畢業(yè)設(shè)計-法蘭盤加工工藝及夾具設(shè)計

1、工藝學(xué)是研究機(jī)械加工工藝技術(shù)和夾具設(shè)計為主的技術(shù)學(xué)科，具有很強(qiáng)的實踐性，要求學(xué)習(xí)過程中應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐，同時它又具有很強(qiáng)的綜合性。本次畢業(yè)設(shè)計研究的課題是法蘭盤加工工藝及夾具的設(shè)計，主要內(nèi)容如下：首先，對零件進(jìn)行分析，主要是零件作用、結(jié)構(gòu)和工藝的分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的具體加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸。第二步，進(jìn)行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。根據(jù)選好的基準(zhǔn)，制定工藝路線方案，通常情況下制定兩種以上的工藝路線方案，通過工藝方案的比較分析，再確定出可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求

2、得到合理保證的工藝路線方案。第三步，根據(jù)已經(jīng)確定的工藝路線，選擇加工設(shè)備及工藝裝備，再確定每一工步的切削用量及時間定額。第四步，設(shè)計工序即一鉆法蘭盤4mm斗孔的夾具。先提出夾具設(shè)計任務(wù)，選擇定位基準(zhǔn)，再確定夾具結(jié)構(gòu)方案，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。最后，把整個設(shè)計過程整理為設(shè)計說明書和圖紙，至此整個設(shè)計基本完成。關(guān)鍵詞：法蘭盤；加工工藝；夾具設(shè)計。AbstractTechnologyisthestudyofmachiningfixturedesigntechnologyandtechnology-baseddisciplines,withaverypractical,requ

3、iringclosecontactwiththelearningprocessshouldbeproductivepractice,butitalsohasastrongandcomprehensive.Theissueisthegraduationofflangeandfixturedesignprocess,thefollowingkeyelements:First,theanalysisofparts,mainlytheroleofparts,structuralandprocessanalysis,partbypartanalysistounderstandthebasicsituat

4、ion,Theprocessanalysistoknowthemachiningsurfaceandmachiningrequirements.Accordingtothespecificpartdrawingprocessingrequirements,todeterminethemanufactureofblankformsanddimensions.Thesecondstep,thechoiceofthebasesurfacetodeterminetheprocessingofcoarseandfinereferencebase.Accordingtothechosenbenchmark

5、,thedevelopmentprocessrouteprograms,usuallytwoormoreoftheprocesslinedevelopmentprogram,throughtheprocessofcomparativeanalysisoftheprogram,andthendeterminethegeometrycanmakethepartshape,sizeandlocationaccuracyofareasonableaccuracyandothertechnicalrequirementsprogramstoensuretheprocessroute.Thethirdst

6、ep,accordingtoprocessrouteshavebeenidentified,selecttheprocessingequipmentandprocessequipment,andthendeterminetheamountofeachprocessstepofcuttingandtimefixedfortherough.Thefourthstep,thedesignprocess-4mmFlangedrillinginclinedholesofthefixture.Topresentthefixturedesigntask,selectlocatingdatum,andthen

7、determinethefixturestructuresolution,andthenbegancuttingforce,clampingforcecalculationandanalysisofpositioningerror.Finally,theprocessoffinishingtheentiredesignspecificationsanddrawingsforthedesign,bringingthewholedesignisbasicallycompleted.Keywords：Flange;ProcessingTechnology;FixtureDesign.第1章緒論1.1

8、 機(jī)械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械制造工藝的內(nèi)涵和面貌下不斷發(fā)生變化，近一二十年的技術(shù)進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1)常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化常規(guī)工藝的方向是實現(xiàn)高效化、精密化、強(qiáng)韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗少污染的先進(jìn)實用工藝為主要目標(biāo)，同時實現(xiàn)工藝設(shè)備、輔助工藝、工藝材料、檢測控制系統(tǒng)的成套工藝服務(wù)，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)所采用。(2)新興加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展新興加工方法包括精密加工、細(xì)微加工、特種加工及高密度能加工、新硬材料加工技術(shù)、表面功能性覆蓋技術(shù)和復(fù)合加工，以適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代對制造工藝提出的更高、更新的制造模式。(3)自動化等高新技術(shù)與工藝的緊

