法兰的毕业设计

-- ..TOC\o"1-2"\h\u28278目录1751内容摘要 19500关键词 114661Abstract 177Keywords 1285061.零件的分析 2106791.1零件的作用分析 2106791.2零件的尺寸分析 2103092.毛坯的选择 259143.工艺规程的设计 3288803.1加工余量和毛坯尺寸的确定 3327623.2工艺路线的拟定 442983.3机床和刀具的选择 5107173.4切削用量及基本工时的确定 5104433.5数控加工编程 1219194.夹具 16274154.1专用夹具的设计 16191084.1通用夹具 185.12464数控工艺卡片 186.12464总结 2017770参考文献 228016致谢 23内容摘要：法兰，又叫法兰盘或突缘，使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。本课题研究的缸体上的连接。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件指带有法兰的管件。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。加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。由于加工中心的众多优势，所以它深受全球制造企业的青睐。关键词：加工中心法兰管件专用夹具Abstract：flangesflangesoraxon,alsocalledtherim,withthepipeconnectedparts,connectingatthepipe.Thistopicresearchoncylinderbodyoftheconnection.Flangehaveholes,canwearbolt,maketwoflangesarecloselylinked.Theflangegasketsealinbetween.Withflangesandflangedfittingsreferstofittings.Itcanbemadeinto,alsocancastbythreadedconnectionsorweldingformed.Flangeconnectionbyapairofflange,aseveralbolts,nuts,washersandcomposed.Machiningcenterwithknifelibraryandcanbecauseautomaticreplacementtool,makinginaclampingworkpiececanaccomplishmoreprocessesintheprocessing.Processingcenteralsoendowedwithprofessionalworkshop,suchas:somemanyadvantagesoflowermachinefailure,raiseefficiencyinproduction,improvemachiningprecisionandcutwastequantity,shortentheinspectiontimeandlowercost,improveinventorytoolsetc.Becausethenumerousadvantagesmachiningcenter,soitdeeplyglobalmanufacturingenterprise'sfavor.Keywords：processingcenterflangefittingspecialjig1.零件的分析1.1零件的作用分析法兰（Flange）又称法兰盘或者突缘，通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上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的，连接于管端。法兰上有孔眼，可穿螺栓，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，垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。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。1.2零件的图纸分析题目给的零件属于缸体的法兰盘，由Φ80和Φ160圆柱体组成，最大的外圆柱Φ160均布六个Φ14通孔。Φ80的圆柱体中有一小槽放置橡胶圈。该法兰盘属于小型盘状体零件，结构简单，孔多刚性较好。图1—12.毛坯的选择法兰盘的制作一般采用铸造或锻制毛坯。铸造法兰盘内部组织疏松、不均匀，强度、质量难以得到保证；锻制成型则耗材多、能耗大、成本高，且盘、颈交接处易产生应力集中而影响强度。轧制则可避免上述问题。因为轧件的纤维呈周向连续分布，金属晶粒排列严密整齐、成型快、能耗小、省材料、表面质量好、成型质量高等，诸多优点。在小批量生产类型下，由于零件的外形比较简单，刚度要求较高，所以选择45钢材料的轧制毛坯。毛坯的尺寸待各工序的加工余量确定后根据总加工余量确定。3.