异形法兰盘的工艺工装设计

异形法兰盘的工艺工装设计
摘要：法兰盘是一种使管子与管子之间相互连接的零件，在管端连接。法兰上有孔眼，可以穿螺栓，使两个法兰之间紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件指带有法兰（突缘或接盘）的管件。它可由浇铸而成，然后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。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。
通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。
关键词：连接  法兰盘应用

Process equipment design of special-shapeed flange
Abstract：Flange pipe and tube is connected parts. Connected to pipe end. There are hole flange can be bolted to wear so that the two flange abuts. With liner sealing flange between. Flange pipe flange with means (or access plate nosing) of the tube. It can be cast from, but also may pose a thread connection or welding. Flange connected by a flange, a gasket and nut composed of a number of bolts. On the flange gasket sealing surface between the two, fastening nut, the gasket on the surface pressure reaches a certain value after the deformation, and fill uneven sealing surface, the leakage is not so closely linked. Some fittings and equipment has its own flange,

Popular speaking, the role of flange makes pipe is fixed and sealed junction.

Keywords: flange connection application
目  录
 一、序言……………………………………………………………………7

1、零件的分析……………………………………………………………7

2、零件的作用 ……………………………………………………………  7

二、工艺规程设计………………………………………………………….7

1、确定毛坯的制造形式………………………………………………7

2、定位基准的选择…………………………………………………… 7

3、制定工艺路线…………………………………………………………8

4、毛坯尺寸的确定与机械加工余量……………………………………..9

5、确定切削用量及基本工时…………………………………………….10

三、夹具设计……………………………………………………………… 18

1、问题的提出……………………………………………………..  18

2、夹具设计…………………………………………18

3、夹具结构设计及操作简要说明………………………………. 19 

四、参考文献……………………………………………………………….20
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 俩端面；
3 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孔中心轴的跳动度为 ；
（2）Ф90mm 右端面与 Ф45 mm孔中心轴线的跳动度为 。
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）
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
   1  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。
1 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 钻Φ4孔，铰Φ 6孔。
(九)工序Ⅸ 磨削Φ100的右端面，Φ90外圆及左右端面，Φ45外圆。
(十)工序Ⅹ    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  半精车Φ100外圆，Φ90外圆。 
(五)工序Ⅴ  半精车零件左端面。
(六)工序Ⅵ      精车Φ100外圆，并倒Φ100，Φ90的倒角。
(七)工序Ⅶ  精车零件在端面。
(八)工序Ⅷ 粗铣  Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。
(九)工序Ⅸ      钻 4—Φ9孔。
(十)工序Ⅹ      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
=230r/min
按机床选取n =238r/m,故=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：扩=（1/2~1/3）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
=93~140r/min
按机床选取n =136r/m,故=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=7.9m/min
=125.8 r/min
按机床选取 =136 r/min
所以实际切削速度=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，     
  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
=57.46 m/min
=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 的机床转速n =200r/min,则实际切削速度V = 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
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