CA6140车床法兰盘机械加工工艺规程及工艺装备设计详解

机械制造技术基础课程设计任务书法兰盘机械加工工艺规程及工艺装备设计指导老师：蒋强设计者：严超、罗灵、姚书娜、朱珩稼、黄柬力、李犇、李江洋、瓮越琦、王晓杰学号：11312030131姓名：严超重庆理工大学机械工程学院2015-07-10序言第一章零件的分析(严超）(一)零件的作用(二)零件的工艺分析（朱珩稼绘图）第二章确定毛坯（严超、罗灵、姚书娜）（一）确定毛坯种类（二）确定毛坯加工余量及形状第三章工艺规程设计（严超、罗灵、姚书娜、朱珩稼、黄柬力、李犇、李江洋、瓮越琦、王晓杰）（一）加工方法分析确定（二）加工顺序的安排（三）加工阶段的划分说明（四）制定工艺路线第四章夹具设计（罗灵）大二下学期我们进行了《机械制造技术基础》课的学习，并且也进行过金工实习。

为了巩固所学知识，并且在我们对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,我们进行了本次课程设计。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。

通过这次课程设计对了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识有极大帮助，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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。

另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指正。

第一章零件的分析(一)零件的作用法兰盘是可用于连接其他零件或可用于增加其他零件强度的一种零件。

本法兰盘是回转面和平面的结合，内部由阶梯孔组成，其要求有较高的耐磨性，较高的强度和回转稳定性。

法兰盘连接使用方便，能够承受加到的压力。

在工业管道中法兰的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生场现场，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）零件的工艺分析此法兰盘是由回转面和平面组成，由零件图可知，该零件结构较为简单，但零件精度要求高，零件可选用铸造方式，锻造方式，也可选用圆盘直接加工，铸造方式不用人工实效，有良好的减振性，铸造性能好。

对法兰盘的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而这是好的法兰盘加工方法。

但是如果采用铸造，需要制造专用模具，这样成本会很高，所以，最终我们选择用棒料直接加工生产，这样减掉了铸造这一过程，节约了成本，简化了生产过程。

45号钢虽焊接性能一般，但它是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。

它具有良好的切削加工性能。

通常在调质或正火状态下使用，它具有高的强度和塑性，经调质成索氏体时，有一定程度上的的韧性。

1.法兰盘本身精度：外圆φ70尺寸公差等级未要求，表面粗糙度Ra为12.5μm，φ120尺寸公差等级未要求，表面粗糙度Ra为12.5μm，内孔φ60经济精度H11，φ30经济精度H7，φ60表面粗糙度Ra为6.3μm，φ30表面粗糙度Ra为3.2μm，长为38mm右端面表面粗糙度Ra为3.2μm ，c2圆角表面粗糙度Ra为3.2μm.2.位置精度：右端面相对于基准A的平行度要求为0.02，相对于基准B的垂直度要求为0.04，∅70k6的圆相对于基准B的同轴度要求为∅0.04。

加工此零件时，应尽量统一定位基准，减少装夹次数，这样有利于保证零件的加工精度。

本次设计的零件图如下：第二章确定毛坯（一）确定毛坯种类：法兰盘是盘盖类零件，由零件图可知，该零件结构较为简单，但零件精度要求高，零件可选用铸造方式，锻造方式，一般采用铸造方式，但这样不经济，最终我们选择用45钢圆盘 130mmx55mm直接加工生产，这样减掉了铸造这一过程，节约了成本，简化了生产过程。

45号钢虽焊接性能一般，但它是机械制造中广泛应用的中碳优质碳素结构钢。

它具有良好的切削加工性能。

通常在调质或正火状态下使用，它具有高的强度和塑性，经调质成索氏体时，有一定程度上的的韧性。

（二）确定毛坯加工余量及形状：法兰盘零件加工大致分为车端面、车外圆、车内孔、镗孔、铣端面、铣缺口、车槽、钻孔等部分。

对于批量生产的棒料加工余量，初步将零件的加工余量定为单边5mm，绘制毛坯简图见毛坯图。

第三章工艺规程设计（一）加工方法分析确定该零件是法兰盘，大批量生产。

由于此零件较为简单，但零件对部分面要求平行度较高、保证同轴度、垂直度等。

为保证加工精度和表面粗糙度的要求，应尽量减少装夹次数，统一定位基准，由于该法兰盘是由回转面和平面组成，根据具体需要初步确定的加工方法有车、铣、镗、钻等。

以公差等级和表面粗糙度的要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：（1）Φ70mm 外圆面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm ，需进行粗车。

（2）Φ120mm 外圆面，公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行粗车（3）Φ60H11mm内孔公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra6.3μm，需先进行粗镗，再进半精镗。

