法兰盘的加工工艺设计

精选文库—前言本设计起源于装配制造业法兰盘工艺设计与数控技术，通过此次毕业设计，可以初步掌握对中等复杂零件进行数控加工工艺规程的编制，学会查阅有关资料，能合理编制数控加工过程卡片、数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片、数控编程等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。能使用AutoCAD正确绘制机械零件的二维图形，能通过使用UGNX7.0软件对零件进行三维图的绘制，可以提高结构设计能力及建模能力。编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。在毕业设计工作中，学会综合运用多学科的理论知识与实际操作技能，分析与解决设计任务书中的相关问题。在毕业设计中，综合运用数控加工刀具和数控工艺、工装夹具的设计等专业知识来分析与解决毕业设计中的相关问题。依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范；掌握实验、测试等科学研究的基本方法；以及与解决工程实际问题的能力。精选文库—第1章．零件的分析1.1零件的分析和特点：法兰盘是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，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。该零件为双35自行高射炮的冷却回路上的法兰盘，为盘类零件。用于引导特殊冷却液。法兰盘小外圆与冷却液回路管头联接，大外圆与冷却液进入高压泵前的管头联接，法兰盘外圆相配，保证管路同心。1.2零件图纸及工艺分析：本次设计的法兰盘图纸：参见图1-1图1-1法兰盘图纸该零件外形尺寸为Ф52mm*15mm。主要尺寸、表面粗糙度要求见表1-2，公差等级见附录1.精选文库—表1-2尺寸公差及粗糙度加工表面尺寸mm公差等级表面粗糙度μm零件外表面Φ52IT81.6Φ27IT60.8Φ23.8IT60.8零件内表面Φ10IT133.2Φ20IT91.64-Φ3.2IT93.2形位公差要求:保证Ф23.8mm外圆与Ф27mm基准面A的同轴度；保证Ф52mm外圆侧边与基准面A的垂直度。1.3零件的UG三维视图：参见图1-3图1-3法兰盘三维视图精选文库—第2章．工艺规程设计2.1毛坯材料的选择因该零件引导的冷却液温度较高，且具有一定腐蚀性，需要耐高温和抗腐蚀性较好的原料。且对塑形和韧性有要求.因此该零件选用材料1Cr18Ni9Ti,代用材料为1Cr18Ni9。2种耐高温不锈钢棒料作为毛坯。力学性能为：抗拉强度σb(MPa)：≥520条件屈服强度σ0.2(MPa)：≥205伸长率δ5(％)：≥40硬度：≤187HBS;≤90HRC;≤200HV2.2毛坯的形状尺寸确定该零件的最大直径为Ф52mm,经过粗车、精车两步即可完成加工。粗车单次，留余量0.2mm，精车去除0.2mm达到零件图公差尺寸要求。该零件毛坯材料选用Ф60mm*100mm不锈钢棒料。2.3定位基准和装夹基准的确定工艺设计中定位的选择非常重要，关系到零件的尺寸，表面粗糙度及生产率。应着重注意装夹方法是否干涉，以及零件加工过程中是否会因为内应力产生变形导致零件报废。2.3.1.基准的选择法兰盘为轴类零件，对本零件而言，按照基准定位原则，应先加工不需要再次装夹的精基准面，并以该精基准面作为定位基准。因为Ф27mm外圆在切断后需要以该面再次装夹加工，所以该零件应先加工台阶外圆Ф27mm为精基准。待车削完Ф52mm外圆后调头，再用三爪软爪卡盘夹持Ф27mm基准面，车削台阶外圆Ф23.8mm*2mm。并以此为基准钻孔Ф10mm*3mm小孔，在通过镗孔扩孔Ф20mm*12mm完成该零件加工。2.3.2工件的定位误差因该零件需要调头夹持，工序基准与定位基准必然会因为不是完全重合而产生定位误差。其大小等于定位基准与工序基准的尺寸公差，为0.05mm精选文库—2.4装夹方式的确定虽然该零件为小批量小尺寸零件，但因为该零件毛坯精度较高。