法兰盘课程设计

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY

机械制造课程设计说明书

题目：法兰盘课程设计

学院：工学院

姓名：刘译文

学号：

专业：机械设计制造及其自动化

班级：1202

指导教师：蔡金平职称：讲师

二〇一五年一月

摘要

机械制造工艺课程设计是在我们基本完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这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，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：

1 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

2 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3 加强使用软件及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘的有关工艺规程的设计说明,由于本身能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢。

目录

摘要 (2)

目录 (3)

1. 零件的分析 (4)

零件的作用 (4)

零件的工艺分析 (4)

2. 工艺规程设计 (5)

确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 (5)

基准的选择 (5)

制定工艺路线 (6)

工艺路线方案 (6)

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (7)

确定切削用量及基本工时 (9)

设计小结 (25)

参考文献 (26)

1. 零件的分析

零件的作用

题目所给定的零件是法兰盘， 主要是用来安装在机床上，起到导向的作用

使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。外圆上钻有底部为φ7 mm 的定位孔，实现精确定位。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α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+α+β)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。

零件的工艺分析

法兰盘是一回转体零件,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 Φ12

.034.0130+-mm 外圆为中心d 的加工表面：

这一组加工表面包括：φ55mm 外圆、端面及倒角；φ130mm 外圆，过度倒圆R5； Φ42内孔及其左端倒角C1。

2.以Φ0018.055-外圆为中心的加工表面：

这一组加工表面包括： 端面，Φ130mm 外圆，端面，倒角C1；切槽3×3； 内孔的右端倒角C1。

3. 以Φ42025.00+mm 的孔为中心加工表面：

这一组加工表面包括： φ70mm 外圆，端面； φ130mm 外圆，端面，侧面；φ55mm 外圆；4x Φ12mm 孔和同轴的2x Φ7mm 孔。

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。

2. 工艺规程设计

确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状

零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，已达到中批生产的水平，

而且零件轮廓尺寸不大，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。

基准的选择

基准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，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

1）粗基准的选择

选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。

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Φ42mm孔为精基准。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，此处不在重复。

制定工艺路线

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合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，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。

工艺路线方案

工序 1 粗车φ130mm柱体左端面、外圆，粗车φ70mm，柱体左端面，外圆。工序 2 钻中心孔φ40mm，扩孔φ41mm，粗铰φ、精绞φ42mm孔。

工序 3 粗车右φ55mm柱体右端面、外圆。

工序 4 半精车φ130mm左端面，半精车φ70mm端面，φ42左侧倒角C1。工序 5 半精车右φ55mm外圆及右端面，倒角4x25°，半精车φ130mm右面，切槽3×3mm，车φ42孔右端倒角C1。

工序 6 精车φ130mm柱体左端面，精车φ70mm柱体左端面。

工序7 精车右φ55mm柱体外圆，精车φ130mm柱体右端面、外圆。

工序8 精铣φ130mm柱体的两侧面。

工序9 钻4xφ7mm透孔，扩孔深度6mm，φ12mm。

工序10 钻2xφ7mm孔。

工序11 钻φ8mm、扩、铰紧固孔。

工序12 划线刻字。

工序13 外圆无光镀铬。

工序14 检测入库。

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

根据上述原始资料及加工工艺，参照《机械制造设计技术基础课程设计指导教程》分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（单位mm）

确定切削用量及基本工时

工序 1 粗车φ130mm 柱体左端面、外圆，粗车φ70mm ，柱体左端面，外圆

1.加工条件

工件材料：HT200 δb=220MPa 砂型铸造 机床：CA6140卧式车床

刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm 2,γK =90ο,0γ=15ο,

0α=12ο,εγ=

2．计算切削用量 (1) 粗车Φ130mm 端面

1) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+考虑的模铸拔模斜度，p a =4mm 2) 进给量 f 根据《机械制造工艺手册》中,当刀杆尺寸为16×25 mm 2，

p a >3~5mm,以及工件直径为130时，f =~r

按CA6140车床说明书（见切削用量手册）取 f =r

3) 计算切削速度，按《切削用量手册》表,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)

v y x p m v c k f

a T C v v

v

=

(m/min)

