法兰的数控铣削加工工艺设计(附件)【字数：6359】
法兰是支撑轴与轴之间相互连接的重要零件，与现代工业密切相关，广泛应用于机械工业。本文首先分析了法兰零件图纸；然后使用NX UG 10.0软件，通过绘制草图、拉伸、倒角、打孔等操作，完成对法兰零件的基本三维建模；随后分析零件结构特征，选择合适的机床、毛坯、刀具和装夹方式，针对不同的加工部位设置不同的加工工序卡，完成零件加工的硬件设置；接着使用NX UG软件中的仿真加工模块对法兰零件进行工序的编程并对模拟加工的路径做出分析；最后通过数控机床完成零件的加工。
目录
引言 1
一、法兰零件图分析 1
（一）结构尺寸及精度要求 1
（二）技术要求 2
二、法兰零件三维建模 3
（一）三维建模整体步骤 3
（二）三维建模具体过程 3
三、法兰零件加工工艺设计 7
（一）机床选择 7
（二）毛坯选用 8
（三）零件装夹 8
（四）刀具选用 8
（五）加工工序分析 8
四、法兰零件仿真加工 10
（一）创建几何体 10
（二）创建刀具 10
（三）仿真加工 11
（四）刀具轨迹仿真 15
五、法兰零件实际加工 16
（一）法兰加工过程 16
（二）加工工艺分析 17
（三）法兰加工成品 18
总结 18
参考文献 19
致谢 20
引言
管道为工业发展所需的液、气态物质输送提供了良好的通道。法兰是轴与轴之间相互连接的重要零件，与现代工业密切相关，广泛应用于机械工业。
一般的法兰结构由上下两个法兰片组成，中间加有垫片，可以起到密封作用，并由螺栓将其固定在一起。本文中所涉及的法兰类型为平焊法兰，该类法兰类操作简便、价格低廉，因而在管道或轴与轴连接中的应用十分广泛，具有较强的代表性。本论文将使用数控机床和UG软件对平焊法兰的加工工艺进行设计、分析、研究和讨论，以提高平焊法兰的生产效率和生产质量。
一、法兰零件图分析
（一）结构尺寸及精度要求
法兰的零 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
件图如图11所示。该零件为常见的轮盘类零件，产品结构较为规则，其构成元素主要有回转体、阶梯孔、平面、螺纹孔、沉孔、倒圆角和倒斜角等特征。法兰整体直径为φ100，厚度为21.5。上下表面均为规则平面，自底向上观察，主体部分由三级阶梯孔组成，直径分别为φ62、φ54、φ35。其中φ62孔的上偏差为+0.009，下偏差为0.021，公差为0.030，该孔深度为8.5，边缘为深度为2的15°斜角；φ54孔的深度为5、表面粗糙度为Ra6.3；φ35孔的深度为8。阶梯孔间由半径为0.5的圆角平滑连接，该三级阶梯孔用于管道间连接及焊接使用。围绕该阶梯孔四周φ78处均匀分布四个φ11的孔，其沉头孔直径为φ18、深度为10，以便装入螺栓使法兰之间相互连接。该孔的表面要求较高，其表面粗糙度为Ra3.2。法兰轴向中心位置、径向侧45度方向设有沉头孔、螺纹孔和常规孔结构特征，沉头孔直径为φ16、深度为1，螺纹孔为直径φ10、螺距1、深度10、表面粗糙度为Ra6.3的普通螺纹，常规孔直径为φ3、与φ54孔相通，用于安装压力检测装置或阀门装置等。该法兰有两处形位公差要求，以法兰底面为基准，φ62孔中心轴线的垂直度公差为0.05，φ62孔台阶面的平行度公差为0.05。
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图11 法兰零件图
（二）技术要求
法兰零件图上的技术要求如下：
1. 除图中明确标注以外，其余未标注表面的表面粗糙度为Ra12.5；
2. 法兰需进行镀锌处理，镀层厚度为8～11μm。
二、法兰零件三维建模
（一）三维建模整体步骤
基于法兰的结构特征，使用NX UG 10.0软件对法兰进行三维模型设计，从而得到法兰零件的三维模型，建模总体过程如图21所示。
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图21 法兰三维建模整体步骤
（二）三维建模具体过程
1. 法兰零件文件创建
打开UG软件，点击【文件】→【新建】命令，选择选项卡【模型】，单位“毫米”，输入文件名“法兰零件”，选择合适的存储路径，如图22所示，单击【确定】按钮，进入建模功能板块。
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图22 法兰零件建模文件创建
