法兰盘机械加工工艺设计说明文书

一、零件的分析
（一）零件的作用
题目所给的零件是法兰盘（见附图1）,其为盘类零件，用于卧式车床上。

车床的变速
箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。

法兰盘孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱
体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

（二）零件的工艺分析
法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。

现分述如下：
1. 以①80孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：①62 ± 0.015孔及其倒角以及与其垂直的端面，①80h11外表面, 两个M64X 1.5的槽，①36 0+0.62孔以及与其垂直的端面，① 52g6外表面B及退刀槽，三个互成
120°的①16.5阶梯孔的两端面。

2•以A面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：三个互成120°的血16.5阶梯孔，一个侧面C,一个平面D。

这两组表面之间有着一定的位置要求，主要是：
①62 ± 0.015孔对B端面的径向圆跳动公差为0.04mm
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专
用夹具加工另一组表面，并且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
材料为HT15-33。

考虑到法兰主要承受静压力，因此选用铸件。

（二）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理，可以使加工质量
得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无常进行。

(1)粗基准的选择。

按照有关粗基准的选择原则(如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准) ，孔①62± 0.015与B端面有0.04mm的圆跳动公差
要求，现选择①52g6外表面B为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持外圆A,并且使卡盘端面
紧靠A端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。

(2)精基准的选择。

主要应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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

(三)制订工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能
得到保证。

在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，
并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1. 工艺路线方案一
工序1粗车①16.5端面，粗、精车外圆①80h11及车倒角，车两个槽① 64,车外圆① 52g6、退刀槽及倒角，车端面A
工序2扩孔①62± 0.015，扩孔①36。

+0.62，绞孔①62± 0.015，绞孔①36。

+0.62
工序3 车两个槽M64X 1.5，车孔①62 ± 0.015倒角。

工序4镗刀镗R3圆角
工序5 铳①80h11端面.
工序6 钻三个孔①16.5，钻三个孔①11。

工序7拉槽6X 6。

工序8 磨外圆①80h11，磨外圆①52g6。

工序9 铳侧面保证尺寸34.5mm
工序10铳平面保证尺寸54mm
工序11表面处理，检验入库。

2. 工艺路线方案二
工序1 粗车①80h11外圆柱面，车①120外圆柱面，车①80h11端面及倒角，车①16.5 端面及倒角，精车外圆① 80h11 ,粗车①62±0.015孔，精车①62± 0.015孔及倒角，车螺纹
M64X 1.5，车两个密封槽① 64。

工序2车①52g6端面，车端面A,车①52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔①36。

+0.62, 精车孔
①36 0 +0.62。

工序3钻三个孔①16.5，钻三个孔①11。

工序4拉槽6X 6。

工序5镗刀镗R3圆角
工序6 铳侧面保证尺寸34.5mm
工序7铳平面保证尺寸54mm
工序8 磨外圆①80h11，磨外圆①52g6。

工序9表面处理，检验入库。

3. 工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一选择对孔①36 o+0.62进行铸造然后在机加工（扩、绞），对①62 ± 0.015孔采取先扩后绞。

在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工序。

方案二选择对孔①36 0 +0.62进行先钻后车，对①62 ± 0.015孔采取先粗车后精车。

在加工过程中，要进行六次装夹，用五套夹具，共七道工序。

相比之下，方案工序更为简单。

在工序安排中，装夹次数越多，定位次数越多，造成的定位误差也就越大，而且所用工时会
越多。

而且方案一没能完成车螺纹M64X 1.5工序。

除此以外，方案二的1、2工序可合并为
一个工序，两个方案都没有考虑到零件毛坯为铸件，因而在所有机加工之前，应先安排除砂
工序。

综合考虑以上各方面，对方案进行改进，改进后的具体工艺方案确定如下：
工序1 除砂。

工序2 粗车①80h11外圆柱面，车①120外圆柱面，车①80h11端面及倒角，车①16.5 端面及倒角，精车外圆① 80h11 ,粗车①62±0.015孔，精车①62± 0.015孔及倒角，车螺纹M64X 1.5，车两个密封槽①64。

（以①52g6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持① 52g6 外圆柱面）车①52g6端面，车端面A,车①52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔① 36。

