法兰盘机械加工基本工艺说明指导书.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。法兰盘内孔与主轴中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮对的啮合。（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规定。现分述如下：1以80孔为中心加工表面这一组加工表面涉及：620.015孔及其倒角以及与其垂直端面，80h11外表面，两个M641.5槽，36 0+0.62孔以及与其垂直端面，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涉及：三个互成12016.5阶梯孔，一种侧面C,一种平面D。这两组表面之间有着一定位置规定，重要是：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，可以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，并且保证它们之间位置精度规定。二、工艺规程设计（一）拟定毛坯制造形式材料为HT15-33。考虑到法兰重要承受静压力，因而选用铸件。（二）基面选取基面选取是工艺规程设计中重要工作之一。基面选取得对的与合理，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，更有甚者，还会导致零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准选取。按照关于粗基准选取原则（如果必要一方面保证工件上欲加工表面与不加工表面之间位置规定，则应以不加工表面为粗基准），孔620.015与B端面有0.04mm圆跳动公差规定，现选取52g6外表面B为粗基准，运用三爪自定心卡盘加持外圆A，并且使卡盘端面紧靠A端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。（2）精基准选取。重要应考虑基准重叠问题。当设计基准与工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算，这在后来还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路线制定工艺路线出发点，应当是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定能得到保证。在生产大纲已拟定为大批生产条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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，以便使生产成本尽量下降。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 铣侧面保证尺寸34.5mm工序10 铣平面保证尺寸54mm 工序11 表面解决，检查入库。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 铣侧面保证尺寸34.5mm工序7 铣平面保证尺寸54mm 工序8 磨外圆80h11，磨外圆52g6。工序9 表面解决，检查入库。3工艺方案比较与分析上述两个工艺方案特点在于：方案一选取对孔36 0+0.62进行锻造然后在机加工（扩、绞），对620.015孔采用先扩后绞。在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工序。方案二选取对孔36 0+0.62进行先钻后车，对620.015孔采用先粗车后精车。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，方案工序更为简朴。在工序安排中，装夹次数越多，定位次数越多，导致定位误差也就越大，并且所用工时会越多。并且方案一没能完毕车螺纹M641.5工序。除此以外，方案二1、2工序可合并为一种工序，两个方案都没有考虑到零件毛坯为铸件，因而在所有机加工之前，应先安排除砂工序。综合考虑以上各方面，对方案进行改进，改进后详细工艺方案拟定如下：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，采用三爪卡盘夹持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，采用三爪卡盘夹持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 铣侧面保证尺寸34.5mm工序7 铣平面保证尺寸54mm工序8 磨外圆80h11，磨外圆52g6。工序9 表面解决，检查入库。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拟定“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，采用铸件。依照上述原始资料及加工工艺，分别拟定个加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1外圆表面（80h11，52g6，120）外圆80h11，表面粗糙度规定1.6m,公差级别为 6级，查机械加工技术手册（如下简称手册）表3-9（P87）采用先车（只能达7级精度），然后再磨（可达6级精度）。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm,精车双边余量为2Z=1mm，查手册15-13(P567),选用磨削双边余量为2Z=0.4mm。外圆52g6，表面粗糙度规定为1.6m，公差级别为 6级，查手册表3-9（P87）采用先车，然后再磨。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm，精车双边余量为2Z=1mm，查手册15-13(P567),选用磨削双边余量为2Z=0.4mm。外圆120，选用粗车双边余量为2Z=2mm。2内孔表面（620.015，36 0+0.62 ）内孔620.015，查手册表3-9（P87），采用先粗车再精车。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm，查手册9-11(P401),选用精车双边余量为2Z=0.4mm。内孔36 0+0.62，查手册表3-5（P74），为9级公差规定，查手册表3-9（P87），采用先钻孔后精车。依照其尺寸，选用钻孔双边余量为2Z=35.6mm，查手册9-11(P401),选用精车双边余量为2Z=0.4mm。3外圆端面加工余量及公差（80h11及52m6端面）外圆80h11端面粗糙度规定为3.2m，轴向无公差规定。查手册表3-13（P91），粗铣表面粗糙度为3.2-6.3m，可达规定，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.外圆52g6端面粗糙度规定为6.3m，轴向无公差规定。查手册表3-13（P91），粗车表面粗糙度为3.2-6.3m，可达规定，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.4. 16.5端面16.5端面粗糙度规定为3.2m，轴向无公差规定。查手册表3-13（P91），粗车表面粗糙度可达3.2m，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.5端面A端面A粗糙度规定为1.6m，轴向无公差规定。公差级别为 6级，查手册表3-9（P87）采用先车，然后再磨。依照其尺寸，选用粗车余量为Z=1mm，精车余量为Z=0.5mm，查手册15-13(P567),选用磨削余量为Z=0.2mm。6. 侧面C,平面D平面D距内孔36中心距离为54mm，无公差规定，表面粗糙度规定为6.3m，计算得其需切削量为60.5mm，依照手册P480论述，选用一次铣削成型。侧面C距内孔36中心距离为34.5-0.40-0.20，表面粗糙度规定为6.3m，公差为200m，查机械制图表8.5（P232），为12级公差规定，计算得其需切削量为26.50.5mm。依照手册P480论述，选分四次铣削成型。（五）拟定切削用量及基本工时工序：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，采用三爪卡盘夹持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，采用三爪卡盘夹持80h11外圆柱面）工件材料：HT150，HB=150,金属模锻造。加工规定：车外圆80h11及车倒角，表面粗糙度规定为1.6m，6级公差规定；车两个槽M641.5；车外圆52g6、退刀槽及倒角，表面粗糙度规定为3.2m，6级公差规定；车端面A，表面粗糙度规定为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 依照手册表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 依照手册表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。