ca6140法蘭盤夾具設(shè)計

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1、機(jī)械制造裝備設(shè)計 課程設(shè)計說明書 題目 CA6140法蘭盤夾具設(shè)計 系機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院 專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 姓名 指導(dǎo)教師 完成日期年 月 日 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 班級：姓名：學(xué)號： 課程名稱：機(jī)械制造裝備設(shè)計 題 目：法蘭盤夾具設(shè)計 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 主要內(nèi)容及要求： 1、根據(jù)所給的零件草圖，畫出零件工作圖。 2、完成法蘭盤工件的4個孔的鉆床的專用夾具總裝配工作圖。 3、完成專用夾具部分零件工作圖。 4、編寫設(shè)計計算說明書。 5、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1張；設(shè)計計算說明書

2、15頁 主要參考資料：夾具設(shè)計手冊、夾具設(shè)計圖冊、機(jī)械零件設(shè)計手冊。 進(jìn)度安排： 1 、 1-2 天完成工件工作圖繪制及夾具設(shè)計方案。 2、 3-6天完成夾具總裝配圖設(shè)計。 3、 7-10 天完成專用夾具部分零件圖及設(shè)計計算說明書編寫。 課程設(shè)計指導(dǎo)教師： 張 福 2012 年 6 月 8 日 教 研 室 主 任： 趙艷紅2012 年 6 月 8 日 《機(jī)械制造裝備設(shè)計》課程設(shè)計計劃書 一、課程設(shè)計目的 1 、本課程設(shè)計是《機(jī)械制造裝備設(shè)計》課程的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進(jìn)一步掌握機(jī)械制 造裝備設(shè)計的一般方法。 2、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、金屬材料及熱處理、機(jī)械

3、制造結(jié)構(gòu)工藝 等相關(guān)知識，培養(yǎng)工程設(shè)計的能力。 3、培養(yǎng)學(xué)生使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。 4、提高學(xué)生技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。 5、為畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。 二、課程設(shè)計題目 法蘭盤夾具設(shè)計 三、課程設(shè)計的內(nèi)容與基本要求 （一）內(nèi)容 1、完成 法蘭盤 工件的 4 個孔鉆床 專用夾具總裝配圖。 2、完成4 個孔鉆床 專用夾具部分零件工作圖。 3、編寫設(shè)計計算說明書。 4、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1 張；設(shè)計計算說明書 15 頁。 （二）基本要求 1 、課程設(shè)計必須獨(dú)立的進(jìn)行，每人必須完成總工作量要求。 2、根據(jù)設(shè)計題目，完成規(guī)定的設(shè)

4、計內(nèi)容和工作量要求。 3、正確的運(yùn)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計圖樣必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 4、設(shè)計計算說明書力求用工程術(shù)語，簡明扼要，計算合理、準(zhǔn)確，表達(dá)清晰，文字通順 簡練，字跡工整。 四、進(jìn)度安排 1、 、 1-2天完成零件工作圖繪制及夾具設(shè)計方案。 2、 3-6 天完成夾具總裝配圖設(shè)計。 3、 7-10 天完成專用夾具部分零件圖及設(shè)計計算說明書。 課程設(shè)計指導(dǎo)教師： 張 福 2012 年 6 月 8 日 教研室主任： 趙艷紅 2012 年 6 月 8 日 目錄 摘要 本次設(shè)計了一套法蘭盤的專用夾具設(shè)計。 經(jīng)過查閱資料， 首先要對零件進(jìn)行工藝分析， 經(jīng)過工藝分析，對工

5、序進(jìn)行對比，通過選定某一工序設(shè)計專用夾具，選擇定位基準(zhǔn)、定位 方法和定位元件，進(jìn)行定位誤差分析。 在文檔中第一部分，主要敘述了專用夾具設(shè)計基本要求和特點，對零件的工藝分析， 完成了工藝方案的確定。第二部分，對夾具設(shè)計，對夾具設(shè)計計算。最后對主要零部件的 設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零 件圖和裝配圖。 本次設(shè)計闡述了專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程。本夾具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高生 產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵字：夾具設(shè)計；基本要求；工藝分析； 前言 夾具設(shè)計一般是在零件的機(jī)械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求 進(jìn)

6、行的。制訂工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設(shè)計夾具時，如確有必要 也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設(shè)計質(zhì)量的高低，應(yīng)一能否穩(wěn)定地保證工件 的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本底，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等 為其衡量指標(biāo)。 一個優(yōu)良是機(jī)床必須滿足下列基本要求： （ 1）保證工件的加工精度保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基 準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中的其它零 部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求 （ 2）提高生產(chǎn)率專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種 快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，

