ca6140法兰盘夹具设计

机械制造装备设计课程设计说明书题目CA6140法兰盘夹具设计系机械与运载学院专业班级学号指导教师完成日期年 月 日理工大学应用技术学院理工大学应用技术学院课程设计任务书班级：学号：课程名称：机械制造装备设计题目：法兰盘夹具设计专 业：机械设计制造及其自动化主要容及要求：1、根据所给的零件草图，画出零件工作图。2、完成法兰盘工件的4个孔的钻床的专用夹具总装配工作图。3、完成专用夹具部分零件工作图。4、编写设计计算说明书。#5、总工作量要求：总图量为：0图纸1；设计计算说明书15页。 主要参考资料：夹具设计手册、夹具设计图册、机械零件设计手册。 进度安排：1、1-2天完成工件工作图绘制及夹具设计方案。2、3-6天完成夹具总装配图设计。3、7-10天完成专用夹具部分零件图及设计计算说明书编写课程设计指导教师：福 2012 年6月8日 教研室主任： 艳红 2012 年6月8日机械制造装备设计课程设计计划书一、课程设计目的1、本课程设计是机械制造装备设计课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制 造装备设计的一般方法。2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺 等相关知识，培养工程设计的能力。3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规的能力。4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。5、为毕业设计打下良好的基础。二、课程设计题目法兰盘夹具设计三、课程设计的容与基本要求（一）容1、完成法兰盘工件的4个孔钻床专用夹具总装配图。2、完成4个孔钻床专用夹具部分零件工作图。3、编写设计计算说明书。4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1;设计计算说明书15页。（二）基本要求1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。2、根据设计题目，完成规定的设计容和工作量要求。3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺 简练，字迹工整。四、进度安排1、1-2天完成零件工作图绘制及夹具设计方案。2、3-6天完成夹具总装配图设计。3、7-10天完成专用夹具部分零件图及设计计算说明书。课程设计指导教师：福2012年6月8日教研室主任：艳红 2012年6月8日目录.、八、-刖言1.零件的分析.1.1零件的作用 71.11零件的工艺分析 7112.夹具设计.2.1设计要求 112.2定位误差分析： 112.3钻削力的计算： 112.4夹紧力计算： 122.5夹具结构设计及操作简要说明 122.5.1 底座 12固定导向件 错误!未定义书签。钻套、衬套的选择 13夹紧机构 13结束语错误!未定义书签致 15参考文献16本次设计了一套法兰盘的专用夹具设计。 经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析, 经过工艺分析，对工序进行对比，通过选定某一工序设计专用夹具，选择定位基准、定位 方法和定位元件，进行定位误差分析。在文档中第一部分，主要叙述了专用夹具设计基本要求和特点，对零件的工艺分析， 完成了工艺方案的确定。第二部分，对夹具设计，对夹具设计计算。最后对主要零部件的 设计和标准件的选择，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零 件图和装配图。本次设计阐述了专用夹具结构设计及工作过程。本夹具性能可靠，运行平稳，提高生 产效率，降低劳动强度和生产成本。关键字：夹具设计；基本要求；工艺分析;.言、八刖夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求 进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要 也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应一能否稳定地保证工件 的加工质量，生产效率高，成本底，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等 为其衡量指标。一个优良是机床必须满足下列基本要求：（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确的选定定位基 准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中的其它零 部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求（2）提高生产率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种 快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、 检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置 调整和修配结构。（4）使用性能好 专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠。在客观条件允许 且又经济适用是前提下，应尽可能采用气动液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的 劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定 位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量而引起工艺系统变形。（5）经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制 造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要 的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。1. 零件的分析1.1零件的作用题目是所给的零件是CA6140车床的法兰盘。为盘类零件，用于卧式车床 CA6140 上。车床变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。