法兰盘制造工艺.doc

广东工业大学华立学院
课 程 设 计（论文）

课程名称 机械制造技术基础
题目名称 法兰盘制造工艺
学 部（系）机电与信息工程学部
专业班级 10机械设计制造及其自动化3班
学   

20 12 年 12 月 28 日

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：
⑴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。
⑵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。
⑶学会使用手册及图表资料。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

7
7

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% =2.5－4.0 Si %=1.0－2.5 Mn%=0.5－1.4 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，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φ30的孔为中心的加工表面包括φ50H6、φ85、φ124、M12的螺纹孔，φ50的内孔中内含φ6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，经查公差表各尺寸公差分别为：
零件外形：φ φ
零件内形：φ
孔心距:

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φ50H6的外圆面，以φ124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φ124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φ50的中心轴线加工出φ85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φ85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φ65×3，达到要求。
4）粗精车φ62k7，达到要求。
工序10：
1)粗车外圆φ56H6,平台阶面，留精车余量，单边0.1mm。
2）车环槽3×1，达到要求。
3）精车外圆φ56H6，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φ38，倒角并达到要求。
工序15：
1）钻7×φ9孔达到要求。
2）锪7×φ15深孔，达到要求
3）钻攻M12。
工序20：
用专用夹具，钻φ6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 2-1车外圆φ85

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)

2
1
进给量
f (m/r)
0.5
0.5
表2-2 平右端面

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2

1
进给量
f (m/r)
0.5
0.5
表 2-3 粗精车两个环槽

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2
1
进给量
f (mm/r)
0.5
0.5
表2-4 粗精车φ62k7

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2
1
进给量
f (mm/r)
0.5
0.5
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φ85
（1）第一次走刀
计算切削用量
粗车外圆φ80 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
2）确定机床主轴转速
，经查表取n= 400r/min。

3）检验机床功率.
Fc=CFc. KFe
其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp==0.94 ,KFr=0.89
Fc=1011.09N。
切削消耗的功率pc为：
Pc=
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
Kmp==0.897；
得Fp=150.9N
而轴向切削力，Ff=CFf, , ,, KFf，CFf=2880,XFf=1 ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17于是轴向切削力 Ff=2880x2xxx0.923x1.17=377.830
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
5）切削工时计算：
= 0.225min
（2）第二次走刀：
1） ap= 1 mm
2） f=0.5mm/r
3） = 123.099 m/min
4）确定机床主轴转速
，经查表取n=450r/min。

5)切削工时
=0.20min
2.4.2平右端面
（1） 第一次走刀
1）ap=2mm
2) f=0.5mm/r
3）m/min
4）确定机床主轴转速
经查表按机床选取n=400r/min。

5)切削工时 =0.11min
（2）第二次走刀
1）ap=1mm
2) f=0.5mm/r
3） =123.099m/min
4）确定机床主轴转速
按机床查表取n=450r/min。

5）切削工时
=0.09min
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
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=250r/min。

5）切削工时
=0.094min
（2） 第二次走刀
1） ap=0.1mm
2) f=0.5mm/r
3) =130.24648m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=320r/min。

5）切削工时
=0.29min
2.4.4 粗精车φ62k7
（1）第一次走刀
1）ap=2mm
2) f=0.5mm/r
3) =109.078m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=400r/min。

5) 切削工时
=0.0.155min

(2) 第二次走刀
1）ap=1mm
2) f=0.5mm/r
3)=130.2464m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=500r/min。

5) 切削工时
=0.12min
工序10
机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定。
外圆表面φ50h6，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φ50.2h6，达3X1。
精车外圆φ50h6平台阶面。
毛坯φ50.2h6长12mm。
平左端面，毛坯单边3 mm，Rab6.3半精车大要求。
车内孔φ38，毛坯φ32，Rab6.3半精车长22 mm。
加工余量、刀量、进给量表及走到次数。
表2-5车外圆φ50h6

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2

0.9

进给量
f (m/r)
0.5
0.5

表2-6平台阶面φ124

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2

0.9

进给量
f (m/r)
0.5
0.5

表 2-7车环槽，3X1

第一次走刀

背吃刀量
ap (mm)
1.1

进给量
f (mm/r)
0.51

表2-8精车外圆φ50h6

第一次走刀

背吃刀量
ap (mm)
0.08

进给量
f (mm/r)
0.5

表2-9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2-10平左端面

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2.8

0.2
进给量
f (mm/r)
0.51
0.51

表2-11车内孔φ38

第一次走刀

第二次走刀
背吃刀量
ap (mm)
2.8

0.2
进给量
f (mm/r)
0.51
0.51

刀具材料YT15，游标尺寸，三爪卡盘，刀杆尺寸16mmX25mm。
2.4.5车外圆φ50h6
(1) 第一次走刀
计算切削用量粗车外圆φ50h6，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。代入数据算出Vc=105.078。
4）确定机床主轴转速
，经查表取n=710r/min。

5）检验机床功率.

