基于氣孔的法蘭盤鑄件鑄造工藝設(shè)計(jì)

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1、基于氣孔的法蘭盤鑄件鑄造工藝設(shè)計(jì) 摘 要 法蘭盤通常是盤狀的金屬零件，它主要用于機(jī)械工程的連接環(huán)節(jié)。伴隨著我國(guó)法蘭盤行業(yè)的迅速發(fā)展，法蘭盤的應(yīng)用范圍越來越廣，而法蘭盤作為一種連接零件，人們對(duì)它的精確度要求很高，對(duì)于材質(zhì)的選取也很講究，本文以一典型結(jié)構(gòu)法蘭盤為例，首先進(jìn)行零件分析，了解要制造的零件的基本情況，然后根據(jù)零件的加工要求選擇毛坯的材質(zhì)，再計(jì)算加工余量，進(jìn)而確定毛坯的尺寸，然后根據(jù)各加工面的需求，選擇加工方法，制定工藝路線，根據(jù)零件形狀以及精度要求選擇適用的機(jī)床以及刀具，再計(jì)算出各切削用量，避免氣孔,完成該法蘭盤的數(shù)控加工編程，最后根據(jù)整體需求完成夾具的選擇，最終完成了一個(gè)比較

2、基本的法蘭盤加工工藝設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：法蘭盤；加工余量；工藝路線；數(shù)控編程 ABSTRACT The flange is usually disc-shaped metal parts, it is mainly used for connecting links in mechanical engineering. With the rapid development of China's industry of flange, flange is applied more and more widely, and as a flange connecting

3、parts, the accuracy is very high, is also very important to select material in in this paper, a typical structure of flange as an example, the first part analysis, understand the basic situation of manufactured parts, then according to the machining requirements of the choice of blank material, then

4、 calculate the machining allowance, and then determine the size of the blank, and then according to the manufacturing of the demand, choice of processing methods, the development of process routes, according to part The shape and accuracy for machine tool and cutting tool, then calculate the amount

5、of cutting, NC machining programming of the flange, according to the overall demand for complete fixture selection, the final completion of the process of a more basic flange design. Key words: Flange; Machining allowance; Process line; NC programming I 目 錄 緒 論 1 1.零件的分析 2 1.1法蘭盤的作用 2 1

6、.2法蘭盤的種類 2 1.3法蘭盤的零件圖 3 2.毛坯的選擇 4 2.1毛坯的材料選擇 4 2.2毛坯尺寸的選取 4 2.3加工余量的計(jì)算 5 3.工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 6 3.1工藝路線的擬定 6 3.2 機(jī)床和刀具的選擇 7 3.3切削用量的確定 9 3.4數(shù)控加工編程 16 4.夾具設(shè)計(jì) 20 4.1專用夾具的設(shè)計(jì) 20 4.2通用夾具 21 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 附錄 24 致 謝 26 緒論 在法蘭盤的制造歷史中，首次出現(xiàn)法蘭盤是在1809年時(shí)，由英國(guó)人Erchardt提出的，而法蘭盤的采用推廣直到二十

7、世紀(jì)初才被推廣。我國(guó)是在上世紀(jì)三十年代開始運(yùn)用法蘭進(jìn)行鑄造，首先是日本在我國(guó)開辟法蘭盤市場(chǎng)，緊接著韓國(guó)以及歐洲各個(gè)國(guó)家也都接踵而至，應(yīng)市場(chǎng)需求以及政策支持，大量的工廠以及個(gè)體加工作坊都開始大批量的生產(chǎn)法蘭盤，我國(guó)的法蘭盤市場(chǎng)在此推動(dòng)下發(fā)展速度與日俱增，目前已經(jīng)擁有高度機(jī)械化以及自動(dòng)化的法蘭鑄造機(jī)，并且出現(xiàn)大量法蘭的機(jī)械生產(chǎn)車間?；旧纤械蔫T造合金都可以用于法蘭鑄造法生產(chǎn)。隨著行業(yè)發(fā)展法蘭盤的鑄造工藝也愈發(fā)成熟，最小內(nèi)徑可達(dá)8毫米，最大直徑可達(dá)3米，最長(zhǎng)的鑄件能達(dá)到8米，法蘭鑄件的重量范圍也能從幾公斤到十幾噸。 目前我國(guó)全行業(yè)絕大多數(shù)國(guó)有企業(yè)完成了改制或民營(yíng)化，規(guī)模以上法蘭盤企業(yè)中，國(guó)有企業(yè)

