法兰盘机械加工基础工艺新版说明书.doc

一、零件分析（一）零件作用题目所给零件是法兰盘（见附图1），其为盘类零件，用于卧式车床上。车床变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔和主轴中间轴承外圆相配，外圆和变速箱体孔相配，以确保主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。（二）零件工艺分析法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定位置要求。现分述以下：1以80孔为中心加工表面这一组加工表面包含：620.015孔及其倒角和和其垂直端面，80h11外表面，两个M641.5槽，36 0+0.62孔和和其垂直端面，52g6外表面B及退刀槽，三个互成12016.5阶梯孔两端面。2以A面为基准加工表面这一组加工表面包含：三个互成12016.5阶梯孔，一个侧面C,一个平面D。这两组表面之间有着一定位置要求，关键是：620.015孔对B端面径向圆跳动公差为0.04mm。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，能够先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，而且确保它们之间位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯制造形式材料为HT15-33。考虑到法兰关键承受静压力，所以选择铸件。（二）基面选择基面选择是工艺规程设计中关键工作之一。基面选择得正确和合理，能够使加工质量得到确保，生产率得以提升。不然，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）粗基准选择。根据相关粗基准选择标准（假如必需首先确保工件上欲加工表面和不加工表面之间位置要求，则应以不加工表面为粗基准），孔620.015和B端面有0.04mm圆跳动公差要求，现选择52g6外表面B为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持外圆A，而且使卡盘端面紧靠A端面，这么能够消除全部六个自由度，达成完全定位。（2）精基准选择。关键应考虑基准重合问题。当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再反复。（三）制订工艺路线制订工艺路线出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到确保。在生产纲领已确定为大批生产条件下，能够考虑采取万能性机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。1工艺路线方案一工序1 粗车16.5端面，粗、精车外圆80h11及车倒角，车两个槽64，车外圆52g6、退刀槽及倒角，车端面A。工序2 扩孔620.015，扩孔36 0+0.62 ，绞孔620.015，绞孔36 0+0.62工序3 车两个槽M641.5，车孔620.015倒角。工序4 镗刀镗R3圆角工序5 铣80h11端面.工序6 钻三个孔16.5，钻三个孔11。工序7 拉槽66。工序8 磨外圆80h11，磨外圆52g6。工序9 铣侧面确保尺寸34.5mm工序10 铣平面确保尺寸54mm 工序11 表面处理，检验入库。2工艺路线方案二工序1 粗车80h11外圆柱面，车120外圆柱面，车80h11端面及倒角，车16.5端面及倒角，精车外圆80h11，粗车620.015孔，精车620.015孔及倒角，车螺纹M641.5，车两个密封槽64。工序2 车52g6端面，车端面A，车52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔36 0+0.62，精车孔36 0+0.62。工序3 钻三个孔16.5，钻三个孔11。工序4 拉槽66。工序5 镗刀镗R3圆角工序6 铣侧面确保尺寸34.5mm工序7 铣平面确保尺寸54mm 工序8 磨外圆80h11，磨外圆52g6。工序9 表面处理，检验入库。3工艺方案比较和分析上述两个工艺方案特点在于：方案一选择对孔36 0+0.62进行铸造然后在机加工（扩、绞），对620.015孔采取先扩后绞。在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工序。方案二选择对孔36 0+0.62进行先钻后车，对620.015孔采取先粗车后精车。在加工过程中，要进行六次装夹，用五套夹具，共七道工序。相比之下，方案工序更为简单。在工序安排中，装夹次数越多，定位次数越多，造成定位误差也就越大，而且所用工时会越多。而且方案一没能完成车螺纹M641.5工序。除此以外，方案二1、2工序可合并为一个工序，两个方案全部没有考虑到零件毛坯为铸件，所以在全部机加工之前，应先安排除砂工序。综合考虑以上各方面，对方案进行改善，改善后具体工艺方案确定以下：工序1 除砂。工序2 粗车80h11外圆柱面，车120外圆柱面，车80h11端面及倒角，车16.5端面及倒角，精车外圆80h11，粗车620.015孔，精车620.015孔及倒角，车螺纹M641.5，车两个密封槽64。（以52g6外圆柱面为粗基准，采取三爪卡盘夹持52g6外圆柱面）车52g6端面，车端面A，车52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔36 0+0.62，精车孔36 0+0.62。（以80h11外圆柱面为精基准，采取三爪卡盘夹持80h11外圆柱面）工序3 钻三个通孔11，钻三个孔16.5，惚沉头孔16.5（以端面A为精基准，）工序4 拉槽66。工序5 镗刀镗R3圆角。工序6 铣侧面确保尺寸34.5mm工序7 铣平面确保尺寸54mm工序8 磨外圆80h11，磨外圆52g6。工序9 表面处理，检验入库。将以上内容一并填入工艺过程卡片，见附表1。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定“法兰盘”零件材料为HT15-33，硬度为170-240HBS，毛坯重量为2.5kg,生产类型为大批生产，采取铸件。依据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸以下：1外圆表面（80h11，52g6，120）外圆80h11，表面粗糙度要求1.6m,公差等级为 6级，查机械加工技术手册（以下简称手册）表3-9（P87）采取先车（只能达7级精度），然后再磨（可达6级精度）。