法兰盘孔与主轴的中间轴承外圆相 配，以保证主轴三个轴孔同心，使齿轮正确啮合，主要作用是表明刻度，实现纵向进豪 L 41 丄 dl91.11零件的工艺分析CA6140车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：0-1245(1)以 100 034为基准面加工表面，这一组加工表面包括：450.017450.017的右端面。0(2) 以45 a。17端面为基准， 先用16的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔由 于孔与45爲有跳动的要求，所以要以.以45爲 端面为基准。0 0 0.12(3) 以 45 0.017 端面为基准，车 45 0.6、100 0.34、90 外圆，并导 1.5 45，45。0.045(4)以孔20 0为基准，精车所有外圆面，使其达到要求由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另 外一组设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件，该零件年产量为 4000件，设其 备品率为4%机械加工废品率为1%则该零件的年生产纲领为：N=4000X (1+4%+1%)=4200件/ 年)法兰盘的年产量为4200件，查表可知该产品为中批生产。零件材料为HT20Q年产量为中批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑生 产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件 的形状尽量接近，孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工 质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还 会造成零件的大批报废，是生产无常进行。因为法兰盘可归类为轴类零件，按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则” 的粗基(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干 个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准)，所以对于本零件可以先以法兰盘右端 45的外圆及90的右端面作为粗基准，利用三爪 卡盘夹紧45外圆可同时限制4个自由度，再以90的右端面定位可限制1个自由度， 达到完全定位。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，应该进行尺寸 换算，这在以后还要专门计算，此处不再计算。本零件的加工面有个圆、孔端面车槽等，材料为HT20Q参考机械制造工艺设计简明手册，其加工方法选择如下：(1) 45 0.0!7外圆面：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为0.8，采用粗车 半精 车磨削的加工的方法。(2) 20孔：公差等级为IT7IT8,表面粗糙度为1.6，采用钻 扩绞精 绞的加工方法，倒角用45车刀加工。(3) 450.6外圆面：公差等级为IT13IT14,表面粗糙度为0.4，采用粗车 半 精车磨削的加工的方法。(4) 90外圆面：未表注公差等级，根据 GB180 79规定公差为IT13，表面 粗糙度为0.4，采用粗车 半精车 磨削的加工的方法。(5) 槽3X 2:未表注公差等级，根据 GB180 79规定公差为IT13,表面粗糙度 为3.2，采用的加工方法为粗车。(6) 100突台右端面：未表注公差等级，根据 GB180 79规定公差为IT13， 表面粗糙度为0.4，采用粗车 半精车 磨削的加工方法。(7) 90突台距离轴线34mm勺平面：未表注公差等级，根据 GB180 79规定 公差为IT13，表面粗糙度为3.2，采用粗铣 精铣的加工方法。(8) 90突台距离轴线24mm勺平面：未表注公差等级，根据 GB180 79规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4，采用粗铣(9) 4X 9孔：未标注公差等级，根据 糙度为3.2，采用的加工方法为钻绞。(10) 4的孔：未标注公差等级，根据 糙度为12.5，采用的加工方法为钻削。(11) 6的孔：未标注公差等级，根据 糙度为3.2，采用的加工方法为钻绞。精铣磨削的加工方法。GB180 79规定公差为IT13，表面粗GB180 79规定公差为IT13，表面粗GB180 79规定公差为IT13，表面粗制定工艺路线得出发点，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。工序一铸造毛坯。工序二时效处理，刷油漆。工序三车端面及外圆45 0。17，以100 0.14为粗基准，选用CA6140机 床。工序四以45 0.017外圆面为基准，钻 20 0.045通孔，先用钻16的钻头钻孔，再铰孔达到20 0.045的尺寸。工序五 以45爲7外圆面为基准，粗车100 02、90外圆，并导1.5 45，和1 45。工序六 以100鬣外圆面为基准，并倒7 45，和1 45工序七 以20 0.045孔为基准精车100 0.12左端面和90右端面和45 0.017保证跳 动在0.03,并车3 2槽。工序八 右端面和一圆面定位，利用两个端面夹紧，先铣粗糙度为3.2的一面。工序九以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧，铣另外一面保证尺寸为24工序十 以一个铣好的面定位，再利用另外一个面夹紧，钻4的通孔,再扩到6 孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序十一 以20 0.045孔为基准面，利用专用夹具，钻4个9孔。工序十二再用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十三刻字刻线工序十四镀错。工序十五检测入库工序一铸造毛坯。工序二时效处理，刷油漆。工序三车端面及外圆45 0.017，以100 0.12为粗基准，选用CA6140机床。工序四 以45需17外圆面为基准，粗车100 0；4、 90外圆，并导1.5 45，和 1 45。工序五 以45 0.017外圆面为基准，钻 20 0.045通孔，先用钻16的钻头钻孔，再 铰孔达到20 0.045的尺寸。以45陰7外圆面为基准，粗车100 0.34、90外圆，并导1.5 45，和 1 45。