法兰盘（φ6–φ4同轴孔）零件加工工艺及夹具设计（全套CAD图纸+设计说明书）
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法兰盘
同轴
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工艺
夹具
设计
全套
cad
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1.产前准备
1.1 零件工艺性分析
1.11 零件的用途
CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。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，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。
1.12零件的技术要求
法兰盘属于盘类零件，材料为HT200，毛坯制造完成后需进行时效处理，硬度要求为HBS187。法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：以 45外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 45 外圆，右端面及倒角； 45外圆，过渡圆角； 内孔及其左右端倒角。以 和 外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 端面， 外圆， 左右端面，倒角；切槽3×2； 外圆，左端面； 外圆右端面，过渡圆角。以 孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 外圆的左右侧面； 孔；4- 孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：左端面与 孔中心轴的跳动度为0.03； 外圆右端面与 孔中心轴线的跳动度为0.03； 45的外圆与 孔的圆跳动公差为0.03。
经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。
- 内容简介：
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机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 法兰盘 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 45 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 97 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 1 工位器具编号 工位器具名称 工序工 时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 05 钻孔至 式锥柄麻花钻、游标卡尺 680 s 10 钻 孔至 式锥柄麻花钻、游标卡尺 680 s 15 20 25 30 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 床 零件名称 法兰盘 共 页 第 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 97毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 05 备料 热处理 10 车 粗车右端面至 90 右端面至 90 外圆至 45 外圆至 爪卡盘， 外圆车刀 ， 90 度偏刀，游标卡尺 15 车 粗车左端面至 100 外圆至 100 右端面至 90 左端面至 45 外圆（ B 面）至 孔 18 爪卡盘，外圆车刀， 90 度偏刀， 18 钻头，游标卡尺 20 车 半精车右端面至 90 右端面至 45 外圆至 90 外圆至 车 90 右端面至 41，切 3刀槽，切 45 大倒角保长 34，扩孔至 倒角 爪卡盘，外圆车刀， 90 度偏刀，内孔车刀，切槽刀，游标卡尺 25 车 半精车左端面至 93、 100 外圆至 100 右端面至 90 左端面至 45（ B）外圆至 车左端面至 91，到 倒角（共三处），铰孔至尺寸 爪卡盘，外圆车刀， 90 度偏刀，内孔车刀，游标卡尺 30 铣 粗铣、半精铣、精铣 90 侧面 度头，铣刀，游标卡尺 35 钻 钻轴向孔 4 孔 ，铰孔 用夹具 1， 9 麻花钻，游标卡尺 40 钻 钻 4 通孔，钻 6 孔深 7，绞孔 用夹具 2， 4 麻花钻， 6 扩孔钻，游标卡尺，绞刀 45 钳工 去毛刺 50 磨 粗磨 100外圆至 磨 90外圆至 磨 45及两侧至 爪卡盘，成型砂轮，游标卡尺 55 磨 磨 45 外圆及台阶面至尺寸、磨 90 右侧面至尺寸 轴，成型砂轮，外径千分尺 60 磨 精磨 100 外圆至尺寸，精磨 45（ B）外圆及两侧至尺寸 爪卡盘，成型砂轮，游标卡尺 65 钳工 刻字， B 面抛光 70 检验 检验各尺寸 75 镀铬 100 外圆镀铬 设 计（日 期） 校 对 （日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 法兰盘（ 6 4 同轴孔）零件的机械加工工艺规程及工艺夹具设计 任 务 书 一、设计题目 :法兰盘 6 同轴孔机械加工工艺规程及夹具设计 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :（中批或大批大量生产） 三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（ 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（ 配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约 5000 ） 1 份 四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l 2 天查资料，绘制零件图。 2第 3 7 天，完成零件的工艺性分析 ,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 8 10 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。 4第 11 13 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 14 15 天，零件图的绘制。 6第 16 18 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天 21 天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩 五、指导教师评语 该生 设计的过程 中 表现 ， 设计 内容 反映的基本概念及计算 ，设计方案 ， 图 纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。 综合评定成绩： 指导教师 日 期 摘 要 机械制造课程设计是我们学习机械制造之后进行的课程设计，通过这次课程设计我们对之前所学各个课程进行了深入的系统性的总复习，同时也是一次理论的实践 训练，提高了我们的操作能力。 这次课程设计的主要内容是法兰盘加工工艺及 6 同轴孔钻削卡具设计，在课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图和夹具体零件图的绘制。 在设计中我发现了很多问题，同时缺乏一些经验，最后通过于英华老师悉心的指导，还有同学们的帮助，以及自己的努力坚持，使我得以顺利的完成此次课程设计。 is of we is a of to of 6 of in I a of at as as of as as to to 目 录 准 备 . 件 工 艺 性 分 析 . 件 的 用 途 . 件 的 技 术 要 求 . 件 毛 坯 的 确 定 . 零 件 的 生 产 类 型 . 零 件 的 种 类 和 制 造 方 法 . 零 件 各 表 面 的 加 工 方 法 . 各 工 序 间 加 工 余 量 . 确 定 毛 坯 尺 寸 . 结 构 设 计 . 位 机 构 . 紧 机 构 . 向 装 置 的 选 择 . 床 夹 具 的 总 体 形 式 . 确 定 夹 具 体 . 确 定 联 接 体 . 误 差 设 计 . 差 分 析 . 定 位 误 差 . 产 生 定 位 误 差 的 原 因 . 位 误 差 的 计 算 .论 .谢 .考文献 .零件工艺性分析 件的用途 式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠法兰盘定心。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， 以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向进给。 件的技术要求 法兰盘属于盘类零件，材料为 坯制造完成后需进行时效处理，硬度要求为 兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：以 45 外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 45 外圆，右端面及倒角； 45 外圆，过渡圆角； 20内孔及其左右端倒角。