毕业论文（设计）：年产量4000件法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及专用机床夹具设计

江苏农林职业技术学院成人高等教育专科毕业设计（论文）题目“法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及外圆加工工序专用机床夹具设计学校专业数控班级学生姓名指导教师教师职称讲师二0一一年月日目录设计任务书课程设计说明书正文序言一零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析二、工艺规程设计（一）确定毛配的制造形式（二）基面的选择（三）制定工艺路线（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）确定切削用量三、夹具设计四、课程设计心得体会五、参考文献江苏农林成人高等教育专科毕业设计（论文）任务书题目“法兰盘”零件的数控加工工艺规程制定及XX工序专用机床夹具设计年产量4000件内容1、零件图及三维建模各一份2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡片1张4、机械加工工序卡片1套5、夹具设计装配图及三维建模1份6、夹具设计零件图及三维建模12张7、毕业设计说明书1份序言毕业设计是我们在学完了学院的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。只是我们进行毕业设计之前对所学个课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们学院学习生活中占有十分重要的地位。就对我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）、零件的作用法兰盘又叫突缘，是使管子与管子相互连接的零件法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接，法兰连接使用方便，能够承受较大的压力，在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材，通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。二零件的工艺分析法兰盘有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下1、62D11与87的加工表面。这一组加工表面包括一个C1的倒角，一个205的切槽，62的外圆和87的外圆。其中，主要加工表面为62的外圆和87的外圆。2、62D11与87端面与62D11中心线。这一组加工表面包括；一个50的内孔，一个31的内孔。3、87的下表面。这一组加工表面包括4个沉头孔，一个40的孔，R2的圆弧倒角，平台78,5，和一个R10的槽。这三组加工表面其中有两组有一定的位置要求，主要是（1）62D11上表面和87上表面的平行度公差为002MM。（2）62D11上表面和87上表面与62D11中心线的垂直度公差为002MM。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工第二组加工表面，然后借助于专用夹具加工第一组加工表面，能保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件的材料为灰铸铁。考虑到法兰盘经常用于管子与管子相互连接，零件在工作过程中承受的较小的负荷，因此应该选用铸件，保证零件的工作可靠性。由于年产量为4000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸并不大，故可采用铸造成型。这对于提高生产率、保证加工质量是有利的。（二）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。基面选择得正确、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轴类零件而言，以外圆作粗基准是完全合理的。但对本零件来说，先以不加工表面87的外圆表面做基准，打孔、然后加工可加工表面。由于零件的外形机构，所以零件在铣床上可以用三抓卡盘卡住62外圆柱面，以62作为铣床上的粗基准。2精基准的选择精基准的选择主要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。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。