2. 法兰轮廓草图绘制
选择主页中的【草图】命令，并在草图类型中选择“在平面上”，同时在坐标轴上选取“XY”平面作为草图的基准平面，以坐标轴原点作为草图的中心点绘制草图，如图23所示，然后通过约束完成草图的尺寸约束和几何约束。
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23 法兰轮廓草图绘制
3. φ100圆柱实体创建
点击【拉伸】，选择步骤2所绘制的φ100的边界曲线，矢量方向以Z轴为正方向，设置拉伸距离，布尔运算选择“无”，点击【确定】，得到φ100×21.5圆柱，如图24所示。
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图24 φ100圆柱实体创建
4. 孔特征创建
使用步骤2中所绘制的草图、参照步骤3所描述的拉伸操作，选择相应曲线、设置拉伸距离、选择【布尔求差】，通过拉伸操作创建φ11、φ18、φ62、φ54、φ35等孔特征，拉伸结果如图25所示。
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图25 创建孔特征
5. 沉孔阵列
在【插入】选项的【关联复制】选项卡中选择【阵列特征】，将布局设置为圆形，数量为4，节距角为90度，对沉孔进行关联复制，关联结果如图26所示。
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图26 沉孔阵列
6. 倒圆角、倒斜角创建
点击【边倒圆】，选择需要进行倒圆角的交线，形状为圆形，半径输入“0.5”，创建边倒圆，如图27所示；点击【倒斜角】命令，参考上述方法创建φ62孔的斜角。
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图27 倒圆角创建
7. 创建侧45°处辅助基准平面
在工具栏中选择【基准平面】命令，在弹出的对话框中选择【成一角度】建立与“xz”成45°的基准平面1；然后，以【按某一距离】方式建立与基准平面1相距50的基准平面2，即与零件侧45度处相切的基准平面，如图28所示。
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图28 创建辅助基准平面
8. 创建侧45°位置孔特征
目录
引言 1
一、法兰零件图分析 1
（一）结构尺寸及精度要求 1
（二）技术要求 2
二、法兰零件三维建模 3
（一）三维建模整体步骤 3
（二）三维建模具体过程 3
三、法兰零件加工工艺设计 7
（一）机床选择 7
（二）毛坯选用 8
（三）零件装夹 8
（四）刀具选用 8
（五）加工工序分析 8
四、法兰零件仿真加工 10
（一）创建几何体 10
（二）创建刀具 10
（三）仿真加工 11
（四）刀具轨迹仿真 15
五、法兰零件实际加工 16
（一）法兰加工过程 16
（二）加工工艺分析 17
（三）法兰加工成品 18
总结 18
参考文献 19
致谢 20
引言
管道为工业发展所需的液、气态物质输送提供了良好的通道。法兰是轴与轴之间相互连接的重要零件，与现代工业密切相关，广泛应用于机械工业。
一般的法兰结构由上下两个法兰片组成，中间加有垫片，可以起到密封作用，并由螺栓将其固定在一起。本文中所涉及的法兰类型为平焊法兰，该类法兰类操作简便、价格低廉，因而在管道或轴与轴连接中的应用十分广泛，具有较强的代表性。本论文将使用数控机床和UG软件对平焊法兰的加工工艺进行设计、分析、研究和讨论，以提高平焊法兰的生产效率和生产质量。
一、法兰零件图分析
（一）结构尺寸及精度要求
法兰的零 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