+0.62，精车孔①36
0+0.62。

（以①80h11外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持①80h11外圆柱面）工序3钻三个通孔①11,钻三个孔①16.5，惚沉头孔①16.5 （以端面A为精基准，）
工序4拉槽6 X 6。

工序5镗刀镗R3圆角。

工序6 铳侧面保证尺寸34.5mm
工序7铳平面保证尺寸54mm
工序8 磨外圆①80h11，磨外圆①52g6。

工序9表面处理，检验入库。

将以上容一并填入工艺过程卡片，见附表1。

(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HT15-33，硬度为170-240HBS,毛坯的重量为 2.5kg,生产类型为大批生产，采用铸件。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯
尺寸如下：
1. 外圆表面(①80h11，①52g6，①120)
外圆①80h11，表面粗糙度要求1. 6卩m,公差等级为6级，查《机械加工技术手册》 (以下简称《手册》)表3-9 ( P87)采用先车(只能达7级精度)，然后再磨(可达6级精度)。

根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z=2mm精车双边余量为2Z=1mm查《手册》15-13(P 567), 选用磨削的双边余量为2Z=0.4mm t
夕卜圆①52g6，表面粗糙度要求为 1.6卩m公差等级为6级，查《手册》表3-9 ( P*7)采用先车，然后再磨。

根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z=2mm精车双边余量为2Z=1mm 查《手册》15-13(P 567),选用磨削的双边余量为2Z=0.4mm
夕卜圆© 120,选用粗车的双边余量为2Z=2mm
2. 孔表面(① 62± 0.015，① 36 0+0.62)
孔①62± 0.015，查《手册》表3-9 ( P87),采取先粗车再精车。

根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z=2mm查《手册》9-11(P 401),选用精车的双边余量为2Z=0.4mm。

孔①36 0 +0.62，查《手册》表3-5 ( P74),为9级公差要求，查《手册》表3-9 ( P87),采取先钻孔后精车。

根据其尺寸，选用钻孔的双边余量为2Z=35.6mm查《手册》9-11(P 401),
选用精车的双边余量为2Z=0.4mm t
3. 外圆端面加工余量及公差(①80h11及①52m6端面)
外圆①80h11端面粗糙度要求为 3.2卩m轴向无公差要求。

查《手册》表3-13 ( P91), 粗铳的表面粗糙度为 3.2- 6.3卩m可达要求，因而选用粗车即可。

选用粗车的加工余量为
Z=1mm.
夕卜圆①52g6端面粗糙度要求为 6.3卩m轴向无公差要求。

查《手册》表3-13 ( P91),粗车的
表面粗糙度为 3.2- 6.3卩m可达要求，因而选用粗车即可。

选用粗车的加工余量为Z=1mm.
4. ①16.5端面
①16.5端面的粗糙度要求为 3.2卩m轴向无公差要求。

查《手册》表3-13 ( P91),粗车的表面粗糙度可达 3.2卩m因而选用粗车即可。

选用粗车的加工余量为Z=1mm.
5 .端面A
端面A粗糙度要求为1.6卩m轴向无公差要求。

公差等级为6级，查《手册》表3-9 ( P87) 采用先车，然后再磨。

根据其尺寸，选用粗车的余量为Z=1mm精车余量为Z=0.5mm查《手册》15-13(P 567),选用磨削的余量为Z=0.2mm>
6.侧面C,平面D
平面D距孔①36中心的距离为54mn,无公差要求，表面粗糙度要求为 6.3卩m计算得
其需切削量为6 ± 0.5mm,根据《手册》P480叙述,选用一次铳削成型。

侧面C距孔①36中心
的距离为34.5 -0.40-0.20,表面粗糙度要求为 6.3卩m公差为200卩m查《机械制图》表8.5 ( P232), 为12级公差要求，计算得其需切削量为26.5 ± 0.5mm根据《手册》P48。

叙述，选分四次铳
削成型。

(五)确定切削用量及基本工时
工序I:除砂
工序H:粗、精车①80h11外圆柱面，车© 120外圆柱面，车①80h11端面及倒角，车
①16.5端面及倒角，，粗车①62 ± 0.015孔，精车①62 ± 0.015孔及倒角，车螺纹M64X 1.5 , 车两个密封槽①64。

