ca6140法兰盘夹具设计

1、 机械制造装备设计机械制造装备设计 课程设计说明书课程设计说明书 题目 CA6140 法兰盘夹具设计 系机械与运载学院 专业机械设计制造及其自动化 班级 姓名学号 指导教师 完成日期完成日期 年年 月月 日日 沈阳理工大学应用技术学院沈阳理工大学应用技术学院 沈阳理工大学应用技术学院课程设计任务书沈阳理工大学应用技术学院课程设计任务书 班级： 姓名： 学号： 课程名称课程名称: : 机械制造装备设计 题题 目：法兰盘夹具设计目：法兰盘夹具设计 专专 业：业：机械设计制造及其自动化 主要主要内容及要求：内容及要求： 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

2、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 张；设计计算说明书 15 页。 主要参考资料：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：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：课程设计指导教师： 张张 福福 2012 年 6月 8日 教教 研研 室室 主主 任：任： 赵艳红赵艳红 2012 年 6 月 8 日 机械制造装备设计机械制造装备设计课程设计计划书

3、课程设计计划书 一、课程设计目的一、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范的能力。 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、课程设计题目二、课程设计题目 法兰盘夹具设计 三、课程设计的内容与基本要求三、课程设计的内容与基本要求 （一）内容（一）内容 1、完成法兰盘法兰盘工件的 4 个孔钻床个孔钻床专用夹具总装配图。 2

4、、完成 4 个孔钻床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 张；设计计算说明书 15 页。 （二）基本要求（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，完成规定的设计内容和工作量要求。 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

5、计计算说明书。 课程设计指导教师：课程设计指导教师： 张 福 2012 年 6月 8日 教研室主任：教研室主任： 赵艳红 2012 年 6 月 8 日 目录目录 前言前言.- 6- 1.零件的分析零件的分析.- 7 - 1.1 零件的作用.- 7 - 1.11 零件的工艺分析.- 7 - 2.夹具设计夹具设计.- 11 - 2.1 设计要求.- 11- 2.2 定位误差分析：.- 11 - 2.3 钻削力的计算：.- 11 - 2.4 夹紧力计算：.- 12 - 2.5 夹具结构设计及操作简要说明.- 12 - 2.5.1 底座.- 12 - 2.5.2 固定导向件.- 12- 2.5.3 钻

6、套、衬套的选择.- 13 - 2.5.4 夹紧机构.- 13 - 结束语结束语.- 15 - 致致 谢谢.- 15 - 参考文献参考文献.- 16 - 摘摘 要要 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

7、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； 前前 言言 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、

8、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

9、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。 1.1.零件的分析零件的分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 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。法兰盘内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

10、啮合，主要作用是表明刻度，实现 纵向进给。 1.111.11 零件的工艺分析零件的工艺分析 CA6140 车床共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： （1）以 100为基准面加工表面，这一组加工表面包括： ， 12 . 0 34 . 0 0 0.017 45 的右端面。 0 0.017 45 （2）以 端面为基准， 先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔由于 0 0.017 45 16 孔与有跳动的要求，所以要以. 以 端面为基准。 0 0.017 45 0 0.017 45 （3）以 端面为基准，车、外圆，并导， 0 0.017 45 0 0.6 45 0.12 0.34 100 90

11、1.545 。 1 45 （4）以孔为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。 0.045 0 20 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=4000(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 HT200。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

12、的形状尽量接近，内孔不铸出。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，是生产无法正常进行。 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

13、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、内孔端面车槽等，材料为 HT200。参考机械制造工艺 设计简明手册 ，其加工方法选择如下： （1）外圆面:公差等级为 IT6IT8，表面粗糙度为 0.8，采用粗车半 0 0.017 45 精车磨削的加工的方法。 （2）20 内孔：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）外圆面：公差等级为 IT13IT14,表面粗糙度为

14、 0.4，采用粗车 0 6 . 0 45 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 GB180079 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 32：未表注公差等级，根据 GB180079 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 GB180079 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 的平面：未表注公差等级，根据 GB180079 规定 公差为 IT13，表面粗糙度为 3

15、.2，采用粗铣精铣的加工方法。 （8）90 突台距离轴线 24mm 的平面：未表注公差等级，根据 GB180079 规定 公差为 IT13，表面粗糙度为 0.4，采用粗铣精铣磨削的加工方法。 （9）49 孔：未标注公差等级，根据 GB180079 规定公差为 IT13，表面粗 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 GB180079 规定公差为 IT13，表面粗 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 GB180079 规定公差为 IT13，表面粗 糙度为 3.2，采用的加工方法为钻绞。 制定工艺路线得出发点,应

16、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，以为粗基准，选用 CA6140 机床。 0 0.017 45 0.12 0.34 100 工序四 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再 0 0.017 45 0.045 0 20 16 铰孔达到的尺寸。 0.045 0 20 工序五 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和 0 0.017 45 0.