8、僅剩9家，民營(yíng)企業(yè)成為一支生力軍；已經(jīng)有幾家法蘭盤公司在國(guó)內(nèi)外成功上市，利用資本市場(chǎng)資金實(shí)現(xiàn)企業(yè)的發(fā)展；有幾家超過10億元的法蘭盤企業(yè)集團(tuán)成立，兼?zhèn)渲亟M趨勢(shì)顯現(xiàn)；一批企業(yè)爭(zhēng)相進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造，添置現(xiàn)代化工藝裝備，搬遷擴(kuò)建，完成了企業(yè)脫胎換骨的改造，建造試驗(yàn)臺(tái)架；“十一五”期間法蘭盤行業(yè)開發(fā)了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品。百萬千瓦核電站法蘭盤國(guó)產(chǎn)化取得了重大突破，核電法蘭盤國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)由4年前的6%提高到75%以上；天然氣長(zhǎng)輸管線全焊接管線球閥48%以下全焊接管線球閥可以全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；“十一五”期間我國(guó)火電法蘭盤的制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅度的提高，為亞臨界、超臨界和超超臨界火電機(jī)組提供

9、了大量法蘭盤。 預(yù)測(cè)今后幾年，法蘭盤市場(chǎng)每年的增長(zhǎng)率為20%左右。但市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，并呈現(xiàn)兩極化特點(diǎn)。一般通用法蘭盤的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，許多法蘭盤企業(yè)參與同一個(gè)項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)；高端法蘭盤市場(chǎng)將逐步被少數(shù)幾家骨干法蘭盤企業(yè)集團(tuán)所壟斷；但是，由于法蘭盤行業(yè)的集中度極低，資源分散，大量的資源一定時(shí)期內(nèi)仍然存在于低端法蘭盤領(lǐng)域，生產(chǎn)能力又極其不均衡，靠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勝劣汰，法蘭盤行業(yè)的重組兼并必然到來，但是需要一個(gè)較長(zhǎng)的過程。隨著行業(yè)裝備條件、技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)法蘭盤產(chǎn)品也在向更高層次發(fā)展。國(guó)內(nèi)法蘭盤行業(yè)的總體水平將大大提升，關(guān)鍵法蘭盤技術(shù)將逐步得到突破，中國(guó)將成為優(yōu)質(zhì)法蘭盤的生產(chǎn)制造和出口國(guó)。

10、 1 宿州學(xué)院畢業(yè)論文 毛坯的選擇 1.零件的分析 1.1法蘭盤的作用 法蘭盤又稱法蘭或者突緣，通常是指在一個(gè)盤狀物體，周邊開上幾個(gè)固定用的孔用于連接其它零件。人們普遍把它用來使管子之間相互連接，大多連接于管端處。法蘭盤可由澆鑄而成，也可由螺紋連接或者焊接構(gòu)成。法蘭盤上有孔眼，可在兩法蘭盤之間用螺栓串聯(lián)，使法蘭盤之間緊連。法蘭盤之間是用襯墊完成密封的，墊片放置于兩法蘭盤密封面之間，當(dāng)螺母被上緊之后，墊片表面的壓力達(dá)到一定的承受數(shù)值，墊片就會(huì)產(chǎn)生變形，從而填滿

11、密封面上原有的凹凸不平，進(jìn)一步完成法蘭盤之間的密封。法蘭盤的連接在工程中使用方便，其連接作用能夠承受比較大的壓力，是管道施工中的常用的連接方式之一，而平時(shí)我們并沒有過多看見法蘭盤是因?yàn)樵诩彝ス艿赖氖褂弥校艿篮苤睆叫?，而且都是低壓，這種管道連接通常使用更為簡(jiǎn)易的螺紋連接或是熱熔連接，基本不會(huì)使用法蘭盤連接，但如果在一個(gè)鍋爐房或者是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的話，管道連接應(yīng)該都是使用法蘭盤的。 1.2法蘭盤的種類 法蘭盤是一種非常常見的零件，它的分類方式很多，常用的有以下三種： 1）按所連接的部件可分為：容器法蘭、管法蘭； 2）按結(jié)構(gòu)形式可分為：平焊板式、平焊環(huán)松套式、卷邊松套式、對(duì)焊卷邊松套式、對(duì)焊環(huán)

12、松套式、對(duì)焊式、帶頸螺紋連接式、整體式及法蘭蓋； 3）按連接方式可分為：板式平焊法蘭、帶頸平焊法蘭、帶頸對(duì)焊法蘭、承插焊法蘭、螺紋法蘭、法蘭蓋、帶頸對(duì)焊環(huán)松套法蘭、平焊環(huán)松套法蘭、環(huán)槽面法蘭、大直徑平板法蘭、大直徑高頸法蘭、八字盲板、對(duì)焊環(huán)松套法蘭、旋轉(zhuǎn)法蘭、錨固法蘭、堆焊/覆焊法蘭。 法蘭盤的應(yīng)用范圍很廣，在很多行業(yè)都有所涉及，所以按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤有了不同的分類，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤分為以下3大類：  24 宿州學(xué)院畢業(yè)論文 毛坯的選擇 1）按化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