9、密結(jié)合微電子、計算機(jī)和自動化技術(shù)與工藝及設(shè)備相結(jié)合，使傳統(tǒng)工藝面貌產(chǎn)生顯著、本質(zhì)的變化，如生產(chǎn)線自動控制、在線檢測自適應(yīng)控制、計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計、計算機(jī)輔助家具設(shè)計、計算機(jī)輔助裝配工藝設(shè)計和智能制造系統(tǒng)等。1.2 現(xiàn)代機(jī)械加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械制造是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和各部門科技進(jìn)步的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代化條件下機(jī)械制造的發(fā)展方向是：開發(fā)工藝可行性廣、能保證各種原料消耗最少、可靠性和自動化精度高的新一代技術(shù)。機(jī)械制造工藝及其實現(xiàn)組織形成的發(fā)展趨勢，在很大程度上取決于機(jī)器結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向和它的技術(shù)使用特征。機(jī)器制造中的科技進(jìn)步將促進(jìn)以計算機(jī)和生產(chǎn)全盤自動化為基礎(chǔ)的工序少和能源節(jié)約的工藝的建立推廣。機(jī)器制造工

10、藝組織的遠(yuǎn)景發(fā)展的概念是考慮在集管理、信息和技術(shù)為一體的基礎(chǔ)上建立全盤自動化工廠，將最終產(chǎn)品的各個加工階段連接起來。這時，在科技發(fā)展現(xiàn)階段的自動化工廠將不是無人企業(yè)。由人服務(wù)和管理的體系和機(jī)器會發(fā)揮作用。新的智能型和集成型的生產(chǎn)手段與高度熟練的工作人員相結(jié)合，將在市場需求變化的條件下假造出滿足技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)需求的先決條件。在現(xiàn)今的發(fā)達(dá)國家中，毛坯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢表明，今后毛坯生產(chǎn)發(fā)展方向是力圖在經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)，使毛坯接近成品零件的尺寸形狀。這可降低金屬消耗量，減少加工余量和毛坯及鐵屑的運輸費用，這樣就可提高生產(chǎn)率，降低零件的加工成本。對于毛坯生產(chǎn)，其特點主要是擴(kuò)大新的先進(jìn)的節(jié)約資源的工藝過程運

11、用領(lǐng)域。采用電子技術(shù)管理切削加工過程，提高了對毛坯質(zhì)量精度的要求。這將使其加工工藝得到必要的完善。在不久的將來，精密金屬摸鑄造和壓力鑄造將取代砂型鑄造。有前途的制取毛坯的方法將會得到發(fā)展，其中包括等靜壓法、金屬的壓力噴射成型擠壓、精密沖壓、預(yù)熱推擠方法等。金屬切削加工將被比較經(jīng)濟(jì)的制取零件的方法所取代（如冷推擠法）。但由于所使用的設(shè)備昂貴，以及工件必須經(jīng)過再次退火，使得這種方法只能在零件生產(chǎn)規(guī)模不少于100萬件時，經(jīng)濟(jì)上才是合算的。在金屬切削機(jī)床上加工工藝的發(fā)展趨勢，是擴(kuò)大采用先進(jìn)的工藝過程和提高加工自動化的程度。提高生產(chǎn)率，降低切削加工成本，在很大程度上取決于刀具和刀具材料的技術(shù)可行性。高速

12、鋼和燒結(jié)合鴇硬質(zhì)合金，由于價格相對較低，工具制造簡單，耐磨性好，強(qiáng)度高，所以促使其得到了廣泛的使用。新型切削材料的使用有助于增大切削用量，提高生產(chǎn)率，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。使粉末冶金高速鋼工具，并且用物理沉積法涂上耐磨涂層，是很有發(fā)展前途的。對于鋼件的半精加工和精加工，采用以碳化鈦、碳氮化鈦為基的無鴇硬質(zhì)合金。用細(xì)顆粒硬質(zhì)合金代替高速鋼，可提高加工生產(chǎn)指標(biāo)率。在加工韌性材料時，涂層硬質(zhì)合金獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。用化學(xué)氣相沉積方法得到的陶瓷涂層的應(yīng)用，可使切削速度大大提高，而這種切削速度在以前只有用礦物陶瓷切削刀具或金屬陶瓷才能達(dá)到。在加工淬火鋼，尤其是銃齒和拉削方面，以及有色金屬和合金的加工，非金屬

13、材料的加工，使用硬質(zhì)合金也是有發(fā)展前途的。在硬質(zhì)合金刀片上鑲上人造材料一多品立方氮化硼，可用于加工硬度達(dá)HRC68勺鍥銘鋼或銘鍥鋁鋼，其切削速度可達(dá)130m/min。在加工研磨性強(qiáng)的輕金屬和非金屬材料時，則采用多品金剛石。用碳化硅纖維增強(qiáng)的氧化物陶瓷，用于加工鍥合金、滲碳和熱處理后的鋼以及灰鑄鐵。氮化硅陶瓷在廣泛的切削速度范圍下使用（達(dá)1000m/min）o氮化硅陶瓷現(xiàn)在用于灰鑄鐵、高溫合金的加工，因為它有較高的抗擴(kuò)散磨損的能力。陶瓷結(jié)合劑的立方氮化硼砂輪、多孔砂輪和數(shù)控機(jī)床用的砂輪，具有壽命長、磨削性能穩(wěn)定的特點。今后在磨削中將使用優(yōu)質(zhì)的加入合金成分的剛玉砂輪、用球形剛玉制造的砂輪、高純度單

