1、江蘇農林職業技術學院成人高等教育專科畢業設計（論文）題目：“法蘭盤”零件的數控加工工藝規程制定及外圓加工工序專用機床夾具設計 學 校： 專 業： 數 控 班 級： 學生姓名： 指導教師： 教師職稱： 講 師 二0一一年 月 日目 錄設計任務書課程設計說明書正文序言一.零件的分析 （一）零件的作用（二）零件的工藝分析二、工藝規程設計（一）確定毛配的制造形式（二）基面的選擇（三）制定工藝路線（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定（五）確定切削用量三、夾具設計四、課程設計心得體會五、參考文獻 江蘇農林成人高等教育專科畢業設計（論文）任務書題目：“法蘭盤”零件的數控加工工藝規程制定及XX工序專用

2、機床夾具設計(年產量4000件)內容：1、零件圖及三維建模 各一份2、毛坯圖 1張3、機械加工工藝過程卡片 1張4、機械加工工序卡片 1套5、夾具設計裝配圖及三維建模 1份6、夾具設計零件圖及三維建模 12張7、畢業設計說明書 1份序言 畢業設計是我們在學完了學院的全部基礎課程、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的。只是我們進行畢業設計之前對所學個課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，它在我們學院學習生活中占有十分重要的地位。 就對我個人而言，我希望能通過這次畢業設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為以后參加祖國現代化建

3、設打下一個良好的基礎。 由于能力有限，設計上有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一、零件的分析（一）、零件的作用 法蘭盤又叫突緣，是使管子與管子相互連接的零件法蘭上有孔眼，可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭連接就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。有的管件和器材已經自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接，法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力，在工業管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。在家庭內，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個鍋爐房或者生產現場，到處都是法蘭連接的管道和器材，通俗的講，法蘭盤的作用就是使得

4、管件連接處固定并密封。(二)零件的工藝分析 法蘭盤有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求。現分述如下：1、62d11與87的加工表面。這一組加工表面包括：一個C1的倒角，一個2*0.5的切槽，62的外圓和87的外圓。其中，主要加工表面為62的外圓和87的外圓。2、62d11與87端面與62d11中心線。這一組加工表面包括；一個50的內孔，一個31的內孔。3、87的下表面。這一組加工表面包括：4個沉頭孔，一個40的孔，R2的圓弧倒角，平臺78,5，和一個R10的槽。這三組加工表面其中有兩組有一定的位置要求，主要是:（1） 62d11上表面和87上表面的平行度公差為0.02mm。（2） 62d1

5、1上表面和87上表面與62d11中心線的垂直度公差為0.02mm。由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工第二組加工表面，然后借助于專用夾具加工第一組加工表面，能保證它們之間的位置精度要求。二、工藝規程設計（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為灰鑄鐵。考慮到法蘭盤經常用于管子與管子相互連接，零件在工作過程中承受的較小的負荷，因此應該選用鑄件，保證零件的工作可靠性。由于年產量為4000件，已達到大批量生產的水平，而且零件的輪廓尺寸并不大，故可采用鑄造成型。這對于提高生產率、保證加工質量是有利的。（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證加工質

6、量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件的大批報廢，使生產無法進行。1.粗基準的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓作粗基準是完全合理的。但對本零件來說，先以不加工表面87的外圓表面做基準，打孔、然后加工可加工表面。由于零件的外形機構，所以零件在銑床上可以用三抓卡盤卡住62外圓柱面，以62作為銑床上的粗基準。2.精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。（三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發點，應當是零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以采用萬能機

7、床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 1.工藝路線方案一 工序1：粗車端面 工序2：精車端面 工序3: 粗鏜50、31的內孔 工序4：半精鏜50、31的內孔 工序5：粗銑端面保證總長 工序6：鉆孔 工序7：擴11的四個沉頭孔 工序8：粗銑R10圓弧 工序9：粗銑平臺 工序10：粗車62、87的外圓和C1的倒角和R3的圓弧 工序11：半精車62、87的外圓和C1的倒角和R3的圓弧 工序12：精車62、87的外圓和C1的倒角和R3的圓弧 工序13：切2*0.5的槽和倒角 工序14：終檢 2.工藝路線方案二 工序1：粗車端面 工序2：精車端

