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沈陽理工大學應用技術(shù)學院機械制造裝備課程設計說明書
前言 2
1.產(chǎn)前準備 3
1.1年生產(chǎn)綱領 3
1.2生產(chǎn)條件 3
1.3零件工藝分析 3
2.夾具結(jié)構(gòu)設計 6
2.1定位機構(gòu) 6
2.2夾緊機構(gòu) 8
2.3機床夾具的總體形式 10
2.4繪制夾具零件圖 11
2.5 繪制夾具裝配圖 12
3.定位誤差設計 14
3.1誤差分析 14
3.2定位誤差的計算 15
結(jié)論 17
致謝 18
參考文獻 19
前言
機械制造技術(shù)基礎是機械設計制造及其自動化（或機械工程及自動化）專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課。
機械設計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對機械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機械設計。
在機械制造廠的生產(chǎn)過程中,用來安裝工件使之固定在正確位置上,完成其切削加工 、檢驗、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機床夾具、檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。
機床夾具的作用可歸納為以下四個方面：
1.保證加工精度 機床夾具可準確確定工件、刀具和機床之間的相對位置，可以保證加工精度。
2.提高生產(chǎn)效率 機床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時間。
3.減少勞動強度 采用機械、氣動、液動等夾緊機構(gòu)，可以減輕工人的勞動強度。
4.擴大機床的工藝范圍 利用機床夾具，可使機床的加工范圍擴大，例如在臥式車床刀架處安裝鏜孔夾具，可對箱體孔進行鏜孔加工。
機械制造裝備設計課程設計是機械設計中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學生較為全面的機械設計訓練。其目的在于：
1.培養(yǎng)學生綜合運用機械設計基礎以及其他先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課設訓練可以鞏固、加深有關(guān)機械課設方面的理論知識。
2.學習和掌握一般機械設計的基本方法和步驟。培養(yǎng)獨立設計能力，為以后的專業(yè)課程及畢業(yè)設計打好基礎，做好準備。
3.使學生具有運用標準、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關(guān)設計資料的能力。
我國的裝備制造業(yè)盡管已有一定的基礎，規(guī)模也不小，實力較其它發(fā)展中國家雄厚。但畢竟技術(shù)基礎薄弱，滯后于制造業(yè)發(fā)展的需要。我們要以高度的使命感和責任感，采取更加有效的措施，克服發(fā)展中存在的問題，把我國從一個制造業(yè)大國建設成為一個制造強國，成為世界級制造業(yè)基礎地之一。
1.產(chǎn)前準備
1.1年生產(chǎn)綱領
工件的年生產(chǎn)量是確定機床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。如工件的年生產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機動夾緊或自動化程度較高的設計方案，采用此方案時，機床夾具的結(jié)構(gòu)較復雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動夾緊的設計方案，以減小機床夾具的結(jié)構(gòu)復雜程度及夾具的制作成本。如5萬件以上夾具復雜用全自動化的設備，5000件小批量生產(chǎn)用手動設備。
1.2生產(chǎn)條件
直徑從1毫米以下至120毫米的所有規(guī)格鉆頭都可以使用鉆床加工。
臺式鉆床的加工范圍通常在15毫米以下。立式鉆床的最大加工范圍通常在15~75毫米之間。搖臂鉆的最大加工范圍在25~120毫米之間。各種鉆床主軸的錐孔型號和功率不同。最小的高速臺鉆的功率只有200W，最大的搖臂鉆的功率可以達到25KW。
臺鉗常用在立式鉆床和臺式鉆床上，只能夾持小型零件，大中型零件通常在搖臂鉆上加工，直接夾緊在工作臺上。 Z5025型號立式鉆床，最大鉆孔直徑25mm，主軸端至底面距離1000mm，主軸級數(shù)9級，主軸轉(zhuǎn)速范圍500-2000轉(zhuǎn)每分鐘，主軸行程200mm，外形尺寸1050×687×1980。
1.3零件工藝分析
本次課設是要為此圖1-3-1中的本蓋板式鉆模用于在立式鉆床（或搖臂鉆床）上加工法蘭盤的4-%c9的透孔。
鉆模板在工件的%c45%-0.07%b外圓及端面和大側(cè)平面上實現(xiàn)完全定位，并有DQG型氣缸下壓開口墊圈夾緊于工件上
圖1-3-1
零件圖標出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，它決定了工件在機床夾具中的放置方法，是設計機床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù),本工件放置方法應如圖1-3-1所示。工序圖給出了零件本工序的工序基準、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準、已加工表面決定了機床夾具的方位方案，如選用平面定位、孔定位以及外圓面定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點定位原理和采用的機床加工方法，定位方案不一定要定六個自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是選擇機床、刀具的依據(jù)。確定夾緊機構(gòu)要依據(jù)零件的外型尺寸，選擇合適的定位點，確保夾緊力安全、可靠同時夾緊機構(gòu)不能與刀具的運動軌跡相沖突。
2.夾具結(jié)構(gòu)設計
2.1定位機構(gòu)
圖2-1-1定位心軸
圖2-1-2大平面
在夾具設計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設計中首先要解決的問題。
根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。
設計夾具是原則上應選該工藝基準為定位基準。無論是工藝基準還是定為基準，均應符合六點定位原理。
由于該零件的加工是鉆2-φ8孔并以φ30孔內(nèi)表面作為定位面，屬孔定位類型，因此本次設計采用的定位機構(gòu)為圓柱銷與大平面相結(jié)合。圓柱銷定位的形式很多，短圓柱銷定位限制Y，Z方向的移動，限制兩個自由度；長圓柱銷定位限制工件的Y，Z方向的轉(zhuǎn)動和移動，限制四個自由度；兩個短圓柱銷與長圓柱銷相同。大平面限制X，Y方向的轉(zhuǎn)動及Z方向的移動。裝夾工件時，通過工件孔和心軸接觸表面的彈性變形夾緊工件。本次設計的定位選用的是短銷與平面相結(jié)合，分別限制工件的X、Y方向的移動及轉(zhuǎn)動自由度以及Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度。心軸定位的特點為結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、夾緊可靠，自鎖性好，夾緊動作慢、效率低。
