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摘 要
法兰盘是指在一个类似盘状的金属体的周边开几个固定用的孔用于连接其它东西的一种零件。主要用来使管子与管子相互连接，连接于管端。法兰盘上有孔眼，可穿螺栓，使使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成，垫片放在法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上的凹凸不平处，使联接严密补漏。法兰连接使用方便，能够承受较大的压力，是管道施工的重要连接方式。
关键词：法兰盘，工艺设计，夹具设计
Abstract
The flange is defined in a similar disc shaped metal body peripheral opening several fixing holes for connection to a part of something else. Mainly used to make the pipes are connected to each other, connected to the tube end. The flange plate with holes, can be worn bolt, make the two flange connect. The flange gasket seal. It can be formed by casting, also can be connected by threads or welding. Flange connected by a flange, a gasket and a nut composed of a number of bolts, the sealing surface of the flange gasket is placed in between, fastening nut, the gasket on the surface pressure reaches a certain value after the deformation, and filled with dense cover on the uneven, so closely linked traps. Flange connection is convenient to use, can withstand greater pressure, pipeline construction an important connection.
Key Words: flange, process design, fixture design
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 序言 5
1.1 机械加工工艺概述 5
1.2机械加工工艺流程 5
1.3夹具概述 6
1.4机床夹具的功能 6
1.5机床夹具的发展趋势 7
1.5.1机床夹具的现状 7
1.5.2现代机床夹具的发展方向 8
第2章 零件的分析 9
2.1零件的作用 9
2.2零件的工艺分析 9
第3章 工艺规程设计 10
3.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 10
3.2基准的选择 10
3.3制定工艺路线 10
3.3.1工艺路线方案一 11
3.3.2 工艺路线方案二 11
3.3.3 工艺方案的比较与分析 12
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 12
3.5 确定切削用量及基本工时 14
第4章 钻φ4mm孔的钻床夹具设计 32
4.1 定位基准的选择 32
4.2 切削力及夹紧力计算 32
4.3 定位误差分析 33
4.4 夹具设计及操作说明 33
总 结 34
参 考 文 献 35
致谢 36
第1章 序言
1.1 机械加工工艺概述
机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
1.2机械加工工艺流程
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
1) 计算年生产纲领，确定生产类型。
2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
3) 选择毛坯。
4) 拟订工艺路线。
5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
7) 确定切削用量及工时定额。
8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。
9) 填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
1.3夹具概述
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
1.4机床夹具的功能
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。
1．机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。
（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
2．机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。
1.5机床夹具的发展趋势
随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.5.1机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。
2）能装夹一组具有相似性特征的工件。
3）适用于精密加工的高精度机床夹具。
4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。
6）提高机床夹具的标准化程度。
1.5.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。
精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5μm；精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.2～0.5μm。
高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。
标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259—91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
第2章 零件的分析
2.1零件的作用
题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘， 主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的φ100mm外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为φ20 mm上部为φ20 mm 的定位孔，实现精确定位。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。 该零件年产量为4000件，设其备品率α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+α+β)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。
2.2零件的工艺分析
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