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削用量手册》表,即Mv k = , sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。

所以 v

x x v c 35.015

.02

.05

.04

60342

=确定机的主轴

转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈?πx1006

.1581000504r/min 现选取w n =480r/min 。所以实际切削速度v=110r/min/。 5) 切削工时，按《机械制造工艺手册》表。L=

2

20

100-=40mm, 1l =2mm, 2l =0, 3l =0 tm=

f

n l w 321l l l +++=0.94802

40?+=(min) (2) 粗车Φ130mm 外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度

1) 切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。 2) 进给量， 根据《机械加工工艺手册》取f=r 3)计算切削速度 v y x p m v

c k f

a T C v v

v

=

＝132m/min

4)确定机床主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈?πx100132

1000420r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表与420r/min 相近的机床转速为480r/min 。现选取480r/min

所以实际切削速度 c v =1000s dn π=min /1501000480

100πm =??

5) 检验机床功率 主切削力c F 按《切削手册》表所示公式计算 c F ＝c c F c

F c F c F n

c y x

p F k v f

a C

其中 c F C ＝2985，c F x ＝，c F y ＝，c F n ＝， Mp k =F n b

)650

(

σ=65

.0)650

600(

= kr k =

c F =??65.0?15.0-?? 切削时消耗功率c P ＝4106x v F c c ＝4

106150

4.1122x x ＝(KW)

由《机械制造工艺手册》表7-4中CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为.转速为480r/min 时主轴传递的最大功率为.所以机床功率足够，可以正常加工。

6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力c F ＝.径向切削力p F 按《切削手册》表所示公式计算p F ＝p p F

Fp

p F

p F n c y x p F k v f

a C

其中 p F C ＝1940，p F x ＝，p F y ＝，p F n ＝，

Mp k =F n b

)650

(

σ=85

.0)650

220(

= kr k = 所以 c F =?9.0?6.0?3.0-?? 而轴向切削力 f F ＝f f F

Ff

f F

f F n c y x p F k v f a C

其中 f F C ＝2880，f F x ＝，f F y ＝，f F n ＝，

M k =F n b

)650

(

σ=0

.1)650

220(

= k k = 轴向切削力 f F =??5.0?4.0-?? 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=f F +μ(c F +p F )=442++203)=442+=

而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N(见《切削手册》表故机床进给系统可正常工作。 7)切削工时： t=

f

n l w 2

1l l ++ 其中l=10mm 1l =4mm 1l =2mm

所以 t=

0.9

4802

410?++＝

4) 确定机的主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈??106π126

1000378r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与378r/min 相近的机床转速为400r/min 。现选取w n =400r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /1331000

400

106πm =?? 5) 切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=30mm t m =f

n l w 21l l ++i=0.94002

??15=(min)

工序 2 钻中心孔φ40mm ，扩孔φ41mm ，粗铰φ、精绞Φ42mm 孔

(1) 钻Φ40mm 孔

机床：Z4025立式钻床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V. 1)进给量 据《切削手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ18时，取f=r （二） 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得V=35m/min.

3)确定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??18π35

1000min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与min 相近的机床转速为555r/min 。现选取w n =555r/min 。

所以实际切削速度

c v =

1000s dn π=min /4.311000

555

18πm =?? 4)削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =10mm;

2l =4mm; t m =

f

n l w 21l l ++ =0.3555105

?=(min) (2) Φ41mm 孔

根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为

钻f f )8.1~2.1(= 钻v v )3

1

~21(=

式中的钻f 、钻v ——加工实心孔进的切削用量。现已知

钻f =r(《切削手册》)表 钻v =min (《切削手册》)表 1) 进给量 取f=×=r 按机床选取r 2) 切削速度 v=×=min. 3) 定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??8.19π9