2.2夾緊機構(gòu)
圖2-2-1工件放置方式
1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，同時保證加工精度。
2 .夾緊力的方向的確定：
1）夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。
2）夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。
3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。
3 .夾緊力的作用點的選擇：
1）夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應，或在支承點確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。
2）夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。
3）夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。
4）夾緊力的反作用力不應使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。
4. 選擇夾緊機構(gòu)：
設計夾緊機構(gòu)一般應遵循以下主要原則：
1)夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。
2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。
3)夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構(gòu)
4)必須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。
5)夾緊機構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。
6)夾緊機構(gòu)的復雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領和工廠的條件相適應。
圖2-2-2夾緊機構(gòu)
選用螺栓螺母夾緊機構(gòu)來對被加工工件進行夾緊。
螺栓螺母夾緊機構(gòu)的特點：①結(jié)構(gòu)簡單，制造方便加緊可靠施力范圍大；②自鎖性能好操；③擴力比80以上，行程S不受限制；④加緊工作慢，效力低。
2.3機床夾具的總體形式
機床夾具的總體形式一般應根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機床等因素來確定。
夾具的組成歸納為：
1）定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。
2）夾緊元件及夾緊裝置 用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。
3）導向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置的元件。
4） 動力裝置在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置。
5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。
6）其他元件及裝置 根據(jù)加工需要來設置的元件或裝置。
2.3.1確定夾具體：
夾具體上一般不設定位和定向裝置，特別是臺鉆、立鉆和搖臂鉆上使用時，但夾具體底板上一般都設有翻邊或留一些平臺面，以便夾具在機床工作臺上固定。夾具體一般是設計成平板式（有些夾具體鑄造成特殊形狀），保證具有足夠的剛性。它用來固定定位元件、加緊機構(gòu)和聯(lián)接體，并于機床可靠聯(lián)接。
2.3.2確定聯(lián)接體：
聯(lián)接體是將導向裝置與夾具體聯(lián)接的工件，設計時主要考慮聯(lián)接體的剛性，合理布置聯(lián)接體的位置，給定位元件、夾緊機構(gòu)留出空間。此夾具體的聯(lián)接裝置通過內(nèi)六角螺栓和圓柱銷來定位，考慮到剛性問題，在相對應的位置上在用一個聯(lián)接體支承鉆套板，同樣用內(nèi)六角螺栓定位。
2.3.3夾具體的總體設計圖:
圖2-4-1總體圖
2.4繪制夾具零件圖
對裝配圖中需加工的零件圖均應繪制零件圖，零件圖應按制圖標準繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。
1.零件圖盡可能按1:1繪制。
2.零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應根據(jù)裝配圖上的配合種類、位置精度、技術(shù)要求而定。
3.零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應標注完整。
2.5 繪制夾具裝配圖
1.裝配圖按1:1的比例繪制，用局部剖視圖完整清楚地表示出夾具的主要結(jié)構(gòu)及夾具的工作原理。
2.視工件為透明體，用雙點劃線畫出主要部分（如輪廓、定位面、夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構(gòu)、導向裝置的位置。
3.按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構(gòu)。
4.畫出夾具體及其它聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘?shù)龋?，將夾具各組成元件聯(lián)成一體。
此機床夾具要用到的零件如下：
（1） 六角螺栓
（2） 壓塊
（3） 端蓋 45鋼
（4） 心軸 45鋼
（5） 支撐釘
（6） 底座
（7） 六角頭頭部帶孔螺栓
（8） 結(jié)構(gòu)用大六角頭螺栓短螺紋
5.標注必要的尺寸、配合、公差等
(1)夾具的外形輪廓尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。
(2)夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。
(3)夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。
(4)夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應標注尺寸和配合種類。
(5)各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。
6.夾具裝備圖上應標注的技術(shù)要求
(1)定位元件的定位面間相互位置精度。
(2)定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。
(3)定位表面與導向元件工作面間的相互位置精度。
