法兰盘设计计算说明书

第一篇：法兰盘设计计算说明书

湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺

摘要

本课题完成法兰盘工艺设计与数控加工。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。

本次设计主要完成以下设计内容：法兰盘的零件图纸与技术要求分析、零件二维图绘制及三维建模；制定数控加工工艺卡片文件；零件的夹具设计并进行夹具图二维图绘制；对零件进行加工仿真。根据锻件的形状特点、零件尺寸及精度，选定合适的机床设备以及夹具设计，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了法兰盘的尺寸及精度，在材料的选取及技术要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的工程图,以保障法兰盘的加工制造。

在夹具的设计过程中，主要以可换圆柱销、可换菱形销、定位心轴和支承钉来定位，靠六角厚螺母来夹紧。首先在数控车床上，完成零件的外圆及端面加工；再在数控铣床上，完成零件端面上侧槽及顶部6-M12螺纹孔的加工；最后采用专用夹具以侧槽、底部圆环以及6-M12螺纹孔其中两孔定位进行外圆上Φ22孔的加工。

关键字：法兰盘，数控加工工艺，数控编程，夹具设计，仿真加工

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制定输出连接法兰数控加工工艺

法兰盘工艺设计与数控加工

0 引言

0.1 概述

本课题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。0.2 本设计的主要工作内容

本次对于法兰盘工艺设计及数控加工的主要任务是：（1）分析零件图纸与技术要求； 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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（2）三维建模。根据零件二维视图建立三维视图；

（3）制定机械加工工艺文件。根据产品技术资料、生产条件与生产纲领，制定零件机械加工工艺规程，编写工艺规程卡片；

（4）夹具设计。绘制工件夹具图；

（5）编制数控加工程序、仿真加工与课题制作

（6）工件检验。选用合理的测量工具与设备检验工件的加工质量。在这整个过程中，综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决实际相关问题。零件分析

1.1 零件图分析

图1.1所示为法兰盘零件二维图，其结构形状较复杂，中批量生产1000件。图1.2为零件的三维图。

图1.1 法兰盘零件二维图 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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图1.2 法兰盘三维图

该零件材料为45钢，毛坯为锻件，主要应用于装配管子，起管子的连接及固定作用，为中批量生产类型产品。该零件为由外圆、内圆、沉孔、内孔、倒斜角等表面组成，加工表面较多且都为平面及各种孔，因此适合采用加工中心加工。1.2 技术要求分析（1）结构分析

零件由外圆、内圆、沉孔、内孔、倒斜角等构成。（2）尺寸精度分析

加工精度是指零件在加工后的几何参数的实际值和理论值符合的程度。尺寸精度是指实际尺寸变化所达到的标准公差的等级范围。

如图1.1所示，加工要求较高的尺寸列出如下表格，如表1.1所示。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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（3）形位公差分析

加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。（4）毛坯加工余量分析

工件粗加工的余量为0.8，半精加工为0.5，精加工为0.2。（5）粗糙度分析

表面粗糙度，是指加工后的零件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征，一般是由所采取的加工方法和(或）其他因素形成的。表面粗糙度高度参数有3种：轮廓算术平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz以及轮廓最大高度Ry。

该零件主要由外圆、内圆、沉孔及内孔组成，具体表示为φ55外圆、φ52外圆、φ90外圆、6-φ11沉孔、3-φ5内孔、φ10内孔、φ32内圆、φ16内圆。粗糙度皆为Ra3.2。

表1.1尺寸精度

结构 Φ10mm的孔 Φ11mm的沉孔 C1.5mm倒角 Φ5mm内孔

尺寸 Φ10mm Φ11mm 1.5mm×45° Φ5mm

形状 孔 沉孔 倒角 内孔

位置 Φ90mm圆柱面 Φ90mm圆柱面 Φ32mm圆柱面内侧 Φ10mm圆柱面 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 零件的数控加工工艺设计

2.1 选定毛坯

根据零件的加工前尺寸及考虑夹具方案的设计，选择的毛坯材料牌号为45钢，毛坯种类为锻件，毛坯外形尺寸为Φ95mm×45mm。如图1.3所示。

图1.3 法兰盘加工前三维图

2.2 选择定位基准

选择定位基准时，首先是从保证工件加工精度要求出发的，因此，选择定位基准时先选择粗基准，再选择精基准。2.2.1 粗基准的选择：

按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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应选择不加工表面为粗基准，故在加工Φ16mm内圆、Φ90外圆及Φ55外圆时，选择Φ95mm毛坯外圆作为粗基准。2.2.2 精基准的选择：

按照精基准的选择原则，为符合基准重合原则以及基准统一原则，故在加工Φ700外圆、Φ440外圆、Φ340外圆、Φ224内孔、12-Φ22孔及6-M12内孔时，选择Φ700外圆及Φ224内圆作为精基准。2.3 工艺路线的设计

（1）工艺路线的设计

为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须判定合理的工艺路线。

由于生产纲领为成批生产，所以XH714立式加工中心配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。

针对零件图样确定零件的加工工序为： 工序一：（Φ700毛坯外圆定位）1)粗车外圆及端面。

2)精车外圆至尺寸要求，留总厚余量2mm。3)钻Φ140孔中心孔。4)粗钻扩Φ140孔。

5)精钻扩Φ140孔至尺寸要求。6)倒圆角R2。

工序二：（Φ224圆柱面定位）1)粗车外圆及端面。

2)精车外圆及端面至尺寸要求。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3)钻Φ224孔中心孔。4)粗钻铰锪Φ224孔。

5)精钻铰锪Φ224孔至尺寸要求。6)倒角C1.5。

工序三：（Φ22孔及工件下平面定位）1)钻12-Φ22孔。2)粗钻铰12-Φ22孔。

3)精钻铰12-Φ22孔至尺寸要求。工序四：（Φ22孔及工件上平面定位）1)钻6-M12螺纹孔。2)粗铰6-M12螺纹孔。

3)精铰6-M12螺纹孔至尺寸要求。4)所有面去锐边毛刺。2.4 确定切削用量和工时定额

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（用于恒线速切削）。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。（参考资料《数控加工工艺及设备》）

工时定额包括基本时间、辅助时间、地点工作服务时间、休息和自然需要时间以及准备终结时间。2.4.1 背吃刀量ap的确定

根据零件图样知工件表面粗糙度要求为全部3.2，故分为粗车、半精车、精车三步进行。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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因此选择粗车的背吃刀量为3.5mm，半精车的背吃刀量取1.5mm，精车时背吃刀量取0.35mm。2.4.2 进给量f的确定

由文献[10]表2.4-73，选择粗车时：fz=0.20mm/z；精车时：fz=0.5mm/z

2.4.3 切削速度vc的确定

由文献[10]表3.1-74，选择粗车时：主轴转速n=900r/min；精车时：主轴转速n=1000r/min。

因此，相应的切削速度分别为： 粗铣时：vc精铣时：vcdn10001690010001000m/min45.2m/min m/min62.8m/min

dn10002010002.4.4 工时定额的确定

根据夹具的设计，下面计算工序四中Φ10mm孔的时间定额。（1）基本时间 由文献[8]得，钻孔的计算公式为： T基本式中：L1DcotKy(1~2)； 2LL1L2 nf L21~4，钻盲孔时，L2=0； L=17，L2=0，f=0.3，n=1000；

101181.57.5因此 L1cot22 所以 T基本177.500.082min

0.31000（2）辅助时间 文献[8]确定 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件时间由文献[8]取1min

所以辅助时间

T辅助=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1）min=1.19min（3）地点工作服务时间 由文献[8]确定

取3%，（0.0821.19）3%min0.03815min

则T服务(T基本T辅助)（4）休息和自然需要时间 由文献[8]确定

取3%，（0.0821.19）3%min0.03815min

则T休息(T基本T辅助)（5）准备终结时间 由文献[8]，部分时间确定

简单件 26min 深度定位 0.3min 升降钻杆 6min 由设计给定1000件，则

min

T准终/n(260.36)/1000min0.0323（6）单件时间

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T总T基本T辅助T休息T服务T准终0.038150.0323)min