且零件本身精度要求较高，加工时以零件毛坯外圆切点找正装夹，采用三爪软爪卡盘为夹具。钻孔时采用专用夹具装夹。夹持Ф60mm棒料外圆左侧，保证尺寸厚度15mm切断后以Ф27mm外圆作为基准夹持。2.5确定工艺路线制定工艺路线的目的是为了使被加工零件能达到图纸要求的尺寸精度和位置精度以及所要求的表面粗糙度。根据先外后内。先孔后面原则。精加工阶段不再加工表面。2.5.1选择表面的加工方法该零件的加工要求中有通孔，沉孔，外圆，端面。材料为1Cr18Ni9TiФ27.Ф23.8的表面粗糙度为Ra0.8。加工方法为粗车，精车。外圆磨的加工方法。Ф52表面粗糙度Ra1.6。加工方法为粗车，精车两步。Ф10通孔采用钻孔方法加工。Ф20沉孔采用扩孔，精镗的加工方法。2.5.2工序划分的确定在车床上加工零件，应按工序集中原则划分工序。在一次装夹下尽可能多的完成大部分甚至全部表面的加工。工艺路线方案一：工序一：下料：Φ60mm*20mm工序二：棒料夹持、找正工序三：车端面工序四：粗车外圆Φ27.2mm*10.5mΦ52.2mm*13mm工序五：倒锐角工序六：精车外圆Φ27mm*10.5mmΦ52mm*13mm工序七：调头夹持。车断端面。达总长15mm工序八：粗车台阶外圆Φ24mm*2mm到尺寸2.5mm处精选文库—工序九：精车台阶外圆Φ23.8mm*2mm工序十：尾座钻孔Φ10mm工序十一：扩孔。粗镗孔Φ19.8mm*12mm工序十二：精镗孔达尺寸Φ20mm*12mm工序十三：倒所有锐角工序十四:钻床钻孔4-Φ3.2mm工序十五:丝锥攻螺纹4-M4工序十六:外圆磨达0.8粗糙度工艺路线方案二：工序一：下料：Φ60mm*20mm工序二：棒料夹持、找正工序三：车端面工序四：粗车外圆Φ24mm*2mmΦ52.2mm*13mm工序五：精车外圆Φ23.8mm*2mmΦ52mm*13mm工序六：尾座钻孔Φ10mm工序七：扩孔。粗镗孔Φ19.8mm*12mm工序八：精镗孔达尺寸Φ20mm*12mm工序九：车断端面。达总长15mm工序十：调头夹持、找正工序十一：粗车外圆Φ27.2mm*10.5mm到尺寸2.5mm处工序十二：精车外圆Φ27mm*10.5mm工序十三：倒所有锐角工序十四:钻床钻孔4-Φ3.2mm工序十五:丝锥攻螺纹4-M4工序十六:外圆磨达0.8粗糙度精选文库—上诉两种方案。方案一是从零件右侧至左侧加工，车削出外圆Φ27mm，Φ52mm后，保证厚度15mm切断后，调头后再车削外圆Φ23.8mm及钻孔Φ10mm和镗孔Φ20mm；缺点是因为二次装夹的定位误差，导致外圆Φ52mm、Φ27mm与孔Φ10mm、Φ20mm有形位公差。优点是易于加工，调头用软爪夹持Φ27mm*10.5mm位置时装夹能受力，不易变形。方案二也是从零件右侧至左侧加工。区别在于方案二在一次装夹中。加工出外圆Φ23.8mm，Φ52mm以及孔Φ10mm，Φ20mm。切断端面后再车外圆Φ27mm.优点是外圆Φ23.8mm，Φ52mm以及孔Φ10mm，Φ20mm因为是一次装夹加工完成，同轴度高，误差小。缺点是调头夹持时因为Φ23.8mm只有2mm高，且壁厚也只有1.5mm。夹持时会导致变形。需使用辅助支撑装置装夹，操作麻烦。因该零件无需保证非常高的同轴度，且需要比较高的生产率。而第二种方案虽然精度高。但加工需支撑装夹，切易变形。因此采用第一种方案作为加工工艺路线比较合理。2.6工艺路线卡片选择第一种加工方案的预定工艺路线卡片见下表2-1：序号工序工序名称工序内容1下料弓锯机Φ60mm*20mm2车车外圆Φ553车车端面4车粗车外圆Φ27.2*10.5Φ52.2*135车精车外圆Φ27*10.5Φ52*136车倒锐角7车切断L=15mm精选文库—8车粗车外圆（软爪）Φ24*29车精车外圆（软爪）Φ23.8*210车钻孔（软爪）Φ10mm11车镗孔（软爪）Φ20mm12车倒所有锐角13钳钻孔（Φ3.2钻头）4-Φ3.2mm均布14钳去毛刺15钳攻丝（二硫化钼、食醋）4-M4均布16磨外圆磨（单晶刚玉）Φ27mmΦ23.8mm:表2-1工艺路线拟定2.7机床的选择该零件属于小批量，高精度的盘类回转零件，宜采用普通车床加工。