1工艺路线方案一工序1粗车端面工序2精车端面工序3粗镗50、31的内孔工序4半精镗50、31的内孔工序5粗铣端面保证总长工序6钻孔工序7扩11的四个沉头孔工序8粗铣R10圆弧工序9粗铣平台工序10粗车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序11半精车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序12精车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序13切205的槽和倒角工序14终检2工艺路线方案二工序1粗车端面工序2精车端面工序3粗镗50、31的内孔工序4半精镗50、31的内孔工序5粗车62的外圆和倒角C1工序6半精车62的外圆和倒角C1工序7精车62的外圆和倒角C1工序8切205的槽和倒角工序9粗铣端面保证总长工序10钻孔工序11扩11的四个沉头孔工序12粗铣R10圆弧工序13粗铣平台工序14粗车87的外圆和R3圆弧工序15半精车87的外圆和R3圆弧工序16精车87的外圆和R3圆弧工序17终检3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状，尺寸及位置精度等技术要能得到合理的保证，并且使生产成本中尽量少。方案一是以加工5031的内孔，然后上铣床，最后加工外圆表面。而方案二则是先加工内孔再加工62的外圆，再调头加工87的外圆，最后，上铣床。经比较可见，方案一较容易保证位置精度，并且定位及装夹都比较少，而方案二则与之相反。故采用工艺过程如下工序1粗车端面工序2精车端面工序3粗镗50、31的内孔工序4半精镗50、31的内孔工序5粗铣端面保证总长工序6钻孔工序7扩11的四个沉头孔工序8粗铣R10圆弧工序9粗铣平台工序10粗车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序11半精车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序12精车62、87的外圆和C1的倒角和R3的圆弧工序13切205的槽和倒角工序14终检（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰盘”零件材料为灰铸铁，最低抗拉强度150MPA，硬度为163241HBW,毛坯的重量约为5KG，生产类型为大批量生产，因而采用砂型机械造型及壳型。1机械加工余量查简明手册表225知灰铸铁采用砂型机械造型及壳型时，灰铸铁尺寸公差为CT8CT10级，此处选为CT9级。查表225选择加工余量MA为G级，根据机械加工灰铸铁的最大轮廓尺寸由224，可查各加工表面加工余量，如下法兰盘各加工表面加工余量加工表面单边余量/MM双边余量50、31的内孔25562、87的外圆25527的总长2552确定工序尺寸（1）50、31的内孔毛坯为铸造孔，两内孔精度要求介于IT9IT10之间，参照简明手册表147及239确定工序尺寸及余量为粗镗50497MM2Z47MM半精镗5050MM2Z03MM粗镗313075MM2Z475MM半精镗3131MM2Z025MM262、87的外圆两外圆精度要求介于IT6IT9之间，参照简明手册表146和233确定工序尺寸及余量粗车62634MM半精车62623MM2Z11MM精车6262MM2Z03MM粗车87884MM半精车87873MM2Z11MM精车87872Z03MM（3）车削端面车削端面。端面的精度要求介于IT8IT9之间，参照简明手册表235确定工序尺寸及余量为粗车2Z18MM精车2Z07MM4铣端面铣端面。端面的精度要求介于IT12IT14之间，确定工序尺寸及余量为粗铣Z25MM（5）四个沉头孔四个孔为实心。沉头孔的的精度要求介于IT12IT13和IT10IT11之间，确定工序尺寸及余量为钻孔7MM扩孔11MM2Z4MM3确定毛坯基本尺寸（1）由简明手册表221查得灰铸铁加工尺寸公差如下法兰盘灰铸铁加工尺寸公差毛坯尺寸/MM公差/MM按“对称”标注结果/MM321890903245211452618667227932211932加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可所得毛坯尺寸如下表法兰盘毛坯尺寸零件尺寸/MM单边加工余量毛坯尺寸272532MM502545MM312526MM622567MM872593MM4“法兰盘”铸件毛坯图如下毛坯图（五）确定切削用量及基本工时工序1粗车削端面,本工序采用计算法确定切削用量1加工条件工件材料HT150，硬度为163241HBW,铸造加工要求粗车端面机床CK6140卧式车床刀具刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16X25MM,KR09,R015,OA80,MR52计算切削用量（1）粗车端面确定端面最大的加工余量已知毛坯长度方向的加工余量为25MM，考虑到要达到零件所需的粗糙度还需要精车，而精车需要07MM，此时实际端面最大加工余量可按MAXZ18MM，PA1MM,分俩次加工确定进给量F根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表14，当刀杆为16X25MM,PA3MM,以及工件直径为62MM时。