因此 vc=1581.440.81.040.810.97/(600.210.150.80.40) =71.85(m/min)3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100071.85/(3.1480)=286(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.6mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=102m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000102/(3.1480)=406(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=1.0mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=85m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100085/(3.14120)=225(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.8mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=105m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000105/(3.1480)=418(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.4mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=35m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100035/(3.1416.5)=675(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.6mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=106m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000106/(3.1460)=560(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.4(mm/r)2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=112(m/min)3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000112/(3.1460)=590(r/min)4) 切削工时 依照手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(40+1)/5900.4=0.18(min) 8.车螺纹M641.5 采用高速钢螺纹车刀，规定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,因此进给量f=1.5mm/r.1) 切削速度 依照手册表8-60（P381）粗车螺纹时： vc=21m/min精车螺纹时： vc=35m/min2) 拟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 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=84m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100084/(3.1464)=418(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=90m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100090/(3.1452)=551(r/min)4)切削工时 依照手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(10+1)/5510.5=0.04(min)11.车端面A 1）进给量 f 依照手册表8-58（P380）取f=1.0mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=82m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100082/(3.14120)=218(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.5mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=105m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000105/(3.1452)=643(r/min)4)切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.4mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=125m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000125/(3.1452)=765(r/min)4)切削工时 依照手册表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) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1436)=350(r/min)4) 切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.3mm/r2）切削速度 依照手册表8-60（P381）vc=108m/min3) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000108/(3.1436)=950(r/min)4)切削工时 依照手册表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) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1411)=1150(r/min)4)切削工时 依照手册表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) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100040/(3.1416.5)=770(r/min)4) 切削工时 依照手册表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 依照手册表8-58（P380）取f=0.02mm2）切削速度 依照手册表12-8（P462）vc=30m/min3) 拟定机床行程数ns=z/f=6.0/0.3=204)切削工时 依照手册表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：铣平面保证尺寸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论述）4) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min)5) 切削工时 依照手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=48/(652.0)=0.37 (min)工序：铣侧面保证尺寸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 由于该工序余量较大（26.50.5mm），因此分四次铣削成型。依照手册P480论述，普通铸铁件铣削深度为5-7mm,因此，前三次选用ap=7mm，第四次选用ap=5.5mm。4) 拟定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=100020/(3.14100)=65(r/min)5) 切削工时 依照手册表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：依照表15-2至15-7，选用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) 拟定机床主轴转速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工作台来回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) 拟定机床主轴转速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：表面解决，检查入库。最后，将以上各工序切削用量、工时定额计算成果，连同其他加工数据，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引书机械工业出版社，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、陈晓光主编互换性与技术基本中华人民共和国科学技术出版社