13、分：整體法蘭、螺紋法蘭、板式平焊法蘭、帶徑對(duì)焊法蘭、帶頸平焊法蘭、承插焊法蘭、對(duì)焊環(huán)松套法蘭、平焊環(huán)松套法蘭、襯里法蘭蓋、法蘭蓋。  2）按石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分：螺紋法蘭、對(duì)焊法蘭、平焊法蘭、承插焊法蘭、松套法蘭、法蘭蓋。  3）按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分：整體法蘭、對(duì)焊法蘭、板式平焊法蘭、對(duì)焊環(huán)板式松套法蘭、平焊環(huán)板式松套法蘭、翻邊環(huán)板式松套法蘭、法蘭蓋。 1.3法蘭盤的零件圖 本次設(shè)計(jì)我選取的是一個(gè)比較基本的法蘭盤零件，這個(gè)法蘭盤是由Φ80和Φ160圓柱體組成，外圓柱Φ160均布六個(gè)Φ14通孔，對(duì)稱分布，內(nèi)圓柱Φ80上有一小槽用來放置橡膠圈。該法蘭盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，孔多剛性較

14、好。并且其余加工面都與它有位置關(guān)系,可以先加工它的一個(gè)端面,再借助專用夾具以這個(gè)端面為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各個(gè)表面。 圖1-1 法蘭盤零件圖 宿州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 毛坯的選擇 2.毛坯的選擇 2.1毛坯的材料選擇 本次制作的法蘭盤外形結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，剛度要求高，而鑄造法蘭盤的內(nèi)部組織疏松，如果選用鑄造法蘭盤的話，該零件的強(qiáng)度、精度難以保證；鍛制法蘭盤成本過高，而且在頸交接處很容易發(fā)生應(yīng)力集中，影響該零件的強(qiáng)度；好在軋制法蘭盤

15、的組織分布均勻，金屬晶粒排列整齊嚴(yán)密，零件成型快，成本低，零件質(zhì)量好。 所以本次毛坯選擇45鋼材料的軋制毛坯，毛坯的尺寸會(huì)根據(jù)各工序的加工余量以及總加工余量來確定。 2.2毛坯尺寸的選取 毛坯選用164×67的45鋼圓柱材料。 圖2-1 毛坯尺寸圖 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚著，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)

16、。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個(gè)要求常常是不能兼顧的，但對(duì)于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對(duì)本零件而言，由于每個(gè)表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ45外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用性的機(jī)床

17、配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 2.3加工余量的計(jì)算 Z=2 Z=10 Z=2 Z=2Z=4 Z=2Z=80 粗車80右端面尺寸=42-1.5=40.5； 半精車80右端面尺寸=40.5-0.5=40； 粗車80外圓尺寸=160-2×39=82； 半精車80外圓尺寸=82-2×0.8=80.4； 精車80外圓尺寸=80.4-2×0.2=80； 粗車160外圓尺寸=164-2

18、15;1.4=161.2； 半精車160外圓尺寸=161.2-2×0.6=160； 粗車160右端面尺寸=27-1=26； 半精車160右端面尺寸=26-0.8=25.2； 精車160右端面尺寸=25.2-0.2=25； 粗車160左端面尺寸=25-9.5=15.5； 半精車160左端面尺寸=15.5-0.5=15； 選用材料為45#鋼，164×67的毛坯。 宿州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 3.工藝規(guī)

19、程的設(shè)計(jì) 3.1工藝路線的擬定 3.1.1加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面等，材料為45#鋼。參考《機(jī)械制造工藝及計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)》表2—4、表2—5、表2—6等，其加工方法選擇如下： 1）80右端面：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8，表面粗糙度為Ra3.2，采用的加工方法為粗車→半精車。 2）160外圓面：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8，表面粗糙度為Ra3.2，采用粗車→半精車的加工方法，倒角用車刀加工。 3）80外圓面：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8，表面粗糙度為Ra1.6，采用粗車→半精車→精

20、車的加工方法，倒角用車刀加工。 4）80的槽：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，采用的加工方法為車槽。 5）160左端面：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8，表面粗糙度為Ra3.2，采用的加工方法為粗車→半精車。 6）160右端面：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT8，表面粗糙度為Ra1.6，采用粗車→半精車→精車的加工方法。 7）14孔：未注公差等級(jí)，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為Ra12.5，采用的加工方法為鉆孔。 3.1.2制定工藝路線方案 工序Ⅰ 粗車毛坯右端面和外圓，粗車80外圓，半精

21、車80右端面和外圓，半精車160圓柱體右端面，車80倒角，精車80外圓和160右端面，車160的倒角，半精車160外圓，車80外圓的槽； 工序Ⅱ 粗車160左端面和外圓，半精車160左端面和外圓； 工序Ⅲ 鉆削14的孔； 工序Ⅳ 檢測(cè)入庫。 3.2 機(jī)床和刀具的選擇 3.2.1機(jī)床的選擇 機(jī)床的種類很多，依用途和功能區(qū)可分為多種，其中： 1）普通車床的加工對(duì)象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。 2）轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔

22、刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。 3）自動(dòng)車床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工，能自動(dòng)上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。 4）多刀半自動(dòng)車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。 5）仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動(dòng)完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型。

23、6）立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，刀架在橫粱或立柱上移動(dòng)。適用于 加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。 7）鏟齒車床在車削的同時(shí)，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小砂輪鏟磨齒面。 8）專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。 9）聯(lián)合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車、船舶或移動(dòng)修理站上的

24、修配工作。 10）數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡(jiǎn)稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點(diǎn)于一身，是國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。 為了加工精確，保證要求，本次加工選用數(shù)控車床。本零件從外形來看，屬于回轉(zhuǎn)體，所以各端面外圓表面可一在車床上加工。由于精度等要求不是特別高，且生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，所以選擇CK3221型號(hào)，F(xiàn)ANUC OI MATE 系統(tǒng)。為了達(dá)到各孔的位置要求和降低生產(chǎn)成本，鉆削孔的加工選擇在數(shù)控加工中心上加工。初步確定為 3 軸立式加工中心，F(xiàn)ANUC OI MATE 系統(tǒng)。 3.2.2刀具的選擇

25、 車削：由于本零件精度要求一般毛坯為45鋼剛度不是太高，參考《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.3、《金屬切削原理與刀具》表2～4 表4～11 所以粗車選用硬質(zhì)合金鋼車刀牌號(hào)YT5，半精車和精車選用硬質(zhì)合金鋼車刀，牌號(hào) YT15。選擇刀桿橫截面B×H為16×25。前刀面形狀：粗車和精車均選擇平面型。粗車前角選12°后角選 8°，精車車刀前角15° 后角7°。主偏角：精車車刀選75°，粗車車刀選70°。副偏角:精車車刀 8°，粗車車刀 13°。刃傾角：精車車刀1°，粗車車刀-2°

26、。刀尖圓弧半徑：精車車刀0.5，粗車車刀1.2。 鉆削：根據(jù)各孔的加工精度，參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》確定各孔的刀具Ø14mm直柄麻花鉆。 車槽：刀頭與刀身對(duì)稱，寬3切槽刀。 刀具在車床的代號(hào)：T1～粗車刀，T2～精車刀，T3～切槽刀 。 刀具在加工中心的代號(hào)：T4～14直柄麻花鉆。 3.3切削用量的確定 3.3.1粗車 3.3.1.1粗車毛坯的端面和外圓 1）根據(jù)上述加工余量得=1.5。 2）根據(jù)《金屬切削原理與刀具》表4-13，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 ，≤3，以及工件直徑為164時(shí)，f =0.8~1.2，根據(jù)實(shí)際

27、情況車床CK3221取 f =0.9。 3）計(jì)算切削速度，按《切削用量手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為(壽命T=30） （3-1） 其中修正系數(shù)查《切削用量手冊(cè)》表1.28，得： =1.25，=0.8 ，=1.04 ，=0.92 ，=0.97 其中=235，=0.18，=0.8，m=0.2，將數(shù)值代入式（3-1）得： ×1.25×0.8×1.04×0.92×0.97=111

28、.7 4）根據(jù)《數(shù)控車床編程與操作實(shí)訓(xùn)教程》公式確定實(shí)際的主軸轉(zhuǎn)速： n== 按實(shí)際情況得=200，所以實(shí)際切削速度v=100。 5）檢驗(yàn)機(jī)床功率，根據(jù)《金屬切削原理與刀具》中表3-6得單位切削力，《金屬切削原理與刀具》P127公式4.13得為： 車床CK3221型電動(dòng)機(jī)功率為。若機(jī)床傳動(dòng)效率，則： 所以機(jī)床電動(dòng)機(jī)滿足切削加工的要求。 6）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-1得： =

29、 （3-2） 其中l(wèi)=42.5 =1.5，將數(shù)值代入式（3-2）得： =15s 3.3.1.2粗車80外圓 1）根據(jù)上述加工余量得=2。 2）根據(jù)《金屬切削原理與刀具》表4-13，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25，≤3，以及工件直徑為140時(shí)，f =0.8~1.2，根據(jù)實(shí)際情況車床CK3221取 f =0.9。 3）計(jì)算切削速度，按《切削用量手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為：

30、 （3-3） 其中：T=30min，=235，=0.18，=0.8，m=0.2。修正系數(shù)查《切削用量手冊(cè)》表1.28，得： =1.25，=0.8 ，=1.04 ，=0.92 ，=0.97 將數(shù)值代入式（3-3）得： ×1.25×0.8×1.04×0.92×0.97=106.4 4）確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速： n== 按實(shí)際情況得=240，所以實(shí)際切削速度v=100。 5）檢驗(yàn)機(jī)床功率，根據(jù)《金屬切削原理與刀具》表3-6查得單位切削力，所以切削功率為： 車床CK3221型電動(dòng)機(jī)功率為。若機(jī)床傳動(dòng)效率，則：