F0608按CK6140机床说明书F06MM/R1）计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCVYPVKFATM式中式中VC158,VX015,VY04,M02,V见切削手册表128，即MK151，SK08，KV118，KR073，BVK097所以CVMIN/97031805601658420862M/MIN2确定机床主轴转速SNMIN/732409MIN/6714381RRDVWC按机床说明书，机床主轴转速40973R/MIN,切削速度为862M/MIN3计算切削公时按工艺手册表621取L,124567ML2MM,2L3MM,3L0MTFNLLW31MIN10I60794检验机床功率主切削力CF按切削手册表192所示公式计算CYCFAPFCFX式中FCYFCXFCCKVFN式中7951Y075N0MPK190HBSNF40509，KR089所以CF795762809089N25548N切削时消耗功率C为P410625KW367KW工序2精车端面1背吃刀量长度方向单边余量为07MM，可一次切除2进给量根据切削手册表14取F043计算切削速度见切削手册表127CVVYVXMKFAPTMIN/97031805607601584289IN/4确定主轴转速MIN/6714389010RDVNWCSIN/6431R按CK6140机床说明书，主轴转速为I/,切削速度为890MIN/5计算切削工时按工艺手册表621取ML1245671L22L3M3L0FNLLTWM31IN09I4062工序3粗镗50，31的内孔，本工序采用计算法确定切削用量1加工条件工件材料HT150，硬度为163241HBW，铸造加工要求粗镗50，31的内孔机床CK6140数控机床刀具刀片材料为YG6，刀杆尺寸1625，圆形镗刀直径10MM，镗杆伸出长度50MM，ORK60，OR15，8，MRS502计算切削用量（1）粗镗50，31的内孔1）确定内孔的最大加工余量已知毛坯内孔直径的双边加工余量为5MM，但是考虑到毛坯粗镗达不到所需的粗糙度，需半精镗才达到粗糙度，而半精镗的加工余量为03MM,所以毛坯内孔直径的双边最大加工余量为47MM，分三次加工，MAP1计2）确定进给量F根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表15，当镗刀直径为10MM，镗杆伸出长度50MM，MAP1，以下工件内孔直径50MM,31MM时RMF/1602按CK6140数控车床取/3）计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命T60MM）KVFAPTCVYXMV式中VC1898,VX015,VY02,M02,V见切削手册表128，即MVK151，SVK08，KV104，KRV081，BVK097。CVIN/907810451201689520M114273M/MIN4）确定机床主轴转数SNIN/7380IN/45132RRDVWC按机床说明书，机床主轴转速80873R/MIN,切削速度为114273M/MIN5）计算切削公时按工艺手册表621取L,19ML2MM,2L3MM,3L0TFNW32MIN740I10789工序4半精车50，31的内孔1背吃刀量单边加工余量,302Z可一次切除2根据切削手册表1615F3计算切削速度见切削手册表127KVFAPTCVYXMV式中MIN/915IN/907810451201560892CIN/4确定机床主轴转速MIN/1057IN/4513901RRDWVNCS按数控机床CK6140机床转速为1075R/MIN,切削速度为1519M/MINML1921ML3203IN1507593NWFLLT工序5粗铣端面加工条件加工要求粗铣端面机床VW650刀具立铣刀，刀具材料为高速钢，16OD，OR5，周齿O20O端齿O8，O202切削用量的计算1背吃刀量单边余量MZ52，可一次去除2确定进给量根据切削手册表34，/082MF齿3计算切削速度按切削手册表327，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）KVZAEFPTQDCVPUYVZXMOV761VC,OD,450VQ,T60,M033,52,10VX,78ZF,20VY,V,1VP,8ZKVZAEFPTQDCVPUYVZXMOVMIN/810075260162345IN/84确定机床转数MIN/158643210RDVNOS根据VM650切削速度为582M/MIN，机床转数为1158R/MIN4计算切削工时，按工艺手册表627取MIN751I6021MFLT工序6钻4个7的通孔1计算机本工时选择钻头选择高速钢麻花，其直径DO7钻头形状为（表21及表22）标准，O242O812O70OA152_O542选择切削用量（1）决定进给量F1）按加工要求决定进给量根据表27，当加工要求为IT10精度，则FRM/20182）按钻头强度决定进给量根据表28，当灰铸铁硬度为150。