因无复杂曲面或表面。无需数控车床加工。2.8量具的选择1．分度值0.02mm的0mm-150mm的游标卡尺。2．分度值0.01mm的0mm-25mm的千分尺。3.分度值0.01mm的25mm-50mm的千分尺。4.Φ3.2及Φ10塞规。精选文库—第3章．工序切削用量、刀具与机床的算法切削用量包括背吃刀量、进给速度或进给量、主轴转速或切削速度。其具体步骤是：先选取背吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度因该零件最大外圆半径与最小半径相差20mm。在同刀具、同加工状态下，进给量F、切削速度V以及主轴转速N通过计算后的理论值差距不大，在实际加工过程中会使用同样的值。限于篇幅原因，同加工状态下切削用量采用近似值确定为某同一值。3.1各工序加工条件、切削用量和工时定额的计算工序1下料时锯床刀具、机床和工时定额的确定:a）加工条件工件材料：1Cr18Ni9Ti抗拉强度σb：≥520Mpa机床：GL7132刀具：27*0.9*6NMD51锯条b）切削时间T：根据《工时计算手册》锯床工时计算公式T=）装卸吊机TTTKKmn(2其中mK—材料系数、n—次装夹件数2K—次装夹工件修正系数（n=12K=1;n=2）机T—机床工作时间。当零件材料为棒料时：机T=24D（D——棒料外径）装吊时间：吊T=1000L装卸时间装卸T=0.12+1800L+840D综上所述：锯床下料时。工时：T=）装卸吊机TTTKKmn(2=1*（1*)246018003012.0100030*12460=4.85MIN工序2粗车外圆时刀具、机床和工时定额的确定:a）粗车外圆切削用量选取原则:精选文库—粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应先选取尽可能大的背吃刀量Ap，其次根据机床的限制条件，选取尽可能大的进给量F，最后根据刀具耐用度选择合适的切削速度Vc。选择更大的背吃刀量Ap可以减少走刀次数，增大进给量F有利于断屑。1）背吃刀量的确定：根据《机械加工工艺手册》，当材料为不锈钢时，粗加工单次走刀背吃刀量选取值3mm-8mm。应该零件容易粘刀，选取背吃刀量Ap=4mm。详情参见附录一；2)进给量F根据《机械加工工艺手册》，刀具16*25mm，工件材料：1Cr18Ni9Ti，工件直径Φ60时。F=0.4~0.7mm/r,取F=0.5mm/r.详情参见附录二；b）加工条件工件材料：1Cr18Ni9Ti抗拉强度σb：≥520Mpa机床：CA6140刀具：高速钢W12Mo3Cr4v3N16*225mmHRC62°c)粗车单次走刀量及走刀次数见表3-1表3-1粗车走刀次数加工区域Φ52mmΦ27mmΦ23.8mm粗车走刀（循环次数）Φ60→Φ56Φ56→Φ52.2（2次循环）Φ52→Φ48Φ48→Φ44Φ44→Φ40Φ40→Φ36Φ36→Φ32Φ32→Φ27.2（6次循环）Φ52→Φ48Φ48→Φ44Φ44→Φ40Φ40→Φ36Φ36→Φ32Φ32→Φ28Φ28→Φ24（7次循环）3）刀具耐用度用YG硬质合金刀切削抗拉强度520Mpa的不锈钢时，刀具耐用度公式：T=75.025.25pTAfVC精选文库—4)切削速度KvfaTCvVcyxpm(m/min)。根据附录一，Cv=160T=240A=2.2x=0.15y=0.35Ka=1.44Kb=0.8Kc=1.04Kd=0.81Kf=0.97KvfaTCvVcyxpmm/min8297.0*81.0*04.1*8.0*44.1*5.0*2.2*24016035.015.02.04）主轴转速wc1000NsDV1000*82/(50)=522r/min5)切削工时T根据《工时计算手册》当粗车Φ60mm外圆时，工时定额：nfLLTm211其中L=60mmL1=15mmL2=0Tm=（60+2.5）/(522*0.5)=0.24MIN粗车Φ23.8mm外圆时，工时定额：nfLLTm2