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1、1. 引言 本课题起源于装配制造业法兰盘工艺设计与数控技术，通过此次毕业设计，可以初步驾驭对中等困难零件进行数控加工工艺规程的编制，学会查阅有关资料，能合理编制数控加工过程卡片、数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片、数控编程等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。能运用AutoCAD正确绘制机械零件的二维图形，能通过运用UGNX4.0软件对零件进行三维图的绘制，可以提高结构设计实力及建模实力。编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。在毕业设计工作中，学会综合运用多学科的理论学问与实际操作技能，分析与解决设计任务书中的相关问题。在毕业设计中，综合运用数控加工刀具和数控工艺、工装夹具
2、的设计等专业学问来分析与解决毕业设计中的相关问题。依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确运用工具书；驾驭有关工程设计的程序、方法与技术规范；驾驭试验、测试等科学探讨的基本方法；以及与解决工程实际问题的实力。本文法兰上有24个直径24mm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，还有三个直径为16mm的销孔用于定位。 图1-1 连接法兰三维视图法兰的连接主要特点是拆卸便利、强度高、密封性能好。安装法兰时要求两个法兰保持平行，法兰的密封面不能碰伤，并且要清理干净。 论文以工件的定位装夹，与切削用量的选择，加工依次和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别
3、进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路途的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，使得零件的加工成本最低，使得零件加工便利、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的状况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。2. 零件的分析2.1零件的作用法兰又叫法兰盘或凸缘盘，一种盘状零件，在管道工程中最为常见。法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端；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
4、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。法兰分螺纹连接（丝扣连接）法兰和焊接法兰和卡夹法兰。法兰都是成对运用的,低压管道可以运用丝接法兰，四公斤以上压力的运用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封点，然后用螺栓紧固。不同压力的法兰有不同的厚度和运用不同的螺栓。水泵和阀门，在和管道连接时，这些器材设备的局部，也制成相对应的法兰形态，也称为法兰连接。凡是在两个平面在周边运用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。但是这种连接只是一个设备的局部，如法兰和水泵的
5、连接，就不好把水泵叫“法兰类零件”。比较小型的如阀门等，可以叫“法兰类零件”。连接法兰（图纸见附件1）就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，然后在两个法兰盘之间加上法兰垫，最终用螺栓将两个法兰盘拉紧使其紧密结合起来的一种可拆卸的接头。2.2零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以412H7mm为中心 ,包括: 428mm端面及外圆柱面;mm的内表面及内圆柱面;346mm内圆。352mm的端面及圆柱面;348mm内圆柱面及表面;mm内圆柱;280mm的内圆柱;352mm的端面及圆柱面；348mm左端面;17mm的通孔，16mm的通孔，13mm的通孔，M
6、16mm的螺纹孔。 图2-1连接法兰剖面图 图2-2 连接法兰局面图1图2-3连接法兰局面图2通过粗精加工，满意其表面粗糙度要求，最终进行去毛刺。这组加工表面是以412H7mm为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面。2.3.确定零件的生产类型该轴材料为铸件HT150，生产类型为小批量单件生产。3.工艺规程设计3.1毛坯的选择零件是由毛坯依据其技术要求经过各种加工而形成的。毛坯种类选择的恰当与否，不仅影响产品质量、毛坯的经济性，而且对制造成本也有很大的影响，因此正确的选择毛坯有重大的技术经济意义。在毛坯选
7、择时，应充分留意到采纳新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯种类的选择确定与零件的实际作用，材料、形态、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的种类包括：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。依据零件的材料，举荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅奢侈材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。零件材料HT150考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构比较简洁，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产效率保证加工精度可采纳铸造成型。零件形
8、态并不困难而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形态可以与零件形态尽量接通。毛坯材料为铸件HT150，毛坯现已铸造出来，并留出加工余量。 图3-1 毛坯俯视图 图3-2毛坯剖视图.毛坯的特性分析该零件的的材料为HT150，铸造成型，具有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好。3.1.2设计毛坯图1、确定圆角半径以削减铸件的应力集中，取铸件的圆角半径为R5-R15。2、铸件个过渡线平滑过渡，自然。3、确定分模面由零件的结构特征知，可选过轴线的平面为分模面，采纳两箱造型。4、锐角倒钝。铸件铸造后应支配时效处理，以消退残余的铸造应力，防止在机械加工过程中出现变形态况。3.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中