7、保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （ 3）工藝性能好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、 檢驗、維修等。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置 調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。 （ 4）使用性能好專用夾具的操作應(yīng)簡單、省力、安全可靠。在客觀條件允許 且又經(jīng)濟(jì)適用是前提下，應(yīng)盡可能采用氣動液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的 勞動強(qiáng)度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定 位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量而引起工藝系統(tǒng)變形。 （ 5）經(jīng)濟(jì)性好專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制

8、造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 1. 零件的分析 零件的作用 題目是所給的零件是CA614訴床的法蘭盤。為盤類零件，用于臥式車床 CA6140 上。車床變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓 相配，以保證主軸三個軸孔同心，使齒輪正確嚙合，主要作用是表明刻度，實現(xiàn)縱向 進(jìn)給。 零件的工藝分析 CA614/床共有八處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 0.1200 （1）以6100。.34為基準(zhǔn)面加工表面，這一組加工表面包括：45 0.017 , 45

9、 0.017 的右端面。 0 （2）以 45 0.017端面為基準(zhǔn)，先用 16 的鉆頭鉆孔，然后再用鉸刀鉸孔由于孔與 45 00.017有跳動的要求，所以要以 . 以 45 00.017端面為基準(zhǔn)。 000.12 （3） 以 45 0.017端面為基準(zhǔn)， 車 45 0.6、 100 0.34、 90 外圓， 并導(dǎo) 1.5 45 ， 1 45 0.045 （ 4）以孔 20 0 為基準(zhǔn)，精車所有外圓面，使其達(dá)到要求。 由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另 外一組。 設(shè)計題目給定的零件是CA614/床法蘭盤零件，1g零件年產(chǎn)量為4000件，設(shè)

10、其 備品率為4%機(jī)械加工廢品率為1%則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=4000X （1+4%+1%）=4200件（ / 年） 法蘭盤的年產(chǎn)量為 4200件，查表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。 零件材料為HT20Q年產(chǎn)量為中批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮生 產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件 的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工 質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還 會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。

11、因為法蘭盤可歸類為軸類零件， 按照 “保證不加工表面與加工表面相互精度原則” 的粗基（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干 個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)） ， 所以對于本零件可以先以法蘭盤右端45 的外圓及 90 的右端面作為粗基準(zhǔn)，利用三爪 卡盤夾緊 45 外圓可同時限制 4 個自由度，再以 90 的右端面定位可限制 1 個自由度， 達(dá)到完全定位。 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸 換算，這在以后還要專門計算，此處不再計算。 本零件的加工面有個圓、內(nèi)孔端面車槽等，材料

12、為HT20Q參考《機(jī)械制造工藝 設(shè)計簡明手冊》 ，其加工方法選擇如下： (1 )45 0.017外圓面：公差等級為IT6?IT8,表面粗糙度為，采用粗車半精車磨 削的加工的方法。 (2)620內(nèi)孔：公差等級為IT7?IT8,表面粗糙度為，采用鉆擴(kuò)絞精絞的加 工方法，倒角用45°車刀加工。 (3)64500.6外圓面：公差等級為IT13?IT14,表面粗糙度為，采用粗車半精車 磨削的加工的方法。 (4)690外圓面：未表注公差等級，根據(jù) GB1800- 79規(guī)定公差為IT13,表面 粗糙度為，采用粗車半精車磨削的加工的方法。 (5)槽3X2:未表注公差等級，根據(jù) GB1800-79

13、規(guī)定公差為IT13,表面粗糙度 為，采用的加工方法為粗車。 (6)6100突臺右端面：未表注公差等級，根據(jù) GB1800- 79規(guī)定公差為IT13, 表面粗糙度為，采用粗車半精車磨削的加工方法。 (7)690突臺距離軸線34mmi勺平面：未表注公差等級，根據(jù) GB1800-79規(guī)定 公差為IT13 ，表面粗糙度為，采用粗銑精銑的加工方法。 (8)690突臺距離軸線24mmi勺平面：未表注公差等級，根據(jù) GB1800-79規(guī)定 公差為IT13 ，表面粗糙度為，采用粗銑精銑磨削的加工方法。 (9) 4X(|)9孔：未標(biāo)注公差等級，根據(jù) GB1800-79規(guī)定公差為IT13 ,表面粗 糙度為

