法兰盘零件的加工工艺规程和专用夹具设计.docx
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1、毕业设计(论文)1绪论1.1研究背景及意义 法兰盘是指在一个类似盘状的金属体的周边开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,连接于管端。法兰盘上有孔眼,可穿螺栓,使使两法兰紧连,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,并填满密封面上的凹凸不平处,使联接严密补漏。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。本次设计的意义是:首先要明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械
2、性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。为了能具体确切的说明过程,使工件能按照零件图的技术要求加工出来,就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件,学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。在整个毕业设计过程中,我们将学习到更多的知识。1.2国内外研究或生产现状法兰盘在国内外的现状:法兰盘由英国传入我国,早期的工人将Flange音译为法兰。法兰盘在我国机械行业、建筑行业和水利水电行业应用及其广泛,自上世纪90年代以来,日本在我国开辟法兰市场之后,紧接着韩国和欧美等国也蜂拥而至,导致我国法兰市场的份额大增。近几年来,我国在法兰的制造领域和研发领域取得了一定的
3、突破,因产业链和市场的影响,加上政策的支持,大量的工厂和个人加工作坊开始大批量的生产和销售法兰成品。经调查发现,近几年全球在法兰方面的市场容量联创新高,产销规模大幅增加,价格也居高不下。由此导致的研究领域在开发法兰产品方面也加快了步伐,各种类型和功能的法兰产品层出不穷。1.3课题研究内容及章节安排本课题研究主要内容:CA6140车床法兰盘加工工艺规程及夹具设计(1)读图对零件进行工艺分析。(2)选择毛坯的制造方式。(3)从实际出发拟定详细的加工工艺路线。表示零件的加工顺序及加工方法,分出工序,安装或工位及工步等。通过查阅相关手册确定各工序所使用的机床型号、刀具、进刀量、切削余量、夹具及量具等。
4、章节安排:第一章,绪论。第二章,零件分析。第三章,毛坯的选择。第四章,加工工艺规程。第五章,专用夹具设计。2零件分析2.1生产类型生产纲领是指企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。年生产纲领包括备品和废品在内的某产品的年产量,其计算公式为N=Qn*(1+ a+b)。 (2.1)由于此次不为某个具体企业设计,故采用批量生产。2.2零件的工作状态及工作条件CA6140车床法兰盘位于丝杆末端,其主要用途是标明刻度,实现纵向进给,用来连接主轴与卡盘,起中间连接的作用。2.3零件的结构分析法兰盘属于盘类零件,又类似于中空套筒,拥有三个圆柱面和一个被截取的圆柱面,被截取面拥有四个透孔,主要起连接作用,
5、拥有圆倒角和斜倒角,且零件中间空心,在大端表面可以进行刻字,用来标明刻度,在小端处拥有退刀槽,在侧面有一个透孔,起固定作用。2.4零件的技术条件分析2.4.1,表面本身的要求大端外端面表面粗糙度 Ra1.6, 100圆柱面表面粗糙度Ra0.8,B面表面粗糙度Ra0.4,90圆柱面表面粗糙度Ra6.4,90外端面表面粗糙度1.6,90被截取小断面表面粗糙度Ra3.2,90被截取大断面表面粗糙度Ra3.2,45圆柱面表面粗糙度Ra0.8,6内孔表面粗糙度Ra3.2,其余均为6.32.4.2,零件所需加工表面(1)以20为基准,可加工表面为:100的外端面及其圆柱面,45的圆柱面及其倒角,90的圆柱
6、面及其两截取平面,45的圆柱面及其倒角和外端面。(2)以45外端面为基准,可加工表面为:90的两端面,100的内断面。(3)以45外端面和20为基准,可加工表面为:4,6孔。(4)以90截取平面和20中心轴线为基准,可加工表面为:9透孔。2.4.3,零件表面间的位置要求(1) 100的外端面与20轴的形位公差为0.03mm。(2) 90的右端面与20轴的形位公差为0.03mm。2.5零件的材料及切削加工性 零件材料为HT200,即灰口铸铁,其标准为GB/T9439-2010,其最低抗拉强度为200MPa,材料硬度为163-255HBS,化学成分有C:3.0-3.6 S:=0.12 P:0.15
