法兰课程设计说明书Word格式.docx

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通过本次课程设计，希望能得到下述方面的锻炼：

①培养制定零件锻造等机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，设计机床夹具的能力。

②熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。

摘要

自由锻的基本工序：

自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序将坯料逐步锻成的。

自由锻造的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲和切断等。

1.镦粗镦粗是对原坯料沿轴向锻打，使其高度减低、横截面增大的操作过程。

这种工序常用于锻造齿轮坯和其他圆盘形类锻件。

镦粗分为全部镦粗和局部锻粗两种。

2.拔长拔长是使坯料的长度增加，截面减小的锻造工序，通常用来生产轴类件毛坯，如车床主轴、连杆等。

3.冲孔用冲子在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序。

4.弯曲使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序。

5.扭转使坯料的一部分相对另一部分旋转一定角度的锻造工序。

6.切割分割坯料或切除料头的锻造工序。

1.零件的分析

1.1零件的作用

该零件称作法兰是管子与管子之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；

也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。

法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。

管道法兰系指管道装置中配管用的法兰，用在设备上系指设备的进出口法兰。

法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。

法兰间用衬垫密封.根据零件图来看该零件是用来连接两个直管道，对管道进行固定和导向，改变流体的方向，对连接处进行固定和密封。

1.2零件的材料

1.2.1材料的特性:

材质为Q345A,是一种低合金钢,化学成分如下:

C0.20%,Si≤0.55%,Mn≤1.70%,P≤0.%,S≤0.%,V0.02%～0.15%,Nb0.015%～0.060%,Ti0.02%～0.20%.与Q345B，C，D，E钢相比而言，低温冲冲击的试验温度高，性能差.屈服强度在345MP左右.

1.2.2材料的用途:

广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等.

1.3零件的结构分析

从零件图来看,该法兰结构较为简单表面的要求精度不高.此法兰整体呈长方体,在四角对称有4个螺栓通孔,有直径不同的两个盲孔垂直相交连通,另外,一面有4个大小相同的凹槽.对法兰的基本要求是高强度、高韧性、高耐磨性和回转平稳性，因而安排法兰加工过程应考虑到这些特点

1.4对毛坯的说明

1.4.1毛坯类型

由于材质Q345A的强度较高,该零件采用自由锻的锻造工艺,自由锻生产率低，加工余量大，但工具简单，通用性大，故被广泛用于锻造形状较简单的单件、小批生产的锻件。

所以不必要机加工获得,直接采用金属型铸造的方式获得外形与零件相同的毛坯.更为省力.注意留有较大的加工余量,废料相应增多不可避免.

1.4.2毛坯余量的确定

因为零件形状并不复杂而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形状可以与零件形状接近。

由于要求设计零件的长宽高分别为A=110mm，B=107mm，H=140mm。

满足表中规定的A/B≤2.5。

由锻造实用速查手册，满足A﹤H﹤2.5A，所以由表格得加工余量a=8±

3，b=8±

3（锻件精度等级为F级的），我选择a=10mm，b=10mm。

所以锻件高H1=H+b=140+b=150mm，B1=B+b=116mm,A1=A+a=120mm

1.4.3毛坯定位基准的选择

1.4.3.1粗基准

选择不加工面或加工表面精度不高的面为基准，根据基准选择原则，以底面为基准面，以它的中心线为粗基准。

1.4.3.2精基准

因为后面表面的粗糙度为3.2，是该法兰零件精度最高的面，所以选它为精基准加工面。

1.5零件的工艺分析

生产工艺主要分为锻造、铸造这两种。

铸造法兰和锻造法兰

铸造出来的法兰，毛坯形状尺寸准确，加工量小，成本低，但有铸造缺陷（气孔.裂纹.夹杂）；

铸件部组织流线型较差（如果是切削件，流线型更差）；

锻造法兰一般比铸造法兰含碳低不易生锈，锻件流线型好，组织比较致密，机械性能优于铸造法兰；

锻造工艺不当也会出现晶粒大或不均，硬化裂纹现象，锻造成本高于铸造法兰。

锻件比铸件能承受更高的剪切力和拉伸力。

铸件的优点在于可以搞出比较复杂的外形，成本比较低；

锻件优点在于部组织均匀，不存在铸件中的气孔，夹杂等有害缺陷；

1.5.1坯料和零件的相关计算

坯料尺寸:

长A1=120mm,宽B1=116mm,H1=150mm.密度ρ=7.85g/cm³

坯料体积V=150×

120×

116=2088cm³

坯料质量m=7.85×

2088=16390.8g

零件尺寸：

H=140mm,A=110mm,B=106mm.

