法兰盘机械加工工艺说明书.docx
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法兰盘机械加工工艺说明书
一、零件的分析
(一)零件的作用
题目所给的零件是法兰盘(见附图1),其为盘类零件,用于卧式车床上。
车床的变速箱固定在主轴箱上,靠该法兰盘定心。
法兰盘孔与主轴的中间轴承外圆相配,外圆与变速箱体孔相配,以保证主轴三个轴承孔同心,使齿轮正确啮合。
(二)零件的工艺分析
法兰盘共有两组加工表面,它们之间有一定的位置要求。
现分述如下:
1.以Φ80孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:
Φ62±0.015孔及其倒角以及与其垂直的端面,Φ80h11外表面,两个M64×1.5的槽,Φ360+0.62孔以及与其垂直的端面,Φ52g6外表面B及退刀槽,三个互成
120°的Φ16.5阶梯孔的两端面。
2.以A面为基准的加工表面
这一组加工表面包括:
三个互成120°的ф16.5阶梯孔,一个侧面C,一个平面D。
这两组表面之间有着一定的位置要求,主要是:
Φ62±0.015孔对B端面的径向圆跳动公差为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,并且保证它们之间的位置精度要求。
二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
材料为HT15-33。
考虑到法兰主要承受静压力,因此选用铸件。
(二)基面的选择
基面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,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无常进行。
(1)粗基准的选择。
按照有关粗基准的选择原则(如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应以不加工表面为粗基准),孔Φ62±0.015与B端面有0.04mm的圆跳动公差要求,现选择Φ52g6外表面B为粗基准,利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)精基准的选择。
主要应考虑基准重合的问题。
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,此处不再重复。
(三)制订工艺路线
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保证。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下,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Φ360+0.62,绞孔Φ62±0.015,绞孔Φ360+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表面处理,检验入库。
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Φ360+0.62,精车孔Φ360+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表面处理,检验入库。
3.工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于:
方案一选择对孔Φ360+0.62进行铸造然后在机加工(扩、绞),对Φ62±0.015孔采取先扩后绞。
在加工过程中,要进行七次装夹,用五套夹具,共八道工序。
方案二选择对孔Φ360+0.62进行先钻后车,对Φ62±0.015孔采取先粗车后精车。
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,方案工序更为简单。
在工序安排中,装夹次数越多,定位次数越多,造成的定位误差也就越大,而且所用工时会越多。
而且方案一没能完成车螺纹M64×1.5工序。
除此以外,方案二的1、2工序可合并为一个工序,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,改进后的具体工艺方案确定如下:
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Φ360+0.62,精车孔Φ360+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表面处理,检验入库。
将以上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的确定
“法兰盘”零件材料为HT15-33,硬度为170-240HBS,毛坯的重量为2.5kg,生产类型为大批生产,采用铸件。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1.外圆表面(Φ80h11,Φ52g6,Φ120)
外圆Φ80h11,表面粗糙度要求1.6µm,公差等级为6级,查《机械加工技术手册》(以下简称《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)。
根据其尺寸,选用粗车的双边余量为2Z=2mm,精车双边余量为2Z=1mm,查《手册》15-13(P567),选用磨削的双边余量为2Z=0.4mm。
外圆Φ52g6,表面粗糙度要求为1.6µm,公差等级为6级,查《手册》表3-9(P87)采用先车,然后再磨。
根据其尺寸,选用粗车的双边余量为2Z=2mm,精车双边余量为2Z=1mm,查《手册》15-13(P567),选用磨削的双边余量为2Z=0.4mm。
外圆ф120,选用粗车的双边余量为2Z=2mm。
2.孔表面(Φ62±0.015,Φ360+0.62)
孔Φ62±0.015,查《手册》表3-9(P87),采取先粗车再精车。
根据其尺寸,选用粗车的双边余量为2Z=2mm,查《手册》9-11(P401),选用精车的双边余量为2Z=0.4mm。
孔Φ360+0.62,查《手册》表3-5(P74),为9级公差要求,查《手册》表3-9(P87),采取先钻孔后精车。
根据其尺寸,选用钻孔的双边余量为2Z=35.6mm,查《手册》9-11(P401),选用精车的双边余量为2Z=0.4mm。
3.外圆端面加工余量及公差(Φ80h11及Φ52m6端面)
外圆Φ80h11端面粗糙度要求为3.2µm,轴向无公差要求。
查《手册》表3-13(P91),粗铣的表面粗糙度为3.2-6.3µm,可达要求,因而选用粗车即可。
选用粗车的加工余量为Z=1mm.
