ca6140法兰盘夹具设计_法兰盘夹具设计

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机械制造装备设计

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 年 月 日

沈阳理工大学应用技术学院

I

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: 机械制造装备设计 题 目：法兰盘夹具设计 专 业：机械设计制造及其自动化 主要内容及要求：

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：夹具设计手册、夹具设计图册、机械零件设计手册。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：

张 福

2012 年 6月 8日 教 研 室 主 任：

赵艳红

2012 年6月 8日

# II

《机械制造装备设计》课程设计计划书

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

法兰盘夹具设计

三、课程设计的内容与基本要求

（一）内容

1、完成法兰盘工件的4个孔钻床专用夹具总装配图。

2、完成4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

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计计算说明书。

课程设计指导教师： 张 福 2012 年 6月 8日

教研室主任： 赵艳红 2012 年6月 8 日

III

目录

         前言..........................................................................................................................................6 1.零件的分析...........................................................................................................................7

1.1零件的作用........................................................................................................................7  1.11零件的工艺分析..............................................................................................................7

2.夹具设计.............................................................................................................................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...........................................................................错误！未定义书签。 2.5.3 钻套、衬套的选择...............................................................................................13  2.5.4夹紧机构................................................................................................................13 结束语....................................................................................................错误！未定义书签。致

谢....................................................................................................................................15 参考文献................................................................................................................................16   

IV

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。

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；

V 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

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。6 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

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：

0.120045450.340.017（1）以φ100为基准面加工表面，这一组加工表面包括：，0.017 的右端面。

0450.017 端面为基准，先用16的钻头钻孔，然后再用铰刀铰孔由于孔（2）以0045450.017有跳动的要求，所以要以.以0.017 端面为基准。与000.1245451000.0170.60.34、90外圆，并导1.545，（3）以 端面为基准，车、145。

0.045200（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。

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)沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

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：

0（1）45表面粗糙度为0.8，采用粗车半精0.017外圆面:公差等级为IT6～IT8，车磨削的加工的方法。

（2）φ20内孔：公差等级为IT7 ～IT8,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）φ450公差等级为IT13～IT14,表面粗糙度为0.4，采用粗车半0.6外圆面：精车磨削的加工的方法。

（4）φ90外圆面：未表注公差等级，根据GB1800—79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3×2：未表注公差等级，根据GB1800—79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）φ100突台右端面：未表注公差等级，根据GB1800—79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）φ90突台距离轴线34mm的平面：未表注公差等级，根据GB1800—79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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

（8）φ90突台距离轴线24mm的平面：未表注公差等级，根据GB1800—79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）4×φ9孔：未标注公差等级，根据GB1800—79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）φ4的孔：未标注公差等级，根据GB1800—79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）φ6的孔：未标注公差等级，根据GB1800—79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。

00.12工序三 车端面及外圆450.017，以1000.34为粗基准，选用CA6140机床。00.045工序四 以45通孔，先用钻16的钻头钻孔，再0.017外圆面为基准，钻2000.045铰孔达到20的尺寸。000.121.545，和工序五 以450.017外圆面为基准，粗车1000.34、90外圆，并导145。

0.12745，和145 工序六 以1000.34外圆面为基准，并倒0.0450.120工序七 以20内孔为基准精车10000.34左端面和90右端面和450.017保证跳动在0.03内,并车32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4的通孔,再扩到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

0.045工序十一 以20孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔。0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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

工序一 铸造毛坯。

工序二 时效处理，刷油漆。

00.12工序三 车端面及外圆45，以100为粗基准，选用CA6140机床。0.0170.3400.12工序四 以45外圆面为基准，粗车100、90外圆，并导1.545，和0.0170.34145。

00.045工序五 以45外圆面为基准，钻20通孔，先用钻16的钻头钻孔，再0.01700.04500.12铰孔达到20的尺寸。以45外圆面为基准，粗车100、90外圆，并导00.0170.341.545，和145。

0.12工序六 以100外圆面为基准，并导745，和145。0.340.0450.120工序七 20内孔为基准精车100左端面和90右端面和45保证跳00.340.017动在0.03内,并车32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4的通孔,再扩到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

0.045工序十一 以20孔为基准面,利用专用夹具,钻4×9孔。0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。

0虽然工序都是十三步，但第一个方案更为合理，450.017外圆和Φ90的端面有跳0动要就高，而且精度要求高，所以多次加工450.017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。

CA6140车床法兰盘，零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.4kg，生产类型大批量，铸造毛坯。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

2.夹具设计

2.1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4×φ9的孔的钻床夹具。本夹具将用于Z5125立钻床，刀具为φ8.4麻花钻和φ9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。

2.2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

0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200.045。

（2）由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为0.4m，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为1.6m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

0定与本零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差配合,即200.045，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.2.3钻削力的计算：

PX419DS0.8kp

刀具选用高速钢材料

查《机床夹具设计手册》表1-2-8 0.6200HBkp1901900.61.03

D8.4、S10.25、S20.125

px1419DS0.8kp4198.40.250.81.031195.8Npx2419DS0.8kp41990.1250.81.03735.9N

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

在计算切削力时，要考虑安全系数，安全系数Ｋ＝K1K2K3K4 式中 K1——基本安全系数，K1=1.5 K2 —— 加工性质系数，K2=1.1 K3 —— 刀具钝化系数，K3=1.1 K4 —— 断续切削系数, K4=1.1 于是 F1=KPx1=1.5×1.1×1.1×1.1×1195.8N=2387N 2.4夹紧力计算：

气缸选用φ100mm,当压缩空气单位压力为p＝0.4MPa时，气缸推力为3900N。因此N气已大于所需的2387N的夹紧力，故本夹具可安全工作。2.5夹具结构设计及操作简要说明 2.5.1 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。

2.5.2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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

2.5.3 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，F7H7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

n6m6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出。

2.5.4夹紧机构

夹紧使用气动推动移动轴，使工件上移，工件的φ90圆的上表面与导向件相接触，13 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

结束语

为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，课程设计作为《机械制造装备设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经历的阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师批评指正 致谢

感谢张福教授在两周课设过程中对我的指导，这次课设让我学会了很多的东西明白了以前许多不懂和很模糊的地方，让我知道做学问要认真和务实这样才能学好知识，课设的成果当然要感谢老师的耐心指导以及同学的帮助，使我受益匪浅，至此，我向他们至以深切的感谢。谢谢你们的真诚指导。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

参考文献

［1］《切削加工简明实用手册》 黄如林主编 化学工业出版社，2004 ［2］《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，2006.12 ［3］《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.［4］《切削用量简明手册》艾兴，肖诗纲主编 机械工业出版社，2002