.161000min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与min 相近的机床转速为275r/min 。现选取w n =275r/min 。

所以实际切削速度

c v =

1000s dn π=min /4.171000

275

8.19πm =?? 4) 削工时，按《工艺手册》表。t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =10mm;

2l =4mm; t m =

f

n l w 21l l ++ =0.5275105

?=(min) (3) 粗绞孔至Φ、精绞孔至Φ42045

.00+mm

1) 进给量 取f=×=r 按机床选取r 2) 削速度 按切削手册选取v=×=min. 3) 定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??20π3

.191000min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与min 相近的机床转速为275r/min 。现选取w n =275r/min 。

所以实际切削速度

c v =

1000s dn π=

min /2.171000

275

20πm =?? 4) 工时，按《工艺手册》表。t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =7mm;

2l =3mm; t m =

f

n l w 21l l ++ =0.5275101

?=(min)

工序 3 粗车右φ55mm 柱体右端面、外圆

机床：CA6140卧式车床

刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16?25mm 2,γK =90ο,0γ=15ο,

0α=12ο,εγ=

(1) 粗车Φ0017.055-mm 端面

1) 切削深度。单边余量Z= 2) 计算切削速度 v y x p m v

c k f

a T C v v

v

=

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削手册》表,即 Mv k = ,

sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。所以 v

c v 35.015

.02

.09

.02

.160

342

??=

?????

确定机床主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈??50π187

1000553r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与553r/min 相近的机床转速为600r/min 。现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /941000

60050πm =?? 5) 切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=25mm;

1l =4mm; 2l =2mm; t m =

f

n l w 21l l ++i=600x0.931

x1=(min) (2) 粗车Φ0017.055-mm 外圆柱面

1) 切削深度 单边余量为Z= 分两次切除。 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=r

3) 计算切削速度

v y x p m v c k f

a T C v v

v

=

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削手册》表,即 Mv k = ,

sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。所以 v

c v 35.015

.02

.08

.02

.260

342

??=

?????

4) 确定机床主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈πx5089

1000x 753r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与753r/min 相近的机床转速为750r/min 。现选取w n =750r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /75.1171000

750

50πm x =? 5) 切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=41mm;

1l =4mm; 2l =0mm; t m =

f

n l w 21l l ++i=0.875045

?x2=(min)

工序 4 半精车φ130mm 左端面，半精车Φ70mm 端面，Φ42左侧倒角C1

(1) 半精车Φ130mm 端面

粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表.取f ＝r 机床主轴转速w n ＝480r/min 所以切削工时 tm=

f

n l w 321l l l +++=0.5480240?+＝（min ） (2) 半精车Φ70mm 端面

粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略 进给量f 根据《机械加工工艺手册》表 取f=r 主轴转速 n w =480r/min

所以切削工时 t m =f

n l w 2

1l l ++=

工序 5 半精车右φ55mm 外圆及右端面，倒角4x25°，半精车φ130mm 右侧面，

切槽3×3mm ，车Φ42孔右端倒角C1

(1) 半精车Φ0017.055-mm 端面

1) 切削深度 单边余量Z=

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=r 3) 计算切削速度 v y x p m v

c k f

a T C v v

v

=

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削手册》表,即 Mv k = ,

sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。

所以 v

c v 35.015

.02.02.02

.160342

??=

????? 确定机床主轴转速ns=

W

πd 1000c

v = ≈?πx50

187

1000553r/min

按机床说明书(见《工艺手册》表,与553r/min 相近的机床转速为600r/min 。现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度 c v =

1000s dn π=min /1181000

600

50πm =?? 5) 切削工时，按《工艺手册》表 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=25mm; 1l =4mm; 2l =2mm; t m =

f

n l w 21l l ++i=0.260031

??1=(min) (2) 半精车Φ0017.055-mm 外圆柱面

1) 切削深度 单边余量为Z=

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=r 3) 计算切削速度v y x p m v c k f

a T C v v

v

=

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削手册》表,即 Mv k = ,

sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。所以 v

c v 35.015

.02

.02

.02

.160

342

??=?????

