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1、课程设计全套图纸，加153893706设计题目： 法兰盘钻6, 4阶梯孔夹具设计 （产量6000件） 姓名 学号 同 组 者 系 部 机电工程系 专业班级 机械设计制造及自动化3班 指导教师 起止时间 2012-6-112012-6-29 姓名学号专业机械设计制造班级3设计题目法兰盘64阶梯孔加工工艺指导教师指导教师意见：该同学在设计过程中，工作态度 （好，良好，中，差）设计工作量 （饱满，基本符合要求，未达到设计要求）工艺设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求）夹具设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求）工作图纸和共有卡质量 （很好，基本符合要求，差）其效果图和动画 （很好，基本符合要求
2、，差）自评分 互评分 老师评分 评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；机械制造工艺及夹具课程设计任务书题目：设计 法兰盘 零件的机械加工工艺规程及 钻64阶梯孔 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图，手工图为2号)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，CAPP出图)（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，CAD出图可拼
3、接)（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，10页，正文五号字，含插图)（6） 夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 机械3班 学生 指导教师 2012年 06 月 28 日摘要到目前为止，在企业生产中，各种机械加工、检验、焊接、热处理和装配等冷、热加工工艺，都使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的加工位置，随着不规则形状零件在现在制造业的应用越来越广泛，且产品的成本、质量、生产率都与工艺装备息息相关，如何保证这种零件的加工质量变得尤为重要。本说明
4、书通过研究法兰盘零件的加工精度要求以及其结构特点，在保证该零件的加工精度的基础上，利用现有的现在制造技术手段，根据我们所学习的机械设计制造基础中的定位原则和夹紧原理，制定了一套较为合理的夹具模型，对现有法兰盘的快速加工，具有一定的价值意义。本说明书对各种定位夹紧装置进行分析与比较，选择并组装了一套能够满足加工要求同时比较简明的夹具。而且，通过对夹紧力和定位误差的计算，验算保证其夹具的加工精度。同时，分析夹紧力的计算，保证零件在夹持状态下是否满足工件夹紧不产生形变，且工件正常夹紧不产生滑动位移的设计要求。关键词：夹具设计、法兰盘、定位、夹紧目录第1章、工件的简要分析11.1工件的用途11.2工件
5、的工艺性分析11.3确定毛坯21.3.1 毛坯材料21.3.2确定毛坯技术要求21.3.3 铸件机械加工余量确定21.4基面的选择51.4.1粗基准的选择61.4.2精基准的选择61.5制定工艺路线61.5.1加工阶段的划分61.5.2工序的集中与分散61.5.3工序的顺序安排61.5.4工艺路线的选择61.5.5工艺路线的比较与分析81.6确定切削用量和基本工时（时间有限：只计算了第一道工序和第二道工序9第2章、法兰盘64阶梯孔专用夹具设计122.1 确定夹具设计定位方案122.2 夹具设计定位方案的比较与分析132.3 夹具设计夹紧方案142.4 夹具设计采用的导向装置142.5 计算切削
6、用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F152.6定位误差分析162.7钻头磨钝标准耐用度情况162.8 切削时间172.9切削力及夹紧力计算172.10 操作说明182.11 设计心得体会18参考文献20第一部分法兰盘加工工艺规程 第1章、工件的简要分析1.1工件的用途 CA6140卧式车床上的法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的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，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。主要作用是标明刻度，实现纵向 进给。1.2工件的工艺性分析法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以mm的孔为
7、中心 ,包括：mm的外圆柱面及左端面, 尺寸为 mm的圆柱面,90mm的外圆柱面、右端面及上面的4个9mm的透孔， mm的外圆柱面及上面的6mm，4mm的孔, 90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面。并且其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工孔到尺寸要求，再以孔定位加工各个表面。图1.2.1 以20为内孔中心的加工表面1.3确定毛坯1.3.1 毛坯材料由零件材料HT200,确定毛坯为铸件，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再