工艺规程的设计3.1加工余量和毛坯尺寸的确定Z=2Z=10Z=2Z=2Z=4Z=2Z=80粗车80右端面尺寸=42-1.5=40.5半精车80右端面尺寸=40.5-0.5=40粗车80外圆尺寸=160-2×39=82半精车80外圆尺寸=82-2×0.8=80.4精车80外圆尺寸=80.4-2×0.2=80粗车160外圆尺寸=164-2×1.4=161.2半精车160外圆尺寸=161.2-2×0.6=160粗车160右端面尺寸=27-1=26半精车160右端面尺寸=26-0.8=25.2精车160右端面尺寸=25.2-0.2=25粗车160左端面尺寸=25-9.5=15.5半精车160左端面尺寸=15.5-0.5=15选用材料为45#钢，164×67的毛坯3.2工艺路线的拟定3.2.1加工方法的选择本零件的加工面有个圆、内孔、端面、等，材料为45#钢。参考《机械制造工艺及计算机辅助工艺设计》表2—4、表2—5、表2—6等，其加工方法选择如下：(1)80右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，采用的加工方法为粗车→半精车。 (2)160外圆面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8，表面粗糙度为Ra3.2,采用粗车→半精车的加工方法，倒角用车刀加工。 (3)80外圆面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用粗车→半精车→精车的加工方法，倒角用车刀加工。(4)80的槽：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，采用的加工方法为车槽。 (5)160左端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8，表面粗糙度为Ra3.2，采用的加工方法为粗车→半精车。 (6)160右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用粗车→半精车→精车的加工方法。(7)14孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为Ra12.5，采用的加工方法为钻削。3.2.2制定工艺路线方案工序Ⅰ粗车毛坯右端面和外圆，粗车80外圆，半精车80右端面和外圆，半精车160圆柱体右端面，车80倒角，精车80外圆和160右端面，车160的倒角，半精车160外圆，车80外圆的槽。工序Ⅱ粗车160左端面和外圆，半精车160左端面和外圆。工序Ⅲ钻削14的孔。工序Ⅳ检测入库。3.3机床和刀具的选择3.3.1机床的选择本零件从外形来看，属于回转体，所以各端面外圆表面可一在车床上加工。由于精度等要求不是特别高，且生产类型为小批生产，所以选择CK3221型号，FANUCOIMATE系统。为了达到各孔的位置要求和降低生产成本，钻削孔的加工选择在数控加工中心上加工。初步确定为3轴立式加工中心，FANUCOiMA系统。3.3.2刀具的选择车削：由于本零件精度要求一般毛坯为45钢刚度不是太高，参考《切削用量简明手册》表1.3、《金属切削原理与刀具》表2～4表4～11所以粗车选用硬质合金钢车刀牌号YT5，半精车和精车选用硬质合金钢车刀，牌号YT15。选择刀杆横截面B×H为16×25。前刀面形状：粗车和精车均选择平面型。粗车前角选12°后角选8°，精车车刀前角15°后角7°。主偏角：精车车刀选75°，粗车车刀选70°。副偏角:精车车刀8°，粗车车刀13°。刃倾角：精车车刀1°，粗车车刀-2°。刀尖圆弧半径：精车车刀0.5，粗车车刀1.2。钻削：根据各孔的加工精度，参考《机械制造工艺设计简明手册》确定各孔的刀具Ø14mm直柄麻花钻。车槽：刀头与刀身对称，宽3切槽刀。刀具在车床的代号：T1～粗车刀T2～精车刀T3～切槽刀刀具在加工中心的代号：T4～14直柄麻花钻3.4切削用量的确定3.4.1粗车粗车毛坯的端面和外圆 1)根据上述加工余量得=1.52)根据《金属切削原理与刀具》表4-13,当刀杆尺寸为16×25≤3,以及工件直径为164时，f=0.8~1.2根据实际情况车床CK3221取f=0.93)计算切削速度，按《切削用量手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=30)其中：=235,=0.18,=0.8,m=0.2。修正系数见《切削用量手册》表1.28,即=1.25,=0.8,=1.04,=0.92,=0.97所以×1.25×0.8×1.04×0.92×0.97=111.74)根据《数控车床编程与操作实训教程》公式确定机的主轴转速n==按实际情况得=200所以实际切削速度v=1005)检验机床功率《金属切削原理与刀具》表3-6查得单位切削力，《金属切削原理与刀具》P127公式4.13得为车床CK3221型电动机功率为。若机床传动效率，则所以机床电动机满足切削加工的要求6)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=其中l=42.5=1.5=15s粗车80外圆1)根据上述加工余量得=22)根据《金属切削原理与刀具》表4-13,当刀杆尺寸为16×25≤3,以及工件直径为140时，f=0.8~1.2根据实际情况车床CK3221取f=0.93)计算切削速度，按《切削用量手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=30min)其中：=235,=0.18,=0.8,m=0.2。