法兰盘机械加工基本工艺说明指导书.doc

一、零件分析
（一）零件作用
题目所给零件是法兰盘（见附图1），其为盘类零件，用于卧式车床上。车床变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮对的啮合。
（二）零件工艺分析
法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定位置规定。现分述如下：
1．以Φ80孔为中心加工表面
这一组加工表面涉及：Φ62±0.015孔及其倒角以及与其垂直端面，Φ80h11外表面，两个M64×1.5槽，Φ36 0+0.62孔以及与其垂直端面，Φ52g6外表面B及退刀槽，三个互成
120°Φ16.5阶梯孔两端面。
2．以A面为基准加工表面
这一组加工表面涉及：三个互成120°ф16.5阶梯孔，一种侧面C,一种平面D。
这两组表面之间有着一定位置规定，重要是：
Φ62±0.015孔对B端面径向圆跳动公差为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，并且保证它们之间位置精度规定。

二、工艺规程设计
（一）拟定毛坯制造形式
材料为HT15-33。考虑到法兰重要承受静压力，因而选用铸件。
（二）基面选取
基面选取是工艺规程设计中重要工作之一。基面选取得对的与合理，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，还会导致零件大批报废，使生产无法正常进行。
（1）粗基准选取。
按照关于粗基准选取原则（如果必要一方面保证工件上欲加工表面与不加工表面之间位置规定，则应以不加工表面为粗基准），孔Φ62±0.015与B端面有0.04mm圆跳动公差规定，现选取Φ52g6外表面B为粗基准，运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）精基准选取。重要应考虑基准重叠问题。当设计基准与工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算，这在后来还要专门计算，此处不再重复。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线出发点，应当是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定能得到保证。在生产大纲已拟定为大批生产条件下，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Φ16.5端面，粗、精车外圆Φ80h11及车倒角，车两个槽Φ64，车外圆Φ52g6、退刀槽及倒角，车端面A。
工序2 扩孔Φ62±0.015，扩孔Φ36 0+0.62 ，绞孔Φ62±0.015，绞孔Φ36 0+0.62
工序3 车两个槽M64×1.5，车孔Φ62±0.015倒角。
工序4 镗刀镗R3圆角
工序5 铣Φ80h11端面.
工序6 钻三个孔Φ16.5，钻三个孔Φ11。
工序7 拉槽6×6。
工序8 磨外圆Φ80h11，磨外圆Φ52g6。
工序9 铣侧面保证尺寸34.5mm
工序10 铣平面保证尺寸54mm
工序11 表面解决，检查入库。
2．工艺路线方案二
工序1 粗车Φ80h11外圆柱面，车Φ120外圆柱面，车Φ80h11端面及倒角，车Φ16.5端面及倒角，精车外圆Φ80h11，粗车Φ62±0.015孔，精车Φ62±0.015孔及倒角，车螺纹M64×1.5，车两个密封槽Φ64。
工序2 车Φ52g6端面，车端面A，车Φ52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔Φ36 0+0.62，精车孔Φ36 0+0.62。
工序3 钻三个孔Φ16.5，钻三个孔Φ11。
工序4 拉槽6×6。
工序5 镗刀镗R3圆角
工序6 铣侧面保证尺寸34.5mm
工序7 铣平面保证尺寸54mm
工序8 磨外圆Φ80h11，磨外圆Φ52g6。
工序9 表面解决，检查入库。

3．工艺方案比较与分析
上述两个工艺方案特点在于：方案一选取对孔Φ36 0+0.62进行锻造然后在机加工（扩、绞），对Φ62±0.015孔采用先扩后绞。在加工过程中，要进行七次装夹，用五套夹具，共八道工序。方案二选取对孔Φ36 0+0.62进行先钻后车，对Φ62±0.015孔采用先粗车后精车。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，方案工序更为简朴。在工序安排中，装夹次数越多，定位次数越多，导致定位误差也就越大，并且所用工时会越多。并且方案一没能完毕车螺纹M64×1.5工序。除此以外，方案二1、2工序可合并为一种工序，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，改进后详细工艺方案拟定如下：