8、进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。由年产量为6000件，可知达到大批量生产标准，且零件的尺寸比较小，所以采用砂型机器铸造，同时铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。1.3.2确定毛坯技术要求1）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等缺陷。铸件表面应清除毛刺。结瘤和粘砂等。2）正火处理硬度170190HBS，以消除内应力，改善切削加工性能。3）未注圆角为R3R4mm。4）起模斜度为30。1.3.3 铸件机械加工余量确定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：“法兰盘”零件材料为HT200，硬度200H
9、BS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下： 1.mm外圆表面此外圆表面为IT6级，参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6450.017半精车外圆1.445.60.1粗车外圆347+0.3毛坯5500.52.外圆表面mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精车外圆0.6100-0.46半精车外圆1.41006粗车外圆4102毛坯61060.83B
10、面中外圆柱面参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差精磨外圆0.245-0.6粗磨外圆0.845.2半精车外圆146粗车247毛坯6010614孔20mm参照实用机械加工工艺手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差铰孔0.220+0.04520扩孔0.919.8+0.119.8钻孔918+0.618毛坯105. mm的端面1）按照工艺手册表6-28，铸件重量为2.8kg，mm端面的单边加工余量为2.03.0，取Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差
11、为； 2）精车余量：单边为0.2mm（见实用机械加工工艺手册中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；3）半精车余量：单边为0.6mm（见实用机械加工工艺手册中表11-27），半精车公差的加工精度为IT9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；mm端面的尺寸加
12、工余量和工序间余量及公差分布图见下图：由图可以知道：毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm）毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）精车后尺寸为94mm加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差铸造毛坯粗车半精车精车加工前尺寸最大96.795.294.6最小95.294.8894.48加工后尺寸最大96.795.294.694.04最小95.294.
13、8894.4893.96加工余量21.20.60.2加工公差-0.32-0.12-0.08因此可以确定毛坯的尺寸（毛坯图如附图） 1.4基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的最重要的工作之一。基面如果选择的正确、合理，可以很大程度上保证加工质量，使得生产率得到提高。否则，会使得加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使得生产活动无法正常进行。1.4.1粗基准的选择对于加工零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取45孔的外圆柱面来作为粗基准加工内孔即可以保证加工的壁
14、厚均匀，而且便于装夹。在车床上用三角卡盘夹紧工件，限制它的六个自由度，达到完全定位。1.4.2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合时，应该进行尺寸换算。1.5制定工艺路线制定工艺路线的发点,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。1.5.1加工阶段的划分由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工阶段，一个加工阶段可以完成；且由此处已删除(0.26min)车端面时工序II：通过钻孔加工20m
15、m的工序时间计算（部分公式来自机械加工去除材料分析查切削用量简明手册，进给量f=0.36mm/rd取16mm时v=14m/min 根据z525钻床说明书，可考虑选择，故取 钻、扩孔时= =2.65min铰孔时， ， 取 第二部分钻6，4阶梯孔夹具设计第2章、法兰盘64阶梯孔专用夹具设计2.1 确定夹具设计定位方案本设计是工序钻内孔的专用夹具。这一套夹具使用立式钻床进行加工。 1.定位方案一如图2.1-1所示： 在夹具定位方案一图中，其定位方式采用一孔一面定定位，利用一个长销和一个平面共同限制6个自由度，完全定位。从而达到了工件加工所需的定位要求，再利用夹紧装置，从而实现零件的完全定位。 图2.
