机械制造工艺学课程设计CA6140法兰盘831004机械加工工艺及4×φ9孔钻床夹具设计（全套图纸）

1、课程设计长沙学院changsha university课程设计设 计 题 目： 法兰盘机械加工工艺 及加工孔夹具设计 系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级：机械三班学号 同 组 者： 指导教师姓名： 职称 教授 职称 副教授 最终评定成绩： 长沙学院教务处 二一一年二月制机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计 法兰盘 零件的机械加工工艺规程及 加工孔 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图cad出图，手工图为2号)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，capp出

2、图)（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，cad出图可拼接)（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，10页，正文五号字，含插图)以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 机械3班 学生 指导教师 2012年 07月 5 日摘 要在机械制造各行业中，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。它不但保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，而且也减轻繁重的体力劳动。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展

3、的重要工艺措施之一。为此，在本次夹具课程设计时，选择了ca6140车床上法兰盘加工的夹具设计。在张老师的指导下和同学的帮助下，通过通过查阅相关夹具设计书籍，对夹具设计方案进行分析和选择。然后借助cad绘图软件完成夹具的总体设计。我们可根据法兰盘零件要求对其进行加工工艺的设计，使其从一个铸造毛坯件变成一个符合要求的成品。在加工工艺过程中，每道工序都会有不同的加工方法和夹具。每道加工工序所设计的夹具，可以节省加工时间，提高生产效率，进而获得更好的效益。 关键词： 关键词：机械；夹具；法兰盘；钻孔全套图纸等，加153893706目 录摘要i第一部分 法兰盘加工工艺规程第1章 零件的分析1 1.1零件

4、的作用1 1.2零件的工艺分析1第2章 工艺规程设计 22.1 确定毛坯 2.1.1毛坯材料2 2.1.2毛胚尺寸公差2 2.1.3毛坯的技术要求2 2.1.4毛坯外形确定22.2基面的选择3 2.2.1粗基准的选择3 2.2.2精基准的选择32.3制定工艺路线4 2.3.1表面加工方法的确定4 2.3.2工序的集中与分散5 2.3.3工艺路线的拟定52.3.4路线的分析与选择62.4工序尺寸和机械加工余量的确定7 2.4.1工序尺寸的选择 7 2.4.2 机械加工余量的确定92.5切削用量和基本工时的确定10第二部分 夹具设计第3章 法兰盘上孔工序的夹具设计15 3.1 问题提出15 3.2

5、 定位方案的选择与比较15 3.3 切削力及夹紧力的计算16 3.4 选择钻头磨钝标准耐用度17 3.5 确定切削用量和基本时间17 3.6 定位误差的分析18 3.7 夹紧元件强度校核18 3.8夹具体的结构设计19 3.9夹具操作设计及操作说明20 3.10 夹具装配图21 第4章 设计心得体会22参考文献23附录附表：法兰盘加工工序总流程工艺卡和钻4x9加工工艺卡附图：零件图、零件毛坯合图、夹具装配图和夹具零件图v课程设计第一部分法兰盘加工工艺规程第1章 零件的分析1.1 零件的作用 我们所要设计夹具的零件是ca6140车床上的法兰盘。ca6140车床上的法兰盘为盘类零件，它安装在车床上

6、，主要作用是表明刻度，起导向并使机床实现纵向进给。车床的变速箱固定在车床的主轴箱上，主要依靠法兰盘来定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴的三个轴承孔同心，使齿轮准确啮合。1.2 零件的工艺分析车床法兰盘是一个回转体零件，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mm为中心 ,包括:两个mm的端面, 尺寸为mm的圆柱面,两个mm的端面及上面的4个mm的透孔. mm的外圆柱面及上面的mm的销孔, mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.这组加工表面是以mm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

7、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。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯2.1.1 毛坯材料法兰盘零件的材料为ht200，生产类型中批量，考虑零件的铸造性能要好，并且在运行过程中所受冲击不大，其结构比较简单，故可选择铸件毛坯。2.1.2 毛胚尺寸公差由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用型材中的热轧，由工艺人员手册查得，热轧尺寸公差等级为it1416，毛胚尺寸公差为12.5，表面粗糙度12.563。2.1.3毛坯的技术要求1.铸件必须经过时效处理;2.铸件不得有气孔、砂眼等铸造缺陷。2.1.4毛坯外形确定图2.1 法兰盘毛毛坯图2.2 基准的选择工艺规程设计中，基面选择是其重要

8、步骤之一。基面选择得是否正确与合理，可直接影响到零件的加工质量和生产率。2.2.1 粗基准的选择对于加工零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，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粗基准。根据这个基准选择原则，现选取直径为mm外圆柱面作为粗基准。在车床上用三角卡盘夹紧工件，限制它的六个自由度，达到完全定位。2.2.2 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。在工件精基准的选择过程中，主要应该考虑其基准重合原则。当设计基准与工序基准不重合时，我们应该进行尺寸换算。法兰盘的外圆45既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则

9、。其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1表面加工方法的确定 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：表 2.1加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注右端面it196.3车左端面it96.3车外圆it120.8车，磨外圆it70.8车，磨外圆it70.4车，磨