除去通孔和凹槽体积V=140×

110×

106=1632.4cm³

4螺栓通孔体积V=（π×

1.7²

÷

4×

（10.6-4.2）+π×

2.6²

4.2）×

4=147.3cm³

凹槽体积V=（9.46×

8-8.46×

7）×

0.175=2.88cm³

冲孔废料体积V=（π×

4.5²

（8.55-6.5）=32.6cm³

零件体积V=14×

11×

10.6-（147.3+2.88+32.6）=1449.62cm³

零件质量m=7.85×

1449.62=11379.5g

废料质量m=16390.8-11379.5=5011.3g

1.6零件定位基准的选择

1.6.1粗基准的选择

1.6.2精基准的选择

精加工这个表面和其上面的四个凹槽。

1.6.3加工顺序的选择

先粗后精、先主后次、基准先行、先面后孔的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度

2.工艺规程的设计

2.1制定工艺路线

工艺方案㈠

（1）下料：

取铸造好的柱状坯料Q345A，粗加工成长宽高分别为120mm，116mm，150mm的柱状坯件。

（2）加热:

炉型:

半连续炉,加热时间:

2至3小时,锻造温度:

始锻温度1200℃终锻温度750℃.

（3）镦粗:

镦粗用钢筋头镦粗机锻锤吨位:

0.75吨.　　　　

　　　（4）冲孔：

先在右面冲φ65的盲孔，深度为75mm，孔的中心距地面高度为70mm，距后面为85.5-（65÷

2）=53mm。

然后在背面冲φ45的盲孔，深度为20.5mm，孔的中心距地面高度为70mm，距零件的右面为22.5+30=52.5mm。

　　　（5）扩孔：

扩右表面的盲孔，使直径φ74mm，深度10mm。

　　　扩右表面的盲孔，使直径φ77mm，深度7mm。

　　　（6）钻孔：

在车床上钻四个φ17的通孔，从前面到后面。

该通孔中心距左面20.5mm，距上面17mm。

在四个φ17的通孔的基础上，从前面扩深度为42mm，φ26mm的孔,其余三个通孔同理。

　　（7）中间热处理：

退火,退火温度为850℃.

（8）精加工：

在刨床上精加工成长宽高分别为110mm，106mm，140mm的柱状零件。

　　　（9）铣沟槽：

在背面铣一个深度为1.75mm，宽度为5mm的矩形沟槽。

其中边长84.6,宽70,外边长94.6,宽84.6.矩形的中心线与零件中心线重合.须精加工保证粗糙度.

　　　（10）最终热处理:

正火,正火温度900℃.

工艺方案㈡

（1）下料：

（2）加热:

　　（3）钻孔：

（4）镦粗:

　　（5）冲孔:

先在背面冲φ45的盲孔，深度为20.5mm，孔的中心距地面高度为70mm，距零件的右面为22.5+30=52.5mm。

然后在右面冲φ65的盲孔，深度为75mm，孔的中心距地面高度为70mm，距后面为85.5-（65÷

　　（6）扩孔：

　　（7）中间热处理：

（8）精加工：

　　（9）铣沟槽：

　　（10）最终热处理:

方案一和方案二比较,方案二的工艺对保正零件的基本形状更加困难,而且方案二的工艺相比方案一更加浪费材料,所以选择方案一更为合理.

3.收获和体会

通过一周的课程设计，我对本专业的知识有了更深的了解，如锻造的基本工序,加工基准如何选择，加工工步的顺序，各种材料的特性和加工性能等。

同时也把一部分以前所学的知识（包括机械制图，互换性与技术测量，工程材料及成型技术基础等）复习了一遍，对绘图软件CAD和CAXA的操作也更加熟练,提高了自己的绘图能力。

课程设计是一门实践课，通过课程设计把自己的理论水平和实践相结合，又提高了自己分析问题解决问题的能力。

另外，在课程设计过程中，通过和其他同学的互相合作以及老师的指导和帮助，我学到了很多东西，我的团队合作能力也得到了一定的提高，为以后走上社会和工作岗位做好准备。

4.参考文献

《锻造实用数据速查手册》机械工业

《实用机械加工工艺手册》机械工业

《金属学与热处理》机械工业

《金属材料成型工艺及控制》北京大学