法兰课程设计说明书Word格式.docx
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通过本次课程设计,希望能得到下述方面的锻炼:
①培养制定零件锻造等机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力,设计机床夹具的能力。
②熟悉有关标准和设计资料,学会使用有关手册和数据库。
由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请老师给予指教。
摘要
自由锻的基本工序:
自由锻造时,锻件的形状是通过一些基本变形工序将坯料逐步锻成的。
自由锻造的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲和切断等。
1.镦粗镦粗是对原坯料沿轴向锻打,使其高度减低、横截面增大的操作过程。
这种工序常用于锻造齿轮坯和其他圆盘形类锻件。
镦粗分为全部镦粗和局部锻粗两种。
2.拔长拔长是使坯料的长度增加,截面减小的锻造工序,通常用来生产轴类件毛坯,如车床主轴、连杆等。
3.冲孔用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。
4.弯曲使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。
5.扭转使坯料的一部分相对另一部分旋转一定角度的锻造工序。
6.切割分割坯料或切除料头的锻造工序。
1.零件的分析
1.1零件的作用
该零件称作法兰是管子与管子之间相互连接的零件,用于管端之间的连接;
也有用在设备进出口上的法兰,用于两个设备之间的连接,如减速机法兰。
法兰连接或法兰接头,是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。
管道法兰系指管道装置中配管用的法兰,用在设备上系指设备的进出口法兰。
法兰上有孔眼,螺栓使两法兰紧连。
法兰间用衬垫密封.根据零件图来看该零件是用来连接两个直管道,对管道进行固定和导向,改变流体的方向,对连接处进行固定和密封。
1.2零件的材料
1.2.1材料的特性:
材质为Q345A,是一种低合金钢,化学成分如下:
C0.20%,Si≤0.55%,Mn≤1.70%,P≤0.%,S≤0.%,V0.02%~0.15%,Nb0.015%~0.060%,Ti0.02%~0.20%.与Q345B,C,D,E钢相比而言,低温冲冲击的试验温度高,性能差.屈服强度在345MP左右.
1.2.2材料的用途:
广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等.
1.3零件的结构分析
从零件图来看,该法兰结构较为简单表面的要求精度不高.此法兰整体呈长方体,在四角对称有4个螺栓通孔,有直径不同的两个盲孔垂直相交连通,另外,一面有4个大小相同的凹槽.对法兰的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性,因而安排法兰加工过程应考虑到这些特点
1.4对毛坯的说明
1.4.1毛坯类型
由于材质Q345A的强度较高,该零件采用自由锻的锻造工艺,自由锻生产率低,加工余量大,但工具简单,通用性大,故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。
所以不必要机加工获得,直接采用金属型铸造的方式获得外形与零件相同的毛坯.更为省力.注意留有较大的加工余量,废料相应增多不可避免.
1.4.2毛坯余量的确定
因为零件形状并不复杂而且零件加工的尺寸不大,因此毛坯形状可以与零件形状接近。
由于要求设计零件的长宽高分别为A=110mm,B=107mm,H=140mm。
满足表中规定的A/B≤2.5。
由锻造实用速查手册,满足A﹤H﹤2.5A,所以由表格得加工余量a=8±
3,b=8±
3(锻件精度等级为F级的),我选择a=10mm,b=10mm。
所以锻件高H1=H+b=140+b=150mm,B1=B+b=116mm,A1=A+a=120mm
1.4.3毛坯定位基准的选择
1.4.3.1粗基准
选择不加工面或加工表面精度不高的面为基准,根据基准选择原则,以底面为基准面,以它的中心线为粗基准。
1.4.3.2精基准
因为后面表面的粗糙度为3.2,是该法兰零件精度最高的面,所以选它为精基准加工面。
1.5零件的工艺分析
生产工艺主要分为锻造、铸造这两种。
铸造法兰和锻造法兰
铸造出来的法兰,毛坯形状尺寸准确,加工量小,成本低,但有铸造缺陷(气孔.裂纹.夹杂);
铸件部组织流线型较差(如果是切削件,流线型更差);
锻造法兰一般比铸造法兰含碳低不易生锈,锻件流线型好,组织比较致密,机械性能优于铸造法兰;
锻造工艺不当也会出现晶粒大或不均,硬化裂纹现象,锻造成本高于铸造法兰。
锻件比铸件能承受更高的剪切力和拉伸力。
铸件的优点在于可以搞出比较复杂的外形,成本比较低;
锻件优点在于部组织均匀,不存在铸件中的气孔,夹杂等有害缺陷;
1.5.1坯料和零件的相关计算
坯料尺寸:
长A1=120mm,宽B1=116mm,H1=150mm.密度ρ=7.85g/cm³
坯料体积V=150×
120×
116=2088cm³
坯料质量m=7.85×
2088=16390.8g
零件尺寸:
H=140mm,A=110mm,B=106mm.