8、面 工序3: 粗鏜50、31的內孔 工序4：半精鏜50、31的內孔 工序5：粗車62的外圓和倒角C1 工序6：半精車62的外圓和倒角C1 工序7：精車62的外圓和倒角C1 工序8：切2*0.5的槽和倒角 工序9：粗銑端面保證總長 工序10：鉆孔 工序11：擴11的四個沉頭孔 工序12：粗銑R10圓弧 工序13：粗銑平臺 工序14：粗車87的外圓和R3圓弧 工序15：半精車87的外圓和R3圓弧 工序16：精車87的外圓和R3圓弧 工序17：終檢 3工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于:制定工藝路線的出發點，應當使零件的幾何形狀，尺寸及位置精度等技術要能得到合理的保證，并且使生產成本中

9、盡量少。方案一是以加工5031的內孔，然后上銑床，最后加工外圓表面。而方案二則是先加工內孔再加工62的外圓，再調頭加工87的外圓，最后，上銑床。經比較可見，方案一較容易保證位置精度，并且定位及裝夾都比較少，而方案二則與之相反。故采用工藝過程如下:工序1：粗車端面工序2：精車端面 工序3: 粗鏜50、31的內孔 工序4：半精鏜50、31的內孔 工序5：粗銑端面保證總長 工序6：鉆孔 工序7：擴11的四個沉頭孔 工序8：粗銑R10圓弧 工序9：粗銑平臺 工序10：粗車62、87的外圓和C1的倒角和R3的圓弧 工序11：半精車62、87的外圓和C1的倒角和R3的圓弧 工序12：精車62、87的外圓和

10、C1的倒角和R3的圓弧 工序13：切2*0.5的槽和倒角 工序14：終檢（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為灰鑄鐵，最低抗拉強度150Mpa，硬度為163-241HBW,毛坯的重量約為5kg，生產類型為大批量生產，因而采用砂型機械造型及殼型。1. 機械加工余量查簡明手冊表2.2-5知灰鑄鐵采用砂型機械造型及殼型時，灰鑄鐵尺寸公差為CT8-CT10級，此處選為CT9級。查表2.2-5選擇加工余量MA為G級，根據機械加工灰鑄鐵的最大輪廓尺寸由2.2-4，可查各加工表面加工余量，如下：法蘭盤各加工表面加工余量加工表面單邊余量/mm雙邊余量50、31的內孔2.5562、8

11、7的外圓2.5527的總長2.552.確定工序尺寸（1）. 50、31的內孔毛坯為鑄造孔，兩內孔精度要求介于IT9-IT10之間，參照簡明手冊表1.4-7及2.3-9確定工序尺寸及余量為：粗鏜50：49.7mm 2Z=4.7mm半精鏜50：50mm 2Z=0.3mm粗鏜31：30.75mm 2Z=4.75mm半精鏜31：31mm 2Z=0.25mm(2). 62、87的外圓兩外圓精度要求介于IT6-IT9之間，參照簡明手冊表1.4-6和2.3-3確定工序尺寸及余量：粗車62：63.4mm半精車62: 62.3mm 2Z=1.1mm精車62: 62mm 2Z=0.3mm 粗車87：88.4mm半

12、精車87：87.3mm 2Z=1.1mm精車87：87 2Z=0.3mm （3）.車削端面車削端面。端面的精度要求介于IT8-IT9之間，參照簡明手冊表2.3-5確定工序尺寸及余量為：粗車：2Z=1.8mm精車：2Z=0.7mm (4).銑端面銑端面。端面的精度要求介于IT12-IT14之間，確定工序尺寸及余量為：粗銑：Z=2.5mm （5）.四個沉頭孔四個孔為實心。沉頭孔的的精度要求介于IT12-IT13和IT10-IT11之間，確定工序尺寸及余量為：鉆孔：7mm擴孔: 11mm 2Z=4mm3.確定毛坯基本尺寸 （1）.由簡明手冊表2.2-1查得灰鑄鐵加工尺寸公差如下：法蘭盤灰鑄鐵加工尺寸

13、公差毛坯尺寸/mm公差/mm按“對稱”標注結果/mm321.8452261.8672.2932.2 (2).加工表面的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取的相應加工余量即可所得毛坯尺寸如下表：法蘭盤毛坯尺寸零件尺寸/mm單邊加工余量毛坯尺寸272.532mm502.545mm312.526mm622.567mm872.593mm4.“法蘭盤”鑄件毛坯圖如下:毛坯圖（五）確定切削用量及基本工時工序1：粗車削端面,本工序采用計算法確定切削用量1加工條件工件材料：HT150，硬度為163-241HBW, 鑄造加工要求：粗車端面機床：CK6140臥式車床刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16x25mm,Kr

