普车法兰盘机加工工艺设计.docx
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1、- 43 -第一章 绪论1、 法兰盘在普车及机械行业中的地位本设计的内容是基于CA6140型卧式车床法兰盘来设计的。法兰盘位于车床丝杆的末端 1,主要作用是为机床传递力矩,保证机床的正常运行 2。法兰盘的外圆上刻得有刻度线,其主要作用是调节刻度盘上的刻度值,能够准确读出调整的值3。法兰盘可靠性决定了机床的可靠性,可靠性则是依靠组成它的零件的可靠性及系统来决定的4,因此对其材料的选择也是比较关键的,因为材料的不同,则所设计的加工方案就会不同,从而所能达到的精度就会有所不同5。同样,刀具不同,所加工出来的精度就有一定的偏差6,法兰盘的质量、精度直接可以影响一台机器的动作状态7。因此,法兰盘对于机械
2、行业来说,有着不可小觑的作用。2、 法兰盘的发展现状法兰盘的发展,受我国机械技术的影响较为严重,相对于机械行业较发达的国家来说,我国机械行业起步晚,虽然现在算是机械大国,但是许多方面还是发展不平衡。截止至目前,我国法兰行业在配备水平、锻造技术以及加工工艺上得到了很大的提高,产品的功能和产品的品质也得到了改善。铸造法兰的人力成本相对日本、德国等工业发达的国家较低,而国外一些国家已经较少的生产法兰,他们所需要的法兰大多数都是从中国、巴西等发展中的国家进口8。在这样的条件下,我国铸造法兰产品就在国际上占有相对较好的优势,近几年来,法兰出口的数量也在不断的增加,得到了较高的发展。预计在今后的几年中,法
3、兰盘市场增长率将持续增加,但相对来说,通用法兰盘的竞争将更激烈,因为通用法兰盘的使用率将会增加;而高端法兰盘的市场相对较为稳定,因为其处于企业集团垄断的状态;法兰盘也将在体积上有所减小、耗材和耗能将减小、精度提高、加工工艺水平更为完善,传动效率更高。但目前我国法兰盘行业的集中度较低,导致生产能力不平衡,市场竞争的增大。提升装备条件和技术水平,将会使得国内法兰盘的技术得到突破,法兰盘的质量也将得到提高,促进我国法兰盘的生产和出口。3、设计目的及主要内容本次设计是基于普车法兰盘的机加工工艺来设计,主要从选材、加工方式、加工工序以及工艺卡片等方面对法兰盘的一个加工工艺进行设计9,从理论上完成相应的参
4、数,如加工端面、加工外圆、铣端面、钻孔、铰孔、车倒角时的车床或者铣床的速度、进给量、背吃刀量、刀具的选择、机床主轴转速的计算及通过机床的资料选择相应的转速等10。本次课题的目的在于对法兰盘加工工艺的分析,制定加工工艺卡片,所以从以下几个章节来进行分析,主要内容如下:第一章 主要从法兰盘的作用、零件图和对零件图的分析等方面剖析零件,对零件有深入的了解;第二章 对法兰盘毛坯材料的选择、制定加工工序、制定工艺路线和确定加工过程中的部分参数进行分析和设计;第三章 通过计算、的端面和外圆柱面、的端面和外柱面及两侧面、 、以及的孔以及倒角的参数,查取资料,选择主轴转速和切削速度,最后计算加工工时。第二章
5、零件的分析每一个设计都是必须要对所设计的零件进行分析,分析零件的基本形状和尺寸,考虑零件的成本和零件技术要求,达到合理的设计目的。2.1 法兰盘的作用本次设计的主要是以CA6140上的法兰盘,主要作用是为机床传递力矩,保证机床的正常运行,一般来说,法兰盘的连接是让其内孔与主轴相配合、外圆与变速箱的孔配合,保证轴承孔的中心线在同一条轴线上,确保齿轮能够正确啮合,从而保证精准度。2.2 法兰盘的零件图零件三维图如图2-1所示,工程图如图2-2所示,根据相关尺寸画出零件图。 图2-1零件三维图 图2-2 零件二维图 2.3 法兰盘零件图分析本次设计的法兰盘由的孔、的孔、的孔、的圆柱面及C1.5的倒角
6、、的圆柱面及C1.5的倒角、过渡圆角R5、的圆柱面、C7的倒角、距离中心线24mm和34mm的两个面、32的退刀槽、的通孔以及两端C1的倒角组成,的外圆上刻得有刻度线,其主要是用于调节刻度盘上的刻度值,能够准确读出调整的值。中部的的通孔主要是标明的孔传递力矩的大小,本身没有受多少力,的外圆上有一个的孔上半部分为的孔,其主要作用是精准定位。当然零件的精确度对各个部分的加工也是有较高的要求,比如在加工孔和面时,各个参数的选择是至关重要的,在加工时,应该对的外圆、的孔上半部分为的孔、精度要求较高,它们的精度和质量可以直接影响整个零件是否合格。因此,通过对零件的分析,为后续的加工方案的设计和计算提高了