9、的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保障，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，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。在制订工艺过程时，不但要考虑获得表面本身的精度，而且还必需保证表面间的位置精度要求。这就要考虑工件在加工过程中的定位、测量等基准问题。1、粗基准与精基准 在零件加工的第一道工序中，只能运用未经加工过的毛坯表面进行定位，这种未经加工的表面基准就称为粗基准。在粗基准定位定位加工出光滑的表面以后，就可以采纳已经加工的表面进行定位，加工过的基准称为精基准。为了便于装夹和易于获得所要求的加工精度，在工件上特意做出的定位表面称为协助基准。2、粗
10、基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序供应精基准。选择粗基准的动身点是：一要考虑如何安排各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求经常是不能兼顾的。但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对于零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）。依据以下原则原则粗基准。（1）若工件必需首先保证某重要表面的加工余量匀称，则应选择该表面为粗基准；（2）在没有要求保证重要表面加工余量匀称的状况下，若零件上每个表面都要加工，则应
11、当以加工余量最小的表面作为粗基准；（3）在与上项相同的前提条件下，若零件上有的表面不需加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准；（4）选用粗基准的表面应尽量平整光滑，不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷。粗基准未经加工，表面比较粗糙而且精度低，二次安装时，其在机床上或夹具上的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。对本零件而言，依据加工余量最小原则。以余量最小的表面做为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。分析毛坯尺寸，零件图中280mm的毛坯余量最小，现选取280mm内圆柱面作为粗基准。在车床上三爪卡（反爪）盘撑住工
12、件内圆柱面，消退工件的六个自由度，达到完全定位。3、精基准的选择选择精基准时，主要是要解决两个问题：一是保证加工精度；二是使装夹便利。（1）基准重合原则。干脆选择加工表面的设计基准为定位基准，采纳基准重合原则可以避开由定位基准与设计基准不重合引起的定位误差。（2）基准统一原则。同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，这样既可保证各个加工表面之间的相互位置进度，也简化了夹具的设计与制造，降低了成本，提高了效率。 (3)自为基准原则。精加工或光整加工工序要求余量小而匀称，因此选择加工表面本身作为定位基准。(4)互为基准原则。为了各个加工表面之间具有较高的位置精度，或为了使加工表面具有匀称的加工
13、余量，可实行两个加工表面互为基准反复加工的方法。(5)便于装夹原则。所选的精基准应能保证工件定位精确稳定，装夹便利牢靠夹具结构简洁适用，操作便利敏捷。本零件选择基准统一的原则。在工件加工过程中采纳428mm作为统一的基准加工各外圆柱面不但能在一次安装中加工大多数面，而且能保证各外圆柱表面的同轴度要求以及端面与中心线的垂直度要求。3.3零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆，孔，螺纹，端面等，材料为HT150，以公差等级和表面粗糙度要求以及适用范围，参考机械制造技术基础确定各表面加工方法如下：1、352mm和348mm的外圆柱：没有尺寸精度要求，表面粗糙度为Ra3.2m，须要粗车，半精车。2
14、、mm的内圆：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6m，须要粗车，半精车，精车。3、mm的表面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra1.6m，须要粗车，半精车，精车。4、280mm的内圆：没有尺寸精度要求，表面粗糙度要求为Ra3.2m，只须要粗车，半精车。5、428mm的右端面和外圆柱面：没有尺寸精度要求，表面粗糙度为Ra3.2m，只须要粗车，半精车。6、428mm的表面：没有尺寸精度要求，表面粗糙度要求为Ra1.6m，只须要粗车，半精车。7、mm的表面：尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra1.6m，须要粗车，半精车，精车。8、mm的外圆柱：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6m，须要粗车，
15、半精车，精车。9、315mm的内圆柱，尺寸精度要求不高，表面粗糙度没有要求，须要粗车、半精车。10、346mm的内圆台：尺寸精度要求不高，表面粗糙度要求为Ra3.2m，只须要粗车。11、428mm的端面上的24个17mm的通孔：尺寸精度不高，表面粗糙度为Ra3.2m，只须要钻孔。12、428mm的端面上的2个13mm的油孔，尺寸精度不高，表面粗糙度为Ra3.2m，须要钻孔。13、428mm的端面上的3个mm的销孔：尺寸精度不高，表面粗糙度为Ra3.2m，须要钻孔，镗孔。14、mm表面的8个M16mm深30的螺纹孔：先钻底孔（底孔大小在后面计算），然后用丝锥攻牙。3.4工艺路途的拟定制定工艺路途的动身点，应当使零件的几何形态，尺寸精度及位置精度等技术要求能妥当的得到保证，并且使生产成本尽量少。因此依据先加工基准面及先粗后精，并考虑经济效果。制定工艺路途的任务是确定工序的内容、数目和依次。所以要分析影响工序内容、数目和依次的各种影响因素。盘套类零件的基本工艺路途如图
