管板兼法兰工艺规程报告.doc
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《化工机械制造工艺》项目报告
课题名称：
管板兼做法兰工艺编制
学院（系）：
过程装备与控制工程系
年级专业：
过程装备与控制工程
学生姓名：
毕景志郭凯阴德智刘飞许寒飞张猛
指导教师：
王鲁敏
完成日期：
2012年5月22日
目录
1.序言···············································2
1.1课题背景·········································2
1.2课题目的及意义···································2
2.零件工艺分析········································2
2.1零件功能分析·····································3
2.2零件结构分析·····································3
2.3毛坯的确定·······································3
2.4技术要求·········································3
3.机加工工艺规程拟定··································4
3.1定位基准的选择···································4
3.2加工方法的选择···································4
3.3加工阶段的划分···································4
3.4加工顺序安排·····································5
3.5加工方案对比·····································6
3.6加工设备选择·····································7
3.6.1机床设备的选用·······························7
3.6.2工艺装备的选用·······························7
3.7加工余量、工序尺寸及偏差·························7
3.8工艺过程卡片······································9
3.9特性检查方法······································12
3.9.1表面粗糙度检测································12
3.9.2尺寸检测······································13
3.9.3形状和位置误差检测····························13
4.设计总结············································13
5.主要参考文献········································14
1.序言
1.1课题背景
管板是换热器中经常遇到的典型零件之一。
它在其中主要用于承受管程和壳程的压力差及管箱法兰的连接，受力情况比较复杂，同时还要保证与管子连接的严密性，所以对管板及其上的管孔有明确的技术要求。
管板多数是圆形，上面钻有多孔，法兰部分加工要求精度相对较高，其技术要求与一般法兰一样。
管板法兰式换热器中重要的部件之一，在换热器制造成本中占有相当大的比重。
下面就以管板兼做法兰为例，介绍一般的加工工艺。
1.2课题目的及意义
（1）使学生能独立分析管板类零件的工艺与技术要求；
（2）会拟定加工工艺路线；
（3）能使用机床进行管板的实际加工；
2.零件工艺分析
下图为我组课题管板兼做法兰的零件图纸
2.1零件功能分析
管板兼做法兰是机械结构中用于支撑管程、承受压力差的重要零件之一，其加工质量直接影响到换热器的使用性能和精度。
它的主要表面是上下两端面，法兰部位要求加工精度较高，最主要的是管孔的加工，车削是外圆加工的主要方法，钻、绞是孔的主要加工方法。
加工时对孔群的要求较高，其加工质量要满足技术要求。
2.2零件结构分析
图1所示零件是本课题的管板兼做法兰。
它大致结构可以看作为管板与法兰组装而成的台阶法兰盘，由圆柱面、孔端面、法兰端面、孔面、螺纹、倒角等组成。