7、精准度,将零件的成本控制在合理的范围内11。本章小结:通过对法兰盘的作用和对零件图的分析,可以得出在后续的设计中,需要多方位思考加工的可行性,为本次设计的零件尽可能降低成本,从而达到零件的技术要求,达到设计的最终目的。第三章 选择材料及设计方案通过第一章对零件的分析,本章需要对零件的材料进行选择,选择材料的目的是为了能正确的设计加工方案和提高零件的精确度。3.1 毛坯材料的选择本次设计的毛坯选择硬度为190HBS的灰铸铁HT200的轧制毛坯材料,该材料的耐磨性、强度以及耐热性都是比较好的,由于设计的零件尺寸不算太大,形状也属于简略型,所以采用成堆铸造,中批量生产,12为了节约和降低制造成本,故
8、而选择的毛坯材料应接近零件的形状,保证加工精度。3.2 加工顺序的安排(1)选择定位基准正确选择定位基准能准确保证加工时工件的质量,提高生产效率、缩短加工工艺的进程13。在加工零件的平面过程中,涉及到了车床、铣床、钻床、磨床等,加工孔时涉及到了车床、钻床、铣床。因为法兰盘零件在结构上是比较紧凑的,而且质量也不算很大,因此,在加工时,先加工平面,再钻孔、扩孔、铰孔等较为经济的加工方案,从而对加工基准的选择要求较高。(2) 基面先行的原则首先应先把用作基准的面加工出来,利用基准面加工其他面或者其他工序,提高加工的精确度。14(3) 先粗后精原则先对零件进行粗加工去掉加工量大的加工余量,再由半精加工
9、作为过渡,最后由精加工完成最终零件的轮廓。143.3 制定工艺路线制订工艺加工路线主要是能保证零件的主要技术要求能在合理的范围内。15本次设计的法兰盘选择中批量生产,一般来说,制定工艺路线不能影响工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度,尽量一次装夹完成多步工序,减小加工带来的误差,达到精确地加工,提高生产效率,尽量降低生产成本。工艺路线方案如表3-1所示:表3-1 工艺路线方案工序号工序内容000粗车、和的端面和外圆柱面010半精车、和的端面和外圆柱面、车C1.5和C7的倒角、车的退刀槽020精车、和的端面和外圆柱面030粗铣的端面、精铣的端面040精磨离中心线和的面和外圆050钻的中心孔
10、、扩的孔、粗铰的孔、精铰的孔060钻的孔、铰的孔、钻的透孔070去毛刺080刻字刻线090镀铬100检验入库3.4 各参数的确定确定个参数余量,是为在设计时的计算部分做好准备,因为每一个参数都是很重要且不可或缺的,那么在分析零件时就应该对各加工余量进行确定。3.4.1 加工余量表1、端面表3-2 端面的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精车端面0.2910.6半精车端面0.891.20.7粗车2921.0毛坯3940.132、 外圆表面的加工余量表3-3 外圆表面的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精车外圆0.51000.20半精车外圆2.5100.50
11、.44粗车外圆71030.61毛坯101100.743、端面:表3-4 端面的加工余量工序名称加工余量精车0.2半精车08粗车2毛坯34、外圆表面表3-5 外圆表面的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精车外圆0.5900.12半精车外圆2.590.50.22粗车外圆7930.33毛坯101000.375、端面表3-6 端面的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精车端面0.2910.6半精车端面1.891.20.7粗车2931.0毛坯3952.06、外圆表面表3-7 外圆表面的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精车外圆0.5450.020
12、半精车外圆1.545.50.042粗车外圆3470.105毛坯5500.1307、的孔表3-8 的孔的加工余量工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差尺寸和极限偏差精铰0.05200.020铰孔0.5519.950.045扩孔1.619.40.030钻孔18180.050毛坯2008、加工平面表3-9 加工距离中心线的平面工序名称加工余量半精铣0.7粗铣10.3毛坯119、加工平面表3-10 加工距离中心线的平面工序名称加工余量精磨0.05精铣0.15半精铣07粗铣20.1毛坯21本章小结:本章通过对毛坯材料的选择、加工顺序的安排、制定、以及的孔的工艺路线以及确定各工序的加工余量来进行分析和设计,为后