(0.0821.190.038151.381min（7）单件计算时间)min1.4129min

T单件T总T准终/n(1.3810.0323

2.5 各工序的设备、刀具、量具的设计

(1)选择NC加工机床

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，由于零件的复杂性及加工部位多，故选择立式加工中心。加工内容有：车外圆、钻孔、铰孔及倒角等，所需刀具不超过20把。选用立式加工中心即可满足上述要求。

本设计选用FANUC 18i-MateMC系统XH714立式数控加工中心，如图1所示。

图1 XH714立式数控加工中心

(2)机床主要技术参数

工作台面积(长×宽)900×400 mm 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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工作台左右行程(X向)630 mm 工作台前后行程(Y向)400 mm 主轴上、下行程(Z向)500 mm 工作台最大承重 600 kg 主轴端面至工作台面距离 250—760 mm 主轴锥孔 MAS403 BT40 刀库容量 ≥12 把 刀具最大尺寸 φ100×250 mm 主轴最高转速 8000 rpm 进给速度 5-8000 mm/min 快速移动速度 20000 mm/min 主电机功率 7.5/11KW 定位精度 X:0.016 mm，Y、Z：0.014 mm全程 重复定位精度 X:0.010 mm，Y、Z:0.008mm全程 进给电机扭矩 FANUC 8 N.m 数控系统 FANUC 0i-MateMC 插补方式 直线插补、圆弧插补（3）机床性能

XH714为纵床身，横工作台，单立柱立式加工中心机床；可以实现X、Y、Z任意坐标移动以及三坐标联动控制；X、Y、Z三坐标轴伺服进给采用交流伺服电机，运动平稳；X、Y、Z三轴采用进口精密滚珠丝杠副，及进口滚珠丝杠专用轴承支承；主轴采用交流伺服调速电机，其额定功率 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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11KW；主轴最高转速为8000rpm。主轴轴承采用高速、高精度主轴轴承，油循环冷却；采用蝶形弹簧夹紧刀具，气压松刀；刀库为20把刀的斗笠式刀库，无机械手换刀。2.6 工艺文件的设计

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工工艺过程卡片及工序卡片。见附表1~3：机械加工工艺过程卡片；附表4~7：数控加工工序卡；附表11~16：数控加工进给路线图。2.7 数控加工刀具卡片的设计

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工刀具卡片。见附表8~10：机械加工刀具卡片。2.8 数控编程

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出数控加工程序。见附表17：数控加工程序。法兰盘钻Φ10孔夹具工序工艺装备的设计

3.1 夹具设计方案的设计

根据法兰盘的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。二是要能协调法兰盘零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：

1、在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

2、夹具上个零件部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位。夹紧原件不能影响加工中的走刀。

根据课题要求，批量生产1000件法兰盘零件，故需要设计专用夹具 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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进行装夹。

3.1.1 夹具的定位方案的设计

工件定位方案的确定，首先应考虑满足加工要求。按基准重合原则，选用Φ18孔以及工件底平面作为定位基准，定位方案如图3-1所示。

平面机构自由度计算公式为：F3n2PLPH，其中：n 为活动构件，n=N-1，N为构件； PL — 低副；

PH — 高副；

所以：F3n2PLPH322300

即2个支承钉及定位心轴限制工件的x、y方向的转动度以及z方向的移动度，可换圆柱销及可换菱形销限制工件的x、y方向的的移动度以及z方向的转动度。

图3-1 法兰盘的定位方案 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3.1.2 夹具的夹紧方案的确定

工件夹紧方案的确定，取工件的Φ55圆柱端面进行夹紧，采用六角厚螺母夹紧机构，如图3-2所示。采用六角厚螺母夹紧机构，在夹具设计过程中，以考虑工件的受力情况，故在Φ55圆柱端面与六角厚螺母之间增加平垫圈，平垫圈在此处起到缓冲、平衡受力及保护端面不受伤害的作用。采用六角厚螺母通过平垫圈将工件在侧面夹紧，其结构紧凑、操作方便。

图3-2 法兰盘的夹紧方案

3.1.3 夹具对刀装置方案的确定

因考虑零件的复杂性，故将夹具本次零件加工选择机床对刀点在工件 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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坐标系的Φ95外圆上，这有利于保证精度，减少误差。

采用试切的对刀方法：具体步骤为该零件选择Φ95外圆为编程零点，本次试切首先选择零件的右侧面为试切点，左右拨动主轴，手轮移动X轴，使刀具微碰零件，此时记下X的机械坐标输入到G54或G55的X中，本次试切再选择零件的外圆顶点为试切点，上下拨动主轴，手轮移动Y轴，使刀具微碰零件，此时记下Y的机械坐标输入到G54或G55的Y中，至此，X，Y轴对刀完成；Z轴的对刀，如以工件外圆顶点为0点，将铣刀擦到工件表面，记下此时Z轴的机械坐标，输入到G54或G55中。3.1.4 夹具与机床连接方案的设计

因考虑零件的加工复杂性，本套夹具选择孔系夹具，它的元件以孔定位，螺纹连接，元件定位精度高，夹具的组装简便，刚性好，又便于数控机床编制加工程序。

3.2 夹具的结构设计

在选择夹具体的毛坯的结构时，从结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。在《机床夹具设计手册》表1-9-1为各种夹具体毛坯结构的特点和应用场合。则选铸造结构，因为其可铸造出复杂的结构形状。抗压强度大，抗振性好。易于加工，但制造周期长，易产生内应力，故应进行时效处理。材料多采用HT15-30或HT20-40。在夹具体上还进行倒角，以便增加夹具的强度及刚度。

3.3 夹具的理论计算

3.3.1 定位误差的分析与计算 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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本套夹具是定位误差主要是一面两孔定位所产生的，因此只需计算两定位销的定位误差即可。

1）确定定位销中心距及尺寸公差 取LdLD0.12mm0.04mm1313

故两定位销中心距为71±0.02mm 2）确定圆柱销尺寸及公差

取Φ11H8=Φ1

10.0060.017mm 3）参考文献[8]中表4-3选取菱形销的b1及B值

取b1=4mm，B=d-2=（11-2）mm=9mm 4）确定菱形销的直径尺寸及公差

取补偿值：a=Ld+LD=（0.06+0.02)mm=0.08mm，则

X2min2ab120.084mm0.053mmD2min12

所以d2maxD2minX2min(110.053)mm10.947mm

菱形销与孔的配合取h6，其下偏差为-0.011mm，故菱形销直径为

0.053 Φ10.94700.011mm=Φ110.064mm 0.053 所以d2maxΦ110.064mm 5)计算定位误差

基准位移误差为：

YD1d1X1min[0.027(0.0060.017)(00.006)]mm0.044mm

转角误差为： arctanX1maxX2max(0.0270.017)(0.0270.064)0.135arctanarctan

2L271142 则314，双向转角误差为628。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3.3.2 夹紧力的分析与计算

本套夹具靠六角厚螺母实现夹紧。因此，夹紧力的计算则在于六角厚螺母所需的力。

六角厚螺母夹紧力P按3.2公式计算：

TQrtanf ……………………………………………（3.2）

Q — 夹紧力，；

 — 螺纹升角，M16选229；

 — 螺纹摩擦角，=10；

 — 支撑表面摩擦力矩的计算力臂，选择d0155； f — 螺母支撑面的摩擦因素，选择f=0.178；

1313通过计算，M16孔定位的螺钉所需夹紧力为：T=180N 因为六角厚螺母需在两端进行夹紧，故夹紧力为双倍。因此总共所需夹紧力为：T总=2T=180N×2=360N

3.4 夹具的使用操作说明

本夹具用于加工法兰盘的∅11孔（工件材料45钢）。工件以∅32和∅16孔、∅11孔分别在定位心轴

8、可换定位销7及可换定位销9上定位，通过在定位心轴8上旋动六角厚螺母4使平垫圈3接触工作，从而达到夹紧工件的效果。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 数控加工零件的三维仿真图