14、晶剛砂輪、高強(qiáng)度耐熱人造單晶剛石的復(fù)合材料砂輪。磨料的新型結(jié)合劑的開發(fā)將擴(kuò)大高磨削的可能性。除了上述傳統(tǒng)切削加工方法之外，還有范圍更廣泛的非金屬加工方法：電物理和電化學(xué)加工方法；微塑性變形尺寸加工法以及將兩種以上物理本質(zhì)各不相同的加工方法合在一起的復(fù)合加工方法（化學(xué)反應(yīng)，電腐蝕和磨粒加工等）。這些非傳統(tǒng)方法的合理應(yīng)用領(lǐng)域，是在那些采用傳統(tǒng)切削方法不經(jīng)濟(jì)或在技術(shù)上不可能實現(xiàn)的那些工序。這樣，切削加工由于具有廣泛的工藝可行性，所以它在使用機(jī)床的加工方法中仍會占有優(yōu)先地位。電加工法，冷、熱擠壓，粉末冶金都只能在某些特殊領(lǐng)域部分地取代切削加工。而激光加工具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前途，在不久的將來將取代工件外

15、形切割和通孔鉆削。近年來，機(jī)械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復(fù)雜，往往涉及電磁場、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電化學(xué)等諸多領(lǐng)域，具加工機(jī)理白理論研究極其困難，通常很難用簡單的解析式來表達(dá)。近年來，雖然各國學(xué)者采用各種理論對不同的特種加工技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應(yīng)用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機(jī)理的實驗統(tǒng)計方法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應(yīng)用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取

16、，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式加工工藝，它在占電火花成形機(jī)床總數(shù)95%Z上的非數(shù)控電火花成形加工機(jī)床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應(yīng)用。雖然已有學(xué)者對其CADCAPPffiCAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CA陳統(tǒng)問世。通常只能采用手工的方法或部分借助于CADS型、部分生成復(fù)雜電極的三維型面數(shù)據(jù)。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，人們開始嘗試?yán)眠@一技術(shù)來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經(jīng)濟(jì)性等實驗?zāi)Ｐ?，并得到了初步的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和

17、加工經(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特種加工工藝規(guī)律的可擴(kuò)展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進(jìn)一步開展特種加工加工工藝過程的計算機(jī)模擬，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎(chǔ)。1.3 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期，在機(jī)械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強(qiáng)度。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%fc右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于

18、大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約有數(shù)千甚至近萬套夾具；另一方面，在多種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔35年就要更新50%-80%fc右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10%-20%fc右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)(FMS等新加工技術(shù)應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：(1)能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；(2)能裝夾一組具有相似性特征的工件；(3)能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；(4)能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；(5)采用以液壓站為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率；(6)提高

19、機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。1.4現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。(1)高精機(jī)床加工精度提高，降低定位誤差，提高加工精度對夾具制造精度要求更高高精度夾具定位孔距精度高達(dá)5pm1夾具支承面垂直度達(dá)到0.01mm/300mmn平行度高達(dá)0.01mm/500mmn彳惠國demmeler(戴美樂)公司制造4m長、2m寬孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為0.03mm精密平口鉗平行度和垂直度5um以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝定位精度高達(dá)5um瑞士EROWZA性夾具重復(fù)定位精度高

20、達(dá)25um3機(jī)床夾具精度已提高到微米級，世界知名夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，適應(yīng)不同行業(yè)需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同型號，以及不同檔次精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。(2)高效提高機(jī)床生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾夾具產(chǎn)品越來越多。減少工件安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷推陳出新。新型電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件?？s短機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定

21、位和鎖緊機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率作用。(3)模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CADK術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具切削過程，既能為用戶提供正確、合理夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正著手創(chuàng)建夾具

22、專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。(4)通用、經(jīng)濟(jì)夾具通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，夾具系統(tǒng)可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少配套元件，即能組裝成多種多樣焊接夾具。元件功能強(qiáng)，使夾具通用性好，元件少而精，配套費用低，經(jīng)濟(jì)實用才有推廣應(yīng)用價值。目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機(jī)加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和

23、生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當(dāng)然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在,柔性專機(jī)、可重新配置的機(jī)床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動機(jī)零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額使用液壓夾具的主要優(yōu)勢是能節(jié)省夾緊和松卸工件時所花的大量的時間。有關(guān)統(tǒng)計資料表明液壓夾緊相比機(jī)械