依据其尺寸，选择粗车双边余量为2Z=2mm,精车双边余量为2Z=1mm，查手册15-13(P567),选择磨削双边余量为2Z=0.4mm。外圆52g6，表面粗糙度要求为1.6m，公差等级为 6级，查手册表3-9（P87）采取先车，然后再磨。依据其尺寸，选择粗车双边余量为2Z=2mm，精车双边余量为2Z=1mm，查手册15-13(P567),选择磨削双边余量为2Z=0.4mm。外圆120，选择粗车双边余量为2Z=2mm。2内孔表面（620.015，36 0+0.62 ）内孔620.015，查手册表3-9（P87），采取先粗车再精车。依据其尺寸，选择粗车双边余量为2Z=2mm，查手册9-11(P401),选择精车双边余量为2Z=0.4mm。内孔36 0+0.62，查手册表3-5（P74），为9级公差要求，查手册表3-9（P87），采取先钻孔后精车。依据其尺寸，选择钻孔双边余量为2Z=35.6mm，查手册9-11(P401),选择精车双边余量为2Z=0.4mm。3外圆端面加工余量及公差（80h11及52m6端面）外圆80h11端面粗糙度要求为3.2m，轴向无公差要求。查手册表3-13（P91），粗铣表面粗糙度为3.2-6.3m，可达要求，所以选择粗车即可。选择粗车加工余量为Z=1mm.外圆52g6端面粗糙度要求为6.3m，轴向无公差要求。查手册表3-13（P91），粗车表面粗糙度为3.2-6.3m，可达要求，所以选择粗车即可。选择粗车加工余量为Z=1mm.4. 16.5端面16.5端面粗糙度要求为3.2m，轴向无公差要求。查手册表3-13（P91），粗车表面粗糙度可达3.2m，所以选择粗车即可。选择粗车加工余量为Z=1mm.5端面A端面A粗糙度要求为1.6m，轴向无公差要求。公差等级为 6级，查手册表3-9（P87）采取先车，然后再磨。依据其尺寸，选择粗车余量为Z=1mm，精车余量为Z=0.5mm，查手册15-13(P567),选择磨削余量为Z=0.2mm。6. 侧面C,平面D平面D距内孔36中心距离为54mm，无公差要求，表面粗糙度要求为6.3m，计算得其需切削量为60.5mm，依据手册P480叙述，选择一次铣削成型。侧面C距内孔36中心距离为34.5-0.40-0.20，表面粗糙度要求为6.3m，公差为200m，查机械制图表8.5（P232），为12级公差要求，计算得其需切削量为26.50.5mm。依据手册P480叙述，选分四次铣削成型。（五）确定切削用量及基础工时工序：除砂工序：粗、精车80h11外圆柱面，车120外圆柱面，车80h11端面及倒角，车16.5端面及倒角，粗车620.015孔，精车620.015孔及倒角，车螺纹M641.5，车两个密封槽64。（以52g6外圆柱面为粗基准，采取三爪卡盘夹持52g6外圆柱面）车52g6端面，车端面A，粗、精车52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔36 0+0.62，精车孔36 0+0.62。（以80h11外圆柱面为精基准，采取三爪卡盘夹持80h11外圆柱面）工件材料：HT150，HB=150,金属模铸造。加工要求：车外圆80h11及车倒角，表面粗糙度要求为1.6m，6级公差要求；车两个槽M641.5；车外圆52g6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为3.2m，6级公差要求；车端面A，表面粗糙度要求为6.3m。机床：C620-1卧式车床。刀具：YT15外圆车刀、 YT15端面车刀、 YT15内圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸为1625mm2。切削用量：1. 粗车80h11外圆柱面1）进给量 f 依据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm25mm，ap=1mm,工件直径为80mm时f=0.8-1.2mm/r取f=0.8mm/r2）计算切削速度 依据手册表8-60（P381），切削速度计算公式为（寿命选60T）Vc=CVKV/(Tmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBv=0.97。所以 vc=1581.440.81.040.810.97/(600.210.150.80.40) =71.85(m/min)3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100071.85/(3.1480)=286(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(41+1)/2860.8=0.18(min)2. 精车外圆80h11 1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.6mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=102m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000102/(3.1480)=406(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/4060.6=0.17(min)3. 车120外圆柱面1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=1.0mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=85m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100085/(3.14120)=225(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(15+1)/2251.0=0.07(min) 4. 车80h11端面及倒角1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.8mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=105m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000105/(3.1480)=418(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/4180.8=0.12(min)5. 