗车外圆1）选择刀具选用90焊接式直头外圆车刀，刀片厚度为5mm，刀具材料为YG8硬质合金，前刀面

15、带倒棱形，前角为10，后角为6，主偏角为90，副偏角为8，刀尖角圆弧直径为0.5，刃倾角为-102）确定切削用量（a）确定背吃刀量粗车的余量为2mm（半径值），一次走刀完成，即（b）确定进给量f 根据手册，得f=0.6-1.2，取f=0.79mm/r（c）确定切削速度 当使用YG8硬质合金刀加工HT200（190HBS），f=0.79mm/r，查出，由于实际情况，在车削过程中使用条件的改变，查切削速度修正系数为：Vc=则根据按CA6140车床的转速列表查得与144r/min相近的转速为n=160r/min，得实际切削速度为确定，f=0.79mm/r，n=160r/min，v=48.25m/mi

16、n工序 3 钻、粗绞20的孔（1）钻孔1）机床的选择：选用CA6140卧式车床2）刀具的选择：选用直径18mm高速钢标准锥柄麻花钻3）切削用量选择：查表得：f=0.2-0.4mm/r，进给量取f=0.32mm/r当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.32mm/r，查出， 则根据按CA6140车床的转速列表查得与424.2r/min相近的转速为n=400r/min，得实际切削速度为确定，f=0.32mm/r，n=400r/min，v=22.62m/min（2）扩孔1）机床的选择：选用CA6140卧式车床2）刀具的选择：选用直径19.8mm高速钢标准锥柄扩孔钻3）切削用量选择：查表得：

17、f=0.9-1.1mm/r，进给量取f=0.96mm/r当使用高速钢标准锥柄麻花钻加工HT200，f=0.96mm/r，查出， 则根据按CA6140车床的转速列表查得与168.7r/min相近的转速为n=140r/min，得实际切削速度为确定，f=0.96mm/r，n=140r/min，v=8.7m/min（3）铰孔1）机床的选择：选用CA6140卧式车床2）刀具的选择：选用直径19.94mm高速钢锥柄机用铰刀3）切削用量选择：查表得：f=1.5-3.0mm/r，进给量取f=1.6mm/r转速为n=140r/min与扩孔相同，得实际切削速度为确定，f=1.6mm/r，n=140r/min，v=

18、8.77m/min（4）精铰孔1）机床的选择：选用CA6140卧式车床2）刀具的选择：选用直径20mm高速钢锥柄机用铰刀3）切削用量选择：查表得：f=1.5-3.0mm/r，进给量取f=1.6mm/r转速为n=140r/min与扩孔相同，得实际切削速度为确定，f=1.6mm/r，n=140r/min，v=8.796m/min工序7 粗铣90圆面两侧面（1）刀具选择根据机械制造工艺设计简明手册表3.1及铣刀样本手册，选锯片铣刀，外径160mm，内径32mm，B=3mm, Z=28。（2）切削用量 切削深度，一次走刀完成切削。 （3）选X63W卧式铣床，使用专用夹具。由切削手册表3.5当机床功率为

19、5-10KW，采用YG6硬质合金材料加工铸铁fz=0.140.24mm/z，取fz=0.14mm/z.（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量手册表3.7, 铣刀齿后刀而最大磨损限度为1.5mm，由切削用量手册表3.8，铣刀直径do=160mm, 则硬质合金盘铣刀T=150min（5）确定切削速度1）由切削手册表3，13，当取v=130m/min时n=258 .6r/min。根据X63机械说明书取主轴转速n=60r/min.则实际切削速度为v=30.16 m/min2）当n=60 r/min时，工作台的每分钟进给量 。由X63机床说明书取。工序8 半精铣90圆面34mm侧面（1）刀具选择

20、根据机械制造工艺设计简明手册表3.1及铣刀样本手册，选高钢镶齿三面刃铣刀，外径160mm，内径40mm，l=20mm, Z=22。（2）确定铣削深度 切削深度，一次走刀完成切削。 （3）选X63W卧式铣床，使用专用夹具。 由切削手册表3.5当机床功率为5-10KW，采用YG6硬质合金材料加工铸铁每齿进给量为（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量手册表3. 7, 铣刀齿后刀而最大磨损限度为0.2rnrn，由切削用量手册表3.8，铣刀直径do=160mm, 则硬质合金盘铣刀T=150min（5）确定切削速度 由切削用量手册表3.11，取v=30m/min，查表得修正系数 则： n=43r/m

21、in查X63机床说明书选取主轴转速n= 47.5r/ min.则实际切削速度为v=23 .87 m /min，工作台每分进给量 由X63机床说明书选取铣床工作台进给量。工序9 半精铣90右平面（1）工序要求单边加工余量z=0.7mm，选X62W卧式铣床，使用专用夹具。选择刀具:由工艺手册表5.45及铣刀杆手册，选YG6硬质合金端铣刀加工 (由机械制造工艺简明手册表3.1-39)（2）确定铣削深度由于单边加工余量Z=0.7mm，余量不大，故一次走刀完成，则=0.7mm.（3）确定每齿进给量由切削用量简明手册表3.5附表，在X62W铣床功率为7.5kw，工艺系统刚性为低。查实用金属切削加工工艺手册