24、夾緊節(jié)省90%-95%勺時間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本。當(dāng)加工一長型鋁合金零件時，刀具通過時旋轉(zhuǎn)油缸可快速讓開，刀具通過后可快速復(fù)位。液壓夾具系統(tǒng)的第二項重要特點是可實現(xiàn)非常高的定位精度。關(guān)鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變，從而確保了同一道工序下的加工質(zhì)量一致性。1.5法蘭盤發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢圖1.1法蘭盤圖1.2數(shù)控龍門銃床上的法蘭盤圖1.3小段龍門銃床上的法蘭盤法蘭盤由英國傳入我國，早期的工人將Flange音譯為法蘭。法蘭盤在我國機(jī)械行業(yè)、建筑行業(yè)和水利水電行業(yè)應(yīng)用及其廣泛，自上世紀(jì)90年代以來，日本在我國開辟法蘭市場之后，緊接著韓國和歐美等國也蜂擁而至

25、，導(dǎo)致我國法蘭市場的份額大增。近幾年來，我國在法蘭的制造領(lǐng)域和研發(fā)領(lǐng)域取得了一定的突破，因產(chǎn)業(yè)鏈和市場的影響，加上政策的支持，大量的工廠和個人加工作坊開始大批量的生產(chǎn)和銷售法蘭成品。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近幾年全球在法蘭方面的市場容量聯(lián)創(chuàng)新高，產(chǎn)銷規(guī)模大幅增加，價格也居高不下。由此導(dǎo)致的研究領(lǐng)域在開發(fā)法蘭產(chǎn)品方面也加快了步伐，各種類型和功能的法蘭產(chǎn)品層出不窮。第2章零件的分析2.1 零件的作用及結(jié)構(gòu)分析法蘭（Flange）又稱法蘭盤或者突緣，通常是指在一個類似盤狀的金屬體色的周邊開上幾個固定用的孔用于連接其它東西的一種零件。主要用來使管子與管子相互連接的，連接于管端；可用于連接其它零件或可用于增加其他零

26、件強(qiáng)度的一種零件。法蘭上有孔眼，可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭問用襯墊密封。它可由澆鑄而成，也可由螺紋連接或焊接構(gòu)成。法蘭聯(lián)接由一對法蘭、一個墊片及若干個螺栓螺母組成，墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力，是管道施工的重要連接方式。本次設(shè)計題目給定的法蘭盤（三維圖見圖2.1,二維視圖詳見附件1）在數(shù)控機(jī)床里起支承和導(dǎo)向作用，是回轉(zhuǎn)體零件，本法蘭盤是回轉(zhuǎn)面和平面的結(jié)合，內(nèi)部由階梯和螺紋孔組成，此零件的結(jié)構(gòu)較簡單，但是零件的精度要求高，有良好的減振性，鑄造性能好。要求有較高的耐磨性

27、，較高的強(qiáng)度和回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。圖2.1法蘭盤三維視圖2.2 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型根據(jù)設(shè)計題目給定的條件：年產(chǎn)量3500件，設(shè)具備品率6%機(jī)械加工廢品率2%現(xiàn)制定該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。技術(shù)要求如下：鑄件應(yīng)消除內(nèi)應(yīng)力；未注明鑄造圓角R2R3;鑄件表面不得有粘砂、多肉、裂痕等缺陷；鑄件表面倒角為1X45;去毛刺、銳邊倒鈍；材料：HT15Q質(zhì)量：1.34kg(輕型零件)。年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=Qn(1)(1)=3500X(1+6%)X(1+2%)=3785ft/年(式2.1)查表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。2.3 零件的工藝分析本法蘭盤其材料為HT15Q質(zhì)量為1.34kgo該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱

28、性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。(1)法蘭盤的精度要求外圓：80h11mm公差等級為IT11,表面粗糙度Ra1.6u成1201mm未注公差尺寸，表面粗糙度Ra3.2um；52g6mm,公差等級為IT6,表面粗糙度Ra1.6um=圓孔：3600.02mm公差等級為IT7,表面粗糙度Ra1.6um,與521.029mm同軸度0.04;620.015mm公差等級為IT6,表面粗糙度Ra1.6um；65mm未注公差尺寸，表面粗糙度Ra1.6um=螺紋：M641.5mm普通細(xì)牙螺紋，公差等級為IT6,表面粗糙度為Ra3.2um切面：大圓切面與1201的軸心線距離34.50.40mm公差等

29、級為IT11,表面粗糙度為Ra3.20(2)法蘭盤的位置精度端面：52-0.029mm右端面距8000019mm左端面60mm表面粗糙度為Ra3.2um；V.VJD-V.VID.1201右端面距80h11左端面47mm表面粗糙度為Ra1.6un1201mm左端面距右端面15mm表面粗糙度為Ra3.2unr1切面：大圓切面與1201mm的軸心線距離34.50.40mm斜孔：4mmfL軸線與52-0.029軸線夾角為45,且距離120外圓面33mm第3章零件毛坯的選擇3.1 確定毛坯的制造形式毛坯的制造形式應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，零件的形狀和尺寸，零件的受力情況，工廠現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等因素來決