31、 所以機(jī)床電動(dòng)機(jī)滿足切削加工的要求。 6）當(dāng)工件直徑為切削到120，根據(jù)上述得切削速度v=106.4，f =0.9，=2，確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速： n== 按實(shí)際情況得=280。 7）當(dāng)工件直徑為切削到100，根據(jù)上述得切削速度v=106.4，f =0.9，=2，確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速： n== 按實(shí)際情況得=338。 8）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-1得： =++ （3-4）

32、 其中===38.5，將數(shù)值代入式（3-4）得： =11+10+8=29s 3.3.2半精車 3.3.2.1.半精車80端面 1）根據(jù)上述加工余量得=0.5。 2）根據(jù)圖1-1得表面粗糙度Ra3.2，查《金屬切削原理與刀具》表4-14得f =0.25~0.3，根據(jù)實(shí)際情況車床CK3221取 f =0.28。 3）計(jì)算切削速度，按根據(jù)上述條件查《金屬切削原理與刀具》表4-15選=130～160。 4）確定機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速： n== 504.89～621.41 按實(shí)際情況得=600，所以實(shí)際切削速度v=154。 5）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6

33、-1得： = （3-5） 其中=0.5 ，將數(shù)值代入式（3-5）得： =0.2s 3.3.2.2.半精車80外圓 1）根據(jù)上述得加工余量=0.8。 2）根據(jù)圖1-1得表面粗糙度Ra3.2，《金屬切削原理與刀具》表4-14查得f =0.25~0.3，根據(jù)實(shí)際情況車床CK3221取 f =0.25。 3）計(jì)算切削速度，按根據(jù)上述條件查《金屬切削原理與刀具》表4-15選=130～160。 4）確定機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速：

34、 n== 504.89～621.41 按實(shí)際情況得=600，所以實(shí)際切削速度v=154。 5）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-1得： = （3-6） 其中=38.5，將數(shù)值代入式（3-6）得： =15.4s 查經(jīng)《金屬切削原理與刀具》表4-14，4-15，《切削用量手冊(cè)》表1.10得半精車的時(shí)候參數(shù)都屬于同一范圍內(nèi)，得半精車時(shí)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速，切削速度統(tǒng)一為=600，v=154。 3.3.3精車 3.3.3.1.精車80外圓和160右端面 1）根

35、據(jù)上述加工余量得=0.2。 2）根據(jù)圖1-1得表面粗糙度Ra1.6，查《金屬切削原理與刀具》表4-14可得f =0.08～0.2，根據(jù)實(shí)際情況車床CK3221取 f =0.1。 3）計(jì)算切削速度，按根據(jù)上述條件查《切削用量手冊(cè)》表1.10選=250。 4）確定機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速： n== 990.27 按實(shí)際情況得=990，所以實(shí)際切削速度v=250。 5）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-1得： =+ （3-7） 其中=38.5，=0.2，將數(shù)值

36、代入（3-7）得： =23+0.12=23.12s 查《金屬切削原理與刀具》表4-14，4-15，《切削用量手冊(cè)》表1.10得精車的時(shí)候參數(shù)都屬于同一范圍內(nèi)，得精車時(shí)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速，切削速度統(tǒng)一為=990，v=250。 3.3.4鉆削 3.3.4.1鉆的孔 1）進(jìn)給量的確定 根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表2.7，設(shè)計(jì)的孔的加工要求為IT13，材料的強(qiáng)度，，得0.31～0.37。 根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表2.8，當(dāng)，，鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量0.65，根據(jù)實(shí)際情況得0.35。 2）切削速度的確定 根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表2.14，得加工材料45#鋼的屬于加工屬性的第6類，，《切削用量手

37、冊(cè)》表2.13，選出v=12。 3）確定鉆頭的轉(zhuǎn)速 n== 272.98 實(shí)際鉆頭轉(zhuǎn)速取n=270。 4）切削工時(shí)，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-1得： = （3-8） 其中=15，將數(shù)值代入式（3-8）得： =9.5s 表3-1切削用量 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn) 給 量 車削速度 背吃刀量 粗車毛坯外圓和端面 200 0.9 100 1.5 粗車160外圓 200 0.9 100 2 粗車140外圓 240 0.9 10

38、0 2 粗車120外圓 280 0.9 100 2 粗車100外圓 338 0.9 100 2 半精車端面和外圓 600 0.28 154 0.5 半精車80外圓 600 0.25 154 0.8 半精車160右端面 600 0.25 154 0.8 精車80外圓 990 0.1 250 0.2 精車160右端面 990 0.1 250 0.2 車槽 600 0.02 5.65 2 鉆孔 270 0.35 12 7 3.4數(shù)控加工編程 O0001