图4-1 钻6-M12螺纹孔 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 数控加工零件的三维仿真图

图4-4 铰12-Φ22孔 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 数控加工零件的三维仿真图

图4-6铣侧槽 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 结论

（1）通过对零件和夹具的三维造型，实战练习了UG三维造型软件的造型模块和AtuoCAD工程图模块，加深了AutoCAD二维软件的操作和理解。

（2）通过对夹具的理论计算，证明本套夹具具有可行性。（3）通过对零件的加工仿真，证明数控加工程序具有可行性。（4）通过对夹具的三维建模，证明夹具的设计具有可行性。（5）对使用Office办公软件时，还需要多加熟练。

（6）在进行UG三维建模时，了解了计算机辅助制图编程软件的功能及使用方法。

（7）在用Auto CAD、UGNX7.0等软件时，还需要多熟练快捷键的使用，从而提高效率。

（8）设计过程中应用到的材料力学、机械原理、机械设计、数控编程等方面的知识。通过设计，加深了对所学知识在脑海中的印象，并提高了在实际中应用所学知识的能力。

同时，也认识到数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，是制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国际民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺

参考文献

[1] 洪如瑾.UG NX4 CAD快速入门指导.清华大学出版社，2006.[2] 毕承恩等.现代数控机床（上、下册）.北京：机械工业出版社，1993.[3] 数字化手册编委会.机床夹具设计手册.机械工业出版社，2004.[4] 李福生等.实用数控机床技术手册.北京：北京出版社，1993.[5] 于华等.数控机床的编程及实例.北京：机械工业出版社，1996.[6] 朱耀祥等.现代夹具设计手册.北京：机械工业出版社，2009.[7] 夏伯雄.数控机床的产生发展及其趋势[J].精密制造与自动化.2008.[8] 赵长明等.数控加工工艺及设备.北京：高等教育出版社，2008.[9] AMT Statistical Department.1998-1999 Economic Handbook of the Machine Tool Industry.1998.[10] 李洪等.机械加工工艺手册.北京.北京出版社，1990.湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺

附录

附录1.机械加工工艺过程卡片 附录2.机械加工工艺过程卡片 附录3.机械加工工艺过程卡片 附录4.数控加工工序卡 附录5.数控加工工序卡 附录6.数控加工工序卡 附录7.数控加工工序卡 附录8.数控加工刀具卡片 附录9.数控加工刀具卡片 附录10.数控加工刀具卡片 附录11.数控加工进给路线图 附录12.数控加工进给路线图 附录13.数控加工进给路线图 附录14.数控加工进给路线图 附录15.数控加工进给路线图 附录16.数控加工进给路线图 附录17.数控加工程序 附录18.法兰盘二维图及三维图

附录19.法兰盘钻Φ10孔专用夹具装配图 附录20.专用夹具中夹具体二维图 附录21.专用夹具中可换圆柱销二维图 附录22.专用夹具中可换菱形销销二维图 附录23.专用夹具中定位心轴二维图

第二篇：法兰盘说明书

目录

一、序言…………………………………………………………………1

1、零件的分析…………………………………………………………..1

2、零件的作用…………………………………………………………..1

二、工艺规程设计……………………………………………………….2

1、确定毛坯的制造形式…………………………………………………2

2、定位基准的选择………………………………………………………2

3、制定工艺路线…………………………………………………………3 4毛坯尺寸的确定与机械加工余量…………………………………….5 5确定切削用量及基本工时…………………………………………….6

三、夹具设计…………………………………………………………...26

1、问题的提出………………………………………………………….26

2、夹具设计…………………………………………………………….26

3、夹具结构设计及操作简要说明…………………………………….27

四、参考文献…………………………………………………………..27

序言

机械制造工艺课程设计是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它对我们四年的大学学习生活具有重要意义。

设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘（0404）零件，该零件年产量为4000件，设其备品率 为4%，机械加工废品率 为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ +)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

一

零件的分析

（一）零件的作用

题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的 100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。该零件年产量为4000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ +)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。

（二）零件的工艺分析

法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1以Ф20 的孔为中心加工表面； 2 两端面； 以Ф90为中心的加工表面。

它们之间的位置要求主要是：

（1）Ф100mm 左端面与Ф45 mm孔中心轴的跳动度 ；（2）Ф90mm 右端面与 Ф45 mm孔中心轴线的跳动度。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

二 工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

（二）基准的选择 粗基准的选择

因为法兰盘可归为轴类零件，一般以外圆作为粗基准。一般以非加工表面作为粗基准，但本零件各面均需加工，此时应以加工余量最小的面为粗基准，所以对于本零件可以先以法兰盘右端 45的外圆及 90的右端面作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧Ф45 mm外圆可同时削除五个自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。2 精基准的选择

精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以Ф20mm孔为精 基准。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案一(一)工序Ⅰ 粗车 Ф100mm柱体左右端面及外圆外圆留有余量。以右端Ф45 mm为粗基准

(二)工序Ⅱ

钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。(三)工序Ⅲ 粗车Ф45，Ф90的外圆，粗车各端面，粗车Ф90的倒角，粗车3x2的槽，R5的圆角。以Ф20为精基准。(四)工序Ⅳ 半精车Ф90外圆及各端面，车槽3×2，R5的圆角。

(五)工序Ⅴ

半精车Φ100左右端面及外圆，精车Ф100的左端面。(六)工序Ⅵ 粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。(七)工序Ⅶ

钻 4—Φ9孔。(八)工序Ⅷ(九)工序Ⅸ 圆。(十)工序Ⅹ

钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

磨削Φ100的右端面，Φ90外圆及左右端面，Φ45外

磨削外圆面 Φ100，Φ 90。(十一)工序Ⅺ

刻字刻线。(十二)工序Ⅻ 镀铬。(十三)工序ⅩⅢ 检测入库。2 工艺路线方案二

(一)工序Ⅰ

钻、扩、铰Φ20的孔，以右端Φ45的外圆为粗基准。(二)工序Ⅱ

粗车Φ100外圆，B面，Φ90外圆及右侧面，3x2槽，Φ45外圆。粗车零件左右端面

(三)工序Ⅲ

粗车零件左右端面，并倒Φ20孔的倒角，以及零件右端45度倒角。(四)工序Ⅳ(五)工序Ⅴ(六)工序Ⅵ(七)工序Ⅶ(八)工序Ⅷ(九)工序Ⅸ(十)工序Ⅹ 半精车Φ100外圆，Φ90外圆。

半精车零件左端面。

精车Φ100外圆，并倒Φ100，Φ90的倒角。精车零件在端面。

粗铣

Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。

钻 4—Φ9孔。

钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

(十一)工序Ⅺ 磨削Φ90外圆及右侧Φ45外圆。(十二)工序Ⅻ

抛光B面。(十三)工序ⅩⅢ 刻字画线。

（十四）工序ⅩⅣ 镀铬。

（十五）工序ⅩⅤ 检测入库。3工艺方案的比较与分析 上述两种工艺方案的特点在于：方案二考虑以Φ20孔为精加工基准，而方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

（四）毛坯尺寸的确定与机械加工余量

由于本零件材料为灰铸铁，由《工艺手册得》，毛坯为双侧加工，MA为G，加工精度为8到10级，这里选取9级。则，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得：

零件延轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm Ф100径向加工余量为6mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为：R=5mm，C=3mm，H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图（见附图）。

（五）确定切削用量及基本工时 工序Ⅰ 钻，扩，铰Ф20孔 1.加工条件

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔 机床：转塔车床C365L 2.计算切削用量 1)钻 Ф18孔

（1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用 18高速钢锥柄标准花钻。（2）切削用量选择：

查《切削用量手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =0.76mm/r。查《切削用量简明手册》取V =13m/min ns1000vdw=230r/min 按机床选取n =238r/m,故vdwnw1000=18m/min(3)计算基本工时： T=（L+L1+L2）/(f×n)=0.66min。2)扩Ф19.8 孔