孔端面一般用来加工孔的，法兰端面是用于密封相连，孔面用于与管子相配合并支撑管子，螺纹用于与拉杆相连。
根据该零件工作图，需要有较高的尺寸精度和形状位置精度，并有较小的表面粗糙度值。
这些技术要求必须在加工中给予保证。
2.3毛坯的确定
该管板材料为Q345，属于一般板材，可以在市场上直接购买。
2.4技术要求
管板兼做法兰各部分技术要求
（1）此管板的尺寸公差要求见零件图。
（2）主要表面分为两类，一类是与管子连杆配合的管孔与螺纹内表面，其精度为IT8；另一类为与法兰密封配合的法兰端面，其精度为IT8。
（3）几何形状精度主要指管孔。
其误差一般应限制在尺寸公差范围内，同时还要满足技术要求。
3.机加工工艺规程拟定
3.1定位基准的选择
粗基准的选择：
按照粗基准的选择原则，应选择次要加工表面为粗基准。
又考虑到台阶的工艺特点，所以选择φ345的外圆为基准面。
精基准的选择：
按照基准重合原则及加工要求，应选已加工完的表面为精基准。
3.2加工方法的选择
根据零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法：
圆盘毛坯采用气割使其尺寸率大于Φ345，取Φ350，采用铣床铣切割区，使其外圆以确保其在车床上定位夹紧。
上下表面，主要采用车削：
粗车→半精车。
管孔加工主要是钻与绞。
3.3加工阶段的划分
该零件为管板,精度较容易到达，因此,安排工序时,应将加工过程分为以下阶段：
①粗加工阶段
粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准。
a.粗加工外圆（铣），使其满足Φ345。
b.车两端面,为精基面作好准备,从而保证其他加工表面的形状和位置要求。
c.钻管孔、螺纹。
②半精加工阶段
半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，使加工面达到一定得精的，为精加工做好准备。
它包括法兰部位、绞管孔等。
3.4加工顺序安排
①按“先基准面后其他”的原则，首先加工外圆表面和上下端面。
②遵循“先面后孔”的原则，先加工端面，管孔、法兰孔与螺纹。
③按“先主后次”的顺序，先加工主要表面：
车上下个表面，后加工次要表面：
管孔、法兰面。
④按“先粗后精”的顺序，先加工精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。
综上所述，该管板兼做法兰的工艺路线为：
下料——铣——粗车----钳——半精车，划线-钻—绞---钻螺纹—倒角—检验
3.5加工方案对比
下表为传动轴加工方案对比
序号
方案一
方案二
1
下料
下料
2
铣外圆
划线，氧乙炔切割外圆
3
粗车上下端面、探伤
粗车外圆，
4
半精车法兰端面，去毛刺
粗铣上下端面，探伤
5
，用钻模钻孔
半精车法兰端面，去毛刺
6
铰孔
用钻模钻孔
7
挤压丝锥加工螺纹
铰孔
8
车倒角
钻螺纹
9
检验
车倒角
10
检验
11
12
3.6加工设备选择
由于该轴生产类型为小批生产，加工设备以通用机床为主，生产方式为通用机床加辅助夹具为主。
工件在各机床上的装卸及及各机床的传送均由人工完成。
3.6.1机床设备的选用
根据该零件的尺寸大小要求，选用卧式车床CA6140,钻床z3040×12A摇臂钻床，立式升降台铣床X5032。
3.6.2工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。
工艺装备采用通用夹具，通用刀具和通用量具。
（1）刀具的选择：
①粗车时：
选用90度角偏头外圆车刀，材料为YT5。
②半精车时：
选用90度角偏头外圆车刀，材料分别为YT15，YT30.
③铣外圆使用圆柱铣刀加工。
车倒角时使用TM10的30、45度倒角车刀。
④钻孔麻花钻
⑤加工螺纹长柄机用挤压丝锥
（2）夹具的选择：
加工该零件不需要使用专用夹具，采用通用夹具，如：
三爪卡盘、定位等
（3）量具的选择：
游标卡尺（精度为0.02），千分尺。
3.7确定各工序加工余量、工序尺寸及偏差
由《机械加工工艺手册》和《过程装备制造工艺》可查得：
粗车精度等级IT11—IT13粗糙度50—12.5
半精车精度等级IT8—IT10粗糙度6.3—3.2
钻精度等级IT11—IT13粗糙度12.5
绞精度等级IT8—IT10粗糙度1.6—6.3
各工序具体加工余量、工序尺寸及偏差如下：
位置
工序
尺寸及上下偏差
公差等级
Φ345
粗铣