工序六 以100 0.14外圆面为基准，并导7 45，和1 45。工序七20 0.045孔为基准精车100 0.12左端面和90右端面和45 0.017保证跳动在0.03,并车3 2槽。工序八 右端面和一圆面定位，利用两个端面夹紧，先铣粗糙度为3.2的一面。工序九 以刚铣的平面定位,利用两端面夹紧，铣另外一面保证尺寸为24。工序十 以一个铣好的面定位，再利用另外一个面夹紧，钻4的通孔,再扩到6 孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序十一 以20 0.045孔为基准面，利用专用夹具，钻4X 9孔。工序十二用磨床磨外圆使其达到所要求的粗糙度。工序十三刻字刻线。工序十四镀错。工序十五检测入库。虽然工序都是十三步，但第一个方案更为合理，45 0.017外圆和90的端面有跳动要就高，而且精度要求高，所以多次加工 45 0.017表面是精度、粗糙度的要求和有 跳动的要必须的，因此第一个方案更合理。选择第一个方案。CA6140车床法兰盘，零件材料为 HT20Q硬度190210HB毛皮重量1.4kg，生产类型大批量，铸造毛坯2. 夹具设计2.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计在第 10工序一钻4X 9的孔的钻床夹具。本夹 具将用于Z5125立钻床，刀具为 8.4麻花钻和 9绞刀。此道工序主要考虑的是如 何提高劳动生产率，降低劳动强度。2.2定位误差分析：(1) 定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一平面一短销，该定位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合，即200.045 0(2) 由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为0.4 m，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为1.6 m定位尺寸公差的确定(3) 工件的孔尺寸要求不高，同轴度的误差主要有钻套和衬套的不同同轴度引 起的，衬套的同轴度小于0.005，钻套的同轴度小于0.005而零件要求的最轴度为0.01 定位尺寸公差的确定。夹具的主要定位元件是一根定位短轴一个定位块，公差现定与 本零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差配合，即20 0.045，定位轴与零件的最大间隙为max=0.05-0=0.05mm而零件要求的最小偏差为min=0.045-0=0.045mm因此最大间隙满足精度要求.2.3钻削力的计算：PX 419DS0.8kp刀具选用高速钢材料查机床夹具设计手册表1-2-8kHB0.62000.61.03P190190D8.4 S 0.25S20.125Px1419D|s0.8kp4198.4 0.25.81.031195.8NPx2419D)4199 0.1250.81.03735.9NK1K2K3K4在计算切削力时，要考虑安全系数，安全系数K = 式中Ki基本安全系数，心=1.5 加工性质系数，心=1.1K3 刀具钝化系数，K3=1.1K4断续切削系数,K4=1.1于是F仁KP x1=1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 1195.8N=2387N2.4夹紧力计算：气缸选用 100mm当压缩空气单位压力为 p= 0.4MPa时，气缸推力为3900N。 因此N气已大于所需的2387N的夹紧力，故本夹具可安全工作。2.5夹具结构设计及操作简要说明底座底座使用HT200的铸造成型，进行时效处理，消除应力，具有较好的抗压强度, 刚度和抗振性。在四角有U型槽，与T型螺钉配合使用，将夹具固定在工作台上。口 C电51固定导向件固定导向件由45钢的钢板和型材焊接而成，退后处理，保证尺寸的稳定性，且 在装配后修正尺寸，保证夹具的精度。焊接件制造方便，生产周期短，成本低。钻套、衬套的选择因为为中批量生产，为了便于更换磨损的钻套，所以选择使用标准可换钻套，材料为T10A查机械手册，钻套与衬套之间采用 旦配合，衬套与钻模之间采用 也 配m6n6合。当钻套磨损一定后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及 退刀时脱出。夹紧机构夹紧使用气动推动移动轴，使工件上移，工件的 90圆的上表面与导向件相接触,并夹紧。由于工件所需的夹紧力并不大，所以直接夹紧未采用其他的机构如前所述，在设计夹具时，为了提高劳动生产效率，应首先着眼于机动夹紧方式。 而且考虑到环保，所以选用气动源夹紧。气动反应速度快，环保，但工作压力小，所 以气缸体积大。本工序为钻铰加工，由于夹紧方向为垂直向上，要克服零件和移动轴 所受重力，可以在适当的提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.5MPa）,以增加气缸推力。结束语为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，课程设计作为机械制造装备设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深 了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历的阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、 工艺文件的 编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际 问题等方面得到了一次较好的训练。 提高了我们的思考、解决问题创新设 计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师批评指正致感福教授在两周课设过程中对我的指导，这次课设让我学会了很多 的东西明白了以前许多不懂和很模糊的地方， 让我知道做学问要认真和 务实这样才能学好知识，课设的成果当然要感老师的耐心指导以及同学 的帮助，使我受益匪浅，至此，我向他们至以深切的感。你们的真诚指 导。参考文献1 切削加工简明实用手册 黄如林主编 化学工业，20042006.122 机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编化学工业，3 互换性与测量技术于萍高晓康主编高等教育，2005.4 切削用量简明手册艾兴，肖诗纲主编机械工业，2002