工序1 除砂。
工序2 粗车Φ80h11外圆柱面，车Φ120外圆柱面，车Φ80h11端面及倒角，车Φ16.5端面及倒角，精车外圆Φ80h11，粗车Φ62±0.015孔，精车Φ62±0.015孔及倒角，车螺纹M64×1.5，车两个密封槽Φ64。（以Φ52g6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持Φ52g6外圆柱面）
车Φ52g6端面，车端面A，车Φ52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔Φ36 0+0.62，精车孔Φ36 0+0.62。（以Φ80h11外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持Φ80h11外圆柱面）
工序3 钻三个通孔Φ11，钻三个孔Φ16.5，惚沉头孔Φ16.5（以端面A为精基准，）
工序4 拉槽6×6。
工序5 镗刀镗R3圆角。
工序6 铣侧面保证尺寸34.5mm
工序7 铣平面保证尺寸54mm
工序8 磨外圆Φ80h11，磨外圆Φ52g6。
工序9 表面解决，检查入库。
将以上内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拟定
“法兰盘”零件材料为HT15-33，硬度为170-240HBS，毛坯重量为2.5kg,生产类型为大批生产，采用铸件。
依照上述原始资料及加工工艺，分别拟定个加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．外圆表面（Φ80h11，Φ52g6，Φ120）
外圆Φ80h11，表面粗糙度规定1.6µm,公差级别为 6级，查《机械加工技术手册》（如下简称《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）。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm,精车双边余量为2Z=1mm，查《手册》15-13(P567),选用磨削双边余量为2Z=0.4mm。
外圆Φ52g6，表面粗糙度规定为1.6µm，公差级别为 6级，查《手册》表3-9（P87）采用先车，然后再磨。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm，精车双边余量为2Z=1mm，查《手册》15-13(P567),选用磨削双边余量为2Z=0.4mm。
外圆ф120，选用粗车双边余量为2Z=2mm。
2．内孔表面（Φ62±0.015，Φ36 0+0.62 ）
内孔Φ62±0.015，查《手册》表3-9（P87），采用先粗车再精车。依照其尺寸，选用粗车双边余量为2Z=2mm，查《手册》9-11(P401),选用精车双边余量为2Z=0.4mm。
内孔Φ36 0+0.62，查《手册》表3-5（P74），为9级公差规定，查《手册》表3-9（P87），采用先钻孔后精车。依照其尺寸，选用钻孔双边余量为2Z=35.6mm，查《手册》9-11(P401),选用精车双边余量为2Z=0.4mm。
3．外圆端面加工余量及公差（Φ80h11及Φ52m6端面）
外圆Φ80h11端面粗糙度规定为3.2µm，轴向无公差规定。查《手册》表3-13（P91），粗铣表面粗糙度为3.2-6.3µm，可达规定，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.
外圆Φ52g6端面粗糙度规定为6.3µm，轴向无公差规定。查《手册》表3-13（P91），粗车表面粗糙度为3.2-6.3µm，可达规定，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.
4. Φ16.5端面
Φ16.5端面粗糙度规定为3.2µm，轴向无公差规定。查《手册》表3-13（P91），粗车表面粗糙度可达3.2µm，因而选用粗车即可。选用粗车加工余量为Z=1mm.
5．端面A
端面A粗糙度规定为1.6µm，轴向无公差规定。公差级别为 6级，查《手册》表3-9（P87）采用先车，然后再磨。依照其尺寸，选用粗车余量为Z=1mm，精车余量为Z=0.5mm，查《手册》15-13(P567),选用磨削余量为Z=0.2mm。
6. 侧面C,平面D
平面D距内孔Φ36中心距离为54mm，无公差规定，表面粗糙度规定为6.3µm，计算得其需切削量为6±0.5mm，依照《手册》P480论述，选用一次铣削成型。侧面C距内孔Φ36中心距离为34.5-0.40-0.20，表面粗糙度规定为6.3µm，公差为200µm，查《机械制图》表8.5（P232），为12级公差规定，计算得其需切削量为26.5±0.5mm。依照《手册》P480论述，选分四次铣削成型。
（五）拟定切削用量及基本工时
工序Ⅰ：除砂
工序Ⅱ：粗、精车Φ80h11外圆柱面，车ф120外圆柱面，车Φ80h11端面及倒角，车Φ16.5端面及倒角，，粗车Φ62±0.015孔，精车Φ62±0.015孔及倒角，车螺纹M64×1.5，车两个密封槽Φ64。（以Φ52g6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持Φ52g6外圆柱面）
车Φ52g6端面，车端面A，粗、精车Φ52g6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔Φ36 0+0.62，精车孔Φ36 0+0.62。（以Φ80h11外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持Φ80h11外圆柱面）
工件材料：HT150，HB=150,金属模锻造。
加工规定：车外圆Φ80h11及车倒角，表面粗糙度规定为1.6µm，6级公差规定；车两个槽M64×1.5；车外圆Φ52g6、退刀槽及倒角，表面粗糙度规定为3.2µm，6级公差规定；车端面A，表面粗糙度规定为6.3µm。
机床：C620-1卧式车床。
刀具：YT15外圆车刀、YT15端面车刀、YT15内圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸为16×25mm2。
切削用量：
1. 粗车Φ80h11外圆柱面
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm×25mm，ap=1mm,工件直径为80mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2）计算切削速度 依照《手册》表8-60（P381），切削速度计算公式为（寿命选60T）
Vc=CV×KV/(Tmapxfy)m/min
其中：CV=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
KMv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97。
因此 vc=158×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97/(600.2×10.15×0.80.40)
=71.85(m/min)
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×71.85/(3.14×80)=286(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(41+1)/286×0.8=0.18(min)
2. 精车外圆Φ80h11
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.6mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=102m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×102/(3.14×80)=406(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/406×0.6=0.17(min)
3. 车Φ120外圆柱面
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=1.0mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=85m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×85/(3.14×120)=225(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(15+1)/225×1.0=0.07(min)
4. 车Φ80h11端面及倒角