13、续的计算部分中一些需要的参数进行设计,从而得到较为合理的计算结果。第四章 各工序的参数计算通过第二章各表加工余量的确定,对加工过程中涉及的一些参数进行计算,如 加工刀具的选择、加工时机床主轴转速的选择、切削时刀具速度的选择等,进行合理的计算和分析,通过计算的参数,做工艺卡片,达到工艺设计的要求。4.1 粗车部分工序000该工序部分的刀具选用如表4-1所示:表4-1 刀具选用序部刀具材料刀具尺寸硬质合金车刀001、粗车的端面(1)由表3-2得。(2)由、工件直径,根据参考文献3得,故取。(3)刀具和工件的材料、f=0.75mm/r,根据参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则查主
14、轴转速取,得切削速度结果为, ,。(4)计算工时 , 式中,取,则002、粗车外圆柱面(1)由表3-3得,两次走刀。(2)由、工件直径,根据参考文献3得 ,故取 。(3)由刀具和工件的材料、,根据参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,根据参考文献5得。则 则查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)计算工时 ,, 式中,取,所以,003、粗车端面(1)由表3-4得。(2)由、,由参考文献3得 ,故取 。(3)刀具和工件的材料、 ,查参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)工时的计算 , 其中,取,所以004、粗车的外圆柱面(1)由表3-5知,取
15、,走刀两次完成(2)由、,工件直径100mm,根据参考文献3得 ,故取。(3)由刀具和工件材料、,查参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则 则根据查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)工时的计算 , 其中,取,所以,005、粗车端面(1)由表3-6取。(2)由、工件直径,根据参考文献3得 ,取 。(3)由刀具和工件材料、=3mm、,查参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则则查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)工时的计算 , 其中,取,所以006、粗车的外圆柱面(1)由表3-7取。(2)由、工件直径,根据参考文献3表9-25查得 ,故取 。(3)由刀具和工件
16、的材料、,查参考文献5有,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则则查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)工时的计算 ,, 其中,取,所以4.2 半精车部分工序 010 刀具选择如表4-2所示:表4-2 刀具选择刀具材料刀尖圆弧半径RYG6硬质合金车刀5mm011 半精车 1) 半精车的端面(1)由表3-2取(2)端面的,根据刀尖角圆弧半径R为0.,根据参考文献3得,取.(3)由刀具和工件材料、,查参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则查主轴转速取,得切削速度确定,。(4)计算工时 , 其中,取, 所以2) 半精车外圆柱面(1)由表3-3知,即(2)外圆表面的,根据刀尖角圆
17、弧半径R为0.5mm,根据参考文献3得,取(3) 根据刀具和工件的材料、,查参考文献5查,由参考文献6得车刀的使用寿命为T=60min,由参考文献5得。则查主轴转速取,得切削速度确定,f=0.20mm/r,n=320r/min,v=103.49m/min(4)计算工时 , 其中,取, 所以。012、半精车 1) 半精车的端面(1)由表3-4,取(2)端面的,根据刀尖角圆弧半径R为,根据参考文献3 得,取.(3)由刀具和工件的材料、,查参考文献5得,由参考文献6得车刀寿命,查参考文献5得。则根据查主轴转速取 ,得切削速度 确定,。(4)计算工时 , 其中,取, 所以。2)半精车外圆柱面(1)由表
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