14、=,r=,2計算切削用量（1）.粗車端面確定端面最大的加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為2.5mm，考慮到要達到零件所需的粗糙度還需要精車，而精車需要0.7mm，此時實際端面最大加工余量可按=1.8mm， =1 mm, 分倆次加工確定進給量f:根據切削用量簡明手冊（第三版）（以下簡稱）切削手冊表1.4，當刀桿為16x25 mm,3mm, 以及工件直徑為62mm時。f=0.6-0.8按CK6140機床說明書f=0.6mm/r1）.計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）V=式中式中=158,=0.15,=0.4,m=0.2,見切削手冊表1.28，即=1

15、.51，=0.8，=1.18， =0.73，=0.97所以=86.2m/min 2).確定機床主軸轉速：=按機床說明書，機床主軸轉速409.73r/min,切削速度為86.2m/min3).計算切削公時：按工藝手冊表6.2-1取L=2mm,=3mm,=0=4).檢驗機床功率：主切削力按切削手冊表1.92所示公式計算：=式中 式中=795 =1 =0.75 =0=()=0.9，=0.89 所以 =795*0.9*0.89N=2554.8N切削時消耗功率為=kw=3.67kw工序2：精車端面1).背吃刀量：長度方向單邊余量為0.7mm，可一次切除2).進給量：根據切削手冊表1.4取 =0.43).

16、計算切削速度：見切削手冊表1.27 = = =4).確定主軸轉速：=按CK6140機床說明書，主軸轉速為,切削速度為5).計算切削工時：按工藝手冊表6.2-1取 =2 =3 =0工序3：粗鏜50，31的內孔，本工序采用計算法確定切削用量1) 加工條件工件材料：HT150，硬度為163-241HBW，鑄造加工要求：粗鏜50，31的內孔機床：CK6140數控機床刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸16*25，圓形鏜刀直徑10mm，鏜桿伸出長度50mm，2 計算切削用量（1）粗鏜50，31的內孔1） 確定內孔的最大加工余量：已知毛坯內孔直徑的雙邊加工余量為5mm，但是考慮到毛坯粗鏜達不到所需的粗糙度，需

17、半精鏜才達到粗糙度，而半精鏜的加工余量為0.3mm ,所以毛坯內孔直徑的雙邊最大加工余量為4.7mm，分三次加工，計2） 確定進給量f：根據切削用量簡明手冊（第三版）（以下簡稱）切削手冊表1.5，當鏜刀直徑為10mm，鏜桿伸出長度50mm，以下工件內孔直徑50mm,31mm時按CK6140數控車床取3） 計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命T=60mm）式中=189.8,=0.15,=0.2,m=0.2,見切削手冊表1.28，即=1.51，=0.8，=1.04， =0.81，=0.97。=114.273m/min 4） 確定機床主軸轉數=按機床說明書，機床主軸轉速80

18、8.73r/min,切削速度為114.273m/min5）計算切削公時：按工藝手冊表6.2-1取L=2mm,=3mm,=0=工序4：半精車50，31的內孔1).背吃刀量：單邊加工余量可一次切除2).根據切削手冊表1.63).計算切削速度：見切削手冊表1.27式中4).確定機床主軸轉速按數控機床CK6140機床轉速為1075r/min, 切削速度為151.9m/min 工序5:粗銑端面加工條件加工要求：粗銑端面機床：VW650刀具：立銑刀，刀具材料為高速鋼，周齒=端齒=，2. 切削用量的計算1) 背吃刀量：單邊余量，可一次去除2) 確定進給量：根據切削手冊表3.4，齒3) 計算切削速度：按切削手