，D7，钻头强度允许的进给量F055MM/R3）按机床进给量的强度决定进给量根据表29，机床进给机构允许的向力为8330N，进给量为096MM/R从以上三个进给量比较可看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为F018022MM/R根据VM650说明书中，选择F022MM/R由于加工是沉头孔，为了避免钻孔时钻头折断，故宜在钻孔时采用手动进给机床，进给机板强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来检验由表219可查出钻孔时的轴向力，当F022MM/R，MDO210时轴向力NFF，轴向力的修正系数为10，故NFF210根据表Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为830MAX,由于MAXFF，故F022MM/R可用2）决定钻头磨钝标准及寿命，由表212，当MDO20时，钻头后刀面最磨损量取为08，寿命T25MIN3决定切削速度由表214，硬度150的灰铸铁加工属性4类，由表213，当加工性为4类，F022MM/R,标准钻头MDO7时，MIN/19VT，切削速度的修正系数为01TVK,01CVK,5APT故MIN/5901019KVTI/378IN/75RRTDNO根据说VM650明书可考虑选择MIN/27RNC，但因所选转数较底，计计算机转数为高，回使刀具寿命下降，故可奖金给量降低一级，即取F017MM/R,也可选择降低一级转数MIN/195RC，仍用F022M/R,比较这俩种方案1）第一方案MIN/27,/170RNRFCI/462NC2第二方案I/195,/RRFCIN/2N0C因为第一方案FN的乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好，这时MI/19VC，RF/1704）检验机床扭距及功率根据表220，当RF/2，MDO时，MNT9410，扭距的修正系数均为10，故NMC2,14根据说VM650明书，KWPE680,由于CMR，CPE,故选择之切削用量可用即RMF/7，IN/27NC，MIN/19VC3计算机本工时NFLTM式中YLL，L94，入切量及超切量由表229查出M4，故I12I702MT工序7扩4个11的孔1选择刀具（1）铣刀直径的大小直接影响切削力扭距切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，表31可作为初步参考，根据表31，铣削熟读MA8时，直径MDO20，AP16，由于采用双修横刃，故数,Z2选择切削用量（1）决定铣削速度AE，由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则MHAE3（2）决定每齿进给量ZF，根据X61W铣床说明书表329，其功率为为75KW，中等系统钢度，根据表34，ZMF/085现取ZMFZ/08（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。根据表37，铣刀仞齿后刀面大磨损量为002M立铣刀刀具寿命T60MIN表38（4）决定切削速度CV和每分钟进给量FV，切削速度CV可根据表32中的公式计算，也可直接由表中查出根据表331，当MDO1，8Z，MAP12，ZFZ/09时，MIN/13VT，IN/25RT，IN/40VFT修正系数3KVK8SS故，MIN/91IN/0341VTKVC3425HI/82I/8VFTF根据VM650铣床说明书，选择N65RC，MIN/65VFR3计算基本工时VFCTM式中YVL，L16MM,根据表325，入切量及超切量MY12，所以38126,故IN18I2MT工序8铣R10的圆弧槽1选择刀具1根据表12，选择YT15硬质合金刀片根据表31，铣削深度MAP6时，端铣刀直径OD为100MM，ED为90MM，但已知铣削深度E为90MM,故应根据铣削深度MAP90，选择OD100MM,由于采用标准硬质合金端铣刀，故Z52铣刀几何形状，选择ORK90，ORK15，ORK,，O6，O1,，OS15，2选择切削用量（1）决定铣削深度AP,由于加工余量不大，故可在二次走刀内完成，则APH3MM（2）决定每齿进给量ZF，采用对称端铣以提高进给量ZMZ/302但因采用不对称端铣，故取ZFZ/（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1MM，由于铣刀直径OD100MM,故刀具寿命T180MIN（4）决定切削速度CV和每分钟进给量FV，速度CV可按表327中的公式计算，也可直接由表中查出根据表315，当OD100MM，Z5,MAP3,FZ0时，124TV，MIN/39RNE，IN/50VFT各修正系数为1KK8SVSV故，IN/29IN/0124MTKVC4339HI/I/85VFTF根据VW650型铣床说明书表330选择。因此切削速度和每齿进给量为MIN/29VC，ZMFZ/305）计算基本工时VFTM式中YVL，L87MM,根据表326，对称安装铣刀，入切量及超切量Y7，所以ML9478,故IN4209MT工序9铣平台1选择刀具1）根据表12，选择YT15硬质合金刀片根据表31，铣削深度MAP6时，端铣刀直径OD为100MM，ED为90MM，选择OD100MM,由于采用标准硬质合金端铣刀，故Z52）铣刀几何形状，选择ORK60，ORK3，ORK5,，O8，O10,，OS15，OR2选择切削用量1）决定铣削深度AP,由于加工余量不大，故可在二次走刀内完成，则APH6MM2）决定每齿进给量ZF，采用对称端铣以提高进给量ZMZ/302但因采用不对称端铣，故取ZFZ/3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1MM，由于铣刀直径OD100MM,故刀具寿命T180MIN4）决定切削速度CV和每分钟进给量FV，速度CV可按表327中的公式计算，也可直接由表中查出根据表315，当OD100MM，Z5,MAP6,FZ30时，139TV，MIN/41RNE，IN/43VFT各修正系数为1KK80SVSV故，IN/2IN/139MTKVC354MHI/470I/806VFTF根据VW650型铣床说明书表330选择。