14、，采用的加工方法為鉆絞。 (10)64的孔：未標(biāo)注公差等級，根據(jù) GB1800-79規(guī)定公差為IT13 ,表面粗 糙度為，采用的加工方法為鉆削。 (11)66的孔：未標(biāo)注公差等級，根據(jù) GB1800-79規(guī)定公差為IT13 ,表面粗 糙度為，采用的加工方法為鉆絞。 制定工藝路線得出發(fā)點 , 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證 , 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下 , 可以考慮采用萬能性機(jī)床配以 專用工卡具, 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以 便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序一鑄造毛坯。 工序二時效處理，刷油漆。 工序三 車端

15、面及外圓45 0.017,以100 0.32為粗基準(zhǔn)，選用CA6140機(jī)床。 工序四 以 45 00.017 外圓面為基準(zhǔn)，鉆20 00.045通孔，先用鉆16 的鉆頭鉆孔，再 鉸孔達(dá)到 20 00.045 的尺寸。 工序五 以 45 00.017 外圓面為基準(zhǔn)，粗車100 00..1342 、90外圓，并導(dǎo)1.5 45 ，和 1 45 。 工序六以 100 00..1324 外圓面為基準(zhǔn)，并倒7 45 ，和 1 45 工序七 以 20 00.045內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車100 00..1342左端面和90右端面和 45 00.017保證 跳動在內(nèi) , 并車 3 2 槽。 工序八 右端

16、面和一圓面定位, 利用兩個端面夾緊, 先銑粗糙度為的一面。 工序九 以剛銑的平面定位,, 利用兩端面夾緊, 銑另外一面保證尺寸為 24 工序十 以一個銑好的面定位, 再利用另外一個面夾緊, 鉆 4 的通孔 , 再擴(kuò)到 6 孔 , 保證尺寸為L=7, 再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。 工序十一以2000.045孔為基準(zhǔn)面 , 利用專用夾具 , 鉆 4 個 9 孔。 工序十二再用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。 工序十三刻字刻線。 工序十四鍍锘。 工序十五檢測入庫。 工序一鑄造毛坯。 工序二時效處理，刷油漆。 工序三車端面及外圓45 0.017,以100 0.32為粗基準(zhǔn)，選用

17、CA6140a床。 工序四 以 45 00.017外圓面為基準(zhǔn)，粗車100 00..1324、90 外圓，并導(dǎo)1.5 45 ，和 1 45 。 工序五 以 45 00.017 外圓面為基準(zhǔn)，鉆20 00.045通孔，先用鉆16 的鉆頭鉆孔，再 鉸孔達(dá)到 20 00.045的尺寸。以45 00.017外圓面為基準(zhǔn)，粗車100 00..1342、90外圓，并導(dǎo) 1.5 45 ，和 1 45 。 工序六 以 100 00..1324 外圓面為基準(zhǔn)，并導(dǎo)7 45 ，和 1 45 。 工序七20 00.045 內(nèi)孔為基準(zhǔn)精車100 00..1324左端面和 90右端面和 45 00.017

18、保證跳 動在內(nèi) , 并車 3 2 槽。 工序八 右端面和一圓面定位, 利用兩個端面夾緊, 先銑粗糙度為的一面。 工序九 以剛銑的平面定位,, 利用兩端面夾緊, 銑另外一面保證尺寸為 24。 工序十 以一個銑好的面定位, 再利用另外一個面夾緊, 鉆 4 的通孔, 再擴(kuò)到 6 孔 , 保證尺寸為L=7, 再鉸孔使其達(dá)到所要求的精度。 工序十一 以20 0.045孔為基準(zhǔn)面，利用專用夾具，鉆4義9孔。 工序十二用磨床磨外圓使其達(dá)到所要求的粗糙度。 工序十三刻字刻線。 工序十四鍍锘。 工序十五 檢測入庫。 雖然工序都是十三步，但第一個方案更為合理，45 0.017外圓和①90的端

19、面有跳 動要就高 ，而且精度要求高，所以多次加工45 00.017 表面是精度、粗糙度的要求和有 跳動的要求是必須的，因此第一個方案更合理。 選擇第一個方案。 CA614眸床法蘭盤，零件材料為 HT20Q硬度190?210HB毛皮重量1.4kg,生 產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。 2. 夾具設(shè)計 設(shè)計要求 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計在第10工序一鉆4X69的孔的鉆床夾具。本夾 具將用于Z5125立鉆床，刀具為小麻花鉆和小9絞刀。此道工序主要考慮的是如何提 高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。 定位誤差分析： （ 1）定

