机械工艺夹具毕业设计191设计法兰盘零件的工艺规程及工艺装备.docx

1、机械工艺夹具毕业设计191设计法兰盘零件的工艺规程及工艺装备摘要法兰盘是使管子与管子相互连接的零件。连接于管端。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件指带有法兰（突缘或接盘）的管件。它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。 法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小

2、，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材。 通俗的讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。关键词：连接 法兰盘应用AbstractFlange pipe and tube is connected parts. Connected to pipe end. There are hole flange can be bolted to wear so that the two flange abuts. With liner sealing flange between. Flange pipe flange with means (or a

3、ccess plate nosing) of the tube. It can be cast from, but also may pose a thread connection or welding. Flange connected by a flange, a gasket and nut composed of a number of bolts. On the flange gasket sealing surface between the two, fastening nut, the gasket on the surface pressure reaches a cert

4、ain value after the deformation, and fill uneven sealing surface, the leakage is not so closely linked. Some fittings and equipment has its own flange,Also belong to the flange connection. Pipeline flange connection is an important connection.Flange connections easy to use, can withstand greater pre

5、ssure. In the industrial pipe, flange connecting a wide range of use. In the family, the small diameter pipe, but also low-voltage, see flange connection. If the boiler room or in a production site, there are flange connected to pipes and equipment.Popular speaking, the role of flange makes pipe is

6、fixed and sealed junction.Keywords: flange connection application前言法兰联接是一种可拆联接。按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差，适用于压力p4MPa的场合；对焊法兰又称高颈法兰，刚性较大，适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种：平面型密封面，适用于压力不高、介质无毒的场合；凹凸密封面，适用于压力稍高的场合；榫槽密封面，适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环

7、。大多数垫片是从非金属板裁下来的，或由专业工厂按规定尺寸制作，其材料为石棉橡胶板、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片；还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通橡胶垫片适用于温度低于120的场合；石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450，对油类温度低于350，压力低于5MPa的场合，对于一般的腐蚀性介质，最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中，采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触)，密封面与垫片的加工光洁度较高。 根据压力的不同等级，法兰垫也有不同材料，从

8、低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。1.以材质划分碳钢，铸钢，合金钢，不锈钢，铜，铝合金，塑料，氩硌沥，ppc等。 2.以制作方法划分可分为推制、压制、锻制、铸造等。 3.以制造标准划分可分为国标、电标、水标、美标、德标、日标、俄标等。法兰盘发展的多方向，各个领域都在开发法兰盘的使用。种类繁多，管道配件法兰盘按与管子的联接要领可分为五种基本类型：平焊法兰、对焊法兰、螺纹法兰、承插焊法兰、松套法兰。法兰的密封面型式有很多种，一般常用有凸面（RF）、凹面（FM）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）、全平面（FF）、环联接面（RJ）.平焊钢法兰盘：适用于公称压力不超出2.5MPa的碳钢管道联接。平焊法

9、兰的密封面可以制成光滑式，凹凸式和榫槽式三种.光滑式平焊法兰的运用量很大，多用于介质条件对比缓和的情况下，如低压非净化压缩空气、低压循环水，它的长处是价钱对比利益哦。对焊钢法兰盘：用于法兰与管子的对口焊接，其结构正常，强度与刚度较大，经得起高温高压及重复弯折和温度波动，密封性可靠，公称压力为0.252.5MPa的对焊法兰选用凹凸式密封面。承插焊法兰盘：常用与PN10.0MPa，DN40的管道中。松套法兰盘：松套法兰俗称活套法兰,分焊环活套法兰,翻边活套法兰和对焊活套法兰.常用于介质温度和压力都不高而介质侵蚀性较强的情况。当介质侵蚀性较强时，法兰接触介质部分(翻边短节)为耐侵蚀的上等级材料如不锈

10、钢等材料，而外部则使用下等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧它以实现密封。整体法兰盘：经常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体，这种型式在设备和阀门上常用。现在出现了光线法兰盘、管法兰盘、波导法兰盘等等。法兰盘在各个领域都有涉及。尤其在高科技领域应用越来越广泛。1.零件的分析1.1.零件的作用法兰盘只是一个统称，通常是指在一个类似盘状的金属体色的周边开上几个固定用的孔用于连接其它东西。它的作用是连接及传动。1.2.零件的工艺要求该零件形状基本规则,工艺要求不是很高.其他要求见零件图技术要求.铸件要求不能有砂眼，疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，确保工作时安全2、工艺规程的设计2.1.确

11、定毛坯的制造形式由于零件中批生产的水平，选择年生产量为2000件，而且零件的轮廓尺寸不大，所以采用金属形铸造。从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。工件材料为HT200，毛坯尺寸对应的精度和公差等级分别选AM为F，CT为9。2.2.基准的选择2.2.1.粗基准的选择根据粗基准的选择原则和零件的具体情况，选择毛坯51的外圆作为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持外圆即可。2.2.2精基准的选择在加工好20H7孔后，各工序以该孔为定位精基准，以基准轴心为径向尺寸的定位精基准，100mm的端面给予辅助，这样就满足了基准重合的原则和互为基准原则，在加工某些面时若出现基准不重合时，则应进行尺寸链的换算

