CA6140卧式车床法兰盘零件的专用夹具设计.doc

荆楚理工学院课程设计成果 学院： 机械工程学院 班 级： 学生姓名： 学 号： 设计地点（单位）： 设计题目： 完成日期： 年 月 日 指导教师评语： _ 成绩（五级记分制）： 教师签名： 荆楚理工学院课程设计任务书设计题目： CA6140卧式车床法兰盘 零件的专用夹具设计学生姓名课程名称机械制造工艺装备课程设计专业班级11机制1班地 点起止时间2014年5月12号2014年5月23日设计内容及要求(1)夹具装配图1张夹具零件图 3张(2)课程设计说明书 1份设计参数 CA6140卧式车床法兰盘 零件图（附图零件1）、设计加工 CA6140卧式车床法兰盘 的专业夹具生产纲领：大批量生产进度要求序号内容基本要求时间备注1收集和研究有关资料分析零件图和相应工序的加工要求了解典型夹具的结构1天2定位、对刀装置设计确定定位方案，选择定位元件确定刀具对刀或引导方式，选择对刀元件或导向元件2天3夹紧装置设计确定夹紧方案，选择夹紧装置2天4夹具体设计确定夹具其他部分结构，如分度装置等确定夹具体的形式和夹具的总体结构2天4手绘图纸绘制夹具的装配图和零件图2天编写设计计算说明书整理和编写设计说明书1天小计10天参考资料教材和课程设计指导书。夹具设计手册其它零件图后附，如自选零件请事先申请，经老师审批后开始任务。说明1本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2若填写内容较多可另纸附后。3一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任： 指导教师： 赵瑾 2014年 5月 5日 序言 随着社会的发展、科技的进步，机械行业对专业人才的需求在不断变化，特别是随着数控技术的应用和先进设备的增加，对既有扎实专业理论基础，又会动手的职业技术人才需求越来越多。所以为了深化课程学习，我以极高的热情对待这次课程设计。通过课程设计这一实践环节，我更好地理解和掌握了本课程的基本理论和方法，进一步提高了查阅技术资料、绘制零件图等能力,按照一个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，并对其中某些机构进行分析和设计。 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料。 目录1 零件的工艺性分析61.1零件的功能. 结构及特点61.2主要加工表面及其要求62 毛坯的选择62.1确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及公差62.2 绘制毛坯图73 基准的选择84 拟定机械加工工艺路线85.1设计要求105.2定位方案的选择105.3定位元件的设计125.4定位误差的分析与计算125.5夹紧力的计算125.6固定导向件的设计135.7钻套、衬套的选择145.8夹紧机构145.9导向误差的计算155.10安装误差165.11夹具误差165.12加工方法误差165.13保证加工精度的条件166 夹具总图设计176.1夹具总图上应标注的尺寸和公差176.2夹具的公差配合181 零件的工艺性分析1.1零件的功能. 结构及特点 题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值。外圆上钻有底部为4mm上部为6mm的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。法兰盘零件图见附图1.1.2主要加工表面及其要求1. 20mm的通孔表面粗糙度为1.6m，其轴线为定位基准，两端倒C1.5的角度。孔的位置尺寸为90。245 mm的外圆柱面其上有一个底部为4，上部为6的定位孔，深度为7，其表面粗糙度为3.2um，定位尺寸为280.3和中心轴线，表面粗糙度要求为0.4m，而且要求抛光，两端倒R5的圆角。345 的外圆柱面其右端面车32的退刀槽，45 的外圆柱面粗糙度为0.8m且右端倒C6的角，其总的定位尺寸为34。4. 90mm外圆离中心线34mm和24mm的两端面及外圆，左右端面90mm外圆离中心线34mm的位置尺寸为34mm，表面粗糙度为3.2m。90mm外圆离中心线24mm的位置尺寸为24mm，表面粗糙度为0.4m。90mm外圆表面，表面粗糙度为0.4m。90mm右端面，有C1.5的倒角，其上有49的通孔,分布在68外圆上，定位尺寸为20mm，12mm。5100的外圆，左端面，右端面100的外圆，表面粗糙度为0.8m100的左端面，以中心轴线A为基准，跳动值为0.03，粗糙度为1.6m,100的右端面，倒角为C1.5，粗糙度 为0.4m。