车16.5端面及倒角1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.4mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=35m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100035/(3.1416.5)=675(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(8.3+1)/6750.4=0.04(min)6. 粗车620.015孔1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.6mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=106m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000106/(3.1460)=560(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/5600.6=0.13(min)7. 精车620.015孔及倒角1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.4(mm/r)2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=112(m/min)3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000112/(3.1460)=590(r/min)4) 切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/5900.4=0.18(min) 8.车螺纹M641.5 采取高速钢螺纹车刀，要求粗车螺纹时走刀次数为i=4;精车螺纹时，走刀次数为i=2.螺距 t=1.5mm,所以进给量f=1.5mm/r.1) 切削速度 依据手册表8-60（P381）粗车螺纹时： vc=21m/min精车螺纹时： vc=35m/min2) 确定机床主轴转速粗车螺纹时：n1=1000vc/(d)=100021/(3.1464)=105(r/min)精车罗纹时：n2=1000vc/(d)=100035/(3.1464)=174(r/min)3)切削工时 依据手册表8-56（P379）粗车螺纹时：t1=(l+y+)i/nf=(15+1)4/(1051.5)=0.41(min)精车螺纹时：t2=(l+y+)i/nf=(15+1)2/(1741.5)=0.12(min)9. 车两个密封槽641）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=84m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100084/(3.1464)=418(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=2(l+y+)/nf=2(2+1)/4180.5=0.03 (min)10. 车52g6端面1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=90m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100090/(3.1452)=551(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(10+1)/5510.5=0.04(min)11.车端面A 1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=1.0mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=82m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100082/(3.14120)=218(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(35+1)/2181.0=0.17(min)12. 粗车52g6外圆柱面1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=105m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000105/(3.1452)=643(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(10+1)/6430.5=0.04(min)13. 精车52g6外圆柱面倒角及退刀槽1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.4mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=125m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000125/(3.1452)=765(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(10+1)/7650.4=0.04(min)14. 钻孔36 0+0.621）进给量 f=0.2mm/r (见手册表10-15（P437）)2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表10-15（P437）3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1436)=350(r/min)4) 切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=22/(3500.2)= 0.32(min)15. 精车孔36 0+0.621）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.3mm/r2）切削速度 依据手册表8-60（P381）vc=108m/min3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000108/(3.1436)=950(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/9500.3=0.15(min)工序：钻三个通孔11，钻三个孔16.5，惚沉头孔16.5机床：摇臂钻床刀具：高速钢钻头切削用量：1. 