39、 工序1 G99 T1 M08; 粗車端面和外圓 G97 S200 M03; G0 X168 Z2; G1 Z-1.5 F0.9; X-1; G1 Z0; G0 X161; G1 Z-43.5 F0.9; G0 X164; Z0; G90 X161 Z-41 F0.9： 粗車車削循環(huán)至80外圓 X157; X153; X149; X145; X141; G0 X143 Z-39; G97

40、 S240 M03; G90 X137 Z-41 F0.9; X137; X133; X129; X125; X121; G0 X123 Z-39; G97 S280 M03; G90 X117 Z-41 F0.9; X113; X109; X105; X101; G0 X103 Z-39; G97 S338 M03 F0.9; G90 X97 Z-41 F0.9; X93; X89; X85; X81; G0 X83 Z100; T2 M08; 半精車端面

41、和外圓 G97 S600 M03; G1 Z-2; X-1; G0 Z0; X161 Z-41; G01 X160 Z-43.5; G0 X164 Z-1; X83; G90 X80.2 Z-41 F0.25; 半精車80外圓 G0 X162; G94 X160 Z-41.8 F0.25; 半精車160右端面 G0 Z-40.8; X159; G1 X160 Z-43; G0 X85; G90 X80 Z-41.8 F0.1;

42、 精車80外圓 G0 X161; G94 X160 Z-42 F0.1; 精車160右端面 G0 Z-1; X79; G1 X82 Z-3; G0 X100 Z100; T3 M08; 切槽 G97 S600 M03; G0 X85 Z-12; G01 X77 F0.02; G04 P1000; G01 X85; G0 X100

43、Z100; M09; M05; M30 % O0002 工序2 G99 T1 M08; G97 S200 M03; G0 X166 Z0; 粗車端面 G1 X161 Z-24 F0.9; 粗車外圓 G0 X163 Z0; G94 X161 Z-2 F0.9;

44、 粗車循環(huán)端面 Z-4; Z-6; Z-8; Z-9.5; G0 X180 Z100; T2 M.8; G97 S600 M03; G0 X161 Z-8; G94 X161 Z-10 F0.28; 半精車端面 G0 Z-8; G1 X160 Z-24.5 F0.28; 半精車外圓 G0 X180 Z100; M09; M05; M30 % O0003

45、 工序3 G92 X0 Y0 Z80; T4 M06; 鉆削14孔 S270 M03 M08; G91 G99 G81 X0 Y60 Z-20 R-75 F94.5; X-51.96 Y-30; Y-60; X51.96 Y-30; X51.96 Y30; Y60; G90 G80 X0 Y0 Z80; M05; M30 % 宿州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

46、 夾具設(shè)計(jì) 4.夾具設(shè)計(jì) 4.1專用夾具的設(shè)計(jì) 4.1.1夾具的作用 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，易于保證加工精度，并使一批工件的加工精度穩(wěn)定?？s短鋪助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。減輕工人的操作強(qiáng)度，降低對(duì)工人的技術(shù)要求。擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，縮短新產(chǎn)品試制周期。 4.1.2夾具的選擇 專用夾具分為手動(dòng)夾緊、氣動(dòng)夾緊及液壓夾緊三種方式。手動(dòng)夾緊：是針對(duì)較小的零件、切削余量

47、不大，批量不大而采用的夾緊方法，手動(dòng)夾緊經(jīng)濟(jì)性好，操作方便。氣動(dòng)夾緊：夾緊力基本恒定，夾緊動(dòng)作迅速，省力，但由于空氣是壓縮的，因此夾緊剛性差。液壓夾緊：油液能夠傳遞較大的壓力，抗震性較強(qiáng)，能維持較好的夾緊剛度，但采用時(shí)，必須有一套動(dòng)力裝置及各種泵閥等輔助裝置，另外密封性能要求較高。綜上所述，考慮到實(shí)際情況，及經(jīng)濟(jì)性等諸多因素，最終選用氣動(dòng)夾緊方案。由于考慮到零件的回轉(zhuǎn)性，零件本體質(zhì)量較高所以斜楔式夾緊機(jī)構(gòu)。 夾具體上鉆套采用快換形式提高了加工生產(chǎn)效率。同時(shí)，在定位和夾緊方面采用的是帶有螺栓連接的定位心軸和快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，該夾緊機(jī)構(gòu)是螺母螺孔內(nèi)又斜鉆了孔，其孔徑略大雨螺紋外徑。螺母斜向沿著光