2 毛坯的选择2.1确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及公差 零件材料为HT200，由于该零件是单件小批量生产，所以选择铸造成型，铸造生产周期短，成本低，工艺性灵活，几乎不受大小形状和结构复杂程度限制。 毛坯公差等级选用，铸件尺寸公差等级为IT9,毛坯总余量及毛坯尺寸如表2-1所示。 表2-1 毛坯总余量及毛坯尺寸 零件尺寸毛坯总余量 毛坯尺寸外圆 6 106 两端面 6 14 外圆 5 50 外圆 5 50右端面 3 97 90外圆离侧面 距离 左11，右21 96 90两端面 6 142.2 绘制毛坯图 根据零件图，在各表面加上机械加工余量，绘制毛坯图如图2-1所示。 图2-1 法兰盘毛坯图 3 基准的选择 该图是以45右端面和中心轴线为设计基准的，根据粗精基准的选择原则，确定各表面的基准如下表： 表3-1 基准的选择序号加工部位基准选择1端面及外圆45外圆及左右端面的粗车以及半精车外圆2外圆及右端面和外圆面，钻20孔外圆3精车端面 ，90右端面，磨B面，90，和的外圆面心轴4铣90离中心孔分别是24和34的面6的沉头孔 4 拟定机械加工工艺路线 该零件加工主要有两种方法，一种是从左端加工到右侧，以外圆作为粗基准加工左端面，半精加工各表面后又以孔为精基准加工左端面，保证了圆跳动误差。另一种是从右端加工到左端，最后钻孔，其很难保证圆跳动误差。因此，前一种方法更为合理。拟定加工方案如表4-1所示。 表4-1 加工方案工序号工序方法工序内容定位基准工艺装备00下料铸造10热处理退火20粗车粗车左端面及外圆粗车左端面及外圆钻内孔掉头，粗车右端面及外圆粗车外圆表面粗车右端面轴心线三爪卡盘30半精车半精车左端面及外圆半精车左端面及外圆扩，铰内孔并车内孔左侧倒角半精车右端面及内孔倒角轴心线三爪卡盘半精车外圆及倒角半精车右端面及外圆车退刀槽32半精车外圆半精车右端面及倒角车圆角孔心轴+两顶尖40粗铣粗铣右侧距离中心线24mm平面粗铣左侧距离中心线34mm平面左端面专用铣夹具50精铣精铣右侧距离中心线24mm平面60钳工划线钳工划线孔，4孔量规70钻钻孔，扩绞孔钻扩绞孔轴心线专用钻夹具80磨削磨左端面，B面，外圆表面磨右端面及外圆磨右侧距中心线24mm平面孔心轴+两顶尖90抛光抛光B面100刻线刻字110镀铬外圆无光镀铬120检验入库 5 49孔夹具设计5.1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。钻49孔采用Z525摇臂钻床，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。5.2定位方案的选择 根据工序加工要求，工件在夹具中的定位有两种方案可供选择。方案一：以左端面为基准，限制X，Y轴的转动，Z轴的移动以孔为基准，限制X,Y轴的移动以90左侧面为基准，限制Z轴的转动，实现完全定位 方案二：以左端面为基准，限制X，Y轴的转动，Z轴的移动以外圆为基准，限制X,Y轴的移动以90左侧面为基准，限制Z轴的转动，实现完全定位 方案一，方案二虽均能实现六点完全定位，但方案二以外圆定位没有方案一以内孔定位准确可靠，且外圆表面精度比内孔精度低，故应选择方案一。5.3定位元件的设计 根据定位方案一，设计定位元件的结构，左端面采用一大平面限制三个自由度进行定位，孔采用一短心轴限制两个自由度进行定位，90左侧采用一定位块限制1个自由度进行定位。此处定位可将大平面与短轴做成一个移动夹紧轴，查文献1选取孔与轴间采用H7/g6配合。5.4定位误差的分析与计算 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。 由于存在两平面配合以及零件的表面粗糙度为0.4um,因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为1.6um。 短圆柱心轴与工件孔的配合为20H7/g6，影响位置精度的定位误差为 D=Y+B 根据基准分析，B=0，利用上述定位方案，查文献6第五章第三节定位误差的分析与计算可得 = 为定位孔最大直径，为定位销最小直径 此值小于工件相应位置度公差的三分之一，即 D=0.052mm，所以夹具设计符合要求。5.6固定导向件的设计 固定导向件由45钢的钢板和型材焊接而成，退火处理，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。其形状及相关尺寸用图形表示如下图5.1所示。 图5.1 固定导向件5.7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,查文献3，钻套与衬套之间的采用H7/n6配合。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。