30、定。本次設(shè)計加工的零件是“法蘭盤”，年產(chǎn)量為中批，材料為HT15Q為了使鑄件的加工余量小以保證加工精度，一模多用(模可以重復(fù)使用，減少造模時間)以提高生產(chǎn)效率，所以選用金屬型澆注。由于零件形狀并不復(fù)雜，所以毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，只鑄除內(nèi)孔36mm62mm其余孔不鑄出。止匕外,為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。3.2 確定整體機(jī)械加工余量及形狀查閱10P38表2.2-4、表2.2-3可得零件材料為HT15Q采用金屬型澆注時，鑄件尺寸公差等級采用CT9,機(jī)械加工余量等級為MA-Ga,同時根據(jù)個加工表面鑄件機(jī)械加工余量如下表：表3.1各表面鑄件機(jī)械加工余量表 面基本尺寸(mrm加工余

31、量 等級加工余量(mrm說明M1、M560F3.0端面M2 M615F3.0端面M820F3.0端面M352F5外圓面M4120F5外圓面M780F5外圓面K136F2內(nèi)圓面K262F2內(nèi)圓面K362.4F1.6內(nèi)圓面查閱10P44表2.2-6可得：金屬型鑄造成批生產(chǎn)鑄件最小孔直徑一般為10205mm故內(nèi)孔36mm62mm鑄出，而孔18mm3-16.5mm3-11mm4mm均不鑄出。為簡化零件鑄造工藝，縮短鑄造周期，同時結(jié)合以下因素分析：(1)圓角半徑的確定對于砂型及金屬型鑄件一般統(tǒng)一用R3或R5,本零件的鑄造圓角半徑為R3;62 0.015mm的同軸度有影響。對加工0.02(2)對加工孔0m

32、m52g6mm、3-16.5mm3-11mmi勺同軸度有影響。3.3確定鑄件的加工表面尺寸及偏差6250.4（f）57 0.4郎 0.4圖3.1 毛坯圖根據(jù)鑄件表面的機(jī)械加工余量，確定鑄件各表面基本尺寸及偏差，見表3.2。毛坯結(jié)構(gòu)尺寸見圖3.1,三維視圖見圖3.2.表3.2各表面鑄件基本尺寸及偏差表面加工余量零件尺寸鑄件基本尺寸偏差鑄件尺寸M13.060660.5660.5M53.0M23.015210.5210.5M63.0M13.020260.5260.5M83.0M35.052570.4570.4M45.01201250.41250.4M75.080850.4850.4K12.03634

33、0.4340.4K22.062600.4600.4K31.662.4600.4600.4圖3.2法蘭盤毛坯結(jié)構(gòu)三維視圖第4章工藝規(guī)程的設(shè)計4.1 基面的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有可能造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進(jìn)行的情況。4.1.1 選擇粗基準(zhǔn)因為法蘭盤可看作盤類或軸類零件，按照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準(zhǔn)選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)）

34、。同時，52g6外圓既是精度最高又是壁厚最薄的表面，為保證加工要求。周選52g6外圓及右端面為粗基準(zhǔn)。4.1.2 選擇精基準(zhǔn)法蘭盤的外圓52g6既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計基準(zhǔn)。根據(jù)零件圖的設(shè)計基準(zhǔn)來制定工藝的精基準(zhǔn)。由于零件的設(shè)計基準(zhǔn)為52g6,所以在設(shè)計工藝方案時以52g6外圓為精基準(zhǔn)來加工各外圓表面，以52g6右端面為精基準(zhǔn)來加工其他端面。這可避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，選用外圓52g6為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。4.2 擬定工藝過程4.2.1 選擇表面加工方法法蘭盤的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、槽及小孔等。材料為HT15Q查閱10P20表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8可得

35、其加工方法如下表4.1。表4.1各加工表面加工方法及相關(guān)信息加工表面工序工步名稱工序工步余量工序工步基本尺寸工序工步經(jīng)濟(jì)精度工步尺寸及偏差表面粗糙度公差等級公差52右端面粗車Z=3-IT130.30630.156.3毛坯Z=3-回5120右端面精車Z=0.813IT70.030131.6Z=1.012.2IT90.07413.83.2粗車Z=1.211.2IT110.1114.816.3毛坯Z=310-1.0160.525表4.1 （續(xù)）52外圓向精車2Z=0.852IT60.019521.62Z=1.052.81IT90.074:52.8:3.2粗車2Z=3.253.8IT110.19053