7、 Mn:0.6-1.0 Si:1.4-2.0 适用范围为抗拉强度和塑形低,但铸造性能和减震性能好,主要用来铸造汽车发动机气缸,气缸套,车身车床等承受压力及震动部件。机械性能良好,铸铁级别:较高强度铸铁,基本为珠光体,强度,耐磨性,耐热性均较好,减震性也良好,铸造性能较好,需要进行人工时效处理。工作条件:1,承受较大应力的零件(弯曲应力0.49Mpa 3,要求一定的气密性或耐腐蚀性介质。2.6零件图图2.1 零件图3毛坯的设计3.1毛坯种类的确定零件的材料据上所述:HT200,所以毛坯为铸铁体,根据其生产批量考虑,铸件可成批生产,又根据零件的结构与尺寸大小考虑,结构相对简单,且大小为中小型零件,
8、适合采用铸造方法。从零件的力学性能考虑,由于HT200的铸造性能好,且强度硬度高,可以更好的起连接作用。从技术经济性来讲,铸铁体的成本相对较低。最终确定毛坯为铸铁体。3.2,毛坯的工艺选择3.2.1铸造孔的选择据资料得,本零件为金属型铸造,且成批生产,可铸造的孔的最小尺寸是10-20mm。,由于零件三维最大孔为9mm,即毛坯不可铸造孔。3.2.2铸造壁的确定 查资料得,金属型铸造且材料为铸铁,其铸造壁厚最小为4.5mm,零件最小壁厚为8mm,可以铸造。3.2.3铸造壁间距的确定查资料得,金属型铸造壁最小为4mm,零件最小壁间距为20mm,可以铸造。3.2.4起模斜度根据测量面高度为100mm且
9、为金属模样,查资料得起模斜度为0.5度,起模距离为1mm。3.2.5铸造圆角半径查资料得,金属型铸造圆角半径公式为R=(1/4-1/6)*(A+B) (3.1)由毛坯图可知A=11,B=14 R=1/4-1/6)*(11+14)=5取R为5mm。3.2.6毛坯的余量及公差的确定根据生产类型为成批生产,铸造为金属型铸造,且材料为灰铸铁,选用尺寸公差(MT)等级为7级,加工余量(MA)等级为F,根据铸件基本尺寸与等级确定铸件的尺寸公差为1.1,0.78,1.0,加工余量数值为单侧1.5mm,两侧2.0mm,单侧加工时,最小极限尺寸为1/2MT,两侧加工时,最小极限尺寸为1/4MT,由此可得毛坯图如
10、下所示:图3.1 毛坯图4工艺规程的设计4.1定位基准的选择定位基准在最初的工序中是铸造,锻造或者轧制等得到的表面这种未加工基准称粗基准,而加工过的基准称为精基准。在工作上特意做出的基准称辅助基准,所以为了保证工艺过程顺利进行,应先考虑精基准加工表面,后选择粗基准来加工精基准表面,特殊工序考虑辅助基准。4.1.1精基准的选择在选择精基准时,应用工序基准来作为精基准,实现“基准重合”原则,以免产生基准不重合度误差。首先选择州孔20作为精基准,因为100的外端面和90的外端面均对20表面有跳动形位误差。再选择20的中心轴线为加工精基准,可以加工100,90,45的外圆面,同时,以90的外端面为基准
11、加工90的内端面和100的内端面,符合“基准重合”原则。在加工90外圆两侧面时,应以20孔为精基准,加工右侧面,再以右侧面为基准加工左侧面,符合“自为基准”原则。4.1.2粗基准的选择在选择粗基准时,如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求,应以不加工表面为粗基准。如果在工件上有很多不需要加工的表面,则应以与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准,而且粗基准一般只能使用一次,以免产生较大的位置误差。根据以上相关原则,选用45外圆面与90外端面为粗基准,采用三爪卡盘固定45外圆面,限制5个自由度,在以90外端面为基准,限制一个自由度,总限制6个自由度。4.2表面加工方法的选择
12、根据零件的表面粗糙度,查资料的下表。表4.1 加工方案表加工表面 表面粗糙度Ra/um加工方案100外圆面71.6粗车-半精车-精车100外端面60.8粗车-半精车-精车B面50.4粗车-半精车-精车-抛光90外圆面60.4粗车-半精车-磨削90外端面71.6粗车-半精车-精车45外圆面70.8粗车-半精车-精车45外端面71.6粗车-半精车-精车90侧远平面93.2粗铣-半精铣90侧近平面60.4粗铣-半精铣-精铣-刮研6孔83.2钻-铰4孔16.3钻9孔16.3钻20孔80.8钻-扩-粗铰-精铰4.3加工顺序的安排4.3.1加工阶段的划分其加工阶段可以划分为四个阶段,即粗加工阶段,半精加工