件图如图11所示。该零件为常见的轮盘类零件，产品结构较为规则，其构成元素主要有回转体、阶梯孔、平面、螺纹孔、沉孔、倒圆角和倒斜角等特征。法兰整体直径为φ100，厚度为21.5。上下表面均为规则平面，自底向上观察，主体部分由三级阶梯孔组成，直径分别为φ62、φ54、φ35。其中φ62孔的上偏差为+0.009，下偏差为0.021，公差为0.030，该孔深度为8.5，边缘为深度为2的15°斜角；φ54孔的深度为5、表面粗糙度为Ra6.3；φ35孔的深度为8。阶梯孔间由半径为0.5的圆角平滑连接，该三级阶梯孔用于管道间连接及焊接使用。围绕该阶梯孔四周φ78处均匀分布四个φ11的孔，其沉头孔直径为φ18、深度为10，以便装入螺栓使法兰之间相互连接。该孔的表面要求较高，其表面粗糙度为Ra3.2。法兰轴向中心位置、径向侧45度方向设有沉头孔、螺纹孔和常规孔结构特征，沉头孔直径为φ16、深度为1，螺纹孔为直径φ10、螺距1、深度10、表面粗糙度为Ra6.3的普通螺纹，常规孔直径为φ3、与φ54孔相通，用于安装压力检测装置或阀门装置等。该法兰有两处形位公差要求，以法兰底面为基准，φ62孔中心轴线的垂直度公差为0.05，φ62孔台阶面的平行度公差为0.05。
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图11 法兰零件图
（二）技术要求
法兰零件图上的技术要求如下：
1. 除图中明确标注以外，其余未标注表面的表面粗糙度为Ra12.5；
2. 法兰需进行镀锌处理，镀层厚度为8～11μm。
二、法兰零件三维建模
（一）三维建模整体步骤
基于法兰的结构特征，使用NX UG 10.0软件对法兰进行三维模型设计，从而得到法兰零件的三维模型，建模总体过程如图21所示。
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图21 法兰三维建模整体步骤
（二）三维建模具体过程
1. 法兰零件文件创建
打开UG软件，点击【文件】→【新建】命令，选择选项卡【模型】，单位“毫米”，输入文件名“法兰零件”，选择合适的存储路径，如图22所示，单击【确定】按钮，进入建模功能板块。
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图22 法兰零件建模文件创建
2. 法兰轮廓草图绘制
选择主页中的【草图】命令，并在草图类型中选择“在平面上”，同时在坐标轴上选取“XY”平面作为草图的基准平面，以坐标轴原点作为草图的中心点绘制草图，如图23所示，然后通过约束完成草图的尺寸约束和几何约束。
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23 法兰轮廓草图绘制
3. φ100圆柱实体创建
点击【拉伸】，选择步骤2所绘制的φ100的边界曲线，矢量方向以Z轴为正方向，设置拉伸距离，布尔运算选择“无”，点击【确定】，得到φ100×21.5圆柱，如图24所示。
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图24 φ100圆柱实体创建
4. 孔特征创建
使用步骤2中所绘制的草图、参照步骤3所描述的拉伸操作，选择相应曲线、设置拉伸距离、选择【布尔求差】，通过拉伸操作创建φ11、φ18、φ62、φ54、φ35等孔特征，拉伸结果如图25所示。
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图25 创建孔特征
5. 沉孔阵列
在【插入】选项的【关联复制】选项卡中选择【阵列特征】，将布局设置为圆形，数量为4，节距角为90度，对沉孔进行关联复制，关联结果如图26所示。
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图26 沉孔阵列
6. 倒圆角、倒斜角创建
点击【边倒圆】，选择需要进行倒圆角的交线，形状为圆形，半径输入“0.5”，创建边倒圆，如图27所示；点击【倒斜角】命令，参考上述方法创建φ62孔的斜角。
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图27 倒圆角创建
7. 创建侧45°处辅助基准平面
在工具栏中选择【基准平面】命令，在弹出的对话框中选择【成一角度】建立与“xz”成45°的基准平面1；然后，以【按某一距离】方式建立与基准平面1相距50的基准平面2，即与零件侧45度处相切的基准平面，如图28所示。
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图28 创建辅助基准平面
8. 创建侧45°位置孔特征
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