36、.86.3毛坯2Z=557-0.8570.425120左端面Z=1.0151IT90.043:15.8:3.2粗車Z=2.016IT110.1117.86.3毛坯Z=318-1.0210.525120外圓向粗車2Z=5120IT100.141206.3毛坯2Z=5125-1.01250.5同80左端面Z=1.032IT90.06247.83.2粗車Z=2.033IT110.16049.86.3毛坯Z=335-1.01530.52580外圓向精車2Z=0.880IT60.019801.62Z=1.080.8IT90.07480.83.2粗車2Z=3.281.81IT110.19:81.86.3毛

37、坯2Z=585-0.8850.425孔36精車2Z=0.0436IT60.016361.62Z=0.7635.96:IT80.03935.963.2粗車2Z=1.235.2IT110.1635.26.3毛坯2Z=234-1.0340.525槽3X0.5切槽2Z=1511IT140.1615112.5毛坯2Z=657-1.0570.525孔62精車2Z=0.262IT60.015621.62Z=0.861.8IT110.07461.83.2粗車2Z=1.061IT130.191616.3毛坯2Z=260-1.0600.525孔62.4精車2Z=0.262.4IT60.01962.41.62Z=0

38、.862.21IT110.074162.23.2粗車2Z=1.461.4IT130.01961.46.3毛坯2Z=2.460-1.0600.525孔65車2Z=2.6651IT90.074165I毛坯2Z=560-1.0600.525溝槽4X0.5切槽2Z=1.063IT130.062603.2毛坯2Z=3601-1.0600.525鍵槽6X5銃Z=5-IT130.01-12.5毛坯Z=5.748-0.02-25孔3-11鉆2Z=1111:IT120.1811r12.5毛坯實心-孔3-16.5鉆2Z=16.516.5IT120.1816.512.5毛坯實心-25孔18鉆2Z=1818IT120

39、.18118r12.5毛坯實心-25孔4鉆2Z=44IT120.1246.3毛坯實心-25面8粗銃654IT120.3546.3毛坯8.2562.5-1.062.50.525面9精銃1.534.5IT110.2134.513.2粗銃2436IT120.25366.3毛坯2862.5-1.062.50.5254.2.2確定工藝過程方案制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。零件加工表面代號見圖4

40、.1圖4.1 零件加工表面代號示意圖工藝路線方案一：工序I:鉆、擴(kuò)、粗較、精較36mnfl至圖樣尺寸。工序H:粗車、半精車、精車52m滸口120mnfi體右端面；粗車、半精車、精車52mm和120mmz卜圓；車52mm120mmi體的右端面外圓倒角1450。工序出：車槽3x0.5mm工序IV:粗車、半精車、精車 80m滸口 120mnft體左端面；粗車、半精車、精車 80mm外圓；車80mm120mmi體的右端面外圓倒角1450。工序V:鉆58mnfL;鉆、擴(kuò)、粗較、精較62mmI。工序VI:鉆、擴(kuò)、粗較、精較M64K1.5mm車M64X1.5mm左端的內(nèi)圓倒角1300。工序VH：車62mmF

41、L內(nèi)白槽4x1.5mm工序U:粗銃、精銃36mmfL內(nèi)6x5mm勺凹槽。工序IX:鉆120mmi體右端面的18mmfL;鉆3-11mmL;鉆3-16.5mm?t孔。工序X:鉆4mm斗孔。工序XI:磨削80mm52mm圓面；磨削120mms端面。工序刈：粗銃、精銃C面，即120mma兩切除側(cè)面至圖樣尺寸。工藝X田：檢測入庫。工藝路線方案二：工序I:粗車、半精車、精車52mmffi120mmi體右端面；粗車、半精車、精車52mm和120mmz卜圓；車52mm120mmi體的右端面外圓倒角1450。工序H:車槽3X0.5mm工序田：粗車、半精車、精車80mmffi120mmi體左端面；粗車、半精車、

42、精車80mm外圓；車80mm120mmi體的右端面外圓倒角1450。工序IV:鉆、擴(kuò)、粗較、精較36mmfl至圖樣尺寸。工序V:鉆58mmfL;鉆、擴(kuò)、粗較、精較62mmI。工序VI:鉆、擴(kuò)、粗較、精較螺紋M64X1.5mm車螺紋M64X1.5mm&端內(nèi)圓倒角1300。工序VH:車62mmFl內(nèi)白槽4x1.5mm工序U:粗銃、精銃36mmfL內(nèi)6x5mm勺凹槽。工序IX:粗銃、精銃C面，即120mma兩切除側(cè)面至圖樣尺寸。工序X:鉆120mmi體左端面的18mmFl;鉆3-11mmL;鉆3-16.5mm?t孔。工序XI:鉆4mm斗孔。工序刈：磨削80mm52mm圓面；磨削120右端面。工藝X田