19、冊表3.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）,T60,m=0.33,=4) 確定機床轉數根據VM650切削速度為58.2m/min，機床轉數為1158r/min4) 計算切削工時，按工藝手冊表6.2-7取工序6：鉆4個7的通孔1.計算機本工時選擇鉆頭選擇高速鋼麻花，其直徑鉆頭形狀為（表2.1及表2.2）標準， 2= 2 2.選擇切削用量（1）：決定進給量1） 按加工要求決定進給量：根據表2.7，當加工要求為IT10精度，則=2） 按鉆頭強度決定進給量：根據表2.8，當灰鑄鐵硬度為150。，鉆頭強度允許的進給量=0.55mm/r3） 按機床進給量的強度決定進給量：根據表2.9，機床

20、進給機構允許的向力為8330N，進給量為0.96mm/r從以上三個進給量比較可看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為=0.18-0.22mm/r根據VM650說明書中，選擇=0.22mm/r由于加工是沉頭孔，為了避免鉆孔時鉆頭折斷，故宜在鉆孔時采用手動進給機床，進給機板強度也可根據初步確定的進給量查出軸向力再進行比較來檢驗由表2.19可查出鉆孔時的軸向力，當=0.22mm/r，時軸向力，軸向力的修正系數為1.0，故根據表Z525鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為,由于，故=0.22mm/r可用(2） 決定鉆頭磨鈍標準及壽命，由表2.12，當時，鉆頭后刀面最磨損量取為0.8，壽命T=

21、25min(3) 決定切削速度：由表2.14，硬度150的灰鑄鐵加工屬性4類，由表2.13，當加工性為4類，=0.22mm/r,標準鉆頭時，切削速度的修正系數為：,故：根據說VM650明書可考慮選擇，但因所選轉數較底，計計算機轉數為高，回使刀具壽命下降，故可獎金給量降低一級，即取=0.17mm/r,也可選擇降低一級轉數，仍用=0.22m/r,比較這倆種方案：1）第一方案 2) 第二方案 因為第一方案的乘積較大，基本工時較少，故第一方案較好，這時，4） 檢驗機床扭距及功率根據表2.20，當，時，扭距的修正系數均為1.0，故根據說VM650明書，,由于<，<,故選擇之切削用量可用即：，

22、3. 計算機本工時式中，入切量及超切量由表2.29查出，故：工序7：擴4個11的孔1.選擇刀具（1）：銑刀直徑的大小直接影響切削力.扭距.切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選取，表3.1可作為初步參考，根據表3.1，銑削熟讀時，直徑，由于采用雙修橫刃，故數2.選擇切削用量（1）: 決定銑削速度，由于加工余量不大，故可在一次走刀內完成，則（2）： 決定每齒進給量，根據X61W銑床說明書表3.29，其功率為為7.5KW，中等系統鋼度，根據表3.4， 現取（3） 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命。根據表3.7，銑刀仞齒后刀面大磨損量為0.02 m立銑刀刀具壽命T=60mi n(表3.8)（4） 決定切削速

23、度和每分鐘進給量，切削速度可根據表3.2中的公式計算，也可直接由表中查出根據表3.31，當，時， 修正系數： 故，根據VM650銑床說明書，選擇，3. 計算基本工時式中，l=16mm,根據表3.25，入切量及超切量，所以,故工序8：銑R10的圓弧槽1：選擇刀具1) 根據表1.2，選擇YT15硬質合金刀片 根據表3.1，銑削深度時，端銑刀直徑為100mm， 為90mm，但已知銑削深度為90mm ,故應根據銑削深度，選擇=100mm,由于采用標準硬質合金端銑刀，故z=5(2) 銑刀幾何形狀，選擇，2： 選擇切削用量（1） 決定銑削深度ap,由于加工余量不大，故可在二次走刀內完成，則 ：ap=h=3

24、mm（2） 決定每齒進給量，采用對稱端銑以提高進給量 但因采用不對稱端銑，故取（3） 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1mm，由于銑刀直徑=100mm,故刀具壽命T =180min（4） 決定切削速度和每分鐘進給量， 速度可按表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出根據表3.15，當=100mm，z=5, ,時， ， 各修正系數為： 故，根據 VW650型銑床說明書(表3.30)選擇。 因此切削速度和每齒進給量為： ，5） 計算基本工時 式中，l=87mm,根據表3.26，對稱安裝銑刀，入切量及超切量 ，所以,故工序9：銑平臺1 選擇刀具1） 根據表1.2