（4）Φ30H7mm内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2μm，需先进行粗镗，再进行半精镗，最后进行精镗。

（5）Φ11mm内孔，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行钻孔。

（6）Φ18T10mm内孔，公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行钻孔，再扩孔。

（7）端面表面粗糙度为Ra3.2μm和Ra12.5μm两种要求。

要求Ra3.2μm的端面可粗车和半精车，要求Ra12.5μm的端面，经粗车即可，因保证平行，右边两端面再进行铣。

（8）槽槽宽和槽深的公差等级分别为，表面粗糙度分别为Ra3.2μm和Ra12.5μm，需采用粗车，再半精车。

（二）加工顺序的安排本着先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度，先以左外圆φ70mm为粗基准粗车φ70mm的外圆、长度方向为20mm的右端面、长度方向为45mm的右端面和φ120mm的外圆，调头装夹以右φ70mm的外圆、长度方向为20mm的右端面为基准粗车φ70mm的外圆、长度方向为45mm的左端面和长度方向为15mm的左端面，再车Φ30mm孔，车Φ60mm孔。

以粗车后的左端Φ70mm外圆为精基准，半精车Φ120mm外圆，右端Φ70mm外圆，2mm的倒角和2x1的沟槽。

以Φ60mm内孔底面为基准粗镗Φ30mm内孔，半精镗Φ30mm内孔。

以长为20mm的左端面粗铣长为20mm的右端面和长为45的右端面。

以两圆面为准粗铣R30mm缺口。

以Φ30mm内孔和长为45mm右端面定位钻Φ11mm孔，再扩Φ18mm孔。

（三）加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段、半精加工阶段（四）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线如下：工序01：处理原料，切成Ф130mmx55mm圆盘，清理。

工序02：热处理，正火。

工序03：粗车，以左端外圆为粗基准，粗车长为38mm端面和长为45mm右端端面，粗车Φ120mm外圆右端Φ70mm外圆。

设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序04：粗车，以粗车后右端的Φ70mm外圆和长为20mm的右端面为精基准粗车左端Φ70mm外圆和长为45mm的左端面，车Φ30mm孔，车Φ60mm孔。

设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序05：半精车，以粗车后的左端Φ70mm外圆为基准，半精车Φ120mm外圆，右端Φ70mm外圆，2mm的倒角和2x1的沟槽。

设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序06：粗镗及半精镗，粗镗Φ30mm内孔，半精镗Φ30mm内孔。

设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序07：粗镗，粗镗Φ60mm内孔。

设备装备CA6140卧式车床、三爪卡盘、游标卡尺、车刀。

工序09：以长为20mm的左端面粗铣长为20mm的右端面和长为45的右端面。

设备装备铣床X62K、三爪卡盘、游标卡尺、铣刀。

工序10：以Φ30mm内孔和长为45mm右端面定位钻Φ11mm孔，再扩Φ18mm 孔。

设备装备:钻床Z525、专用夹具、游标卡尺、φ11的钻头、φ18的扩孔钻头。

工序11：热处理，退火。

工序12：去除机械加工所留下的毛刺，在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净，用虎钳、锉刀。

工序13：检验，检验以上加工尺寸，用游标卡尺、千分尺、塞规、卡规。

工序14：终检。

（五）设备及其工艺装备确定所用的设备有：CA6140、卧式铣床、摇臂钻床、清洗机、检验台。

夹具有：三爪卡盘、虎钳、钻直孔专用夹具。

刀具有：90度车刀、车用镗刀、铣刀、φ11、φ18钻头、切断刀。

量具有：千分尺、游标卡尺、专用卡规、专用通规、止规。

（六）确定切削用量及工时定额1. 工序03确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ɑp、进给量f和切削速度v。

确定顺序是先确定背吃刀量、进给量，再确定切削速度。

1.工序I切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为粗车（车端面、外圆）。

已知加工材料为45钢，σb=670MPa，棒料，有外皮；机床为CA6140型卧式机床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

确定粗车外圆Φ120mm的切削用量。

所选刀具为YT5硬质合金可转位刀。

根据表5-112，由于CA6140车床的中心高为200mm（表5-55），故选刀杠尺寸B ×H=16mm×25mm，刀片厚度为5mm。

根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角αo=6°，主偏角Kr=90°，副偏角Kr/=10°，刃倾角λs=0°，刀尖圆弧半径γε=0.8mm。

i、确定背吃刀量a p粗车双边余量为4mm，显然a p为单边余量，a p =4/2=2mm。

ii、确定进给量f 根据表5-114，在粗车碳钢料、刀杠尺寸为16mm×25mm、a p≤4mm、工件直径位100—400mm时，f=0.5—1.0mm/r。

按CA6140的进给量（表5-57），故选择f=0.55mm/r。