13、阶段,精加工阶段,光整阶段。在粗加工阶段,主要是对100外端面,100外圆面,B面,90外圆面,90外端面,45外圆面,90侧左端面,90侧右端面,45外端面,再钻20内孔,钻4,6,9孔。半精加工阶段,主要是对粗加工阶段所加工的面进行半精加工。精加工阶段,主要是对100外端面,100外圆面,90外端面,45外端面,进行精加工。光整阶段,主要对B面,90外圆面,45外圆面,90侧右端面进行最后光整,完成整个工序。4.3.2机械加工顺序的安排对于毛坯,应首先安排划线工序,为精基准加工提供基准,且根据“先基面后其他”的原则,所以首先加工精基准,即45外圆及90外端面。按照“先主后次,先粗后精”的顺
14、序,对精度要求较高的各主要表面进行粗加工,半精加工和精加工,即先粗加工后精加工,且先加工零件100外端面,加工表面,后加工4,6,9和槽32等次要面。根据先面后孔”的原则,先加工零件的各个表面及外圆面,后钻孔。由上可得,加工顺序为:基准最先-粗加工面-半精加工面-精加工面-钻孔。4.3.3确定最终工艺路线工序00,铸造毛坯。工序05,以45外圆面和90外端面为基准,粗加工100外端面及外圆面,B面,90外圆面,制倒角。工序10,以100外端面及外圆面为基准,粗车45外圆面及外端面,90外端面,制倒角。工序15,以 45外圆及 90外端面为基准,钻 20孔。工序20,检查1.工序25,以45外圆
15、面和90外端面为基准,半精加工100外端面及外圆面,B面,90外圆面,制倒角。工序30,以100外端面及外圆面为基准,半精车45外圆面及外端面,90外端面,制倒角。工序35,检查2。工序40,以45外圆面和90外端面为基准,精加工100外端面及外圆面,B面,90外圆面,制倒角。工序45,以100外端面及外圆面为基准,精车45外圆面及外端面,90外端面,制倒角。工序50,检查3。工序55,以20孔和100外端面为基准,粗铣90侧距中心线34mm的面。工序60,以20孔和90侧距中心线34mm面为基准,粗铣90侧离中心线24mm的面。工序65,以20孔和90侧距中心线34mm面为基准,精铣90侧离
16、中心线24mm的面。工序70,以20孔和90侧距中心线24mm面为基准,半精铣90侧离中心线34mm的面。工序75,以20孔和100外端面为基准,钻9孔。工序80,以20孔和90外端面为基准,钻4孔,再铰6孔。工序85,以20孔和100外端面为基准,磨90外圆面,45外圆面。工序90,以20孔和90侧距中心线34mm面为基准,刮研90侧离中心线24mm的面。工序95,抛光B面。工序100,划线刻字。工序105,100外圆面无光镀锘。工序110,检查4。4.4,加工余量的确定由前面的加工工艺路线及其特性,确定各个面,孔的加工余量及尺寸,如下所示:100外圆面粗车余量:1mm 半精车余量:0.4m
17、m 精车余量:0.1mm上偏差:-0.12mm 下偏差:-0.34mm100外端面粗车余量:1mm 半精车余量:0.7mm 精车余量:0.3mm上偏差:-0.35mm 下偏差:-0.54mmB面侧面粗车余量:1mm 半精车余量:0.7mm 精车余量:0.3mm上偏差:-0.35mm 下偏差:-0.54mmB面底面粗车余量:1mm 半精车余量:0.4mm 精车余量:0.1mm上偏差:0mm 下偏差:-0.6mm90外圆面粗车余量:1mm 半精车余量:0.4mm 精车余量:0.1mm上偏差:-0.35mm 下偏差:-0.54mm90外端面粗车余量:1mm 半精车余量:0.7mm 精车余量:0.3m
18、m上偏差:-0.35mm 下偏差:-0.54mm45外圆面粗车余量:1mm 半精车余量:0.4mm 精车余量:0.1mm上偏差:0mm 下偏差:-0.017mm45外端面粗车余量:1mm 半精车余量:0.7mm 精车余量:0.3mm上偏差:-0.25mm 下偏差:-0.39mm20孔钻:18mm 扩:19.8mm 粗铰:19.94mm 精铰:20mm上偏差:+0.045mm 下偏差:0mm90侧距中心线24mm面粗铣余量:10mm 半铣余量:1mm 上偏差:0mm 下偏差:-0.22mm90侧距中心线34mm面粗铣余量:10mm 半铣余量:1mm 上偏差:0mm 下偏差:-0.22mm90侧距
19、中心线24mm面粗铣余量:20mm 半铣余量:1mm 上偏差:0mm 下偏差:-0.22mm6孔钻:5.8mm 铰:6mm 上偏差:+0.03mm 下偏差:0mm4孔钻:4mm上偏差:+0.03mm 下偏差:0mm9孔钻:9mm上偏差:+0.03mm 下偏差:0mm4.5,确定切削用量及基本工时在确定切削用量和基本工时的过程中,首先根据机械加工工艺手册确定每个工序的切削用量,选择合适的机床,再根据切削用量手册确定选用刀具及刀具的各个角度,切削速度,修正系数等等,再通过机床的转速得到功率,确定能否加工,最后通过切削用量和刀具行程,得到最终工时。修正系数有:Ktv:刀具材料在发生改变时切削速度的修
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