Φ345
要求较低
上下端面
粗车
40
IT11
上端面向下3mm
粗车
Φ207—Φ345之间并R5倒角过渡
IT11
下端面向上3mm
粗车
Φ203—Φ345之间
IT8
下端面向上向上1.5mm
粗车
Φ270—Φ345之间
IT11
钻模
钻孔
48—Φ15
IT11
绞
48—Φ19.4（+0.2,0）
IT8
法兰
钻孔
8—Φ22
IT13
螺纹
钻孔
4—Φ8
IT11
绞
4—Φ12
IT8
长柄机用丝锥
钻
3.8填写工艺过程卡片、填写工序卡片
燕山大学
机械加工工艺卡片
产品名称
图 号
1
零件名称
管板兼做法兰
共1页
第1页
毛坯种类
板材
材料牌号
Q345
毛坯尺寸
φ350厚50
序号
工种
工序内容
设备
工 具
刀具
量具
1
下料
划线，截取长宽350，厚50的钢板
氧乙炔切割
普通皮尺
2
铣
外圆至345
圆柱铣刀
3
车
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆
车床
CA6140
粗车选90度角偏头外圆车刀，材料为YT5
半精车、精车选用90度角偏头外圆车刀，材料分别为YT15，YT30
麻花钻
量程0-500，精度0.02游标卡尺
量程0-500，精度0.02游标卡尺
粗车上端面3mm
粗车上端面2mm
粗车下端面3mm
粗车下端面2mm
检测
探伤
4
上端面
粗车φ207至φ345间3mm并用R5倒角过渡
5
下端面
半精车φ203至φ345间3mm
6
下端面
粗车φ270至φ345间1.5mm
7
钻模
划线，钻孔48—Φ15
钻床z3040×12A摇臂钻床
绞48—Φ19.4（+0.2,0）
法兰
钻孔8—Φ22
7
螺纹
钻孔4—Φ8
量程0-500，精度0.02游标卡尺
绞4—Φ12
8
长柄机用挤压丝锥
钻M12
挤压丝锥I—B
9
检验
10
11
12
13
3.9特性检查方法
3.9.1表面粗糙度检测
检测方法：
样板比较法。
样板比较法是贫视觉或触觉将被测表面与已知其评定参数值的表面粗糙度样板进行比较，来判断被测表面粗糙度的方法。
当被测表面较粗糙时，用目测比较；当被测表面较光滑时，可借助于放大镜比较；当被测表面非常光滑时，可借助于比较显微镜或立体显微镜进行比较，以提高检测精度。
3.9.2尺寸检测
对于单件或小批量生产通常采用游标卡尺、外径百分尺、指示千分尺等量具测量。
当被测零件精度较高时，可选用机械式比较仪、测长仪、万能工具显微镜等测量，还可用三坐标测量机测量。
3.9.3形状和位置误差检测
一般用专用测量器具检测
①螺纹的检测方法单针检测、三针检测等
②相邻管孔之间的位置误差检测，坐标法
4.设计总结
小组成员首先到图书馆查阅了大量书籍，在翻阅了诸多资料和前人的设计之后，我们开始讨论阶梯轴的工序，其中涉及大量的机械设计、机械制图、互换性等方面的知识，大家的相互交流与讨论使得很多基本功不扎实的同学对原来学过的知识有了更深的理解。
随后大家进行详细的分工，将搜集资料、制定加工工序、撰写设计报告和制作答辩ppt等工作分工明确。
最后通过集体的努力，我们一步步的完成了该项设计。
首先，我学会了如何正确的解决和分析问题，领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式。
其次，使我们认识到了团队合作的重要性。
小组成员共同商讨，将一人不懂的问题拿出来大家讨论，为其解答，在理论层面提高了小组成员的水平，也加深了同学之间的友谊。
在这次课程设计当中我们也学习了很多专业知识，从查资料到识图查表，都为将来的课程设计毕业设计和今后工作打了一个很好的基础，增强了我们的学习能力。
另外，经过这次课程设计感觉到自己学到了很多计算机方面的知识,经过训练能够非常熟练的使用Word和AUTOCAD。
5.主要参考文献
[1]陶正良张华热能与动力机械制造工艺2006.5227-228
[2]傅水根.机械制造工艺基础[M].北京：
清华大学出版社，2004.211-217
[3]何永熹.机械精度设计与检测[M].北京：
国防工业出版社，2006.213-260
[4]许立忠，龚景安.机械设计[M]，机械工业出版社，2003.1，111—132
[5]李桥喜.加工工艺学[M]，北京航天航空大学出版社，2003.3
[6]韩晓娟.机械设计课程设计[M]，机械工业出版社，2000.8，203—236
14
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