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。法兰盘内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±孔及其倒角以及与其垂直的端面，Φ80h11外表面，两个M64×的槽，Φ36 0+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Φ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ф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±孔对B端面的径向圆跳动公差为。

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，使生产无法正常进行。

（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±与B端面有的圆跳动公差要求，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Φ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±，扩孔Φ36 0+ ，绞孔Φ62±，绞孔Φ36 0+

工序3 车两个槽M64×，车孔Φ62±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Φ，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

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Φ端面及倒角，精车外圆Φ80h11，粗车Φ62±孔，精车Φ62±孔及倒角，车螺纹M64×，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Φ36 0+，精车孔Φ36 0+。

工序3 钻三个孔Φ，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

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+进行铸造然后在机加工（扩、绞），对Φ62±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+进行先钻后车，对Φ62±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×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Φ端面及倒角，精车外圆Φ80h11，粗车Φ62±孔，精车Φ62±孔及倒角，车螺纹M64×，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+，精车孔Φ36 0+。（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Φ，惚沉头孔Φ（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

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。

将以上内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,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μm,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=。

外圆Φ52g6，表面粗糙度要求为μm，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=。

外圆ф120，选用粗车的双边余量为2Z=2mm。

2．内孔表面（Φ62±，Φ36 0+ ）

内孔Φ62±，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=。

内孔Φ36 0+，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=，查《手册》9-11(P401),选用精车的双边余量为2Z=。

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μm，轴向无公差要求。查《手册》表3-13（P91），粗铣的表面粗糙度为，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μm，轴向无公差要求。查《手册》表3-13（P91），粗车的表面粗糙度为，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. Φ端面

Φ端面的粗糙度要求为μm，轴向无公差要求。查《手册》表3-13（P91），粗车的表面

粗糙度可达μm，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μm，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=，查《手册》15-13(P567),选用磨削的余量为Z=。

6. 侧面C,平面D

平面D距内孔Φ36中心的距离为54mm，无公差要求，表面粗糙度要求为μm，计算得其需切削量为6±，根据《手册》P480叙述，选用一次铣削成型。侧面C距内孔Φ36中心的距离为，表面粗糙度要求为μm，公差为200μm，查《机械制图》表（P232），为12级公差要求，计算得其需切削量为±。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Φ端面及倒角，，粗车Φ62±孔，精车Φ62±孔及倒角，车螺纹M64×，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+，精车孔Φ36 0+。（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μm，6级公差要求；车两个槽M64×；车外圆Φ52g6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为μm，6级公差要求；车端面A，表面粗糙度要求为μm。

机床：C620-1卧式车床。

刀具：YT15外圆车刀、 YT15端面车刀、 YT15内圆车刀、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，a p=1mm,工件直径为80mm时

f=取f=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）

V c=C V×K V/(T m a p x f y)m/min

其中：C V=158, x=, y=, m=。修正系数见《手册》表8-61至表8-69，即

K Mv=, k sv=, k kv=, k krv=, k Bv=。

所以 v c=158××××××× =(m/min)

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000××80)=286(r/min)

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(41+1)/286×=(min)

2. 精车外圆Φ80h11

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=102m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×102/×80)=406(r/min)

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(40+1)/406×=(min)

3. 车Φ120外圆柱面

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=85m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×85/×120)=225(r/min)

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(15+1)/225×=(min)

4. 车Φ80h11端面及倒角

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=105m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×105/×80)=418(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(40+1)/418×=(min)

5. 车Φ端面及倒角

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=35m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×35/×=675(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=+1)/675×=(min)

6. 粗车Φ62±孔

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=106m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×106/×60)=560(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(40+1)/560×=(min)

7. 精车Φ62±孔及倒角

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=(mm/r)

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=112(m/min)

3) 确定机床主轴转速

4) 切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(40+1)/590×=(min)

8.车螺纹M64×

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=,所以进给量f=r.