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.8mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=105m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×80)=418(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/418×0.8=0.12(min)
5. 车Φ16.5端面及倒角
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=35m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×35/(3.14×16.5)=675(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(8.3+1)/675×0.4=0.04(min)
6. 粗车Φ62±0.015孔
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.6mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=106m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×106/(3.14×60)=560(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/560×0.6=0.13(min)
7. 精车Φ62±0.015孔及倒角
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.4(mm/r)
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=112(m/min)
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×112/(3.14×60)=590(r/min)
4) 切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/590×0.4=0.18(min)
8.车螺纹M64×1.5
采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时走刀次数为i=4;精车螺纹时，走刀次数为i=2.螺距 t=1.5mm,因此进给量f=1.5mm/r.
1) 切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
粗车螺纹时： vc=21m/min
精车螺纹时： vc=35m/min
2) 拟定机床主轴转速
粗车螺纹时：n1=1000vc/(πd)=1000×21/(3.14×64)=105(r/min)
精车罗纹时：n2=1000vc/(πd)=1000×35/(3.14×64)=174(r/min)
3)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
粗车螺纹时：t1=(l+y+△)×i/nf=(15+1)×4/(105×1.5)=0.41(min)
精车螺纹时：t2=(l+y+△)×i/nf=(15+1)×2/(174×1.5)=0.12(min)
9. 车两个密封槽Φ64
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=84m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×84/(3.14×64)=418(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=2×(l+y+△)/nf=2×(2+1)/418×0.5=0.03 (min)
10. 车Φ52g6端面
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=90m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×90/(3.14×52)=551(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/551×0.5=0.04(min)
11.车端面A
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=1.0mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=82m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×82/(3.14×120)=218(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(35+1)/218×1.0=0.17(min)
12. 粗车Φ52g6外圆柱面
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=105m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×52)=643(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/643×0.5=0.04(min)
13. 精车Φ52g6外圆柱面倒角及退刀槽
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=125m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min)
14. 钻孔Φ36 0+0.62
1）进给量 f=0.2mm/r (见《手册》表10-15（P437）)
2）切削速度 Vc=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×36)=350(r/min)
4) 切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=22/(350×0.2)= 0.32(min)
15. 精车孔Φ36 0+0.62
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.3mm/r
2）切削速度 依照《手册》表8-60（P381）
vc=108m/min
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×108/(3.14×36)=950(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=(40+1)/950×0.3=0.15(min)
工序Ⅲ：钻三个通孔Φ11，钻三个孔Φ16.5，惚沉头孔Φ16.5
机床：摇臂钻床
刀具：高速钢钻头
切削用量：
1. 钻三个通孔Φ11
刀具材料：高速钢。
1）进给量 f=0.2mm/r (见《手册》表10-15（P437）)
2）切削速度 Vc=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×11)=1150(r/min)
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×0.2)= 0.21(min)
2. 钻三个阶梯孔Φ16.5 刀具材料：高速钢。
1）进给量 f=0.2mm/r (见《手册》表10-15（P437）)
2）切削速度 Vc=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）
3) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×16.5)=770(r/min)
4) 切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=3×(l+y+△)/nf=5/(770×0.2)= 0.1(min)
2. 惚沉头孔Φ16.5
工序Ⅳ：拉槽6×6
机床：卧式拉床L6120
刀具：高速钢拉刀
切削用量：
1）进给量 f 依照《手册》表8-58（P380）
取f=0.02mm
2）切削速度 依照《手册》表12-8（P462）
vc=30m/min
3) 拟定机床行程数
ns=z/f=6.0/0.3=20
4)切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=2×(l+△)× ns/(1000vc)=2×30×20/30=(min)