48、孔套入螺桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與螺桿（即：定位心軸）嚙合，再略為擰動(dòng)螺母，便可夾緊工件?？焖傩D(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)同樣的提高了加工生產(chǎn)效率。 在用定位心軸定位時(shí)，采用的是間隙配合心軸，心軸工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此設(shè)計(jì)在裝卸工件時(shí)較方便，縮短了加工時(shí)的輔助時(shí)間。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的定位套一次限制5個(gè)自由度，外加一定位支承板限制2個(gè)自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。該夾具上設(shè)有擋塊，可防止零件在加工時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者滾動(dòng)。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計(jì)而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。 夾具的主要定位元件

49、為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計(jì)的專用件，各定位面加工后對(duì)φ6H9mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計(jì)。鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-17，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證。 4.1.3定位基準(zhǔn)的選擇 本夾具用于車削零件表面，工件以底平面限制三個(gè)自由度、側(cè)面為定位基準(zhǔn)。 4.1.4切削力及夾緊力的計(jì)算 4.1.4.1切削力 刀具：硬質(zhì)合金刀具 查《金屬切削原理與刀具》表3-

50、2，表3-5得車削力計(jì)算公式： （4-1） 式中：—車削力； —車削力系數(shù)，270； —背吃刀量，1.5； —進(jìn)給量，0.9； —切削速度，1.67； —切削力的修正系數(shù)，0.92，1.0，1.0； —車削力指數(shù)1.0，0.75，-0.15。 將以上數(shù)據(jù)代入式（4-1）中，得： =1692.75N 4.1.4.2夾緊力 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》P69，《金屬切削原理與刀具》表3—2查得車削所需夾緊力計(jì)算公式：

51、 （4-2） 式中：─實(shí)際夾緊力； ─安全系數(shù)1.5； —理論夾緊力； ─工件與支撐面之間的摩擦系數(shù)，0.3； ─工件最大直徑，160； ─回轉(zhuǎn)半徑，80； ─扭矩，135.36； ─徑向力1269.56。 將以上數(shù)據(jù)代入式（4-2）中，得： 則所需夾緊力=3546.53N 查《機(jī)床夾具手冊(cè)》P71，查得斜楔式夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算公式： （4

52、-3） 式中：─產(chǎn)生的夾緊力； ─外作用力，1692.75N； ─楔角，； ─夾具體與斜楔之間的摩擦角； ─工件與斜楔之間的摩擦角。 將以上數(shù)據(jù)代入式（4-3）中，得： （4-4） 計(jì)算得出=4818.53N大于所需夾緊力3546.53N，故本夾具可安全工作。 4.2通用夾具 為了達(dá)到各孔的位置要求和降低生產(chǎn)成本，鉆削孔的加工選擇在數(shù)控加工中心上加工，夾具用虎口鉗。車外圓與端面選擇在數(shù)控車床上完成，夾具是車床中的三爪卡盤。 宿州學(xué)院畢業(yè)論文

53、 夾具設(shè)計(jì) 結(jié)論 通過本次持續(xù)6周的夾具設(shè)計(jì)，首先通過零件圖來確定加工余量，會(huì)毛坯圖，而后通過小組的合作分工計(jì)算切削余量，繪制工藝卡。通過繪制工藝卡片，確定每道工序的定位與夾緊方式，有老師分配任務(wù)進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。整個(gè)過程中對(duì)以往所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了回顧和復(fù)習(xí)，同時(shí)也是一種查缺補(bǔ)漏的鞏固過程。通過老師的指導(dǎo)，對(duì)很多設(shè)計(jì)過程遇到的問題進(jìn)行了解決，也學(xué)到很多知識(shí)，獲益匪淺。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)分為兩部分：一是設(shè)計(jì)法蘭盤的加工工藝；二是通過該零件的加工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)零件的加工

54、工藝包括零件作用、結(jié)構(gòu)和工藝，確定毛坯制造和尺寸，工件工藝路線的制訂，選擇加工設(shè)備，最后計(jì)算每一工步的切削用量及時(shí)間。 對(duì)于夾具的設(shè)計(jì)，先要確定設(shè)計(jì)方案，方案將直接決定夾具設(shè)計(jì)的成功與否。所以必須對(duì)方案進(jìn)行分析，確定最佳方案。然后要選擇主要的定位尺寸，確定定位誤差和計(jì)算夾緊力。在選擇夾緊方案時(shí)，要注意提高生產(chǎn)速率?？紤]到本次加工零件的批量和零件結(jié)構(gòu)，最終采用氣動(dòng)夾緊方式。 總之，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)工藝基礎(chǔ)理論和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法有了更深入的理解，對(duì)零件工藝設(shè)計(jì)的過程有了具體的了解，并且也讓我對(duì)大學(xué)里學(xué)到的專業(yè)知識(shí)的進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固，我相信在以后的工作中，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)讓我受益無窮。當(dāng)然，