22、表8-3，YG6硬质合金端铣刀加工，铣刀外径=160mm， D=40mm，L=20mm，Z=24。选每齿进给量=0.11-0.24mm/z ，取=0.2mm/z。精铣时Ra=0.8， f=0.20.3mm/r Ra=0.4， f=0.15mm/r（4）选铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削用量简明手册表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.25mm，由切削手册表3.8铣刀直径=160mm，则T=150min。（5）确定切削速度查实用金属切削加工工艺手册表8-17，取由，根据X62W机床说明书(见切削手册表4.2-39)取主轴转速n =210r/min.则实际切削速度为当n =210r/min时，工作台为

23、每分钟进给量是进给速度。由X62W机床说明书(见切削手册表3.23)取。工序10 精铣90右平面（1）表面粗糙度Ra=0.4，单边加工余量z=0.15mm，选X62W卧式铣床，使用专用夹具.选择刀具:由工艺手册表5.45及铣刀杆手册，选YG6硬质合金端铣刀加工 （2）确定铣削深度由于单边加工余量Z=0.15mm，余量不大，故一次走刀完成，则=0.15mm.（3）确定每齿进给量由切削用量简明手册表3.5附表，在X62W铣床功率为7.5kw，工艺系统刚性为低。查实用金属切削加工工艺手册表8-3，YG6硬质合金端铣刀加工，铣刀外径=160mm， D=40mm，L=20mm，Z=24。选择进给量f=0

24、.15mm/r（4）选铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削用量简明手册表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.25mm，由切削手册表3.8铣刀直径=160mm，则T=150min。（5）确定切削速度查实用金属切削加工工艺手册表8-17，根据X62W机床说明书(见切削手册表4.2-39)取主轴转速n =375r/min.则实际切削速度为工序11磨削24mm平面选用机床：卧式平面磨床M7112并使用专用夹具。MM7112功率为1.5kw，工作台纵向移动速度2.518m/min（1）选择砂轮查工艺手册表3.2-1、3.2-2、3.2-5、3.2-6、3.2-7得：砂轮标志代号：（2）确定砂轮速度查实用机械加工

25、工艺手册表11-184得：22-25m/min （3）工件速度查实用机械加工工艺手册表11-185得：工作台单行程纵向进给量10-20mm/s，取15mm/s。（4）轴向进给速度 （即磨削进给量f）查实用机械加工工艺手册表11-185为8m/min。（5）径向进给量 （磨削深度）加工余量0.2mm，磨削深度，走刀次数约7次七 夹具设计1.设计要求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。经与指导老师协商以及小组人员讨论，决定设计第14道工序钻49mm 孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。2. 夹具设计的有关计算（1）定位基准的选择由零件图可以知道，49 mm孔与

26、零件中心孔轴线有尺寸要求，孔分布在中心孔轴线同心圆 68mm上，可以用中心短销定位。限制2个自由度，夹具的底板限制3个自由度，由于钻孔沿轴向自由度不需要限制，另外，对于90突台铣削的两侧面与轴线有尺寸要求，分别为20mm和12mm,可以在钻模板设计一个侧板限制该面转动，保证尺寸。然后利用钻模板和夹具夹紧零件。（2）定位误差分析1） 定位元件尺寸公差的确定夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：2） 零件规定孔9 mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线34mm ，右边孔距离轴线24mm ，已知孔位置主要由夹具体定位 误差

27、、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02。3. 夹具结构设计及操作简要说明在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧 90突台。装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。八 小结通过这两周的法兰盘夹具设计及工艺路线

28、设计的课程设计，我们掌握了通过零件图来确定加工余量，从而绘制毛坯图，最后通过小组的分工合作计算设计所需参数绘制工艺卡，通过绘制工艺卡片，确定每道工序的定位与夹紧方式。在整个设计过程中每一个同学都对以往所学的知识进行了系统的回顾和复习，同时也更好的将各科知识进行了结合。通过老师的指导，我们对很多设计过程所遇到的问题都进行了解决，也从中学到很多知识，希望以后能够有更多的机会进行课程设计或者实践学习。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。实践证明，此次设计符合课程要求。九 参考文献于骏一，邹青主编机械制造技术基础，机械工业出版社。胡占齐主编机床数控技术，机械工业出版社。徐鸿本主编机床夹具设计手册，辽宁科学技术出版社。王连明，宋宝玉主编机械设计课程设计，哈尔滨工业大学出版社。陈家芳主编实用金属切削加工工艺手册，上海科学技术出版社。陈明主编机械制造工艺及机床夹具设计，机械工业大学出版社。赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社。叶伟昌主编机械工程及自动化简明设计手册，机械工业出版社。曹岩，白瑀主编机床夹具手册与三维图库，化学工业出版社。15