（1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。（2）确定切削用量：

查《切削用量简明手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：vc扩=（1/2~1/3）vc钻

查《切削用量简明手册》取VC =0.29m/s=17.4m/min VC=（1/2~1/3）VC =5.8~8.7m/min ns1000vdw=93~140r/min 按机床选取n =136r/m,故vdwnw1000=8.5m/min

(3)计算基本工时： T=（L+L1+L2）/(f×n)

=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2

3)铰Ф20

（1）刀具选择： 20高速钢锥柄机用铰刀（2）确定切削用量： 背吃刀量ap=0.12。

由《切削用量简明手册》表2.11 f=1.3~2.5mm/r,取f=1.68 由《切削用量简明手册》表2.30得vccvd0zvTmv.axpfyv=7.9m/min n s1000vdw=125.8 r/min 按机床选取nw =136 r/min 所以实际切削速度vdwnw1000=8.54m/min(3)计算基本工时： T=(L+L1+L2)/(f*n)=0.44min 工序Ⅱ 粗车Ф100外圆、车B面。车Ф90外圆及右侧面、3x2槽、Ф45外圆 1.加工条件

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010 06

o0kr60 0s5

0kr'8

o05

'oe0.51

刀具2：刀片材料为高速钢，成型车刀，刀杆尺寸30x45

刀具3：刀片才；材料高速钢，切断车刀，刀杆尺寸16x25 2.计算切削用量

（1）粗车Ф100外圆

用刀具1 1)确定背吃刀量a(即切深a)粗车的余量为1.5mm，一次走刀完成，即a =1.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =1.5mm，则进给量为0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。

选择磨钝标准及耐用度：根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=57.46 m/min n s1000vdw=172 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与172r/min相近似 = 66.6m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.149min（2）粗车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量 粗车外圆ap=1.1mm。2)确定进给量

由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为Ф90mm，则f=0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8~1.0，焊接耐用度T=60mm。3)确定切削速度VC 根据《切削用量简明手册》表1.27 的机床转速n =200r/min,则实际切削速度V vccvTmv.axpfyv=44 m/min ns1000vdw=147.6 r/min 按CA6140车床转速 选择与157.5r/min相近似的机床转速n =160r/ min,则实际切削速度 V =47.728 m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.153min(3)粗车Ф45 外圆 选择刀具1

1）确定切削深度

粗车外圆，一次走刀，则ap=1.1mm。2)确定进给量

由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，则f=0.4~0.5mm/r。再由《简明手册》表4.2—3查取f =0.45mm/r。

3)确定切削速度VC 根据《切削用量手册》表1.27查取：

vccvTmv.axpfyv=62.7 m/min n s1000vdw=399 r/min 按CA6140车床说明书，选择与399r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度 V = 62.8m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.286min。（4）成型车刀加工B面

1）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。T=120min 2)确定进给量

f=0.035~0.070mm/r。取f =0.050mm/r。

3)确定切削速度VC 根据《切削用量手册》表1.27查取：

vccvTmv.axpfyv=40.602 m/min n s1000vdw=121.987 r/min 按CA6140车床说明书，选择与121.987r/min相近似的机床转速n =125r/min,则实际切削速度 V =41.605m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=11.04min。（5）车Ф90右端面及3x2槽

1）确定切削深度，一次走刀，则ap=2.5mm。2)确定进给量

由《切削用量手册》表1.4，f=0.6~0.9mm/r。根据CA6140机床说明书（见《工艺手册》表1.31）取f=0.86 mm/r 3)确定切削速度VC 根据《切削用量手册》表1.27查取：

vccvTmv.axpfyv=13.965 m/min n s1000vdw=46.815 r/min

按CA6140车床说明书，选择与46.815r/min相近似的机床转速n =50r/min,则实际切削速度 V = 15.072m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=1.419min。

工序Ⅲ

粗车零件左右端面，并倒Ф20孔的倒角，零件右端45度倒角

1.加工条件

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010 06

o0kr60 0s5

0kr'8

o05

'oe0.51

2.计算切削用量

（1）粗车零件左端面，即，粗车Ф 100左端面 1）确定切削用量ap =1.1mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》：取进给量为0.6——0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.86mm/r。

根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=49.56 m/min n s1000vdw=149 r/min 按CA6140说明书，选择与149r/min相近似 的机床转速n =160r/min,则实际切削速度 V =53m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算： T= 0.385min（2）粗车零件右端面 1）确定切削用量ap =2.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》：取进给量为0.4～0.5 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.45mm/r。

根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccv Tmv.axpfyv=14 m/min n s1000vdw=89r/min 按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度 V =15.7m/min。（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算： T= 0.674min 工序Ⅳ

半精车Ф100外圆、B面，Ф90外圆、Ф45外圆 1.加工条件

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010 06

o0kr60 0s5

0kr'8

o05

'oe0.51 刀尖圆弧半径0.5mm 2.计算切削用量

（1）半精车Ф100外圆

用刀具1 1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进 给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=103.071 m/min n s1000vdw=309.971 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与309.871r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.2.6min（2）半精车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量 半精车外圆ap=1.4mm。2)确定进给量

由《切削用量简明手册》表1.6，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm，则f=0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r，车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度VC 根据《切削用量简明手册》表1.27 vccv Tmv.axpfyv=103.071m/min ns1000vdw=353.719 r/min 按CA6140车床转速 选择与353.719r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度 V =116.557 m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.115min(3)半精车Ф45 外圆 选择刀具1

1）确定切削深度

粗车外圆，一次走刀，则ap=1.4mm。2)确定进给量

由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则f=0.25~0.40mm/r。再由《简明手册》表4.2—3查取f =0.30mm/r。

3)确定切削速度VC 根据《切削用量手册》表1.27查取：

vccvTmv.axpfyv=103.071 m/min n s1000vdw=686.719r/min 按CA6140车床说明书，选择与686.719r/min相近似的机床转速n =710r/min,则实际切削速度 V = 107.457m/min。4)计算基本工时： T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.246min。工序Ⅴ 半精车零件左端面，即Ф100左端面 1.加工条件

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010 06

o0kr60 0s5

0kr'8

o05

'oe0.51 刀尖圆弧半径0.5mm 2.计算切削用量 半精车Ф100左端面

1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=103.071 m/min n s1000vdw=316.235 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选 择与316.235r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=1.158min 工序Ⅵ 精车Ф100外圆，并倒Ф90，Ф100的倒角

1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=142.020 m/min n s1000vdw=452.292 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似 的机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.315min 工序Ⅶ精车零件左端面，即Ф100左端面

1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V

根据《切削用量简明手册》表1.27 vccvTmv.axpfyv=142.020 m/min n s1000vdw=452.292 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似 的机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=2.00min 工序Ⅷ

粗铣Ф90左右侧面，精铣Ф90右侧面

1.加工条件：机床的选择：X62W，功率7.5KW，装夹系统刚性好；刀具的选择：铣刀材料为YG6，由ap=8，ae=11～21mm，根据《工 艺手册》表3.1—28，铣刀选择为80～110mm；由《切削手册》表6---7选择刀具如下：粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀d0100，L80，d40，r015，012，40~45，Z=10；精铣刀为细齿圆柱形铣刀ooood0100，L80，d40，r015，012，30~35，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min 2.切削用量选择：

(1)粗铣左侧面，粗铣刀具

1）切削用量

ap=8，ae=11mm，一次完成

2）确定进给量 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取m/z。

3）确定切削速度Vc 由《切削手册》表3,27 qvvccvd0up=119.619m/min ftaazmoooofz=0.14-0.24mm/z,取

fz=0.24mxppyvvzevns1000vdw=380.952r/min

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =475r/min.则实际切削速度为Vc =149.15m/min 当n =475r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×475=1140mm/min.X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min 4）计算基本工时T=(L+L1)/fm=(38+5)/950=0.0453 min(2)粗铣右侧面，粗铣刀具(1)粗铣左侧面，粗铣刀具