除去通孔和凹槽体积V=140×
110×
106=1632.4cm³
4螺栓通孔体积V=(π×
1.7²
÷
4×
(10.6-4.2)+π×
2.6²
4.2)×
4=147.3cm³
凹槽体积V=(9.46×
8-8.46×
7)×
0.175=2.88cm³
冲孔废料体积V=(π×
4.5²
(8.55-6.5)=32.6cm³
零件体积V=14×
11×
10.6-(147.3+2.88+32.6)=1449.62cm³
零件质量m=7.85×
1449.62=11379.5g
废料质量m=16390.8-11379.5=5011.3g
1.6零件定位基准的选择
1.6.1粗基准的选择
1.6.2精基准的选择
精加工这个表面和其上面的四个凹槽。
1.6.3加工顺序的选择
先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度
2.工艺规程的设计
2.1制定工艺路线
工艺方案㈠
(1)下料:
取铸造好的柱状坯料Q345A,粗加工成长宽高分别为120mm,116mm,150mm的柱状坯件。
(2)加热:
炉型:
半连续炉,加热时间:
2至3小时,锻造温度:
始锻温度1200℃终锻温度750℃.
(3)镦粗:
镦粗用钢筋头镦粗机锻锤吨位:
0.75吨.
(4)冲孔:
先在右面冲φ65的盲孔,深度为75mm,孔的中心距地面高度为70mm,距后面为85.5-(65÷
2)=53mm。
然后在背面冲φ45的盲孔,深度为20.5mm,孔的中心距地面高度为70mm,距零件的右面为22.5+30=52.5mm。
(5)扩孔:
扩右表面的盲孔,使直径φ74mm,深度10mm。
扩右表面的盲孔,使直径φ77mm,深度7mm。
(6)钻孔:
在车床上钻四个φ17的通孔,从前面到后面。
该通孔中心距左面20.5mm,距上面17mm。
在四个φ17的通孔的基础上,从前面扩深度为42mm,φ26mm的孔,其余三个通孔同理。
(7)中间热处理:
退火,退火温度为850℃.
(8)精加工:
在刨床上精加工成长宽高分别为110mm,106mm,140mm的柱状零件。
(9)铣沟槽:
在背面铣一个深度为1.75mm,宽度为5mm的矩形沟槽。
其中边长84.6,宽70,外边长94.6,宽84.6.矩形的中心线与零件中心线重合.须精加工保证粗糙度.
(10)最终热处理:
正火,正火温度900℃.
工艺方案㈡
(1)下料:
(2)加热:
(3)钻孔:
(4)镦粗:
(5)冲孔:
先在背面冲φ45的盲孔,深度为20.5mm,孔的中心距地面高度为70mm,距零件的右面为22.5+30=52.5mm。
然后在右面冲φ65的盲孔,深度为75mm,孔的中心距地面高度为70mm,距后面为85.5-(65÷
(6)扩孔:
(7)中间热处理:
(8)精加工:
(9)铣沟槽:
(10)最终热处理:
方案一和方案二比较,方案二的工艺对保正零件的基本形状更加困难,而且方案二的工艺相比方案一更加浪费材料,所以选择方案一更为合理.
3.收获和体会
通过一周的课程设计,我对本专业的知识有了更深的了解,如锻造的基本工序,加工基准如何选择,加工工步的顺序,各种材料的特性和加工性能等。
同时也把一部分以前所学的知识(包括机械制图,互换性与技术测量,工程材料及成型技术基础等)复习了一遍,对绘图软件CAD和CAXA的操作也更加熟练,提高了自己的绘图能力。
课程设计是一门实践课,通过课程设计把自己的理论水平和实践相结合,又提高了自己分析问题解决问题的能力。
另外,在课程设计过程中,通过和其他同学的互相合作以及老师的指导和帮助,我学到了很多东西,我的团队合作能力也得到了一定的提高,为以后走上社会和工作岗位做好准备。
4.参考文献
《锻造实用数据速查手册》机械工业
《实用机械加工工艺手册》机械工业
《金属学与热处理》机械工业
《金属材料成型工艺及控制》北京大学
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