毕业设计法兰盘夹具设计.doc

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1、目录l 前言- 4-l 1.零件的分析- 5 -l 1.1零件的作用- 5 -l 1.11零件的工艺分析- 5 -l 1.2计算生产纲领、确定生产类型- 5-l 2.工艺规程设计- 6 -l 2.1确定毛坯的制造形式- 6 -l 2.2基面的选择- 6 -n 2.2.1 粗基准的选择- 6 -n 2.2.2精基准的选择- 6 -l 2.3工件表面加工方法的选择- 6 -l 2.4制定工艺路线- 7 -n 2.4.1 工艺路线方案一- 7 -n 2.4.2工艺路线方案二- 8 -l 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定- 9 -l 2.5确立切削用量及基本工时- 10 -l 3.夹具设计

2、- 13 -l 3.1设计要求- 13-l 3.2定位误差分析：- 13 -l 3.3钻削力的计算：- 14 -l 3.5夹紧力计算：- 14 -l 3.6夹具结构设计及操作简要说明- 14 -n 3.6.1 底座- 14 -n 3.6.2 固定导向件- 15-n 3.6.3 钻套、衬套的选择- 15 -n 3.6.4夹紧机构- 16 -l 结束语- 17 -l 致 谢- 18 -l 参考文献- 19 -摘 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

3、。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 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

4、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、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

5、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。 1.零件的分析1.1零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

6、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，使齿轮正确啮合，主要作用是表明刻度，实现纵向进给。1.11零件的工艺分析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： ， 的右端面。（2）以端面为基准，先用的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔由于孔与有跳动的要求，所以要以.以端面为基准。（3）以端面为基准，车、外圆，并导，。（4）以孔为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。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。1.2计

7、算生产纲领、确定生产类型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。2.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为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。2.2基面的选择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

8、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。2.2.1 粗基准的选择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。2.2.2精基准的选择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

9、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。2.3工件表面加工方法的选择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0.4，采用粗车-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

10、-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3.2，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GB1

11、80079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。2.4制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应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。2.4.1 工艺路线方案一工序一 铸

12、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。工序四 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。工序五 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。工序六 以外圆面为基准，并倒，和工序七 以内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳动在0.03内,并车槽。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,再扩到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序十一 以孔为基准面,利用专用夹具,钻

13、4个孔。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。2.4.2工艺路线方案二工序一 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。工序四 以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。工序五 以外圆面为基准，钻通孔，先用钻的钻头钻孔，再铰孔达到的尺寸。以外圆面为基准，粗车、外圆，并导，和。工序六 以外圆面为基准，并导，和。工序七 内孔为基准精车左端面和右端面和保证跳动在0.03内,并车槽。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

14、,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,再扩到孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。工序十一 以孔为基准面,利用专用夹具,钻4孔。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。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定CA6140车床法兰盘，零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量

15、1.4kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（，端面）。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取45，100端面长度余量均为4（均为双边加工）车削加工余量为：粗车 2mm精车 0.7mm2. 内孔 工序尺寸加工余量：钻孔2mm扩孔0.125mm铰孔0.035mm精铰0mm3. 其他尺寸铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。取余量为：7mm因此可以确定毛坯的尺寸（毛坯图）2

16、.5确立切削用量及基本工时序三 以外圆为粗基准，粗车外圆及其右端面。1.加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。加工要求：粗车外圆，尺寸保证到。机床：CA6140车床。刀具：YT5确定加工时间：由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为=4mm查切削用量简明手册，进给量f=0.4mm/r （表1.4） 计算切削速度，耐用度t=45min=161m/min (2.70m/s)确定机床主轴转速：=15.72r/s (935r/min)按机床取=900r/min=15r/s实际切削速度为v=15r/s 车外圆时=15.3s (0.26min)车端面工时=0.1

17、7min工序四查切削用量简明手册，进给量f=0.36mm/rd取16mm时v=14m/min 根据z5215钻床说明书，可考虑选择，故取 钻、扩孔时= =2.65min铰孔时 取 工序五 车削条件和参数跟工序I一致=工序六：=工序七： 刀号YG6 查手册 余量为0.6mm 取f=0.56mm/r n=根据CA6140 选实际切削速度工序八： 由于铣的量为21mm 故要三次粗铣，一次精铣 分别为 工序九：由图可知余量为11mm，故可分二次粗铣，一次精铣 工序十：查手册，知钻孔时，钻的钻头孔：查手册去标准值铰孔时、取工序十一：由于钻4个孔，先用的钻头钻，然后再铰孔钻孔时：、铰孔时：、由于速度是一样

18、的所以查表可知道取工序十二：、两外圆面，和、两端面，使其达到所要求的粗糙度。1选择砂轮：GB46ZR1A6P2切许用量的选择：N砂=1500、 V砂=27.5轴向进给量工件速度 径向进给量 双行程3 切削工时工序十三： 刻字子形高5，刻线宽3，深0.5。 根据经验可知加工时间为t=10min工序十三： 将外圆无光镀锘。镀铬包括除油，脱脂，电镀。 根据经验可知加工时间为t=3min工序十四：终检入库。3.夹具设计3.1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。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

19、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。3.2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。（2）由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为定位尺寸公差的确定。（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

20、,即，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.3.3钻削力的计算： 刀具选用高速钢材料 查机床夹具设计手册表1-2-8、在计算切削力时，要考虑安全系数，安全系数式中基本安全系数，=1.5 加工性质系数，=1.1 刀具钝化系数，=1.1 断续切削系数, =1.1于是 F1=KP=1.51.11.11.11195.8N=2387N3.5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。3.6夹具

21、结构设计及操作简要说明3.6.1 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。3.6.2 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。3.6.3 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

22、出。3.6.4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相接触，并夹紧。由于工件所需的夹紧力并不大，所以直接夹紧未采用其他的机构。如前所述，在设计夹具时，为了提高劳动生产效率，应首先着眼于机动夹紧方式。而且考虑到环保，所以选用气动源夹紧。气动反应速度快，环保，但工作压力小，所以气缸体积大。本工序为钻铰加工，由于夹紧方向为垂直向上，要克服零件和移动轴所受重力，可以在适当的提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.5MPa）,以增加气缸推力。结束语毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问

23、题的能力。但是，高职学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。在指导教师刘老师安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一，确定毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能

24、够在规定时间内完成。第二，确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、和同学一起参与设计方案的讨论，使我对设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的

25、工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套夹具的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。致 谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大学生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持

26、，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的指导老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是刘老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下了基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢模具系和我的母校中南林业科技大学，大学三年来对我的大力栽培。参考文

27、献1机械加工工艺手册孟少农主编 机械工业出版社，19912机械制造工艺设计简明手册李益民主编 机械工业出版社，19933机械制造技术基础 崇凯主编化学工业出版社，19934机械制造工艺设计手册 王绍俊主编 机械工业出版社，19875切削加工简明实用手册 黄如林主编 化学工业出版社，20046机床夹具设计 机械工业出版社薛源顺主编 ，19957机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编 化学工业出版社，2006.128互换性与测量技术陈于萍高晓康主编 北京高等教育出版社，2005.9热加工工艺基础司乃钧许德珠主编 高等教育出版社，199110机械制造工艺学课程设计指导及习题张龙勋主编 机械工业出版社，1999.1111切削用量简明手册艾兴，肖诗纲主编 机械工业出版社，2002