Fc=CFc. KFe
其中，CFc=2795 ， xFe=1.0 ，nFc=-0.15 ,Kmp==0.94 ,KFr=0.89
Fc=1011.09N。
切削消耗的功率pc为：
Pc=
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
Kmp==0.897；
得Fp=150.9N
而轴向切削力，Ff=CFf, , ,, KFf, CFf=2880, XFf=1 ,yFf=0.5 ,nFf=-0.4, Km=0.923 , Kk=1.17
于是轴向切削力 Ff=2880x2xxx0.923x1.17=377.830
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
7)切削工时计算
=0.04788min
（2）第二次走刀：
1）ap=0.9mm
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。

5)切削工时
=0.04478min
2.4.6平台阶面φ124
(1) 第一次走刀
1）ap=2mm
2) f=0.5mm/r
3) m/min
4）确定机床主轴转速
，经查表按机床选取n=250r/min。

5)切削工 时
=0.312min
（2）第二次走刀
1）ap=0.9mm
2) f=0.5mm/r
3） =130.237m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=320r/min。

5） 切削工时
=0.236min
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
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=900r/min。

5）切削工时
=0.00893min
2.4.8 精车外圆φ50h6
(1)第一次走刀
毛坯φ50.2h6
1) ap=0.08mm
2) f=0.5mm/r
3) =175.129m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=1400r/min。

5) 切削工时
=0.01725min
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
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=450r/min。

5) 切削工时
=0.16156min
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
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=710r/min。

5) 切削工时
=0.0325min

(2) 第二次走刀
1）ap=0.2mm
2) f=0.51mm/r
3） =162.0209m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=1120r/min。

5) 切削工时
=0.0161min
2.4.11 车内孔φ38
(1)第一次走刀
1）ap=2.8mm
2) f=0.51mm/r
3) m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表
n=1120r/min。 dw=32

5）切削工时
=0.043min
（2）第二次走刀
1）ap=0.2mm
2) f=0.51mm/r
3)163.02098m/min
4）确定机床主轴转速
，经按机床查表取n=1400r/min, dw=37.6

5） 切削工时
=0.03109min

工序15：
2.4.12 钻7×φ9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φ9.
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
由【1】表3-9机床转速取 850r/min 现取 nw = 850r/min
所以实际切削速度 v = m/min = 24m/min
切削工时：t = = 0.20 min
总切削工时：t = 7×0.20 = 1.40 min
2.4.13 锪φ15孔
f = 0.2mm/r
vc = 60 m/min
ns = = 1274r/min
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
2.4.14 钻攻M12
① 钻加工螺纹底孔φ10
f = 0.15 mm/r
vc = 65m/min
ns = =2070 r/min
按机床选取 nw = 2280 r/min
实际切削速度 v = = 71.6 m/min
钻削时间： 由于l = 14mm﹑l1 =3mm﹑l2 = 0
t 1= = 0.05 min
② 攻M12螺纹
t 2= × 2 = 0.13 min
耗时
t = t1 + t2 = 0.13 + 0.05 = 0.18 min
工序20：
2.4.15 用专用夹具，钻φ6深孔
机床：Z525立式机床。
夹具：专用夹具，配钻套。
刀具：查【1】表2-23，选取高速钢麻花钻φ6.
进给量：查【1】表2-23，【2】表1-9，取ƒ =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
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
切削工时：l1=3mm,l2=2mm,l=8mm
t ===0.13min
工序25：
2.4.16 铣缺边
fz =0.35mm/齿（参考《切削手册》表3-3）
切削速度：参考有关手册，确定v = 15m/s
选择刀具：采用高速钢锯片铣刀 dw = 100mm 齿数Z = 20
ns = = = 47r/min
现选用X5立式铣刀，根据机床使用说明书取 nw= 65r/min ，故实际切削速度为
v = = = 20.4m/min
当nw = 65r/min时，工作台每分钟的进给量为
fm = fz Z nw = 65×0.35×20 = 455mm/min
查机床说明书，选取fm = 510mm/min 进给量。
切削工时：由于是一次铣缺，故可以根据钳工画线结果得
tm = =0.16min
工序30：
2.4.17钳工去毛刺，清洗
工序35：
2.4.18终检
工序40：
2.4.19 入库

总 结
紧张而有辛苦的二周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗。
这次课程设计的基本目的在于巩固和加深理论知识的掌握，培养我们综合运用工艺知识能力。通过课程设计的环节，我们锻炼出了具有设计零件机械加工工艺规程的能力，掌握了加工方法及其机床、刀具、切削用量的选择与应用，还学会了使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准，以及学会了绘制工序图、制作工艺卡片等等
通过这次课程设计，希望了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性的锻炼，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础。这也是难得的机会让我们更好了解从原料到产品成型、完工的所有工序。
通过课程设计，使我深深体会到干任何事都必须要有耐心细致，说实话，课程设计真的有点累，当我一手清理自己的设计成果，回想起这两周路程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。
最后，我要感谢曹甜东老师对我们的耐心指导，老师孜孜不倦的教诲使得我们的设计得以顺利完成，很感谢老师在这段时间教会了我们很多东西使我们受益匪浅，让我们在迈入社会前有一个磨砺自己的机会，认识到团队合作的精神的重要性。

参考文献
[1] 吴拓. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导. 2版 北京 ：机械工业出版社，2002.
[2] 王茂元. 机械制造技术基础. 1版 北京 ：机械工业出版社，2007.
[3] 蔡海涛. 模具钳工工艺学. 1版 北京 ：机械工业出版社，2009.
[4] 艾兴，肖诗纲. 切削用量简明手册. 北京：机械工业出版社，1994.
[5] 李洪. 机械加工工艺手册. 北京：北京出版社，1990.