43、：檢測入庫。4.2.3 工藝方案的分析與比較上述兩種工藝方案的特點在于:方案一是從工件右端加工至左端,以52mmz卜圓作為粗基準(zhǔn)加工36mmi及52mm120mmfe端面,又以孔為精基準(zhǔn)加工外圓52mmf口120mm而方案二同樣以52mn#圓作為粗基準(zhǔn)加工右端面和外圓，調(diào)頭裝夾之后以80mm粗基準(zhǔn)加工36mmi58mm62mmf口螺紋M64X1.5mm這樣有助于保證各孔的同軸度。方案一采用先加工孔18mm3-11mm3-16.5mm及斜孔4mmi磨削加工，最后進(jìn)行C面銃削加工；而方案則采用先銃削C面再孔加工，最后進(jìn)行磨削加工。一是先銃削C進(jìn)再進(jìn)行孔加工要保證孔位置的難度較大，二是銃削完C面后在

44、磨床上進(jìn)行磨削120右端面時比較困難。比較而言方案一中工序IX、工序X、工序XI、工序刈比方案二更合理。綜上所訴，方案一和方案各有二優(yōu)缺點，所以結(jié)合兩種方案的工藝特點進(jìn)行修改具體工藝過程如下：工序I:以80mmfc端面和外圓面定位，三爪卡盤夾緊：粗車面M1面M2（即52mm和120mm&端面）；粗車面M3面M4即52mnf口120mn#圓面）；粗車孔K1（即36mm孔）。圖4.2工序I加工示意圖工序H:以粗車的52mn#圓面及120mm&端面定位，專用夾具夾緊：粗車面M5面M6（即80mmF口120mm端面）；粗車面M7（即80mm#圓面）；粗車孔K2、孔K3（即62mnfL62.4mm孔）。

45、圖4.3 工序n加工示意圖0844017.8-0.116.3V工序田：以粗車的80mmfc端面和外圓面定位，三爪卡盤夾緊：半精車面M2即120mm右端面）；半精車面M3（即52mn#圓面）；半精車孔K1（即36mmL）。9圖4.4 工序出加工示意圖08 cm 3工序IV:以半精車的52mm#圓面及120mm右端面定位，專用夾具夾緊：半精車面M5面M6（即80mnffi120mrnfc端面）；半精車面M7（即80mn#圓面）；半精車孔K2、孔K3（即62mmI、62.4mmJL）;車圓弧Y1形成面M8（即圓弧R3）。40047.80.062O8GJ04/n-n9圖4.5工序IV加工示意圖工序V:

46、以半精車的80mmfc端面和外圓面定位，三爪卡盤夾緊：精車面M2即120mm右端面）；精車面M3（即52mmz卜圓面）；切槽C1（即槽3X0.5mm）;精車孔K1（即36mm）倒角 D1、D2（即 52mm120mm&端面外圓倒角1 450）3 X0.5X45圖4.6工序V加工示意圖80mm左端面和半精車的62.4mm孔定位，專用夾具夾緊：鉆工序VI:以半精車的小孔K6（即4mM、孔）圖4.7 工序V1加工示意圖12.5V工序即：以精車的120m的卜圓面及右端面定位，專用夾具夾緊：鉆孔K4、物鉆孔K5(即3-11mnfL3-16.5mmM孔)。12.5圖4.8工序口加工示意圖工序Vffl:以精

47、車的80mm左端面和120mm#圓面定位，專用夾具夾緊：鉆盲孔 K7（即120mmt體左端面的18mmlT孔）。圖4.9 工序皿加工示意圖36mm圖4.10工序IX加工示意圖工序IX:以精車的80mmz卜圓面和左端面定位，專用夾具夾緊：銃鍵槽C4（即孔內(nèi)6X5mmS槽）。工序X:以精車的80mmfc端面和外圓面定位，專用夾具夾緊：粗銃面M8面M9（即120mmt圓盤距軸線54mmf口34.5mmW面）；精銃面M9（即120mmt圓盤距軸線34.5mm切面）；D6D7去毛刺。圖4.11工序X加工示意圖工序XI:以精車的52mW卜圓面及120mm右端面定位，專用夾具夾緊：精車面M762.4mmJL

48、及 65mnfL);（即80mn#圓面）；精車孔K2、孔K&K8（即62mmI、切溝槽C2（即4X0.5mm勾槽）。4/nnw5ol9on-n-d-2019I oQn-n-QO910BA046工序刈：以精車的52mn#圓面及120mm&端面定位，專用夾具夾緊：倒角D3D4D5(即80mm120mm&端面1450外圓倒角及62.4mm孔內(nèi)圓倒角)；車螺紋L1(即M64X1.5mmg紋)。圖4.13工序刈加工示意圖工序xin：檢測入庫4.3 加工設(shè)備和工藝裝備的選擇4.3.1 機(jī)床的選擇(1)工序I、H、m、IV、V、XI、刈是車削加工。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，又是回轉(zhuǎn)體，固直在車