1）切削用量

ap=8，ae=10mm，俩次完成

2）确定进给量 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取m/z。

3）确定切削速度Vc 由《切削手册》表3,27 qvccvd0vptafauz=160.952m/min mfz=0.14-0.24mm/z,取

fz=0.24mxppyvvzevns1000vdw=512.586r/min

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =600r/min.则实际切削速度为Vc =188.4m/min 当n =600r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×600=1440mm/min.X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min 4）计算基本工时

T=(L+L1)/fm=(48.2+5+38)/950=0.096 min（3）精铣右侧面 精铣刀具

1）切削用量

ap=8，ae=1mm，一次完成

2）确定进给量 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW, 采用YG6硬质合金材料加工铸铁取m/z。

3）确定切削速度Vc 由《切削手册》表3,27 qvvccvd0fz=0.14-0.24mm/z,取

fz=0.24mtafmpxpzyvuvpvaez=404.312m/min ns1000vdw=1287.618r/min

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =1180r/min.则实际切削速度为Vc 370.52m/min 当n =1180r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×14×1180=2832mm/min.X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=1180mm/min 4）计算基本工时

T=(L+L1)/fm=(48.2+5)/1180=0.0451min

工序Ⅸ

钻4-Ф9孔 1)刀具选择

选用Ф9高速钢,锥柄标准麻花钻。选用Z525型摇臂钻床。

2）确定切削用量

4个孔共走四次刀。由《切削用量手册》f=0.47—0.57mm/r,由钻床取 f =0.40mm/r.由《切削用量手册》，取V查=0.36m/s=21.6m/min，则n=764.331 r/min 由钻床说明书，取n机=850r/min,故

3）计算基本工时：

其中L1=8，L2=0，L=8 4T= 4x0.047min=0.188min

工序Ⅹ

(1)钻Ф 4mm孔，Ф铰6mm孔 选用Z525型摇臂钻床。1）刀具选择：

由《工艺手册》选用 高速钢锥柄标准花钻。2）确定切削用量：

查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由《切削用量手册》取V =0.46m/s=27.6m/min =197r/m 由Z525钻床取n =1700r/min.故VC =21m/min.3)基本工时： L1=10，L2=0，L=12.5 T= 0.07min(2)铰 Ф6孔 1）刀具选择： 6高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6,耐用度T=60min。2）确定切削用量：

（a）加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手册》f=0.27—0.33mm/r，由《工艺手册》f=0.26mm/r。(b)确定切削速度：

z计算切削速度vc(cvd0vTafmpxvyv)kv，其中KV=1，CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3 V = 0.21m/s=12.8m/min n = 679r/min 取n =670 V =8.415 m/min 3）基本工时：

其中L1=10，L2=2，L=7

T= 0.109min 工序Ⅺ 磨削Ф90外圆以及零件右端Ф45外圆

1.选择砂轮：WA46KV6P350x40x12 2.切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500 r/min，v砂=27.5m/s 轴向进给量fa=0.5B=20mm 工件速度Vw=10m/min 径向进给量fr=0.015mm/（双行程）3.切削工时。（1）加工Ф90外圆

t12LbzbK1000vffar=0.819min（2）加工Ф45外圆t12LbzbK1000vf工序Ⅻ 抛光B面 工序ⅩⅢ

刻线、刻字 工序XIV 镀铬 工序XV 检测入库

afr=1.606min

夹具的设计

（一）问题的提出

本夹具用来钻Ф4的孔，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便。本夹具使用在Z525型摇臂钻床上，选用偏心轮夹紧。

（二）夹具设计

1、定位基准的选择

由零件图可知孔Ф4对于Ф90右端面有公差要求，经过尺寸链计算，选用Ф100左端面作为基准；采用偏心轮夹紧便于装卸。

2、切削力及夹紧力计算 1）切削力的计算：

z.轴向力：F9.81cFd0fFyF.kF(N)

其中：cF42.7 d04 f0.22

kF0.9（新的钻头）

zF1.0

yF0.8

则：F449.382N

z.扭矩: M9.81cM.d0fMyM.km 其中：cM0.021 zM2.0

yM0.8

kM0.8 7则：M0.884N*m 2）夹紧力的计算：

由《机床夹具设计手册》表1-2-20，查得：当D=32，d=8，e=1.7，Ⅲ型，得夹紧力为W0=3680（N）3）切削力与夹紧力比较

由夹具结构知，轴向力与夹紧力垂直，欲使夹具安全工作，夹紧力产生的摩擦力必须大于轴向力。一般钢铁接触面的摩擦系数为：0.1～0.15。此处取小值0.1。

则F总=2f=2×368=736>449.238 所以安全。

由于钻头直径为Ф4，所以产生的扭矩非常小，夹具可安全工作。

3、夹具图（见附图）

4、夹具中的V形块用于对心，使用了快换钻套，便于铰Ф6孔。

参考文献

1、《机械制造工艺学》。顾崇等编1994年6月。

陕西科学技术出版社

2、《机械精度设计与检测》张帆主编2006年5月。陕西科学技术出版社。

3、《机械制造工艺设计简明手册》。李益民主编1999年10月

机械工业出版社

4、《切削用量简明手册》。艾兴等编2000年3月

机械工业出版社

5、《机床夹具设计手册》。徐鸿本主编2003年10月

辽宁科学技术出版社

6、《金属机械加工工艺人员手册》。上海科技出版社

7、《机床夹具设计手册》。杨黎明主编，国防工业出版社

第三篇：法兰盘说明书

法兰盘的加工工艺设计

摘要

本课程设计通过法兰盘零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格。通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，整理出法兰盘零件的技术要求，加工精度要求高，为了提高生产率，对每到工序的加工进行了合理的安排。

关键词：工艺设计 加工 法兰盘

一、零件图样分析

法兰盘零件属于盘套类零件，盘套类零件一般起导向和支承作用，零件材料为HT200,小批量生产。如图1所示。

图1法兰盘零件图

从图可知，图中是以φ350轴度；宽度为10+00.036

+0.025 的内孔作为基准A，加工φ55-0.019的外圆，并保证同

+0.21

0 内孔键槽以A为基准有对称度要求；宽为190的台阶左右两端面也以A为基准有跳动公差要求。该零件还有三个均布的孔和一个人内孔键槽，加工这两处工序时应该放在后面再加工。零件表面粗糙度最小数值为Ra1.6μm。

二、毛坯的确定

在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。

从零件图上的尺寸可知,该零件尺寸变化不大，结构也不复杂，零件材料为HT200，只能用铸造的方法来获得毛坯。其φ350

+0.025 的内孔大于30，为降低材料成本，可直接铸造出来，内孔余量留3mm。三个孔和键槽太小和为保证尺寸要求就不宜铸造出来。所有外圆和每端端面都留5mm的余量，所以毛坯尺寸如图2所示。

图2法兰盘毛坯图

三、工艺分析

（1）从法兰盘零件图可以看出，该零件上的φ350

+0.025

mm的内孔和φ55-0.019mm的外圆是

0 用来装配其他零件，因此必须保证外圆、内孔的尺寸精度及表面粗糙度。

（2）法兰盘属于盘套类零件，可用三爪卡盘安装，加工内孔及外圆。零件图以φ350mm的内孔作为基准加工φ55-0.019mm的外圆，可用专用心轴定位加工外圆。

（3）零件材料为HT200，有较好的切削加工性能，发热量较小。

（4）零件上的三个孔可以采用盖板式钻模加工，这样可以使夹具设计简单，操作方便，提高劳动生产率。

0

+0.025

四、工艺路线的拟定

工艺路线的拟定是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成本。从零件图可知该轴的加工精度要求高，由于零件是小批量生产采用工序集中进行生产，零件可以通过粗车和半精车达到部分尺寸要求，由于是批量生产钻孔和插键槽可以单独的工序加工，所以确定该法兰盘的加工工艺路线为：下料——热处理——粗车——半精车——精车——钳——插——检验——入库。