因此切削速度和每齿进给量为MIN/21VC，ZMFZ/205）计算基本工时VFCTM式中YVL，L87MM,根据表326，对称安装铣刀，入切量及超切量Y7，所以ML9478,故IN40239MT工序10粗车62，87的外圆，本工序采用计算法确定切削用量1加工条件加工要求粗车62，87的外圆机床CK6140刀具刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16X25MM,KR09,R05,8O，MRS502计算切削用量（1）粗车62，87的外圆确定端面最大的加工余量已知毛坯长度方向的加工余量为25MM，考虑到粗车达不到粗糙度，所以外圆的最大加工余量可按MZ642，分三次加工，MAP1，（2）确定进给量F根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称）切削手册表14，当刀杆为16X25MM,PA3MM,以及工件直径为62M，87M时。F08MM/R按CK6140机床说明书F08MM/R1）计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCVYPVKFATM式中式中VC158,VX015,VY04,M01,V见切削手册表128，即MK151，SK08，KV1，KR073，BVK097所以CVMIN/9703180581604059918M/MIN2确定机床主轴转速SNIN/639MIN/93141RRDVWC按机床说明书，机床主轴转速9918R/MIN,切削速度为33963R/MIN3计算切削公时按工艺手册表621取L,19ML2MM,2L0MM,3L0TFNW3MIN240I8019工序11半精车62，87的外圆1计算切削用量1）半精车62，87的外圆确定外圆最大加工余量已知外圆的单边加工余量为11MM，考虑到还需要精车，最大加工余量可按2Z11MM,一次加工，AP1MM2确定进给量F，根据切削用量简明手册表16，刀尖圆弧半径R05MM,F025按CK6140机床说明书F025MM/R3）计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCVYPVKFATM式中式中VC1898,VX015,VY03,M02,MVK151，SVK08，KV1，KR073，BK097所以CVIN/97031805201689452010882M/MIN2确定机床主轴转速SNMIN/0392IN/48131RRDVWC按机床说明书，机床主轴转速10882R/MIN,切削速度为39203M/MIN3计算切削公时按工艺手册表621取L,19ML2MM,2L0MM,3L0TFNW3MIN210I5091工序12精车62，87的外圆1计算切削用量1）确定外圆最大加工余量，已知外圆最大加工余量为03MM，一次加工，AP015MM2确定进给量F，根据切削用量简明手册表16，刀尖圆弧半径R05MM,F015MM/R按CK6140机床说明书F025MM/R3）计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命选T60MIN）VCVYPVKFATM式中式中VC1898,VX015,V02,M01,V见切削手册表128，MK151，SK08，K1，KR073，BVK097所以CVMIN/9703180510560892127318M/MIN按机床说明书，CV27318R/MIN,机床主轴转速90234R/MIN3计算切削公时按工艺手册表621取L,19ML2MM,2L0MM,3L0TFNW3MIN150I15049工序13切205的槽及倒角（1）加工条件刀具刀片材料为YG6,刀头直径为2MM，计算切削用量（1）切205的槽及倒角1）确定切槽最大加工余量，已知切槽的最大加工余量为2MM，切槽的最大加工余量可按2Z1MM,一次加工，AP05M2）确定进给量F，根据切削用量简明手册表17，以及工件直径为62M时F016MM/R按CK6140数控车床说明书取F016MM/R3计算切削速度按切削手册表127，切削速度的计算公式为（寿命T60MIN）VCVYPVKFATM式中式中VC5488,VX015,V04,M02,V见切削手册表128，MK151，SK08，K096，KR078，BVK097所以CVMIN/970860516056084412492M/MIN4确定机床主轴转速SNIN/725MIN/621439RRDVWC按机床说明书，机床主轴转速25272R/MIN,切削速度为492R/MIN最后，将以上