10、宽3x2mm退刀槽it1325车距中心线24mm端面it70.4铣，磨距中心线34mm端面it93.2铣钻孔it130.8钻，铰，镗钻孔it1325钻，扩钻孔it1325钻2.3.2 工序的集中与分散此处已删除(2) 外圆表面mm参照9实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量：表2.3工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6100-0。46半精车外圆1.41006粗车外圆4102毛坯61060.8 (3) b面中外圆柱面参照9实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量：表2.4工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精磨外圆0.245-0.6

11、粗磨外圆0.845.2半精车外圆 146粗车247毛坯601061 (4) 孔mm参照9实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量表2.5工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差铰孔0.220+0.045扩孔0.919.8+0.1钻孔918+0.6毛坯10 (5) mm的端面1.按照8工艺手册表6-28，铸件重量为2.8kg，mm端面的单边加工余量为2.03.0，取z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为； 2.精车余量：单边为0.2mm（见9实用机械加工工艺手册中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；3.半精车余量：单边为0

12、.6mm（见9实用机械加工工艺手册中表11-27），半精车公差的加工精度为it9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；4.粗车余量：粗车的公差余量（单边）为z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为it11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；2.4.2 机械加工余量的确定(1) 端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：图5.1由图可以知道：毛坯名义尺

13、寸为：94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）精车后尺寸为94mm(2) 加工余量计算表2.6 加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差铸造毛坯粗车半精车精车加工前尺寸最大96.795.294.6最小95.294.8894.48加工后尺寸最大96.795.294.694.04最小95.294.8894.4893.96加工余量

14、21.20.60.2加工公差-0.32-0.12-0.08因此可以确定毛坯的尺寸（毛坯图如附图）。2.5 确定切削用量和基本工时此处已删除 工件速度 径向进给量双行程。3. 切削工时 (2.6)式中d-被加工直径 b-加工宽度 z-单边加工余量k-系数v-工作台移动速度 -工作台往返一次砂轮轴向进给量 -工作台往返一次砂轮径向进给量第二部分夹具设计第3章 法兰盘上孔工序的夹具设计3.1 问题提出本夹具主要用来钻，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此孔时圆柱面、两端面及距中心线34mm的端面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强

15、度的同时可以设计比较简单实用的专用夹具。孔的定位精度一般，加工精度可由钻床保证。在设计夹具时应考虑以下几个问题：（1）怎样限制零件的自由度。圆柱套限制4个自由度，平面限制3个自由度，由另外一面保证位置度。（2）怎样夹紧。设计夹具由一活动顶盘和一平面夹紧工件。 （3）怎样使夹具使用合理，便于装卸。3.2 定位方案的选择与比较 3.2.1 定位方案一以1个圆柱面和2个平面定位。圆柱面定位限制4个自由度，距中心线24mm的面定位限制1个自由度，的右端面定位限制1个自由度，这样定位限制了工件的6个自由度，达到完全定位。定位原理图如图7.1所示。图7.1 工件定位方案一3.2.2 定位方案二 以圆孔和两

16、端面定位。用心轴穿过中心孔限制了4个自由度，再配合距中心线的面和的右端面定位各限制1个自由度来实现定位。图7.2 工件定位方案二3.2.3 定位方案比较 经比较两个方案可知，方案一较好，因为的圆周面加工精度较高，可以很好的此处已删除活结螺栓的材料为45钢，查表得屈服强度为=450 ，取安全系数n=1.9则许用挤压应力： 强度满足要求，安全。3.8 夹具体的结构设计3.8.1 夹具体的支撑座设计图7.3 夹具体底座3.8.2 翻盖式钻模板设计图7.4 盖模板 3.8.3 钻孔的导向装置设计图7.5 导向装置图7.9 夹具操作设计及操作说明工件的装夹时，先拧松星型螺母，打开钻模板，将工件套入钻模板

17、圆孔并工件距中心线24mm的端面贴紧钻模板的挡板，带着工件关闭钻模板，套上星型螺母并拧紧。调整工件位置，保证定位要求，扭手柄将工件加紧，装夹完毕。钻孔完成后，反扭手柄将顶盘降低，放松工件。再拧松星型螺母，打开钻模板，取出工件。夹具体采用翻板式结构，使得装夹更方便。7.10夹具总体图图7.6 夹具装配总图第四章 设计心得与体会为期两周的夹具课程设计结束了，这次加工工艺夹具课程设计不仅检验了我自2009年进入长沙学院3年以来所学习的知识，也让我知道如何去搞好设计（包括查阅资料，请求老师指导或则跟同学交流等）。通过这次夹具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行对法兰盘零件工艺分析和对钻

18、4x9这道工序加工夹具的设计，虽然走过一些弯路，但经过自己的不懈努力和老师的帮助下，最总完成了工艺分析和夹具的设计。这过程让我掌握了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了夹具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准。在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧。在我的夹具设计中，我选择了一圆一端面作为主要定位，用齿轮齿条来加紧工件，并且夹具体采用翻盖式结构，这样更有利于工件的初装。在这次设计过程中，特别要感谢张志强老师，他耐心的给我们指导，不辞厌烦的给我们指点错误并且提出更好的改进方法，我从中真的受益匪浅。夹具设计虽然是一个小小的设计，但如果我们用心去做，去查阅资料，去询问老师同学，我们同样也能学到很多的东西。这次课程设计也为我即将面对的毕业设计打下一定基础。参考文献1.徐瀚.机械设计手册第3卷.北京：机械工业出版社，19912.骆素君.机械课程设计简明手册.化学工业出版社，20063.李世昌，李旦，高航.机械制造技术基础.