五、机械加工过程

1、根据图一及以上分析可知，该零件加工的工序较多，为了确定加工方法如下：

粗车时以夹紧一端并找正车端面见光即可，调头夹紧另一端并找正车端面见光即可。φ55-0.019、φ94的外圆和φ3500

+0.025

mm的内孔至下一工序准备尺寸要求。

+0.025 精车时以夹紧小端并找正，精车内孔φ350

0

到图纸要求。在用两顶尖心轴装夹，精车两端面保证总长50，精车外圆φ55-0.019、φ94至图纸要求。

钳工序中以φ350+0.025 mm外圆定位夹紧，运用专用的模板钻套对3个均布的φ11mm的通孔和φ17mm的沉孔进行加工至图纸尺寸要求。

插工序中以φ94mm端面定位，运用宽为10mm的插槽刀加工内孔键槽至图纸尺寸。

2、机床选择：

CA6140型车床。机床上能加工最大直径为400mm，工艺范围大可车内外圆柱面、圆锥表

面、车端面、拉槽、切槽、切断等。则从零件图可知零件是回转体，而零件最大直径为φ90mm，总长度50mm，零件上需要钻φ350

+0.025

mm的内孔，所以选择CA6140车床能完成外圆、内孔、端面、退刀槽和倒角的加工。使工序集中、生产率高。

Z512-1型钻床属于台式钻床，操作方便，加工精度要求不高的孔，也可以通过钻孔—扩孔—铰孔的工艺手段加工精度要求较高的孔，都能在钻床上完成。则零件大端面有3个均布的φ11mm的通孔和φ17mm的沉孔，所以选取Z512-1台式钻床。

B5040E型插床属于刨床类机床，加工范围广，加工费用低，但生产效率不高，因图纸上有宽度为10mm的内孔键槽只有通过插床来加工更方便些，所以选择B5040E型插床

3、刀具选择：

因为零件材料是HT200有良好的切削性能所以刀具的直接选择YG类刀具即可。加工时要求刀具有高硬度、高耐磨性、足够的强度也韧性、高的耐热性、良好的工艺性。

其他因素：零件的材料、形状、经济状况、生产又因零件上有外圆、内孔、孔。综上所述所选的刀具有：YG6 45°、90°内外圆车刀、φ11麻花钻和φ17锪孔钻、10mm插槽刀。

4、量具选择：

游标卡尺测量精度较较低的尺寸，测量工件的外径、长度、孔内径。加工中个工序尺寸，所以选择125×0.02mm游标卡尺。

千分尺测量精度较高的工件，测量工件外径、长度、孔内径。选择25～50mm千分尺用于测量精车尺寸。

总结

通过这次课程设计，将能综合运用所学基本理论及生产实习中学到的知识进行工艺结构设计的基本训练，并逐步掌握中等复杂程度零件制造工艺设计和工艺装备选用，机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，确定各工序的装备与设备等方面的综合知识。

在开始做零件加工设计之前，认真阅读了机械零件加工工艺指导书，对零件进行仔细分析，从而在设计有一个清晰地思路，也为我的设计打下了基础。然后开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先先对零件进行零件图分析、确定毛坯、工艺分析、绘制加工工艺过程卡、工艺卡、拟定加工方案。在工艺分析中、巩固了所学过的知识，翻阅许多专业书籍。经过这个设计让我们真正体会了许多、也感受了许多。在零件设计中的各方面得到了知识的 3

拓展。

第四篇：法兰盘夹具设计说明书

法兰盘夹具设计

说明书

班级：

姓名：

题目：

设计法兰盘4*Φ9mm孔的夹具 任务：

（1）绘制零件图1张 A4纸

（2）绘制夹具零件图1张 A2纸

（3）课程设计说明书1份

原始资料：

该零件图样一张；材料为铸铁，产量为中批量生产。

分组要求：

全班同学共39人，分为10个小组，每组4名同学，每组同学在提供 备选题中选择一种零件。设计要求：

工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。设计时间：

一周

零件图

目录

一 设计目的

二 加工工艺分析

三 定位方案和定位元件的设计

四 确定夹紧方式和设计夹紧装置

五 整体结构设计

六 确定夹具总图的技术要求

一 设计目的

1.通过完成支架通槽加工夹具的设计，将具有查找文献和标准的能力；且对机械生产实际中夹具的设计有进一步的了解和自身能力提高。

2.通过CAD画图，学生能够将以前的机械制图和专业知识有机结合，是一项综合能力的提升。

3.课程设计是在学完了机械制造装备设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造装备设计中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。

二 加工工艺分析

基面的选择

工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

在本工序中除保证孔本身的尺寸精度和表面粗糙度要求外，还需要保证以下的位置精度：

左右Φ9孔圆心到圆柱的轴线的水平距离分别为12mm、20mm；

该工件刚度较好，4*Φ9孔的加工精度要求不高，且本工序前，工件上的各端面和各孔均已经过加工，故为定位基准的选择提供了有利条件。

三 定位方案和定位元件的设计

工件的定位必须解决两个问题：即根据加工技术要求限制工件的自由度；使定位误差控制在允许的范围内。1.工件的定位原理

在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工序简图。设计来具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每个点都必须起到限制一个运动自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制三个自由度。因此，这六个点绝不能随意布置。2.完全定位和不完全定位

根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位。

3.欠定位与过定位

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的。后者称为过定位，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度，但在特殊场合下，如果应用得当，过定位不仅是允许的，而且会成为对加工有利的因素。

定位误差分析

1）定位元件尺寸公差的确定

夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：

2）零件规定孔4×Φ9mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线20mm，右边孔距离轴线12mm，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。

夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则夹具体与钻模板配合误差，则经过具体计算，故误差不超过允许误差。

3）夹具结构设计及操作简要说明

在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧Φ90突台。

装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定

位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。5.根据以上原则，工件的定位有下列两个方案。

第一方案：以Φ20孔和一端侧面为定位基准，以限制工件的自由度，在本工序前，该工件已经经过精加工，其平行度已经得到保证，优点是工件安装稳定，但结构复杂。

第二方案：以Φ20孔和销孔Φ4孔为定位基准，优点是工件安装稳定，结构简单。

从保证加工要求和夹具结构的复杂性两方面来分析比较，应以第一方案来设计定位装置。

为实现第一种定位方案，所使用的定位元件又有下列两种可能性： １）２）用心轴，支承板，此方案误差较大，不好操作。

用心轴，菱形销，此方案定位误差小，操作简单，故选此方案设计夹具。

四 确定夹紧方式和设计夹紧装置

1.夹紧的目的

工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力、惯性力、夹紧力等的作用，会产生变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个重要的问题。

2.夹紧机构设计时，一般应满足以下主要原则

1）夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。

2）夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。

3）使工件不产生过大的变形和表面损伤。

４）夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。５）夹紧机构操作必须安全、省力、方便，符合工人操作习惯。

６）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

3.夹紧点选择的原则

1）尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承上，这样会减少夹紧变形，凡有定位支承的地方，对应处都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，以免在加工过程中工作离开定位元件。

２）夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置。

４．对夹紧机构的设计要求

１）可浮动 ２）可联动 ３）可增力 ４）可自锁

根据以上原则和要求，应该使夹紧力落在刚性较好的部位，因该工件的刚性较好，且使用螺母拧紧。因此不需要另外施加夹紧力。

五 整体结构设计

一.1）钻床夹具结构的选择

在设计钻床夹具时，首先需要考虑的问题是根据工件的形状、尺寸、质量和加工要求、工件的生产批量、工厂的工艺装备技术状况等具体条件，来选定夹具的结构类型。然后再进一步解决保证和提高被加工孔的位置精度问题。

2）钻床夹具的特点和主要类型

各类钻床和组合机床邓设备上进行钻、扩、铰孔的夹具，统称为钻床夹具。由于在钻孔时不便于用试钻发法把刀具调整到规定的位置、采用划线加工则精度低，生产效率低，故当生产批量较大时，常使用专用钻床夹具（钻床夹具习惯是上称钻模）在钻床夹具上，一般都装有距定位元件一定距离的钻套，通过它引导刀具就可以保证被加工孔的坐标位置，并防止钻头在切入后的偏斜。