1) 切削速度根据《手册》表8-60（P381）

粗车螺纹时： v c=21m/min

精车螺纹时： v c=35m/min

2) 确定机床主轴转速

粗车螺纹时：n1=1000v c/(πd)=1000×21/×64)=105(r/min)

精车罗纹时：n2=1000v c/(πd)=1000×35/×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×=(min)

精车螺纹时：t2=(l+y+△)×i/nf=(15+1)×2/(174×=(min)

9. 车两个密封槽Φ64

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=84m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×84/×64)=418(r/min)

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=2×(l+y+△)/nf=2×(2+1)/418×= (min)

10. 车Φ52g6端面

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=90m/min

3) 确定机床主轴转速

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(10+1)/551×=(min) 11.车端面A

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=82m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×82/×120)=218(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(35+1)/218×=(min) 12. 粗车Φ52g6外圆柱面

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=105m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×105/×52)=643(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(10+1)/643×=(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=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=125m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×125/×52)=765(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(10+1)/765×=(min)

14. 钻孔Φ36 0+

1）进给量 f=r (见《手册》表10-15（P437）)

2）切削速度 V c=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×40/×36)=350(r/min) 4) 切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=22/(350×= (min)

15. 精车孔Φ36 0+

1）进给量 f 根据《手册》表8-58（P380）

取f=r

2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）

v c=108m/min

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×108/×36)=950(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=(40+1)/950×=(min)

工序Ⅲ：钻三个通孔Φ11，钻三个孔Φ，惚沉头孔Φ

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=r (见《手册》表10-15（P437）)

2）切削速度 V c=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×40/×11)=1150(r/min) 4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=3*(l+y+△)/nf=15/(1150×= (min)

2. 钻三个阶梯孔Φ刀具材料：高速钢。

1）进给量 f=r (见《手册》表10-15（P437）)

2）切削速度 V c=40(m/min) (见《手册》表10-15（P437）

3) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×40/×=770(r/min)

4) 切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=3×(l+y+△)/nf=5/(770×= (min)

2.惚沉头孔Φ

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=

2）切削速度根据《手册》表12-8（P462）

v c=30m/min

3) 确定机床行程数

n s=z/f==20

4)切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=2×(l+△)× n s/(1000v c)=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=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×=

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=r (见《手册》表13-8（P481）)

2）切削速度 V c=20(m/min) (见《手册》表13-12（P484）

3）切削深度 a p=6mm (见《手册》P480叙述）

4) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×20/×100)=65(r/min)

5) 切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=(l+y+△)/nf=48/(65×= (min)

工序Ⅶ：铣侧面保证尺寸34。5

1）进给量 f=r (见《手册》表13-8（P481）)

2）切削速度 V c=20(m/min) (见《手册》表13-12（P484）

3）切削深度由于该工序余量较大（±），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a p=7mm，第四次选用a p=。

4) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×20/×100)=65(r/min)

5) 切削工时根据《手册》表8-56（P379）

t m=4×(l+y+△)/nf=100×4/(65×= (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，陶瓷结合剂，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 V W=25m/min 见《手册》表15-12（P566）

2) 进给量轴向f a=min

径向f r= 双行程 (见《手册》表13-8（P480）)

3）切削深度 a p=

4) 砂轮速度 v=35m/min

5) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×35/×200)=57(r/min)

6）加工工时

t m=2LZ b K/1000f a f r

式中，L—加工长度，40mm;

Z b—单面加工余量，;

K—系数，；

f a—工作台轴向移动速度；

f r—工作台往返一次砂轮径向进给量。

t m=2×40××（1000××）=（min）

2.磨外圆Φ52g6

1）工件速度 V W=25m/min 见《手册》表15-12（P566）

2) 进给量轴向f a=min

径向f r= 双行程 (见《手册》表13-8（P480）)

3）切削深度 a p=

4) 砂轮速度 v=35m/min

5) 确定机床主轴转速

n s=1000v c/(πd)=1000×35/×200)=57(r/min)

6）加工工时

t m=2LZ b K/1000f a f r

=2×10××（1000××）=（min）

工序Ⅸ：表面处理，检验入库。

最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表2-6。

三. 参考文献

【1】赵家齐主编．机械制造工艺学课程设计指导书．机械工业出版社，1997

【2】王绍俊主编．机械制造工艺设计手册．机械工业出版社，1985

【3】《金属机械加工工艺人员手册》修订组编．金属机械加工工艺人员手册．上海科学技术出版社，1983

【4】上海柴油机厂工艺设备研究所编．金属切削机床夹具设计手册．机械工业出版社．1984【5】南京市机械研究所主．金属切削机床夹具图册．机械工业出版社

【6】吕周堂、陈晓光主编．互换性与技术基础．中国科学技术出版社