以 90 和 100 外圆为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 90 端面， 90 外圆， 90 左右端面，倒角；切槽 32； 100 外圆，左端面； 100 外圆右端面，过渡圆角。以 20 孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括： 90 外圆的左右侧面； 46 孔； 4- 9 孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：左端面与 20 孔中心轴的跳动度为 90 外圆右端面与 20 孔中心轴线的跳动度为 45 的外圆与 20 孔的圆跳动公差为 经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。 表 1 法兰盘技术要求表 加 工 表面 尺寸及偏差/差 /精度等级 表面粗糙度 / m 行 位 公 差/端面 91 90 右端面 41 45 外圆 T6 20 内孔 T8 左端面 91 100 外圆 100 右端面 41 45 面（即 T8 90 左端面 8 90 外圆 90 90 左侧面 34 90 右侧面 24 4 9孔 9 件毛坯的确定 件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 N 可按下式计算 ( 1 % ) ( 1 % )N Q m a b N 是零件的生产纲领（件 /年）； Q 产品的年产量（台、辆 /年）； m 每台（辆）产品中该零件的数量（件 /台、辆）； %a 备品率，一般取 2% 3% ； %b 废品率，一般取 根据上式结合题目给定数据，即可算出法兰盘的生产纲领，进而确定 出其生产类型。 Q =8000 台 /年， m =1 件 /台，取 %a =3% ，取 %b =，由公式 (1： 8 0 0 0 1 ( 1 3 % ) ( 1 0 . 5 % ) 8 2 8 1 . 2N (件 /年 )查表 1知，法兰盘为轻型零件，由此再查表 1知，该法兰盘的生产类型为大批生产。 坯的种类和制造方法 法兰盘的材料在产品设计时已经确定，在制订零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。 用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属合金等。由于法兰盘选用 为材料，加之零件形态以外圆为主，为了减少加工余量，提高劳动生产率，决定 床法兰盘毛坯采用铸件。金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好，使用于大批大量生产。该法兰盘的生产类型为大批生产，所以在铸件造型上采用金属模机器造型。 件各表面的加工方法 工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。通过对法兰盘各加工表面的分析，根据表 1择各表面的加工方法， 工序间加工余 量 根据表 1 1 2 2各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3 中。 表 3 各工序间加工余量 加工表面 工步名称 工步余量 基本尺寸 公差等级 精度公差 工步偏差 粗糙度 右端面 半精车 1 车 坯 3 44 90右端面 精车 1 精车 粗车 坯 3 44 44 45外圆 磨削（粗磨） 5 精车 车 坯 6 51 20内孔 绞 0 18 18 坯 实心 - - 端面 精车 1 精车 车 坯 3 94 94 100外圆 磨削（粗磨） 00 精车 车 坯 6 106 106 100右端面 磨削（精磨） 1 精车 车 坯 3 44 44 45面（即B 面） 磨削（精磨） 5 精车 车 坯 6 51 90左端面 磨削（精磨） 精车 车 坯 3 11 11 90外圆 磨削（精磨） 0 精车 车 坯 6 96 96 90左侧面 精铣 4 铣 5 坯 3 37 37 90右侧面 磨削（精磨） 4 铣 铣 坯 3 27 27- 9 绞 孔 钻 坯 实心 - - 4 孔 绞 坯 实心 - - 6 孔 绞 坯 实心 - - 确定毛坯尺寸 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据 ,本工件放置方法应如图 1示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原 理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。 位机构 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件 增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 本夹具用于在立式钻床上的加工法兰盘的阶梯孔。共件以 45外圆表面及 100 左端面和 90 圆上小平面为定位基准，在 V 形块 4、 支撑板 3 上实现完全定位。扳动手柄，由偏心轮 2 推动压块夹紧工件。为了便于装卸工件，设计了翻转式钻模块。 紧机构 工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近 切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领 和工厂的条件相适应。 向装置的选择 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定 钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。 用于钻床零件加工的是可换钻套装置。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。 钻夹具中的钻套 ,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是可换钻套，虽然这种钻套具有可换的优点，但在制造上较复杂；由于采用螺钉来压紧 ,所以占面大，而又增加制造步骤。钻模板与支柱之间用开口销连接。 床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 夹具的组成归纳为： 1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元 件已获得的正确位置的元件或装置。 3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 定夹具体 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造 成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 定联接体 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此 夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销、定位销、固定螺钉来定位，考虑到刚性问题，同样用内六角螺栓定位。 差分析 位误差 工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的： 1）工件在夹具中的 定位、夹紧误差。 2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 生定位误差的原因 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 在使用心轴、销、定位套定位 时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 位误差的计算 该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为 了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料 6互换性与技术测量表 251 可知：取 m （中等级）即 ：尺寸偏差为 ，由资料 10机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差 ，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 0损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即 误差总和： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 结论 这次课程设 计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措 首先根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要钻 2 个孔不限制 Z 向的旋转会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的 夹紧在机床上，能更方便，准确的进行钻孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。 在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课 程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实 践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹
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