法兰盘设计机械制造课程设计
法兰盘设计机械制造课程设计
机械设计制造工艺学课程设计是我们学完了大学里的全部课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有不足之处，恳请各位老师给予指教。
一．零件的分析
（一） 零件的作用
我所设计的零件是法兰盘，它的作用是使管件连接处固定并密封，它连接于管端，法兰上有3个直径为20mmEQS的孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧密连接，压紧两法兰间的衬垫以达到密封效果，还有三组直径为12mm的斜孔与水平孔组合的通油孔。因此，法兰盘承受较大的压力，所以采用锻件，提高零件致密性，以使承受压力的能力增强。
（二） 零件的工艺分析
此法兰盘共有两组加工表面
1） 直径为90mm的孔的轴线为基准加工的表面
本组表面包括直径为 320mm 、248mm 、190mm的外圆的轮廓表面及左右端面，表面粗糙度为12.5。
直径为90mm的孔的表面粗糙度为3.2，尺寸上偏差为+0.054,下偏差为0
2） 直径为12mm的孔的加工
包括平行于轴线的三组孔及斜孔的加工，其表面粗糙度为2.5，直径为20的三个均布孔，表面粗糙度为6.3，直径为17.5mm的孔的加工，表面粗糙度为6.3。
二．工艺规程设计
（一） 确定毛坯的制造形势
零件材料为45钢，锻造，考虑到法兰盘在连接两管的工作过程中，要承受螺钉连紧时的压力，要有一定的韧性，因此选用锻件，尽可能使金属纤维不被切断，保证零件工作可靠。零件为大批量生产。
（二） 基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会使零件大批量报废，使生产无法进行。
1. 粗基准的选择
对于一般的盘类零件，可以以外圆作为粗基准。对零件来说，按照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取直径为320mm的外圆作为粗基准的，（三爪卡盘夹持，自动定心，限制x、y、z三个方向的移动自由度及y、z方向上的旋转自由度，不完全定位，但不影响加工）。粗基准的选择应保证足够的加工余量，且应避免粗基准的重复使用。
2. 精基准的选择
精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。精基准的选择原则有：基准重合、基准统一、自为基准、互为基准等。精基准选择应保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便。
（三） 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点应该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合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配有专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。
工艺路线方案如下：
工序1.粗车A面，粗车直径320mm的外圆表面
工序2.粗车直径248mm、190mm、147mm的外圆，右端面及轮廓上的圆弧，倒角7mm。
工序3.粗镗直径为90mm的孔（不到尺寸）
工序4.半精镗直径为90mm的孔
工序5.钻3x直径12mm的孔及斜孔，3x直径17.5mm的孔及3x20mm的均布孔。（均6到尺寸）
工序7铰3x直径12mm的孔及斜孔
工序8.扩3x直径17.5mm的孔及3x20mm的均布孔。
工序9.钳工修锐边毛刺及倒角C1。
工序10.检验
以上工艺过程详见附表的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
（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45钢，硬度为207-241HBW，毛坯重量约10kg，生产类型为大批生产，毛坯采用锻件。
确定锻件的加工余量和公差的主要因素有如下5种：
1.锻件的质量、按图样尺寸加上其尺寸上偏差的一般进行计算得到
锻件形状复杂系数S
S=m锻件/m外轮廓包容体
（式中m锻为锻件的质量，m外包容体为锻件外廓包容体的质量）
2.分模线形状 有平分直分模线和对称弯曲分模线、不对称弯曲分模线两类
3.锻件的质量系数分M1和M2两级
4.零件加工表面粗糙度，适用于机械加工表面粗糙度Ra>=1.6um的表面，当加工表面粗糙度Ra<1.6um时，其余量要加大
5.锻件法兰的余量a的计算公式
a=0.25H0.2D0.5 （本法兰孔取0.75a，外表面取0.5a）
式中H为总高，D为直径
根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各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（直径320mm外圆及直径248mm、190mm、147mm的外圆表面）
考虑其长度为150mm，表面粗糙度值均为12.5，只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。
2. 外圆表面沿轴线长度方向上的加工余量及公差（A面及右端面）
查《实用机械制造工艺设计手册》（以下简称《工艺手册》）得，锻件质量为10kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件轮廓尺寸（长度方向）大于0小于等于315mm,故长度方向偏差为+1.5 -0.7mm，长度方向加工余量为2.0~2.5mm，径向为2.0~2.5mm(均为锻件单面余量)，均取2mm。
3. 直径为90mm的孔（中心孔）
孔径为90mm，可锻出，孔的精度为IT8，参照《工艺手册》确定其加工的工序尺寸及余量为
直径90mm 2Z=1.3mm （1.5mm）
直径88.7mm(88.5) 2Z=2mm （2.5mm）
4. 3x直径12mm的孔及斜孔
铰孔12mm 2Z=0.2mm
钻孔11.8mm
5. 3x直径17.5mm的孔（与同轴线平行的直径12mm的孔相通）
扩孔17.5mm 2Z=1mm
钻孔16.5mm
5. 3x20mmEQS （三孔均布）
扩孔20mm 2Z=1.2mm
钻孔18.8mm
五 确定切削用量及基本工时
在已经选择了刀具材料和几何角度的基础上，用查表法按如下步骤合理的选择切削用量，首先用工序余量确定被吃刀量ap，全部余量尽可能在一次进给中去除，也可以多次进给完成，而后，在切削力允许的条件下选择大的进给量f（粗加工）或按本工序的加工表面粗糙度确定进给量f（精加工），在机床允许的情况下，选择大的切削速度v（粗加工）或按刀具使用寿命确定切削速度（精加工），选择机床所具有的主轴转速中最接近的速度，最后验算机床的功率是否足够。
工序1.车削外圆、端面。本工序采用计算法确定切削用量。
1.加工条件
工件材料：45钢，锻件，时效处理。
加工要求：粗车直径320mm端面及外圆，表面粗糙度为12.5um。
机床：CA6140论文范文http://www.chuibin.com/ 卧式机床
刀具：刀具材料为硬质合金刀，刀杆尺寸为20mmx25mm，kr=90°，r0=15°，a0=8°。
2.计算切削用量
1）粗车直径320mm的外圆及端面
1)确定外圆及端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2上偏差为1.5，下偏差为0.7mm，故毛坯长度方向上的最大加工余量为7mm，因为两端面要求不高，只一次车削即可达到要求，可取加工余量为6mm，取ap=3mm，长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（入体方向）.
2)确定进给量f：查《工艺手册》得
ap小于等于3mm时，f取0.8~1.2mm/r
按CA6140车床说明书取f=0.91mm/r
3)计算切削速度v：
车削速度不限,此处取vc=1.2m/s。
4）确定机床主轴转速：
ns=1000vc/πdw=1.2r/s=72r/min
按机床说明书，与之接近的转速为80r/min，现取ns=80r/min，所以实际切削速度v=1.34m/s。
5） 计算切削工时：按《工艺手册》，取
l=（D-d）/2=3mm l1=17,l2=0 ,l3=0 t=l+l1+l2+l3)i/nwf=0.31min
（2）粗车外圆轮廓表面