16、1-12.定位方案二如图2.1-2：图2.1-2以20孔的端面为主要定位基准，另选20孔和90圆柱孔一个孔位辅助定位基准，选择方案一。2.2 夹具设计定位方案的比较与分析比较一：方案一：其定位方式采用一孔一面定定位，利用一个长销和一个平面共同限制6个自由度，完全定位。从而达到了工件加工所需的定位要求，再利用夹紧装置，从而实现零件的完全定位。且零件要保证孔6与右端面的距离为7方案二：以20孔的端面为主要定位基准，另选20孔和90圆柱孔一个9孔位辅助定位基准。这样保证6孔与右端面的距离7有误差。 比较二：经过组员的一起讨论出最佳加工工序，如前所示的方案一。此方案的9加工工序在钻64孔之后，使用方案
17、二会产生较大的加工误差。综合上述，方案一以90的左端面为基准，这个端面在之前已经加工好。可以减少这个误差。2.3 夹具设计夹紧方案在夹紧方案的设计中，根据工件的形状，采用压板压紧方式，同时可将装置的夹紧位置定于100mm的底端面处和90的两个端面夹紧（如图2.3所示）。 图2.3夹紧位置2.4 夹具设计采用的导向装置在导向装置的设计中（如图2.4所示），为保证夹具体的持久耐用性，采用的是可换钻套,当钻套加工磨损后，可以通过拆卸左侧的螺钉，再更换钻套，使夹具体寿命更长且能保证加工尺寸。 2.4可换钻套剖视图2.5 计算切削用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F钻4孔 铰6孔钻4孔：选用Z52
18、5型摇臂钻床。1）刀具选择：由工艺手册选用 高速钢锥柄标准花钻。2）确定切削用量：查切削用量手册f=0.180.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由切削用量手册取V =0.46m/s=27.6m/min=197r/m由Z525钻床取n =1700r/min.故VC =21m/min.铰孔6:1）加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查切削用量手册f=0.270.33mm/r，由工艺手册f=0.26mm/r。2)确定切削速度：计算切削速度 ，其中KV=1，CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3V = 0.21m/s=12.8m/minn = 679r
19、/min取n =670V =8.415 m/min2.6定位误差分析 图2.6 定位原理图夹具主要以定位元件为90的右端面限制三个自由度，一个长销限制三个自由度，达到了完全定位由于90的右端面所加工孔的工序基准因此基准不重合误差为零。基准误差主要由长销引起的，但所需加工孔的其他公差没有标注，因此能达到所需要的要求。2.7钻头磨钝标准耐用度情况查表5-130知高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.40.6,耐用度T=60min。2.8 切削时间此处已删除2.10 操作说明这个夹具是一90的一个端面 和长销定位。通过旋转4手柄，和长销上的螺栓来松开工件，便于装卸。一共限制了六个自由度，完全定位，并
20、保证了孔所需要的和90端面的一个7的距离。很好的达到所需加工工艺。2.11 设计心得体会这次课程设计培养了我综合应用机械制造技术基础这门课程的理论知识来解决实际问题的能力。真正做到学以致用，在此之间我与同学们相互帮助共同面对在设计过程中遇到的问题，并虚心请教老师指导，培养了我们团队合作能力，和对问题的解决能力。在设计的过程中我深刻的体会的一下三点:1)温故知新 ，课程设计开始时对理论知识不够扎实的我感觉书“到用时方恨少”于是重新拾起教材和手册全面系统梳理理论知识，遇到问题先独立思考，再请教同学。再次过程中我对理论知识的掌握有了进一步的加深。领悟了诸多平时上课不能理解的问题学会了如何设计是思维方
21、式。找到了设计的灵感。2)绘图能力的提高，在本次设计制图过程中cad软件进一步的熟悉，并学习了很多新的操作，对我的绘图能力有了很大的提高。3）过而能改，善莫大焉。在设计过程中我们不断发现错误，不断改进，不断领悟不断获取新的知识。最终完成课程设计的任务。参考文献1 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，2006.5：39-56.2 李洪.机械加工工艺手册. 北京：北京出版社，1990:6-11-6-89.3 杨黎明.机床夹具设计手册.北京：国防工业出版社，1996:323-456.4 任青剑，贺敬宏.机械零件课程设计.西安：陕西科学技术出版社,2003：66-935 郑修本,冯冠大.机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社，1991:51-596 张耀宸.机械加工工艺设计实用手册. 北京：航空工业出版社，1993：853-927.7 艾兴,肖诗纲.切削用量手册.北京：机械工业出版社，1995：74-86.8 侯珍秀. 机械系统设计. 哈尔滨工业大学出版社，2003.9 张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2001：204-26010朱冬梅,胥北澜.画法几何及机械制图.北京：高等教育出版社，2000.12
