成都纺织高等专科学校
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目：设计“法兰盘”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备
班 级：
设 计 者：
指导教师：
评定成绩：
设计日期 年 月 日至 月
日
目 录
设计任务书········································1
课程设计说明书正文································2
序言··············································2
一、零件的分析·····································2
二、工艺规程设计···································2
（一）、确定毛坯的制造形式·····························2
（二）、基面的选择·····································2
（三）、制定工艺路线···································3
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定··········3
（五）确定切削用量及基本工时··························4
三、 课程设计心得体会···························6
四、 结论········································7
五、参考文献······································7
成都纺织高等专科学校
机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 设计“法兰盘”零件的机械加工及工艺规程 设计内容 1.产品零件图 1张
2.产品毛坯图 1张
3.机械加工工艺过程卡 1张
4.机械加工工序卡片 1套
5.课程设计说明书 1张
班 别：
设 计 者 ：
指 导 教 师 ：
年 月
日
序言
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
1）被吃刀量：单边余量1.5mm，可一次切除。
2)进给量与切削速度: 查《工艺手册》得外圆切削速度计算，查《工艺手册》得
ap=2~6mm时，f=0.3~0.6mm/r, vc=1.167-1.500m/s，取f=0.5mm/r vc=1.5m/s。
3）确定机床主轴转速：
ns=1000vc/πdw=2r/s=120r/min
按机床说明书，与之接近的转速为120r/min，现取ns=120r/min，所以实际切削速
度v=1.5m/s
4）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=0.3min
（3）镗直径90mm的孔
查表得卧式镗床的镗削余量如下：
粗镗 vc=0.3~0.66m/s 现取vc=0.6m/s fc=0.3~1.0mm/r
半精镗 vj=0.5~0.8m/s 现取vj=0.8m/s fj=0.2~0.8mm/r
由工艺手册查得fc=0.27mm/r , f=0.74mm/r
(镗杆悬伸时vc取小值，加工孔径较大时，ap取大值，孔径小且加工精度要求高时，ap取小值。
确定机床主轴转速：
nsc=1000vc/πdw=129.55r/min
nsj=1000vc/πdw=169.85r/min
查工艺手册得机床转速为nsc=125r/min, nsj=160r/min, 所以实际切削速度 vc=0.58m/s ,vj=0.75m/s。
时间定额的计算
Tj=Li/fb=(l+l1+l2)i/fn(i为进给次数)
式中l1=ap/tankr+（2~3）=7 l2=（3~5）取4，l=2mm
经计算的tjc=0.14min，tjj=0.11mi
（4）钻孔（高速钢钻头）立钻Z535查《工艺手册》得
1)进给量
钻头直径>10-13mm f=0.19~0.23mm/r查表取f=0.2mm/r
钻头直径>16-20 f=0.26~0.32mm 查表取f=0.32mm/r
2） 切削速度
V=0.25m/s
3)主轴转速
直径12mm孔 ns1=1000vc/πdw=398r/min
直径17.5mm孔 ns2=1000vc/πdw=272r/min
直径20mm孔 ns3=1000vc/πdw=239r/min
查工艺手册得机床转速为ns1=400r/min, ns2=ns3=275r/min,所以实际切削速度
v1=0.25m/s, v2=v3=0.29m/s
4)计算切削工时
由tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn得tj1=1.5min, tj2=0.38min, tj3=0.38min
(5)扩孔切削用量 查《工艺手册》得
1)进给量 f=（2.2~2.4）f钻（f钻 为钻孔的进给量）
直径小于等于15mm时，f=0.5-0.6mm/r取f=0.46mm/r
直径大于15~20mm时，f=0.6-0.7mm/r 取f=0.7mm/r
2）被吃刀量 ap=0.05D（加工孔直径）
扩直径20mm的孔ap=1mm
扩直径17.5mm的孔 ap=0.9mm
3）切削速度v
V=（1/2~1/3）V钻（V钻 为钻孔的切削速度）=0.15m/s
4)计算切削工时
由tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn得tj1=0.4min, tj2=0.4min,
（6）铰孔的切削用量
1）进给量f 加工不通孔时，进给量取0.2-0.5mm/r 取f=0.5mm/r
2)切削速度
孔直径大于10-20时，v=0.65-1.4m/s 取v=1.0m/s
4)计算切削工时
由tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn得tj=1.56min
注：
钻扩铰圆柱孔时， tj=Li/fn=(l+l1+l2)/fn 式中l1=（D-d）cotkr/2+(1~2)
1. 钻扩铰不通孔时，l2=0
2. 扩钻，扩孔时l2=2~4，铰圆柱孔时l1=0.56，l2=22
3. d为扩、铰孔前的直径，D为扩、铰孔后的孔径，l为板厚。
辅助时间（min）确定：
1.清扫工件或清扫夹具定位基面 0.1~0.2
2.变换刀架或转换方位 0.95
3.拿取工件并放在夹具上 0.5~1.0
4.启动机床、变速或变换进给量、放下清扫工具 0.02
5.工件或刀具退离并复位 0.04~0.05
6．在钻头铰刀上刷油 0.1
7.在工作台上用手翻转钻模，用游标卡尺测孔深度 0.2
三． 课程设计心得体会面
课程设计结束了，快要完成这项艰巨的任务时，内心充满惊喜与期待，惊喜的是自己终于完成了一份课程设计，过程虽然有些复杂曲折，但看着自己的小小成果，还是忍不住的兴奋，期待的是想看看自己的设计有哪些不足，希望老师能予以指正，好让我能更进一步。
通过这次的课程设计，我了解到工艺设计是一门复杂、繁琐、需要耐心、细心与恒
心的工作，尤其计算部分，过程十分繁琐，稍不注意便会出错，每逢此处，我便有些心烦，便拖到第二天在做，因此花费了大量的时间，把作业拖到了最后。但该来的早晚要来，一味的推迟不仅没有任何收益，反而因时间逼近而更加手忙脚乱。所以在以后的生活中，我一定养成今日事今日毕的好习惯。
这次课程设计也使我深深地受了打击，知道了自己学识的局限、狭窄。当遇到问题时才晓得自己的知识是多么的贫乏。“书到用时方恨少”，此刻，我深深地体会到了这句名言的真理。但我知道，从现在努力为时不晚，我一定更加努力的充实自己。
最后，希望老师能认真的提出修改意见，我将不胜感激。
四． 结论
我的课程设计虽完成了，但还有许多不足之处。如使用镗床，成本比较高；加工右端外圆轮廓表面时对工人技术要求很高等等。
五． 参考文献
吴拓、方琼珊主编的《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》 机械工业出版社 王凡主编《使用机械制造工艺设计手册》 机械工艺出版社
倪森寿主编《机械制造基础》 高等教育出版社