20、位元件尺寸及公差的確定：夾具的主要定位元件為一平面一短銷，該定 位短銷的尺寸與公差規(guī)定和本零件在工作時的尺寸與公差配合，即 20 00.045 。 （ 2）由于存在兩平面配合，由于零件的表面粗糙度為0.4 m ，因此需要與配合 平面有一粗糙度的要求為1.6 m定位尺寸公差的確定。 （ 3）工件的孔尺寸要求不高，同軸度的誤差主要有鉆套和襯套的不同同軸度引 起的 , 襯套的同軸度小于，鉆套的同軸度小于而零件要求的最大同軸度為定位尺寸公 差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位短軸一個定位塊，公差現(xiàn)定與本零件在工 作時與其相配的軸的尺寸與公差配合, 即 20 00.045 ， 定位軸與

21、零件的最大間隙為 max==0.05mm 而零件要求的最小偏差為 min==0.045mm 因此最大間隙滿足精度要求 鉆削力的計算： 刀具選用高速鋼材料 查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表1-2-8 D 8.4、S 0.25、S2 0.125 K1K2K3K4 在計算切削力時，要考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)長= 式中Ki ——基本安全系數(shù)，Ki = K2——加工性質(zhì)系數(shù)，K2 = K3 ——刀具鈍化系數(shù)，K3 = K4 ——斷續(xù)切削系數(shù)，K4 = 于是 F1=KP x1 = X XXX =2387N 火緊力計算: 氣缸選用小100mm當(dāng)壓縮空氣單位壓力為p=時，氣缸推力為3900

22、N 因此N氣已大于所需的2387N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明 2.5.1 底座 底座使用HT200的鑄造成型，進(jìn)行時效處理，消除內(nèi)應(yīng)力，具有較好的抗壓強(qiáng)度, 剛度和抗振性。在四角有U型槽，與T型螺釘配合使用，將夾具固定在工作臺上。 2.5.2 固定導(dǎo)向件 固定導(dǎo)向件由45鋼的鋼板和型材焊接而成，退后處理，保證尺寸的穩(wěn)定性，且 在裝配后修正尺寸，保證夾具的精度。焊接件制造方便，生產(chǎn)周期短，成本低。 2.5.3 鉆套、襯套的選擇 因為為中批量生產(chǎn)，為了便于更換磨損的鉆套，所以選擇使用標(biāo)準(zhǔn)可換鉆套， 材料為T10A。查機(jī)械手冊，鉆套與襯套之間采用 “配

23、合，襯套與鉆模之間采用 也 m6n6 配合。當(dāng)鉆套磨損一定后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時轉(zhuǎn)動 及退刀時脫出。 2.5.4 夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊使用氣動推動移動軸，使工件上移，工件的小90圓的上表面與導(dǎo)向件相接觸, 并夾緊。由于工件所需的火緊力并不大，所以直接夾緊未采用其他的機(jī)構(gòu)。 如前所述， 在設(shè)計夾具時， 為了提高勞動生產(chǎn)效率， 應(yīng)首先著眼于機(jī)動夾緊方式。 而且考慮到環(huán)保，所以選用氣動源夾緊。氣動反應(yīng)速度快，環(huán)保，但工作壓力小，所 以氣缸體積大。本工序為鉆鉸加工，由于夾緊方向為垂直向上，要克服零件和移動軸 所受重力，可以在適當(dāng)?shù)奶岣邏嚎s空氣的工作壓力（由增至）

24、, 以增加氣缸推力。 結(jié)束語 為期兩周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲， 回顧整個過程， 課程設(shè)計作 為《機(jī)械制造裝備設(shè)計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深 了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識。 本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷的階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計。 第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、機(jī)床選用、時間定額 計算等方面的知識； 通過此次設(shè)計， 使我們基本掌握了零件的加工過程分析、 工藝文件的 編制等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說， 這次設(shè)計， 使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實際 問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。 提高了我

25、們的思考、 解決問題創(chuàng)新設(shè) 計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師批評指正 致謝 感謝張福教授在兩周課設(shè)過程中對我的指導(dǎo)， 這次課設(shè)讓我學(xué)會了 很多的東西明白了以前許多不懂和很模糊的地方， 讓我知道做學(xué)問要認(rèn) 真和務(wù)實這樣才能學(xué)好知識， 課設(shè)的成果當(dāng)然要感謝老師的耐心指導(dǎo)以 及同學(xué)的幫助，使我受益匪淺，至此，我向他們至以深切的感謝。謝謝 你們的真誠指導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) 1 《切削加工簡明實用手冊》 黃如林主編 化學(xué)工業(yè)出版社， 2004 2 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》指南崇凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社， 3 《互換性與測量技術(shù)陳于萍》高曉康主編 北京高等教育出版社， 2005. 4 《切削用量簡明手冊》艾興，肖詩綱主編機(jī)械工業(yè)出版社， 2002