12、，以后要进行专门计算，这里就不在重复。 2.3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合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，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。之外，还应当考虑到经济效果，以便生产成本量下降。经分析，现拟订工艺路线方案如下： 工序一 粗车左边106mm, 51mm, 96mm的外圆，粗车各端面，粗车90mm的倒角，100mm的倒角，粗车R5mm的圆角。工序二 粗车右51mm的外圆及端面，粗车7*45的倒角，半精车46.4mm的外圆及端面，半精车91.1mm的外圆、端面及倒角。工序三 钻

13、18mm的孔，扩19.8mm的孔，粗铰19.94mm的孔，精铰20mm的孔。工序四 半精车左端102 mm的外圆、端面及倒角，半精车左端46.4 mm的外圆，半精车R5 mm的圆角。工序五 粗铣90m m的后端面，精铣90m m的后端面。工序六 粗铣90m m的前端面，精铣90m m的前端面。工序七 钻，铰四个9 mm，钻，铰左面上的台阶孔。工序八 精车右45mm的外圆、端面及倒角，精车90mm的外圆、左右端面及倒角，半精车3*2的退刀槽。工序九 精车100mm的端面和倒角，精车左45mm的外圆及R5的圆.工序十 粗，精磨100 mm的外圆，粗，精磨90 mm的前端面。工序十 B面抛光。工序十

14、 100 mm的左端面刻字，冲箭头。工序十 100 mm的外圆无光渡铬。工序十 检验。2.4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HT200，毛坯的重量约为1.4kg,生产类型为中批生产，采用铸件，毛坯铸出后应进行退火处理，以消除铸件在铸造过程中产生的内应力。2.4.1外圆表面（100 mm，45 mm，90 mm）外圆100 mm，表面粗糙度要求0.8m,公差等级为5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5）。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z=4.38mm,半精车双边余量为2Z=1.2mm，查手册15-13(

15、P567),选用粗磨削的双边余量为2Z=0.4mm，精磨削的双边余量为2Z=0.02mm外圆45，表面粗糙度要求为0.4m，查机械制造技术基础表7-8采用先车，然后抛光。根据其尺寸，选用粗车的双边余量为2Z=4.6m，半精车双边余量为2Z=1.1mm，精车双边余量为2Z=0.3mm。外圆90 mm，表面粗糙度要求6.4m，查手册表1-15精度等级为IT10，选用粗车的双边余量为2Z=4.9mm，半精车双边余量为2Z=1.1mm即可。2.4.2. 内孔20 0+0.045的 加工毛坯为实心，孔壁粗糙度要求为1.6m，参照机械制造技术基础课程设计指导教程表2-28确定工序尺寸及余量为： 钻孔：18

16、 mm 扩孔：19.8 mm 2Z=1.8mm 粗铰：19.94 mm 2Z=0.14mm 精铰：20 mm 2Z=0.06mm2.4.3外圆端面加工余量及公差（100 mm的两面和45 mm端面以及90 mm的两端面）外圆100端面粗糙度要求为1.6m，轴向无公差要求。查手册表3-13（P91），精车就可以达到表面粗糙度为1.6m，可达要求，因而选用车即可。100 mm的右面粗糙度为0.4m，先车，后磨再抛光可以达到。粗车的双边余量为2Z=2.2mm，半精车的双边余量为2Z=0.6mm，精车的双边余量为2Z=0.2mm。外圆45 mm端面粗糙度要求不高，但作为端面基准为了提高加工精度应给与精

17、车。即粗车的双边余量为2Z=2.2mm，半精车的双边余量为2Z=0.6mm，精车的双边余量为2Z=0.2mm。90 mm两端面的粗糙度要求为0.4m和1.6m，轴向无公差要求。查手册表3-13（P91），精车的表面粗糙度可达1.6m，0.4m的粗糙度可以通过先精车后再抛光即可达到。即：粗车的双边余量为2Z=2.2mm，半精车的双边余量为2Z=0.6mm，精车的双边余量为2Z=0.2mm。2.4.44X9透孔和6与4组成的台阶孔的加工由于9mm和4mm的孔没粗糙度要求，直接钻即可。而6mm的孔粗糙度要求为3.2m故采用先钻后铰即可。 钻：5.8mm 铰：6mm 2Z=0.2mm2.4.5.90的

18、前后端面的加工90mm的后端面粗糙度要求为3.2m，通过精铣即可达到要求，粗铣的双边雨量为2Z=2.6mm，精铣的双边余量为2Z=0.4mm；90mm的前端面粗糙度要求为0.4m，通过先精铣后磨即可达到要求，粗铣的双边雨量为2Z=2.4mm，精铣的双边余量为2Z=0.4mm，磨的双边余量为2Z=0.2mm.2.5.各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择2.5.1工序一：1加工条件工件材料：HT200，金属模铸造。加工要求：粗车106mm，51mm，96 mm的外圆、端面及车倒角。机床：CA6140 卧式车床。刀具：YG6外圆车刀、 YG6端面车刀、 YG6内圆车刀。2计算切削用量：(1). 粗车