17、12 0.34 100 901.545 。1 45 工序六 以外圆面为基准，并倒，和 0.12 0.34 100 7451 45 工序七 以内孔为基准精车左端面和右端面和保证 0.045 0 20 0.12 0.34 100 90 0 0.017 45 跳动在 0.03 内,并车槽。32 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,钻的通孔,再扩到4 孔,保证尺寸为 L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。6 工序十一 以孔为基准面,利用专用夹具

18、,钻 4 个孔。 0.045 0 20 9 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 镀锘。 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，以为粗基准，选用 CA6140 机床。 0 0.017 45 0.12 0.34 100 工序四 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导， 0 0.017 45 0.12 0.34 100 901.545 和。1 45 工序五 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再 0 0.017 45 0.045 0 20 16 铰孔达到的尺寸。以外圆面为基准，粗车、外圆，并导 0.04

19、5 0 20 0 0.017 45 0.12 0.34 100 90 ，和。1.5451 45 工序六 以外圆面为基准，并导，和。 0.12 0.34 100 7451 45 工序七 内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳 0.045 0 20 0.12 0.34 100 90 0 0.017 45 动在 0.03 内,并车槽。32 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,钻的通孔,再扩到4 孔,保证尺寸为 L=7,再铰孔使其达到所要求的

20、精度。6 工序十一 以孔为基准面,利用专用夹具,钻 4孔。 0.045 0 20 9 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 镀锘。 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，外圆和 90 的端面有 0 0.017 45 跳动要就高 ，而且精度要求高，所以多次加工表面是精度、粗糙度的要求 0 0.017 45 和有跳动的要求是必须的，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 HT200，硬度 190210HB，毛皮重量 1.4kg， 生产类型大批量，铸造毛坯。 2.2.夹具设计夹具设计 2.12

21、.1 设计要求设计要求 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 工序钻 49 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。 2.22.2 定位误差分析：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。 0 0.045 20 （2）由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为，因此需要与配合0.4 m 平面有一粗糙度的要求为定位尺寸公差

22、的确定。1.6 m （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 而零件要求的最大同轴度 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， 0 0.045 20 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. 2.32.3 钻削力的计算：钻削力的计算： pX kDSP 8 . 0 419 刀具选用高速钢材料 查

23、机床夹具设计手册表 1-2-8 0.60.6 200 1.03 190190 HB k p 、 8.4D 1 0.25S 2 0.125S 0.80.8 1 419419 8.40.251.031195.8 xp pD SkNA 0.80.8 2 41941990.1251.03735.9 xp pD SkN A 在计算切削力时，要考虑安全系数，安全系数 4321 KKKK 式中基本安全系数，=1.5 1 K 1 K 加工性质系数，=1.1 2 K 2 K 刀具钝化系数，=1.1 3 K 3 K 断续切削系数, =1.1 4 K 4 K 于是 F1=KP=1.51.11.11.11195.8N

24、=2387N 1x 2.42.4 夹紧力计算：夹紧力计算： 气缸选用 100mm,当压缩空气单位压力为 p0.4MPa 时，气缸推力为 3900N。 因此 N已大于所需的 2387N 的夹紧力，故本夹具可安全工作。 气 2.52.5 夹具结构设计及操作简要说明夹具结构设计及操作简要说明 2.5.12.5.1 底座底座 底座使用 HT200 的铸造成型，进行时效处理，消除内应力，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。 2.5.22.5.2 固定导向件固定导向件 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。 2.5.32.5.3 钻套、衬套的选择钻套、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配合，衬套与钻模之间采用 6 7 m F 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 6n 7H 转动及退刀时脱出。 2.5.42.5.4 夹紧机构夹紧机构 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