钻三个通孔11 刀具材料：高速钢。1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表10-15（P437）)2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表10-15（P437）3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1411)=1150(r/min)4)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=3*(l+y+)/nf=15/(11500.2)= 0.21(min)2. 钻三个阶梯孔16.5 刀具材料：高速钢。1）进给量 f=0.2mm/r (见手册表10-15（P437）)2）切削速度 Vc=40(m/min) (见手册表10-15（P437）3) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1416.5)=770(r/min)4) 切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=3(l+y+)/nf=5/(7700.2)= 0.1(min)2. 惚沉头孔16.5工序：拉槽66机床：卧式拉床L6120刀具：高速钢拉刀切削用量：1）进给量 f 依据手册表8-58（P380）取f=0.02mm2）切削速度 依据手册表12-8（P462）vc=30m/min3) 确定机床行程数ns=z/f=6.0/0.3=204)切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=2(l+) ns/(1000vc)=23020/30=(min)工序：用镗刀镗R3圆角，选刀具半径为3mm，机床为T740金刚镗床f=0.2mm/r,切削速度则V=100m/min则n=1000V/d=(1000100)/58=584r/minTm=(l+l1)/(nf)=(216+2)/(5840.2)=0.19min工序：铣平面确保尺寸54机床：立式铣床X51刀具：镶齿三面刃铣刀（高速钢）切削用量： 1）进给量 f=2.0mm/r (见手册表13-8（P481）)2）切削速度 Vc=20(m/min) (见手册表13-12（P484）3）切削深度 ap=6mm (见手册P480叙述）4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min)5) 切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=48/(652.0)=0.37 (min)工序：铣侧面确保尺寸34。51）进给量 f=2.0mm/r (见手册表13-8（P481）)2）切削速度 Vc=20(m/min) (见手册表13-12（P484）3）切削深度 因为该工序余量较大（26.50.5mm），所以分四次铣削成型。依据手册P480叙述，通常铸铁件铣削深度为5-7mm,所以，前三次选择ap=7mm，第四次选择ap=5.5mm。4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min)5) 切削工时 依据手册表8-56（P379）tm=4(l+y+)/nf=1004/(652.0)= 3.08(min)工序：磨外圆80h11，磨外圆52g6。机床：外圆磨床M1412刀具：依据表15-2至15-7，选择WA46KV6P20032125型砂轮。其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46#，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为20032125(DBD)。切削用量：1. 磨外圆80h111）工件速度 VW=25m/min 见手册表15-12（P566）2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min 径向fr= 0.015mm/双行程 (见手册表13-8（P480）)3）切削深度 ap=0.03mm4) 砂轮速度 v=35m/min5) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100035/(3.14200)=57(r/min)6）加工工时tm=2LZbK/1000fafr式中，L加工长度，40mm; Zb单面加工余量，0.2mm; K系数，1.10； fa工作台轴向移动速度； fr工作台往返一次砂轮径向进给量。tm=2400.21.1/（10002.00.015）=0.60（min）2. 磨外圆52g61）工件速度 VW=25m/min 见手册表15-12（P566）2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min 径向fr= 0.015mm/双行程 (见手册表13-8（P480）)3）切削深度 ap=0.03mm4) 砂轮速度 v=35m/min5) 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100035/(3.14200)=57(r/min)6）加工工时tm=2LZbK/1000fafr =2100.21.1/（10002.00.015）=0.15（min）工序：表面处理，检验入库。最终，将以上各工序切削用量、工时定额计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表2-6。三. 参 考 文 献【1】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，1997【2】王绍俊主编机械制造工艺设计手册机械工业出版社，1985【3】金属机械加工工艺人员手册修订组编金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社，1983【4】上海柴油机厂工艺设备研究所编金属切削机床夹具设计手册机械工业出版社1984【5】南京市机械研究所主金属切削机床夹具图册机械工业出版社【6】吕周堂、陈晓光主编交换性和技术基础中国科学技术出版社