修正系数见《切削用量手册》表1.28,即=1.25,=0.8,=1.04,=0.92,=0.97所以×1.25×0.8×1.04×0.92×0.97=106.44)确定机的主轴转速n==按实际情况得=240。所以实际切削速度v=100。5)检验机床功率，《金属切削原理与刀具》表3-6查得单位切削力，所以切削功率为车床CK3221型电动机功率为。若机床传动效率，则所以机床电动机满足切削加工的要求6)当工件直径为切削到120，根据上述得切削速度v=106.4，f=0.9，=2，确定机的主轴转速n==按实际情况得=280r/min。7)当工件直径为切削到100，根据上述得切削速度v=106.4，f=0.9，=2，确定机的主轴转速n==按实际情况得=3388)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=++其中===38.5，=11+10+8=29s3.4.2半精车.半精车80端面1)根据上述加工余量得=0.52)根据图1-1得表面粗糙度Ra3.2，《金属切削原理与刀具》表4-14查得f=0.25~0.3根据实际情况车床CK3221取f=0.283)计算切削速度，按根据上述条件查《金属切削原理与刀具》表4-15选=130～1604)确定机床的主轴转速n==504.89～621.41按实际情况得=600所以实际切削速度v=1545)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=其中=0.5，=0.2s.半精车80外圆1)根据上述加工余量得=0.82)根据图1-1得表面粗糙度Ra3.2，《金属切削原理与刀具》表4-14查得f=0.25~0.3根据实际情况车床CK3221取f=0.253)计算切削速度，按根据上述条件查《金属切削原理与刀具》表4-15选=130～1604)确定机床的主轴转速n==504.89～621.41按实际情况得=600所以实际切削速度v=1545)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=其中=38.5，=15.4s查经《金属切削原理与刀具》表4-14，4-15，《切削用量手册》表1.10得半精车的时候参数都属于同一范围内，得半精车时机床的主轴转速，切削速度统一为=600，v=1543.4.3精车.精车80外圆和160右端面1)根据上述加工余量得=0.22)根据图1-1得表面粗糙度Ra1.6，《金属切削原理与刀具》表4-14查得f=0.08～0.2，根据实际情况车床CK3221取f=0.13)计算切削速度，按根据上述条件查《切削用量手册》表1.10选=2504)确定机床的主轴转速n==990.27按实际情况得=990所以实际切削速度v=2505)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=+其中=38.5，=0.2,=23+0.12=23.12s查经《金属切削原理与刀具》表4-14，4-15，《切削用量手册》表1.10得精车的时候参数都属于同一范围内，得精车时机床的主轴转速，切削速度统一为=990，v=2503.4.4钻削钻的孔1)进给量的确定根据《切削用量手册》表2.7，设计的孔的加工要求为IT13，材料的强度，，得0.31～0.37根据《切削用量手册》表2.8，当，，钻头强度允许的进给量0.65根据实际情况得0.352)切削速度的确定根据《切削用量手册》表2.14,得加工材料45#钢的属于加工属性的第6类，，《切削用量手册》表2.13，选出v=123)确定钻头的转速n==272.98实际钻头转速n=2704)切削工时，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6-1得=其中=15，=9.5s表3.4-1切削用量主轴转速进给量车削速度背吃刀量粗车毛坯外圆和端面2000.91001.5粗车160外圆2000.91002粗车140外圆2400.91002粗车120外圆2800.91002粗车100外圆3380.91002半精车端面和外圆6000.281540.5半精车80外圆6000.251540.8半精车160右端面6000.251540.8精车80外圆9900.12500.2精车160右端面9900.12500.2车槽6000.025.652钻孔2700.351273.5数控加工编程O0001工序1G99T1M08;粗车端面和外圆G97S200M03;G0X168Z2;G1Z-1.5F0.9;X-1;G1Z0;G0X161;G1Z-43.5F0.9;G0X164;Z0;G90X161Z-41F0.9：粗车车削循环至80外圆X157;X153;X149;X145;X141;G0X143Z-39;G97S240M03;G90X137Z-41F0.9;X137;X133;X129;X125;X121;G0X123Z-39;G97S280M03;G90X117Z