3)钻套和钻模板的设计

钻套的作用是确定被加工工件的位置，引导钻头、扩孔或绞刀并防止在加工过程中发生偏斜。钻模板与夹具体接连，它是保证钻床夹具精度的重要零件。按钻模板在夹具体上链接方式可以分为一下几种。

1.固定式钻模板 固定式钻模板靠螺钉和销钉固定在夹具体上，在装配后镗钻套底孔，保证钻套底孔的位置精度要求。因此，固定式钻模板精度高，但装卸工件不方便。

2.铰链式钻模板 钻模板采用铰链与夹具体链接，可以方便的打开，便于装卸工件、清理切削，对于钻孔后需要攻螺纹尤为合适。但钻套位置精度较低，结构也较复杂。

3.可卸式钻模板 可卸受的钻模板以俩孔在家具提上的组圆销和菱形销定位，并用铰链螺栓将模板和工件一起夹紧，加工完毕需将钻模板卸下工件。其工件原理与盖板式钻床夹具相似。使用这类钻米版时，装卸模板费时费力，钻套的位置精度较低，故一般多在其他形式的钻模板不便于装卸工件时采用，当工件有几个加工面时，为便于装卸工件，可将其中的一个或俩个工作面的钻模板做成可卸式的。

4.活动式钻模板

在一些情况下，钻模板往往不能像上述钻床夹具一样设置在夹具上，而是将它连接在主轴箱上，并随主轴箱而运动，这种钻模板称为活动钻模板。

5.二、由零件结构图（如下图）尺寸设计夹具各部件的结构尺寸

1）底座

底座使用HT200的铸造成型，进行时效处理，消除内应力，具有较好的抗压强度，刚度和抗振性。在四角有U型槽，与T型螺钉配合使用，将夹具固定在工作台上。

2）固定导向件

固定导向件由45钢的钢板和型材焊接而成，退后处理，保证尺寸的稳定性，且在装配后修正尺寸，保证夹具的精度。焊接件制造方便，生产周期短，成本低。

3）钻套、衬套的选择

因为为中批量生产，为了便于更换磨损的钻套，所以选择使用标准可换钻套，材料

为T10A。查机械手册，钻套与衬套之间采用用H7n6F7m6配合，衬套与钻模之间采配合。当钻套磨损一定后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。

4）钻模板

5）开口垫圈的结构如图所示：

六 确定夹具总图的技术要求

１． 夹具总图上应标注的技术要求

１）２）３）夹具外形的最大轮廓尺寸

定位副的配合公差及定位支承间的位置精度

引导副的配合公差带、引导元件间的位置精度及其一个引导元件对定位元件的位置精度 ４）夹具（指定位元件）对机床装夹面间（即夹具安装面）的相互位置公差 ５）其他结合副的公差带及相互位置精度

２． 机床夹具技术要求允差值的确定

在确定时可分两种情况考虑： １）２）直接与工序位置精度有关的夹具公差 这种情况一般可按下列原则估算夹具公差：

夹具上的线性尺寸公差及角度公差Tj=(1/5——1/2)Tc。

夹具工作表面相互间的距离尺寸公差及相互位置公差Tj=(1/3——1/2)Tc；

当加工尺寸为未注公差尺寸时，夹具的线性尺寸公差取0.10mm。

３）与加工要求无直接关系的夹具公差

设计感想

通过这次夹具设计，我在多方面都有所提高。通过这次夹具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次法兰盘夹具设计，巩固与扩

充了法兰盘孔夹具设计等课程所学的内容，掌握气法兰盘孔夹具设计的方法和步骤，掌握法兰盘孔的夹具设计的基本模具，了解了夹具的基本结构，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时独立思考的能力也有了提高。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样.这次模具设计离不开老师的细心指导。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献

【1】 李余庆，孟广耀.机械制造装备设计.机械工业出版社，第二版.——北京： 2008.【2】 王 栋，李大磊.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社，——北京：2010.【3】 吴 拓，现代机床夹具设计.化学工业出版社.-——北京： 2009.

第五篇：111法兰盘说明书要点

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目：

设计“CA6140车床法兰盘”零件的机械加

工工艺及工艺设备

学生姓名: 王志远 学生学号: 2010015491

年级专业： 10机械制造工艺教育 指导教师: 杜皓

河北师范大学职业技术学院

2013年9月21日

CA6140车床法兰盘课程设计说明书

河北师范大学

机械制造工艺学课程设计任务书

题目: 设计“CA6140车床法兰盘”零件的机械加工内容：

工艺规则及工艺装备

零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.机械加工工序卡片 2张

5.夹具结构设计装配图

1张

6.夹具结构设计零件图

1张 7.课程设计说明书

1份

班 级 ：2010级1班 学 生 ：王志远

指导教师 ：杜皓 2013年09月20号

CA6140车床法兰盘课程设计说明书

一、零件的分析

(一)零件的作用

CA6140卧式车床上的法兰盘，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，靠法兰盘定心。法兰盘内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。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。(二)零件的工艺分析

法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：

1、以Φ450-0.017 外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Φ100、Φ90外圆，端面及倒角；Φ450-0.6外圆，过度倒圆； 内孔及其左端倒角。

2、以Φ100外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括：Φ90右端面，Φ450-0.017外圆，端面，倒角；切槽3×2； 内孔的右端倒角。

3、以Φ20的孔为中心加工表面

这一组加工表面包括：Φ100外圆，端面；Φ90外圆，端面，侧面；Φ450-0.017外圆；Φ450-0.06外圆，过度圆角；Φ4孔和同轴的Φ6孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：

（1）Ф100mm 左端面与Ф20mm孔中心轴的跳动度为0.03 ；（2）Ф90mm 右端面与 Ф20 mm孔中心轴线的跳动度为0.03。经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

（二）基面的选择

定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

（1）粗基准的选择

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工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 由于本零件材料为灰铸铁，采用铸造成型，采用方法为砂型机器造型。由《机械加工工艺手册》2.3-6得，毛坯为双侧加工，加工精度为8到10级，这里选取9级，MA为G。则由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得：

零件延轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm Ф100径向加工余量为5mm，轴向加工余量为6mm Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为6mm Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；铸件上连接法兰的过渡部分尺寸确定为：R=5mm，C=4mm，H=15mm。由以上资料得出毛坯尺寸图。

工序名称 余量 基本尺寸 公差等级 表面粗糙

（1）Φ100左端面

精车 0.8 91 IT8 1.6 半精车 0.7 91.8 IT9 3.2 粗车 1.5 92.5 IT11 6.3 毛坯 3 94 ——（2）Φ100外圆

精车 0.4 100 IT8 0.8 半精车 1.1 100.4 IT11 3.2 粗车 3.5 101.5 IT11 6.3 毛坯 5 105 ——（3）Φ100右端面

抛光 0.4 41 IT7 0.4 半精车 1.1 41.4 IT9 3.2 粗车 1.5 42.5 IT11 6.3 毛坯 3 44（4）Φ450-0.6 外圆

抛光 0.3 45 IT7 0.4 半精车 1.0 45.3 IT9 3.2 粗车 3.7 46.3 IT11 6.3 毛坯 5 50（5）Φ90突台左端

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根据《切削用量简明手册》表1.29-2，切削功率修正系数为：Kkrpc =KkrFc=0.89,Kropc=KroFc=1.0。则： P = P × Kkrpc×Krop=1.87KW 根据C365L车床当n =136r/min时，车床主轴允许功率PE=7.36KW。因P

车削时的进给力Ff可由《切削用量手册》查表计算得1140N。由于实际车削过程使用条件的改变，根据《切削用量简明手册》查得车削过程的修正系数：KFf=1.17,Krof=1.0,KFC =0.75,则Ff=1140*1.17*1.0*0.75=1000N 根据C365L车床说明书(《切削用量简明手册》),进给机构的进给力Fmax=4100N(横向进给)因Ff