查文献2附表3.12选取可换钻套为9F7x15m6x16 JB/T8045.2-1999,查附表3.6选取定位衬套为A15H7x16 JB/T8013.1-1999.钻套与衬套的配合如图5.2所示。 图5.2 钻套与衬套的配合5.8夹紧机构由于工件所需的夹紧力并不大，所以直接加紧未采用其他机构。移动夹紧轴时利用锥面锁紧。移动加紧轴结构如图5.3所示。 图5.3 移动夹紧轴5.9导向误差的计算 根据文献5表7-39得计算公式为 式中：固定衬套中心位置可能产生最大极限偏差的因素，取0.8 固定衬套中心位置的偏差，取0.02，即 钻套内孔最大直径，由9F7查文献5表7-32知 钻头最小直径，按GB/T6135.2-1996.钻头直径公差为h8,故 可换钻套外径的最小尺寸，由文献5表7-32知基本尺寸为15，公差选择为 m6，极限偏差为0.007，则 固定衬套内孔的最大直径，由文献5表7-35知 可换钻套内外径轴线的偏心量，（按同轴度公差0.008mm算得） 定位基准与加工中心孔线距离，由零件图由文献5表7-39查得 将各参数代入得 故满足位置度要求。5.10安装误差 因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差称为夹具的安装误差，该夹具的安装基面为平面，没有安装误差，即A=0。5.11夹具误差 夹具制造过程中产生误差，经过分析，夹具制造误差在孔加工轴向方向体现为轴上所有孔中心线误差，J=0.06+0.02=0.08mm。5.12加工方法误差由选择的加工手段造成加工产品的误差G=(0.2/3)mm=0.067mm5.13保证加工精度的条件1. 工件在夹具加工时总加工误差为上述各项误差之和，由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加，因此保证加工精度的条件是 = 即工件的总加工误差应小于工件的加工尺寸公差为保证夹具具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算加工精度时，需留出一定的精度储量,因此，上式改写为 即当时能满足工件的加工要求，值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定是否合理。2. 加工精度计算汇总表 加工精度计算汇总表如表5-1所示。表5-1 加工精度计算汇总误差名称误差 误差计算加工要求 对称度为0.1mm 0.052mm 0.0487mm 0.0487mm (0.06+0.02)mm=0.08mm 0.02mm (0.2/3)mm=0.067mm (0.1/3)mm=0.033mm =0.104mm=0.082mm (0.2-0.104)mm=0.096mm0 (0.1-0.082)mm=0.018mm0 6 夹具总图设计6.1夹具总图上应标注的尺寸和公差 1.最大轮廓尺寸标注夹具的最大外形轮廓尺寸，若夹具上有活动部分，则应用双点划线画出最大活动范围或标出活动部分的尺寸范围。2. 工件与定位元件间的联系尺寸这主要标注工件定位基准与定位元件的配合尺寸。3. 夹具各组成元件间的相互位置和相关尺寸公差 这主要指定位元件、对刀或导向元件，分度装置及安装基面相互之间的尺寸、公差和位置公差。4.其他装配尺寸 这主要标注属于夹具内部元件之间的配合尺寸。6.2夹具的公差配合1. 制定夹具公差的原则1） 应保证夹具的定位、制造和调整误差的总和一般不超过工序公差的1/32） 在不增加制造技术难度的情况下，尽量将夹具的公差定的小一些。3） 夹具中与工件尺寸有关的尺寸公差，不论是单向的还是双向的，都应该改写成对称分布的双向公差。4） 凡注有公差的部位，在夹具中必须设置相应的检验基准。5） 当采用调整、修配等方法装配夹具时，夹具零件的制造公差可适当放大。2.夹具公差的制定1） 夹具的尺寸公差查文献5表7-40和表7-412） 夹具元件配合查文献5表7-436.3钻床夹具的主要技术要求1. 钻套公差与配合查文献5表7-482. 钻套的位置尺寸及相互位置精度查文献5表7-493. 钻床夹具的主要技术要求1） 定位表面对夹具安装基面的垂直度或平行度；2） 钻套中心线对定位表面或对夹具的安装基面的垂直度或平行度；3） 同轴线钻套的同轴度；4） 定位表面的直线度和平面度或位置度；5） 定位表面和钻套中心线对找正基面的垂直度或平行度；6） 各钻套中心间、定位表面间的尺寸要求及相互位置要求。 夹具总图设计详见附图4夹具总装图。总结通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺路线及夹具的设计，学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综