25、，選擇YT15硬質合金刀片 根據表3.1，銑削深度時，端銑刀直徑為100mm， 為90mm，選擇=100mm,由于采用標準硬質合金端銑刀，故z=5 2） 銑刀幾何形狀，選擇，2： 選擇切削用量1） 決定銑削深度ap,由于加工余量不大，故可在二次走刀內完成，則 ：ap=h=6mm2） 決定每齒進給量，采用對稱端銑以提高進給量 但因采用不對稱端銑，故取3） 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1mm，由于銑刀直徑=100mm,故刀具壽命T =180min4） 決定切削速度和每分鐘進給量， 速度可按表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出根據表3.15，當=100m

26、m，z=5, ,時， ， 各修正系數為： 故，根據 VW650型銑床說明書(表3.30)選擇。 因此切削速度和每齒進給量為： ，5）計算基本工時 式中，l=87mm,根據表3.26，對稱安裝銑刀，入切量及超切量 ，所以,故 工序10：粗車62，87的外圓，本工序采用計算法確定切削用量1加工條件加工要求：粗車62，87的外圓機床：CK6140刀具:刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16x25mm,Kr=,r=,， 2計算切削用量（1）.粗車62，87的外圓確定端面最大的加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為2.5mm，考慮到粗車達不到粗糙度，所以外圓的最大加工余量可按，分三次加工，（2）確定進給量f:

27、根據切削用量簡明手冊（第三版）（以下簡稱）切削手冊表1.4，當刀桿為16x25 mm,3mm, 以及工件直徑為62m，87m時。f=0.8mm/r按CK6140機床說明書f=0.8mm/r1）.計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）V=式中式中=158,=0.15,=0.4,m=0.1,見切削手冊表1.28，即=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=99.18m/min 2).確定機床主軸轉速：=按機床說明書，機床主軸轉速99.18r/min,切削速度為339.63r/min3).計算切削公時：按工藝手冊表6.2-1取L=2mm,=0

28、mm,=0=工序11：半精車62，87的外圓(1):計算切削用量1）：半精車62，87的外圓確定外圓最大加工余量：已知外圓的單邊加工余量為1.1mm，考慮到還需要精車，最大加工余量可按2z=1.1mm,一次加工，ap=1mm2):確定進給量，根據切削用量簡明手冊表1.6，刀尖圓弧半徑r=0.5mm,f=0.25按CK6140機床說明書f=0.25mm/r3）.計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）V=式中式中=189.8,=0.15,=0.3,m=0.2,=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=108.82m/min 2).確定機床主

29、軸轉速：=按機床說明書，機床主軸轉速108.82r/min,切削速度為392.03m/min3).計算切削公時：按工藝手冊表6.2-1取L=2mm,=0mm,=0=工序12：精車62，87的外圓(1):計算切削用量1）確定外圓最大加工余量，已知外圓最大加工余量為0.3mm，一次加工，ap=0.15mm2):確定進給量，根據切削用量簡明手冊表1.6，刀尖圓弧半徑r=0.5mm,f=0.15mm/r按CK6140機床說明書f=0.25mm/r3）.計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）V=式中式中=189.8,=0.15,=0.2,m=0.1,見切削手冊表

30、1.28，=1.51，=0.8，=1， =0.73，=0.97所以=273.18m/min按機床說明書，=273.18r/min,機床主軸轉速902.34r/min3).計算切削公時：按工藝手冊表6.2-1取L=2mm,=0mm,=0=工序13：切2*0.5的槽及倒角（1）：加工條件刀具：刀片材料為YG6,刀頭直徑為2mm，計算切削用量（1） 切2*0.5的槽及倒角1） 確定切槽最大加工余量，已知切槽的最大加工余量為2mm，切槽的最大加工余量可按2z=1mm,一次加工，ap=0.5m2） 確定進給量f，根據切削用量簡明手冊表1.7，以及工件直徑為62m時 f=0.16mm/r按CK6140數控

31、車床說明書取f=0.16mm/r3)計算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計算公式為（壽命t=60min）V=式中式中=54.8.8,=0.15,=0.4,m=0.2,見切削手冊表1.28，=1.51，=0.8，=0.96， =0.78，=0.97所以=49.2m/min4)確定機床主軸轉速：=按機床說明書，機床主軸轉速252.72r/min,切削速度為49.2r/min最后，將以上各工序切削用量.工時定額的計算結果，連同其他加工數據，一并填入機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。三、專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。經過與指導教師協商，決定設計10-12道工序-粗精車87、62