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：

粗车Φ100柱体左端面L=l+L1+L2+L3,由于车削实际端面d1=105,L1=2,L2=1.5,L3=0，则 L=(105/2)+2+1.5+0=56mm.T= 56÷(1.0×136)=0.4min 粗车Φ90柱体左端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3(其中d=90,d1=45,L1=2,L2=L3=0)=22.5+2+0+0=24.5mm T= 24.5÷(1.0×136)=0.18min。粗车Φ100右端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3(其中d=100,d1=45,L1=2,L2=L3=0)=27.5+2+0+0=29.5mm T= 29.5÷(1.0×136)=0.217min。

粗车Φ100外圆Φ450-0.6右端面L=l+L1+L2+L3=45+2=47 T= 47÷(1.0×136)=0.345min 本道工序工时为1.142 min 二 工序Ⅱ钻、扩、粗铰、精铰Φ20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角

1.加工条件

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔 机床：转塔车床C365L 2.计算切削用量

011

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（2）粗车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量 粗车外圆ap=1.75mm。2)确定进给量 由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为Ф90mm，则f=0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8--1.0，焊接耐用度T=60mm。3)确定切削速度VC 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=44 m/min .vccvTapfns1000vdw=147.6 r/min 按CA6140车床转速 选择与157.5r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度 V =47.728 m/min。4)计算基本工时：

T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.153min(3)粗车零件右端面

1）确定切削用量ap =2.5mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》：取进给量为0.4～0.5 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.45mm/r。

根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=14 m/min .vccvTapfns1000vdw=89r/min 按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度 V =15.7m/min。

（3）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T= 0.674min（4）车Ф90右端面及3x2槽

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根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=175 m/min .vccvTapfns1000vdw=558 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与5581r/min相近似 的机床转速n =560r/min,则实际切削速度V = 175.8m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算： 半精车Φ90柱体左、右端面Ф100右端面 L=［（d－d1）/2］+L1+L2+L3=78.5mm T= 78.5÷(0.3×560)=0.467min。（2）半精车Ф100外圆 用刀具1 1)确定背吃刀量a(即切深a)半车的余量为0.55mm，一次走刀完成，即a =0.55mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=103.071 m/min .vccvTapfns1000vdw=309.971 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与309.871r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.26min（3）半精车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量 半精车外圆ap=0.55mm。2)确定进给量

由《切削用量简明手册》表1.6，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为3.2，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm，则f=0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r，车

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刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，刀尖圆弧半径0.5mm 2.计算切削用量 半精车Ф100左端面

1)确定背吃刀量ap(即切深ap)半车的余量为0.35mm，一次走刀完成，即a =0.35mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.35mm，表面粗糙度为3.2，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=103.071 m/min .vccvTapfns1000vdw=316.235 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与316.235r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=1.158min 六 工序Ⅵ钻Ф 4mm孔，Ф铰6mm孔 选用Z525型摇臂钻床。（1）钻Ф 4mm孔 1）刀具选择：

由《工艺手册》选用高速钢锥柄标准麻花钻。2）确定切削用量：

查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由《切削用量手册》取V =0.46m/s=27.6m/min，由Z525钻床取n =1700r/min.故VC =21m/min.3)基本工时：

L1=10，L2=0，L=12.5 T= 0.07min(2)铰 Ф6孔 1）刀具选择：

高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6,耐用度T=60min。2）确定切削用量：（a）加工余量为2mm,故背吃刀量ap=1mm。查《切削用量手册》f=0.27

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给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=142.020 m/min .vccvTapfns1000vdw=452.292 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似 的机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=2.00min(3)精车 90右端面

1)确定背吃刀量a 精车的余量为0.8mm，一次走刀完成，即a =0.8mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径90mm、切削深度a =0.8mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.20~0.30 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.22mm/r。车刀耐用度T=60mm。3)确定切削速度V 根据《切削用量简明手册》表1.27 mxvyv=79.3 m/min .vccvTapfns1000vdw=280 r/min 按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与280r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 91m/min。

4）计算基本工时：

按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.29min（4）精车Ф450-0.017外圆

1)确定背吃刀量a(即切深a)精车的余量为0.15mm，一次走刀完成，即a =0.15mm。2)确定进给量

查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径45mm、切削深度a =0.15mm，表面粗糙度为0.8，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.2—0.3mm mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量

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ns1000vdw=24.05r/min 根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.29)取主轴转速n =65r/min.则实际切削速度为Vc =32.65m/min 当n =65r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.25×18×65=292.5mm/min.X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=300mm/min（6）计算基本工时

L=76.13 mm L1=50 mm L2=3 mm T=(L+L1+L2)/fm=(76.13+50+3)/300=0.43 min(二)精铣两侧面

（1）刀具选择同粗铣是相同的刀具（2）切削用量选择： ap=8，ae=0.5mm（2）由《切削手册》表3.3当机床X61W功率为4.5KW, 工艺系统刚性为中,用高速钢盘铣刀加工时,选每齿进给量取fz=0.08mm/z（3）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《切削手册》表3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为0.5mm,由《切削手册》表3.8,铣刀直径d0=160mm,则高速钢盘铣刀T=150min.（5）确定切削速度Vc 由《切削手册》表3,27 qvmxpyvuvpv=35*1600.2/1500.15*80.1*0.080.4*0.50.5*180vccvd0tapfaezz.1=107.8m/min =214.6r/min ns1000vdw

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.29)取主轴转速n =255r/min.则实际切削速度为Vc =128m/min 当n =255r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.08×18×255=367.2mm/min.X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=390mm/min（6）计算基本工时

L=76.13 mm L1=10 mm L2=3 mm T=(L+L1+L2)/fm=(76.13+10+3)/390=0.23 min 本道工序所用工时为0.66 min 九 工序Ⅸ钻 4—Φ9孔 1)刀具选择

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如何定位。

（1）以Φ100外圆的左端面为定位基准，用一个大底面限制三个自由度，并且用一个圆柱销限制两个自由度，实现定位准确。

（2）以Φ20孔的中心线为定位基准，用一个短圆柱销限制两个自由度，考虑到是大批大量生产，为了提高生产效率，为了缩短使用时间，准备采用机械夹紧。

（七）夹具设计

经小组人员讨论，决定设计第Ⅶ道工序钻4× 孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。第一节

设计要求

本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考试的问题。第二节

夹具设计的有关计算 一

定位基准的选择

由零件图可以知道，4× mm孔与零件中心孔轴线有尺寸要求，孔分布在中心孔轴线同心圆 68mm上，可以用中心短销定位。限制2个自由度，夹具的底板限制3个自由度，由于钻孔沿轴向自由度不需要限制，另外，对于 90突台铣削的两侧面与轴线有尺寸要求，分别为20mm和12mm,可以在钻模板设计一侧板限制该面转动，保证尺寸。然后利用钻模板和夹具夹紧零件。二

切削力及夹紧力计算 刀具： mm高速锥柄麻花钻 轴向力Ff=

当加工条件改变时，取KMF=1.3，所以

转矩

夹紧力主要克服切削的转矩： 三

定位误差分析

(一)定位元件尺寸公差的确定 夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：(二)零件规定孔 mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线

，右边孔距离轴线，已知孔位置主要由夹具体定位 误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。

夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则

夹具体与钻模板配合误差，有

＜

故误差不超过允许误差。

第三节

夹具结构设计及操作简要说明

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在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧 90突台。

装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。本夹具装配图和零件图，见附图。

四、参考文献

1、《机械制造技术基础》尹成湖主编2008年8月。高等教育出版社

2、《机械加工工艺手册》李洪主编2006年5月。陕西科学技术出版社。

3、《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编1995年10月

机械工业出版社

4、《切削用量简明手册》艾兴 肖诗纲 主编1995年10月

机械工业出版社

5、《机床夹具设计手册》徐鸿本主编2003年10月

辽宁科学技术出版社

6、《金属机械加工工艺人员手册》。上海科技出版社

8、《现代制造工艺设计方法》。段明扬主编2007年1月。

广西师范大学出版社

9、《金属机械加工工艺人员手册》。上海科技出版社

10、《机床夹具设计原理》。龚定安等主编