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1、機械制造裝備設計 課程設計說明書 題目 CA6140法蘭盤夾具設計 系機械與運載學院 專業(yè)機械設計制造及其自動化 班級 姓名 指導教師 完成日期年 月 日 沈陽理工大學應用技術學院 沈陽理工大學應用技術學院課程設計任務書 班級：姓名：學號： 課程名稱：機械制造裝備設計 題 目：法蘭盤夾具設計 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 主要內容及要求： 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、編寫設計計算說明書。 5、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1張；設計計算說明書

2、15頁 主要參考資料：夾具設計手冊、夾具設計圖冊、機械零件設計手冊。 進度安排： 1 、 1-2 天完成工件工作圖繪制及夾具設計方案。 2、 3-6天完成夾具總裝配圖設計。 3、 7-10 天完成專用夾具部分零件圖及設計計算說明書編寫。 課程設計指導教師： 張 福 2012 年 6 月 8 日 教 研 室 主 任： 趙艷紅2012 年 6 月 8 日 《機械制造裝備設計》課程設計計劃書 一、課程設計目的 1 、本課程設計是《機械制造裝備設計》課程的延續(xù)，通過設計實踐，進一步掌握機械制 造裝備設計的一般方法。 2、培養(yǎng)學生綜合運用機械制圖、機械設計基礎、金屬材料及熱處理、機械

3、制造結構工藝 等相關知識，培養(yǎng)工程設計的能力。 3、培養(yǎng)學生使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。 4、提高學生技術總結及編制技術文件的能力。 5、為畢業(yè)設計打下良好的基礎。 二、課程設計題目 法蘭盤夾具設計 三、課程設計的內容與基本要求 （一）內容 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、編寫設計計算說明書。 4、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1 張；設計計算說明書 15 頁。 （二）基本要求 1 、課程設計必須獨立的進行，每人必須完成總工作量要求。 2、根據(jù)設計題目，完成規(guī)定的設

4、計內容和工作量要求。 3、正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。 4、設計計算說明書力求用工程術語，簡明扼要，計算合理、準確，表達清晰，文字通順 簡練，字跡工整。 四、進度安排 1、 、 1-2天完成零件工作圖繪制及夾具設計方案。 2、 3-6 天完成夾具總裝配圖設計。 3、 7-10 天完成專用夾具部分零件圖及設計計算說明書。 課程設計指導教師： 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 本次設計了一套法蘭盤的專用夾具設計。 經(jīng)過查閱資料， 首先要對零件進行工藝分析， 經(jīng)過工藝分析，對工

5、序進行對比，通過選定某一工序設計專用夾具，選擇定位基準、定位 方法和定位元件，進行定位誤差分析。 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，對夾具設計，對夾具設計計算。最后對主要零部件的 設計和標準件的選擇，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設計方案畫出模具各零 件圖和裝配圖。 本次設計闡述了專用夾具結構設計及工作過程。本夾具性能可靠，運行平穩(wěn)，提高生 產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。 關鍵字：夾具設計；基本要求；工藝分析； 前言 夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求 進

6、行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設計夾具時，如確有必要 也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應一能否穩(wěn)定地保證工件 的加工質量，生產(chǎn)效率高，成本底，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等 為其衡量指標。 一個優(yōu)良是機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鍵，首先在于正確的選定定位基 準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中的其它零 部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求 （ 2）提高生產(chǎn)率專用夾具的復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，應盡量采用各種 快速高效的裝夾機構，

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構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、 檢驗、維修等。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置 調整和修配結構。 （ 4）使用性能好專用夾具的操作應簡單、省力、安全可靠。在客觀條件允許 且又經(jīng)濟適用是前提下，應盡可能采用氣動液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的 勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結構，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)濟性好專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制

8、造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要 的技術經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 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，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。 000.12 （3） 以 45 0.017端面為基準， 車 45 0.6、 100 0.34、 90 外圓， 并導 1.5 45 ， 1 45 0.045 （ 4）以孔 20 0 為基準，精車所有外圓面，使其達到要求。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另 外一組。 設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

10、其 備品率為4%機械加工廢品率為1%則該零件的年生產(chǎn)綱領為：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。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件 的形狀盡量接近，內孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工 質量得到保證，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（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干 個不加工表面時則應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） ， 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，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， 達到完全定位。 主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸 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、內孔端面車槽等，材料

12、為HT20Q參考《機械制造工藝 設計簡明手冊》 ，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內孔：公差等級為IT7?IT8,表面粗糙度為，采用鉆擴絞精絞的加 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 , 應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術 要求能得到合理的保證 , 在生產(chǎn)綱領已確定的情況下 , 可以考慮采用萬能性機床配以 專用工卡具, 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，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，選用CA6140機床。 工序四 以 45 00.017 外圓面為基準，鉆20 00.045通孔，先用鉆16 的鉆頭鉆孔，再 鉸孔達到 20 00.045 的尺寸。 工序五 以 45 00.017 外圓面為基準，粗車100 00..1342 、90外圓，并導1.5 45 ，和 1 45 。 工序六以 100 00..1324 外圓面為基準，并倒7 45 ，和 1 45 工序七 以 20 00.045內孔為基準精車100 00..1342左端面和90右端面和 45 00.017保證 跳動在內 , 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 , 再擴到 6 孔 , 保證尺寸為L=7, 再鉸孔使其達到所要求的精度。 工序十一以2000.045孔為基準面 , 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，選用

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

18、保證跳 動在內 , 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, 再擴到 6 孔 , 保證尺寸為L=7, 再鉸孔使其達到所要求的精度。 工序十一 以20 0.045孔為基準面，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. 夾具設計 設計要求 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計在第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《機床夾具設計手冊》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。 夾具結構設計及操作簡要說明 2.5.1 底座 底座使用HT200的鑄造成型，進行時效處理，消除內應力，具有較好的抗壓強度, 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 固定導向件 固定導向件由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，所以選擇使用標準可換鉆套， 材料為T10A。查機械手冊，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動 及退刀時脫出。 2.5.4 夾緊機構 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構。 如前所述， 在設計夾具時， 為了提高勞動生產(chǎn)效率， 應首先著眼于機動夾緊方式。 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?shù)奶岣邏嚎s空氣的工作壓力（由增至）

24、, 以增加氣缸推力。 結束語 為期兩周的夾具課程設計已經(jīng)接近尾聲， 回顧整個過程， 課程設計作 為《機械制造裝備設計》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，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 本次課程設計主要經(jīng)歷的階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計。 第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額 計算等方面的知識； 通過此次設計， 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。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說， 這次設計， 使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際 問題等方面得到了一次較好的訓練。 提高了我

25、們的思考、 解決問題創(chuàng)新設 計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于能力所限，設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過程中對我的指導， 這次課設讓我學會了 很多的東西明白了以前許多不懂和很模糊的地方， 讓我知道做學問要認 真和務實這樣才能學好知識， 課設的成果當然要感謝老師的耐心指導以 及同學的幫助，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。 參考文獻 1 《切削加工簡明實用手冊》 黃如林主編 化學工業(yè)出版社， 2004 2 《機械制造技術基礎課程設計》指南崇凱主編 化學工業(yè)出版社， 3 《互換性與測量技術陳于萍》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，肖詩綱主編機械工業(yè)出版社， 2002