19、106的端面 1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=2mm,工件直径100mm时f=0.8-1.2mm/r取f=0.8mm/r2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）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。 所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.260

20、0.2*20.15*0.80.40) =45.79(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*45.79/(3.14*100)=145.8(r/min)根据机械制造工艺设计手册附表4-3-1（P172）取主轴转速为n=125r/min 所以实际切削速度v=dn/1000=125*100*3.14/1000=39.25(m/min)4切削工时 根据手册tm=(l+y+)/nf=(50+2)/(125*0.8)=0.52(min)（2） 粗车100的外圆表面及倒角1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=1.99mm,工件直径1

21、00mm时f=0.8-1.2mm/r取f=0.8mm/r2计算切削速度 根据手册表8-60（P381），切削速度的计算公式(寿命选60T) Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2 600.2*1.990.15*0.80.40)=45.88(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=

22、1000*45.88/(3.14*100)=146.11(r/min)根据机械制造工艺设计手册取转速为n=125r/min所以实际切削速度v=dn/1000=125*100*3.14/1000=39.25(m/min)4切削工时 根据手册tm=(l+y+)/nf=(9+1.99)/(125*0.8)=0.11(min)（3）.粗车左51 mm的外圆表面及R5的圆角1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=2.3mm,工件直径为45 mm时f=0.4-0.5mm/r取f=0.5mm/r2计算切削速度 根据手册表8-60（P381），切削速度的计算公式为（

23、寿命选60T）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.30.15*0.50.40) =33.74(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*33.74/(3.14*45)=238(r/min) 根据机械制造工艺设计手册取转速为n=200r/min所以实际切削

24、速度v=dn/1000=200*45*3.14/1000=28.26(m/min)4切削工时 根据手册得：tm=(l+y+)/nf=(32+2.3)/(200*0.5)=0.343(min)（4）.粗车96 mm的外圆表面及倒角1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=2.45mm,工件直径为90 mm 时 f=0.8-1.2mm/r取f=0.8mm/r2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）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.

25、20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.450.15*0.80.40) =33.58(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*33.58/(3.14*90)=118.8(r/min) 根据机械制造工艺设计手册取转速为n=100r/min所以实际切削速度v=dn/1000=100*90*3.14/1000=28.26(m/min)4 切削工时 根据手册表8-56（P379）

26、tm=(l+y+)/nf=(8+2.45)/（100*0.8）=0.13(min) 2.5.2工序二：1加工条件工件材料：HT200，金属模铸造。加工要求：粗车右51mm的外圆、端面及车倒角，半精车右46.4mm的外圆、端面及车倒角，半精车91.1mm的外圆、端面及倒角。机床：CA6140 卧式车床。刀具：YG6外圆车刀、 YG6端面车刀。2计算切削用量： （1）粗车右51mm的外圆、端面及车倒角 1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=2.3mm,工件直径45mm时f=0.4-0.5mm/r取f=0.5mm/r2计算切削速度 根据手册表8-60（P

27、381），切削速度的计算公式为（寿命选60T）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。 所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*2.30.15*0.50.40) =33.74(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*33.74/(3.14*45)=238.78(r/min)根据机械制造工艺设计手册附

28、表4-3-1（P172）取主轴转速为n=200r/min 所以实际切削速度v=dn/1000=200*45*3.14/1000=28.26(m/min)4切削工时 根据手册tm=(l+y+)/nf=(41+2.3)/(200*0.5)=0.343(min)（2）半精车右46.4mm的外圆、端面及车倒角 1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=0.55mm,工件直径45mm时f=0.4-0.5mm/r取f=0.5mm/r2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）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/

29、min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。 所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*0.550.15*0.50.40) =50.28(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*50.28/(3.14*45)=355.84(r/min)根据机械制造工艺设计手册附表4-3-1（P172）取主轴转速为n=320r/min 所以实际切削速度v=dn/1000=

30、320*45*3.14/1000=45.22(m/min)4切削工时 根据手册tm=(l+y+)/nf=(41+2.3)/(320*0.5)=0.26(min)（3）半精车91.1 mm的外圆表面及倒角1进给量 f 根据手册表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=0.55mm,工件直径为90 mm 时 f=0.8-1.2mm/r取f=0.8mm/r2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）Vc=CV*KV/(601-mTmapxfy)m/min其中：CV=158, x=0.15, y=0.40, m=0.20。修正系数见手册表8-

31、61至表8-69，即KMv=0.94, ksv=0.8, kkv=1.0, kkrv=0.83, kBv=0.8。所以 vc=158*0.94*0.8*1.0*0.83*0.8/(601-0.2600.2*0.550.15*0.80.40) =42.30(m/min)3 确定机床主轴转速ns=1000vc/(d)=1000*42.30/(3.14*90)=149.68(r/min) 根据机械制造工艺设计手册取转速为n=120r/min所以实际切削速度v=dn/1000=120*90*3.14/1000=35.33(m/min)4 切削工时 根据手册表8-56（P379）tm=(l+y+)/nf=(8+0.55)/（120*0.8）=0.08