外圆Φ52g6端面粗糙度要求为6.3µm,轴向无公差要求。
查《手册》表3-13(P91),粗车的表面粗糙度为3.2-6.3µm,可达要求,因而选用粗车即可。
选用粗车的加工余量为Z=1mm.
4.Φ16.5端面
Φ16.5端面的粗糙度要求为3.2µm,轴向无公差要求。
查《手册》表3-13(P91),粗车的表面粗糙度可达3.2µm,因而选用粗车即可。
选用粗车的加工余量为Z=1mm.
5.端面A
端面A粗糙度要求为1.6µm,轴向无公差要求。
公差等级为6级,查《手册》表3-9(P87)采用先车,然后再磨。
根据其尺寸,选用粗车的余量为Z=1mm,精车余量为Z=0.5mm,查《手册》15-13(P567),选用磨削的余量为Z=0.2mm。
6.侧面C,平面D
平面D距孔Φ36中心的距离为54mm,无公差要求,表面粗糙度要求为6.3µm,计算得其需切削量为6±0.5mm,根据《手册》P480叙述,选用一次铣削成型。
侧面C距孔Φ36中心的距离为34.5-0.40-0.20,表面粗糙度要求为6.3µm,公差为200µm,查《机械制图》表8.5(P232),为12级公差要求,计算得其需切削量为26.5±0.5mm。
根据《手册》P480叙述,选分四次铣削成型。
(五)确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Φ360+0.62,精车孔Φ360+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,金属模铸造。
加工要求:
车外圆Φ80h11及车倒角,表面粗糙度要求为1.6µm,6级公差要求;车两个槽M64×1.5;车外圆Φ52g6、退刀槽及倒角,表面粗糙度要求为3.2µm,6级公差要求;车端面A,表面粗糙度要求为6.3µm。
机床:
C620-1卧式车床。
刀具:
YT15外圆车刀、YT15端面车刀、YT15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根据《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)计算切削速度根据《手册》表8-60(P381),切削速度的计算公式为(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。
所以vc=158×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97/(600.2×10.15×0.80.40)
=71.85(m/min)
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×71.85/(3.14×80)=286(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.6mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=102m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×102/(3.14×80)=406(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=1.0mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=85m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×85/(3.14×120)=225(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.8mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=105m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×80)=418(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.4mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=35m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×35/(3.14×16.5)=675(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.6mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=106m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×106/(3.14×60)=560(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.4(mm/r)
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=112(m/min)
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×112/(3.14×60)=590(r/min)
4)切削工时根据《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,所以进给量f=1.5mm/r.
1)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
粗车螺纹时:
vc=21m/min
精车螺纹时:
vc=35m/min
2)确定机床主轴转速
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)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.5mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=84m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×84/(3.14×64)=418(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.5mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=90m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×90/(3.14×52)=551(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=1.0mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=82m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×82/(3.14×120)=218(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.5mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=105m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×105/(3.14×52)=643(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.4mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=125m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×125/(3.14×52)=765(r/min)
4)切削工时根据《手册》表8-56(P379)
tm=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×0.4=0.04(min)
14.钻孔Φ360+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)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×36)=350(r/min)
4)切削工时根据《手册》表8-56(P379)
tm=(l+y+△)/nf=22/(350×0.2)=0.32(min)
15.精车孔Φ360+0.62
1)进给量f根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.3mm/r
2)切削速度根据《手册》表8-60(P381)
vc=108m/min
3)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×108/(3.14×36)=950(r/min)
4)切削工时根据《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)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×11)=1150(r/min)
4)切削工时根据《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)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×40/(3.14×16.5)=770(r/min)
4)切削工时根据《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根据《手册》表8-58(P380)
取f=0.02mm
2)切削速度根据《手册》表12-8(P462)
vc=30m/min
3)确定机床行程数
ns=z/f=6.0/0.3=20
4)切削工时根据《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叙述)
4)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min)
5)切削工时根据《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),所以分四次铣削成型。
根据《手册》P480叙述,通常铸铁件铣削深度为5-7mm,所以,前三次选用ap=7mm,第四次选用ap=5.5mm。
4)确定机床主轴转速
ns=1000vc/(πd)=1000×20/(3.14×100)=65(r/min)
5)切削工时根据《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:
根据表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,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)确定机床主轴转速
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—工作台往返一次砂轮径向进给
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