55、我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中仍然有相當(dāng)多的不足，我發(fā)現(xiàn)了不少自己在專業(yè)方面的不足，明白了實(shí)際和理論的差距，從而讓自己以后要更加倍努力的學(xué)習(xí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)也即將到頭，但這僅僅是人生一個(gè)嶄新的開始。我的知識(shí)儲(chǔ)備，尤其是在機(jī)械專業(yè)方面的學(xué)習(xí)僅僅才打下了一個(gè)基礎(chǔ)，學(xué)海無涯，以后仍然有許多問題等待著我去研究，探索。所以，在以后的工作學(xué)習(xí)生活中，我仍然會(huì)刻苦努力學(xué)習(xí)掌握專業(yè)知識(shí)，并且在實(shí)際中加以應(yīng)用。 宿州學(xué)院畢業(yè)論文 夾具設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1] 陽復(fù)建. 法蘭數(shù)字化制

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58、社，2011.4 [15] 常同立.《機(jī)械制造工藝學(xué)》清華大學(xué)出版社，2010.5 [16] 楊瑞成.《機(jī)械工程材料》重慶大學(xué)出版社，2012.8 [17] 劉毅.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》華中科技大學(xué)出版社，2012.3 [18] 王令其，張思弟.《數(shù)控加工技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社，2014.5 [19]、李益民主編《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社。 [20]、黃如林主編《簡(jiǎn)明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社。 [21]、艾興，肖詩綱主編《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社。 [22]、艾興，肖詩綱主編《切削用量手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社。 [23]、陳家芳主編《實(shí)用金屬切

59、削加工工藝手冊(cè)》，上海科學(xué)技術(shù)出版社。 [24]、趙家齊主編《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，機(jī)械工業(yè)出版社。 [25]、王光斗、王春福主編《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。 [26]、李慶余主編《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社。 陳明主編《機(jī)械制造工藝學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社。 宿州學(xué)院畢業(yè)論文 夾具設(shè)計(jì) 附錄 附表1 數(shù)控工藝卡片 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 法蘭盤 工序 程序編號(hào) 夾具名稱 使用

60、設(shè)備 車間 001 O0001 專用夾具 CK3221 數(shù)控車間 工步 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 車削速度 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀量 1 粗車毛坯端面和外圓 T01 100 200 0.9 1.5 2 粗車160外圓 T01 100 200 0.9 2 3 粗車140外圓 T01 100 240 0.9 2 4 粗車120外圓 T01 100 280 0.9 2 5 粗車100外圓 T01 100 338 0.9 2 6 半精車80外圓和右端面 T02 154 600 0.25 0.5

61、7 半精車160右端面 T02 154 600 0.25 0.8 8 車800外圓倒角 T02 250 990 9 精車800外圓 T02 250 990 0.1 0.2 10 精車160右端面 T02 250 990 0.1 0.2 11 車160倒角 T02 250 990 12 半精車160外圓 T02 154 600 0.25 0.8 13 車80外圓的槽 T03 5.65 600 0.02 2 宿州學(xué)院畢業(yè)論文

62、 夾具設(shè)計(jì) 附表2 數(shù)控工藝卡片 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 法蘭盤 工序 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 002 O0002 專用夾具 CK3221 數(shù)控車間 工步 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 車削速度 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀量 1 粗車160左端面 T01 100 200 0.9 1.5 2 粗車160外圓 T01 100 200 0.9 2 3 半精車160左端面 T02 100 240 0.9 2 4 半精

63、車160外圓 T02 100 280 0.9 2 附表3 數(shù)控工藝卡片 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 法蘭盤 工序 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 003 O0003 虎口鉗 加工中心 數(shù)控車間 工步 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 車削速度 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 背吃刀量 1 鉆14孔 T04 12 270 94.5 7 宿州學(xué)院畢業(yè)論文 夾具設(shè)計(jì) 致 謝 我要衷心

64、的感老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過程中多虧了老師的悉心的指導(dǎo)和無微不至的關(guān)懷，我才能在一種良好的學(xué)術(shù)氛圍中順利完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在和王楠老師的相處過程中，老師用他的學(xué)識(shí)淵博、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人深深感染了我，我從老師身上學(xué)到了很多做人做事的道理，在我不明確目標(biāo)的時(shí)候，老師總能點(diǎn)明我目前應(yīng)該樹立的目標(biāo)，指引我前進(jìn)的方向，當(dāng)我遇到不了解的知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，老師也總能耐心、細(xì)心的為我講解。我要再次感謝老師對(duì)我目前人生階段的幫助，感謝您！其次，我要感謝在我忙于設(shè)計(jì)期間默默協(xié)助我的同學(xué)，感謝家人一直以來對(duì)我的關(guān)心，感謝幫我打飯的室友，感謝在編程上對(duì)我?guī)追笇?dǎo)的同學(xué)，感謝所有幫助過我的人，你們都是我的天使，謝謝你們！