工序Ⅴ：用镗刀镗R3圆角，选刀具半径为3mm，机床为T740金刚镗床f=0.2mm/r,切削速度则V=100m/min则nω=1000V/πd=(1000×100)/π58=584r/min
Tm=(l+l1)/(nωf)=(2π×16+2)/(584×0.2)=0.19min

工序Ⅵ：铣平面保证尺寸54
机床：立式铣床X51
刀具：镶齿三面刃铣刀（高速钢）
切削用量：
1）进给量 f=2.0mm/r (见《手册》表13-8（P481）)
2）切削速度 Vc=20(m/min) (见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度 ap=6mm (见《手册》P480论述）
4) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min)
5) 切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=(l+y+△)/nf=48/(65×2.0)=0.37 (min)
工序Ⅶ：铣侧面保证尺寸34。5
1）进给量 f=2.0mm/r (见《手册》表13-8（P481）)
2）切削速度 Vc=20(m/min) (见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度 由于该工序余量较大（26.5±0.5mm），因此分四次铣削成型。
依照《手册》P480论述，普通铸铁件铣削深度为5-7mm,因此，前三次选用ap=7mm，第四次选用ap=5.5mm。
4) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min)
5) 切削工时 依照《手册》表8-56（P379）
tm=4×(l+y+△)/nf=100×4/(65×2.0)= 3.08(min)
工序Ⅷ：磨外圆Φ80h11，磨外圆Φ52g6。
机床：外圆磨床M1412
刀具：依照表15-2至15-7，选用WA46KV6P200×32×125型砂轮。
其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46#，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，
平型砂轮，其尺寸为200×32×125(D×B×D)。
切削用量：
1. 磨外圆Φ80h11
1）工件速度 VW=25m/min 见《手册》表15-12（P566）
2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min
径向fr= 0.015mm/双行程 (见《手册》表13-8（P480）)
3）切削深度 ap=0.03mm
4) 砂轮速度 v=35m/min
5) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×35/(3.14×200)=57(r/min)
6）加工工时
tm=2LZbK/1000fafr
式中，L—加工长度，40mm;
Zb—单面加工余量，0.2mm;
K—系数，1.10；
fa—工作台轴向移动速度；
fr—工作台来回一次砂轮径向进给量。
tm=2×40×0.2×1.1/（1000×2.0×0.015）=0.60（min）
2. 磨外圆Φ52g6
1）工件速度 VW=25m/min 见《手册》表15-12（P566）
2) 进给量 轴向fa=2.0mm/min
径向fr= 0.015mm/双行程 (见《手册》表13-8（P480）)
3）切削深度 ap=0.03mm
4) 砂轮速度 v=35m/min
5) 拟定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×35/(3.14×200)=57(r/min)
6）加工工时
tm=2LZbK/1000fafr
=2×10×0.2×1.1/（1000×2.0×0.015）=0.15（min）
工序Ⅸ：表面解决，检查入库。
最后，将以上各工序切削用量、工时定额计算成果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表2-6。

三. 参 考 文 献

【1】赵家齐主编．机械制造工艺学课程设计指引书．机械工业出版社，1997
【2】王绍俊主编．机械制造工艺设计手册．机械工业出版社，1985
【3】《金属机械加工工艺人员手册》修订组编．金属机械加工工艺人员手册．上海科学技术出版社，1983
【4】上海柴油机厂工艺设备研究所编．金属切削机床夹具设计手册．机械工业出版社．1984
【5】南京市机械研究所主．金属切削机床夹具图册．机械工业出版社
【6】吕周堂、陈晓光主编．互换性与技术基本．中华人民共和国科学技术出版社