-41F0.9;X113;X109;X105;X101;G0X103Z-39;G97S338M03F0.9;G90X97Z-41F0.9;X93;X89;X85;X81;G0X83Z100;T2M08;半精车端面和外圆G97S600M03;G1Z-2;X-1;G0Z0;X161Z-41;G01X160Z-43.5;G0X164Z-1;X83;G90X80.2Z-41F0.25;半精车80外圆G0X162;G94X160Z-41.8F0.25;半精车160右端面G0Z-40.8;X159;G1X160Z-43;G0X85;G90X80Z-41.8F0.1;精车80外圆G0X161;G94X160Z-42F0.1;精车160右端面G0Z-1;X79;G1X82Z-3;G0X100Z100;T3M08;切槽G97S600M03;G0X85Z-12;G01X77F0.02;G04P1000;G01X85;G0X100Z100;M09;M05;M30%O0002工序2G99T1M08;G97S200M03;G0X166Z0;粗车端面G1X161Z-24F0.9;粗车外圆G0X163Z0;G94X161Z-2F0.9;粗车循环端面Z-4;Z-6;Z-8;Z-9.5;G0X180Z100;T2M.8;G97S600M03;G0X161Z-8;G94X161Z-10F0.28;半精车端面G0Z-8;G1X160Z-24.5F0.28;半精车外圆G0X180Z100;M09;M05;M30%O0003工序3G92X0Y0Z80;T4M06;钻削14孔S270M03M08;G91G99G81X0Y60Z-20R-75F94.5;X-51.96Y-30;Y-60;X51.96Y-30;X51.96Y30;Y60;G90G80X0Y0Z80;M05;M30%4.夹具4.1专用夹具的设计4.1.1夹具的作用夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，易于保证加工精度，并使一批工件的加工精度稳定。缩短铺助时间，提高劳动生产率，降低生产成本。减轻工人的操作强度，降低对工人的技术要求。扩大机床的工艺范围，实现一机多能。减少生产准备时间，缩短新产品试制周期。4.1.2夹具的选择专用夹具分为手动夹紧、气动夹紧及液压夹紧三种方式。手动夹紧：是针对较小的零件、切削余量不大，批量不大而采用的夹紧方法，手动夹紧经济性好，操作方便。气动夹紧：夹紧力基本恒定，夹紧动作迅速，省力，但由于空气是压缩的，因此夹紧刚性差。液压夹紧：油液能够传递较大的压力，抗震性较强，能维持较好的夹紧刚度，但采用时，必须有一套动力装置及各种泵阀等辅助装置，另外密封性能要求较高。综上所述，考虑到实际情况，及经济性等诸多因素，最终选用气动夹紧方案。由于考虑到零件的回转性，零件本体质量较高所以斜楔式夹紧机构。4.1.3定位基准的选择本夹具用于车削零件表面，工件以底平面限制三个自由度、侧面为定位基准。4.1.4切削力及夹紧力的计算切削力刀具：硬质合金刀具查《金属切削原理与刀具》表3-2,表3-5得车削力计算公式：式中—车削力—车削力系数，270—背吃刀量，1.5—进给量，0.9—切削速度，1.67—切削力的修正系数,0.92，1.0，1.0—车削力指数1.0，0.75，-0.15所以：=1692.75（N）夹紧力查《机床夹具设计》P69，《金属切削原理与刀具》表3—2查得车削所需夹紧力计算公式：式中─实际夹紧力─安全系数1.5—理论夹紧力─工件与支撑面之间的摩擦系数，0.3─工件最大直径，160─回转半径，80─扭矩，135.36─径向力1269.56则所需夹紧力=3546.53查《机床夹具手册》P71，查得斜楔式夹紧机构夹紧力的计算公式：式中─产生的夹紧力─外作用力，1692.75N─楔角，─夹具体与斜楔之间的摩擦角─工件与斜楔之间的摩擦角=4818.53N计算得出=4818.53N大于所需夹紧力3546.53N，故本夹具可安全工作。4.1通用夹具为了达到各孔的位置要求和降低生产成本，钻削孔的加工选择在数控加工中心上加工。夹具用虎口嵌。数控工艺卡片表5-1单位名称产品名称或代号零件名称零件图号法兰盘工序程序编号夹具名称使用设备车间001O0001专用夹具CK3221数控车间工步工步内容刀具号车削速度主轴转速进给速度背吃刀量1粗车毛坯端面和外圆T011002000.91.52粗车160外圆T011002000.923粗车140外圆T011002400.924粗车120外圆T011002800.925粗车100外圆T011003380.926半精车80外圆和右端面T021546000.250.57半精车160右端面T021546000.250.88车800外圆倒角T022509909精车800外圆T022509900.10.210精车160右端面T022509900.10.211车160倒角T0225099012半精车160外圆T021546000.250.813车80外圆的槽T035.656000.022表5-2单位名称产品名称或代号零件名称零件图号法兰盘工序程序编号夹具名称使用设备车间002O0002专用夹具CK3221数控车间工步工步内容刀具号车削速度主轴转速进给速度背吃刀量1粗车160左端面T011002000.91.52粗车160外圆T0