(以①52g6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持①52g6外圆柱面) 车①52g6端面，车端面A粗、精车①52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔①36 0+0.62,
精车孔①36 0 +0.62。

(以①80h11外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持①80h11外圆柱面) 工件材料：HT150, HB=150，金属模铸造。

加工要求：车外圆①80h11及车倒角，表面粗糙度要求为 1.6卩m 6级公差要求；车两个槽
M64X 1.5 ;车外圆①52g6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为3.2卩m 6级公差要求；车端面A,表面粗糙度要求为 6.3m
机床：C620-1卧式车床。

刀具：YT15外圆车刀、YT15端面车刀、YT15圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸为
2
16X 25mm
切削用量:
1.粗车①80h11外圆柱面
1) 进给量f 根据《手册》表8-58 ( P380),当刀杆尺寸为16mm< 25mm a p=1mm工件直径为80mnfl寸
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2) 计算切削速度根据《手册》表8-60 ( P381),切削速度的计算公式为(寿命选60T)
V c=C V X K/(T m a p x f y)m/min
其中：C=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20 。

修正系数见《手册》表8-61至表8-69，即Ki v=1.44, k sv =0.8, k kv=1.04, k krv =0.81, k BV=0.97。

所以v c=158X 1.44 X 0.8 X 1.04 X 0.81 X 0.97/(60 0.2X 1°.15X 0.8 °.4°) =71.85(m/mi n)
3) 确定机床主轴转速
n s=1000vj( n d)=1000 X 71.85/(3.14 X 80)=286(r/min)
4) 切削工时根据《手册》表8-56 (巳79)
t m=(l+y+ △)/nf=(41+1)/286 X 0.8=0.18(min)
2.精车外圆①80h11
1) 进给量f根据《手册〃表8-58 ( P380)
取f=0.6mm/r
2) 切削速度根据《手册〃表8-60 (P381)
V c=102m/min
3)确定机床主轴转速
n s=1000V c/( n d)=1000 X 102/(3.14 X 80)=406(r/min)
4)切削工时根据《手册》表8-56 ( P379)
t m=(l+y+ △)/nf=(40+1)/406 X 0.6=0.17(min)
3.车①120外圆柱面
1) 进给量f根据《手册〃表8-58 ( P380)
取f=1.0mm/r
2) 切削速度根据《手册〃表8-60(P381)
V c=85m/min
3) 确定机床主轴转速
n s=1000v c/( n d)=1000 X 85/(3.14 X 120)=225(r/min)
4) 切削工时根据《手册》表8-56 ( P379)
t m=(l+y+ △)/nf=(15+1)/225 X 1.0=0.07(mi n) 4.车①80h11端面及倒角
1) 进给量f 根据《手册》表8-58 ( P380)
取f=0.8mm/r
2) 切削速度根据《手册》表8-60 (巳81)
V c=105m/m
in
3)确定机床主轴转速
n s=1000v c/( n d)=1000 X 105/(3.14 X 80)=418(r/min)
4)切削工时根据《手册》表8-56 ( P379)
t m=(l+y+ △)/nf=(40+1)/418 X 0.8=0.12(min)
5. 车①1
6.5端面及倒角
1) 进给量f 根据《手册》表8-58 (巳80)
取f=0.4mm/r
2) 切削速度根据《手册》表8-60 ( P381)
v c=35m/min
3) 确定机床主轴转速
n s=1000v c/( n d)=1000 X 35/(3.14 X 16.5)=675(r/min)
4) 切削工时根据《手册》表8-56 ( P379)
t n=(l+y+ △)/nf=(8.3+1)/675 X 0.4=0.04(min)
6. 粗车①62 ± 0.015孔
1 )进给量f 根据《手册》表8-58 ( P380)
取f=0.6mm/r
2) 切削速度根据《手册》表8-60 (巳81)
V c=106m/mi n
3) 确定机床主轴转速
n s=1000v c/( n d)=1000 X 106/(3.14 X 60)=560(r/min)
4) 切削工时根据《手册》表8-56 ( P379)。