49、床上進(jìn)行車加工。查閱10P141表4.2-2可得：工序I、H、m、IV、V、XI選用型號為C365L轉(zhuǎn)塔式車床，中心高度=210mm工序刈選用型號為CK613縱控車床，主電動機(jī)功率4kW0(2)工序VI、VUVffl是鉆4mm、孔、3-11mnfL、3-16.5mmJL及18mm勺盲孔，可采用立式鉆床加工。查閱10P149表4.2-14可得：選用型號為Z525立式鉆床，最大鉆孔直徑25mm主電動機(jī)功率2.8kW,機(jī)床效率0.81。(3)工序IX是銃削6X5mm1槽，可采用立式銃床加工。查閱10P159表4.2-35可得:選用型號為X51立式銃床進(jìn)行加工，主軸孔徑25mm主軸中心線至床身垂直導(dǎo)軌

50、面距離270mm工序X是銃大圓盤切面，可采用臥式銃床進(jìn)行銃平面加工。查閱7P111表3.30可得：選用型號為XA5302臥式銃床，最大縱線行程680mm進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大抗力15000N,進(jìn)給電動機(jī)功率1.7kW,機(jī)床效率0.75。4.3.2 夾具的選擇零件法蘭盤加工過程中工序VI鉆小孔4mm需要用專用夾具(詳見第五章夾具的設(shè)計)，工序I、田、V采用通用夾具三爪卡盤，其他各工序使用專用夾具。4.3.3 刀具的選擇(1)車床上加工刀具的選擇在車床上加工的工步一般都選用硬質(zhì)合金車刀，加工鑄件類零件采用YG類硬質(zhì)合金。查閱10P77表3.1-1和P78表3.1-2可得：端面及倒角選用900偏頭端面車

51、刀，粗、半精加工及倒角為硬質(zhì)合金YG6精加工為硬質(zhì)合金YGX6前刀面形狀為平面帶倒棱型，主偏角r二90,副偏角；=10,前角。=10,后角。=8,刃傾角s=10,刀尖角圓弧半徑r=0.50查閱10P77表3.1-1和P78表3.1-2可得：外圓面選用900焊接式直頭外圓車刀，粗、半精加工為硬質(zhì)合金YG6精加工為硬質(zhì)合金YGX6刀片厚度5mmYG6硬質(zhì)合金，前刀面帶倒棱形，主偏角r二900,前角0=100,后角0=60,副偏角；二80,刃傾角s二100,刀尖角圓弧半徑r=0.5mm車孔時選用硬質(zhì)合金YG6內(nèi)圓車刀，r=900,0=60,r=0.5mm查閱10P77表3.1-1和P78表3.1-2

52、可得：切槽時為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，可選用900硬質(zhì)合金YG6切槽刀，前刀面形狀為平面帶倒棱型，刀桿尺寸16m由25mm刀片厚度取3mm,主偏角,二900,副偏角；二30,前角0=100,后角0=80,刃傾角s=00,刀尖角圓弧半徑r=0.20.5mm查閱17P191圖8-11可得：內(nèi)螺紋加工選用硬質(zhì)合金YG61通三角內(nèi)螺紋車刀。查閱10P77表3.1-1和P78表3.1-2可得：圓弧R3選用YG60弧車刀加工。(2)鉆床上加工孔時刀具的選擇查閱7P44表2.1和P46表2.2得：鉆3-11mmi選直柄高速鋼麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn)，為定值，d0=11mmL=100mm,2=1150,21=750,b=7m

53、ma0=150,=550,b=1mml=2mm鉆3-16.5mmJL選直柄高速鋼麻花鉆，雙錐、修磨橫刃、棱帶，d0=16.5mmL=100mm=300,2=115,21=750,b=7mma0=15,=55,b=2mml=4mm鉆4mmiI孔選直柄高速鋼麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn)，為定值，d0=4mmL=60mm2=115,21=750,b=7mma0=150,=550,b=1miml=2mm鉆18mm勺盲孔，選直柄高速鋼麻花鉆，雙錐、修磨橫刃、棱帶，d0=18mm,L=150mm=300,2=1150,21=750,b=7mma0=150,=550,b=2miml=4mm(3)銃床上銃鍵槽刀具的選擇根據(jù)銃削寬度ae=6mm銃削深度ap=20mm查閱10P99表3.1-27和P101表3.1-39可得：選用高速鋼錐柄立銃刀，d=6mmL=94mml=24mmZ=4。(4)銃床上銃大圓盤切面刀具的選擇查閱10P107表3.1-40及7P8