确定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??50π96

1000578r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与578r/min 相近的机床转速为600r/min 。现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /941000

600

50πm =?? 5)切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=41mm; 1l =4mm; 2l =0mm; t m =f

n l w 21l l ++i=0.260045

?=(min)

工序 6 精车φ130mm 柱体左端面、外圆，精车φ70mm 柱体左端面

(1) 精车Φ130mm 端面

粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表.取f ＝r 机床主轴转速w n ＝480r/min 所以切削工时 tm=f

n l w 321l l l +++=0.24802

40?+＝（min ） (2)精车Φ70mm 端面

粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略

进给量f 根据《机械加工工艺手册》表 取f=r 主轴转速 n w =480r/min 所以切削工时 t m =f

n l w 2

1l l ++= min

工序 7 精车右φ55mm 柱体外圆，精车φ130mm 柱体右端面

(1) 精车Φ0017.055-mm 外圆柱面

1) 切削深度 单边余量为Z= 分两次切除。 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=r 3) 计算切削速度 v y x p m v c k f

a T C v v

v

=

其中：v C =342, v x =, v y =, m=。修正系数v k 见《切削手册》表,即 Mv k = ,

sv k = , kv k = , krv k = , Bv k =。所以 v

c v 35.015

.02

.01

.03

.060

342

??=

?????

确定机床主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈??50π96

1000585r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与585r/min 相近的机床转速为600r/min 。现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /941000

60050πm =?? 5)切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 2

1l l ++i ;其中l=41mm; 1l =4mm;

2l =0mm; t m =

f

n l w 21l l ++i=0.160045

?=(min) 4)确定机床主轴转速 ns=

W

πd 1000c v =

≈??90π134

1000458r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表,与458r/min 相近的机床转速为480r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=min /1351000

480

90πm =?? 5) 切削工时，按《工艺手册》表。 t m =

f

n l w 21l l ++i ;其中l=245

90-=; 1l =4mm; 2l =0mm;

t m =f

n l w 21l l ++i=0.248045.22?+=(min)

工序 8 精铣φ130mm 柱体的两侧面

(1) 粗铣φ130mm 的左平面。

机床：X51铣床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15.

铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2p a =10mm 所以有p a =5mm

2) 给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=~齿 按机床行选取f=齿

3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得

V=115min/s. 即V=min

4) 定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??100π9

.61000min 按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与min 相近的机床转速为min 。现选取w n =min 。

所以实际切削速度c v =

1000s dn π=

min /1.71000

5

.22100πm =?? 当w n =min 时，工作台的每分钟进给量m f 应为

m f =fZ w n =??， 查机床说明书有m f =60(mm/min)

5) 削工时，按《工艺手册》表。 t 1m =

m

21f l l l ++=6090=(min) t 2m =6045

=(min) 铣两次的总时间为t m =+= (2) 粗铣φ130mm 的右平面。

机床：X51铣床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15.

铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40/ 1) 切削深度 4p a =20mm 所以有p a =5mm

2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=~齿 按机床行选取f=齿

3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得

V=115min/s. 即V=min

4) 确定机床主轴转速

ns=

W

πd 1000c v =

≈??100π9

.61000min 按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与min 相近的机床转速为min 。现选取w n =min 。

所以实际切削速度

c v =

1000s dn π=min /1.71000

5

.22100πm =?? 当w n =min 时，工作台的每分钟进给量m f 应为

m f =fZ w n =?? 查机床说明书有m f =60(mm/min) 5) 切削工时，按《工艺手册》表 t m =

m

21f l l l ++=6090=(min) 铣4次的总时间为4t m = =6min (3) 精铣上两平面

1) 切削深度 查《机械加工工艺师手册》表10-119,取p a =1mm