(4)各導向元件的工作面間的相互位置精度。
(5)夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。
對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結(jié)構(gòu)和使用要求，應進行具體分析，訂出具體的技術(shù)要求。設計中可以參考機床夾具設計手冊以及同類的夾具圖樣資料。
7.對零件編號，填寫標題欄和零件明細表：
每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。
完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。
完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。
8.機床夾具應滿足的基本要求包括下面幾方面：
1)保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。其關(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。
2)夾具的總體方案應與年生產(chǎn)綱領相適應 在大批量生產(chǎn)時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機構(gòu)和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時，夾具應有一定的可調(diào)性，以適應多品種工件的加工。
3)安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強度。
4)排屑順暢 機床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。
5)機床夾具應有良好的強度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性 機床夾具設計時，要方便制造、檢測、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。
3.定位誤差設計
3.1誤差分析
3.1.1定位誤差
工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸，形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三部分因素產(chǎn)生的：
1）工件在夾具中的定位、夾緊誤差。
2）夾具帶著工件安裝在機床上，夾具相對機床主軸（或刀具）或運動導軌的位置誤差，也稱對定誤差。
3）加工過程中誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。
其中定位誤差是指工序基準在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。
3.1.2產(chǎn)生定位誤差的原因
1.基準不重合來帶的定位誤差：
夾具定位基準與工序基準不重合，兩基準之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準轉(zhuǎn)換誤差。
2.間隙引起的定位誤差
在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準產(chǎn)生定位誤差。
3.與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差
1）定位基準面與定位元件表面的形狀誤差。
2）導向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差，以及其形狀誤差導致產(chǎn)生的導向誤差和對刀誤差。
3）夾具在機床上的安裝誤差，即對定誤差導致工件相對刀具主軸或運動方向產(chǎn)生的位置誤差。
4）夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對刀元件、導向元件、定向元件等元件的磨損。
3.2定位誤差的計算
1.定位誤差，此項主要是定位孔∮30H7與定位銷∮30r6的間隙產(chǎn)生，最大間隙為-0.028mm。
2.鉆模板襯套中心與定位銷中心距誤差，裝配圖標注尺寸為15.3±0.015mm，誤差為0.03mm。
3.鉆套與襯套的配合間隙，有∮18H7／h6可知最大間隙為0.024mm。
4.鉆套內(nèi)孔與外圓得同軸度誤差，對于標準鉆套，精度較高，此項可以忽 略。
5.鉆頭與鉆套間隙的間隙會引偏刀具，產(chǎn)生中心距誤差e，由下式求出：
e=( H/2 + h + b )△max/H
e----刀具引偏量（mm）
H----鉆套導向高度（mm）
h----鉆套下斷面與工件間的空間高度（mm）
△max----刀具與鉆套的最大間隙
刀具與鉆套的配合為∮30H7/r6，可知△max=0.028mm；將H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。
由于上述各項都是按最大誤差計算，實際上各項也不可能同時出現(xiàn)最大值，各誤差方向也很可能不一致，因此，其最和誤差可按概率法求和：
該項誤差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。
結(jié)論
在這次歷時兩個禮拜的課程設計中，發(fā)現(xiàn)自己在理論與實踐中有很多的不足，自己知識中存在著很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論到實踐的能力還急需提高。讓我認識到了仔細認真的重要性。
這次課程設計讓我們更能注意到細枝末節(jié)。這次課設使我對機床夾具設計有了更深刻的理解，特別使其中的技術(shù)要求。同時感覺到了細節(jié)的重要性。有時候我們我們錯的并不是理論，而是我們很容易忽略的線型和該刪掉的線我們沒有刪掉。作為一個設計者不僅應掌握良好的專業(yè)知識，有一個認真仔細的心態(tài)，還有有一個冷靜的心態(tài)，遇到問題不能慌亂，不知所措
首先根據(jù)工件的加工要求，我選擇了鉆床，因此加工方向式垂直與水平面的。然后工件主要定位部分為直徑為φ30mm的中心孔和一側(cè)端面，用長銷小平面定五個自由度。雖然沒有滿足六個自由度的要求，但是不影響機床夾具的工作。因為被加工件需要鉆2個孔不限制Z向的旋轉(zhuǎn)會增進效率。最后是將定位銷和支承板固定在夾具體上，利用銷定位、螺柱、螺母和內(nèi)六角螺釘進行定位、夾緊。這樣將工件穩(wěn)固的夾緊在機床上，能更方便，準確的進行鉆孔加工。通過以上這些步驟，此機床夾具可以正常工作，此項設計方案可實施。通過精度驗算可知，此項機床夾具可施行。工件的定位、夾緊符合要求。
在設計的過程中，雖然感覺到了我的不足之處，但是我也學到了不少東西。在一定程度上，使我對以前學習過的東西有了加深理解和熟練操作。課程設計是機械專業(yè)學習的一個重要的、總結(jié)性的理論和實踐相結(jié)合的教學環(huán)節(jié)，是綜合運用所學知識和技能的具體實踐過程。通過本次夾具設計，我對所學的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識。課程設計內(nèi)容源于生產(chǎn)實踐，使得課程設計和實踐得到了充分的結(jié)合，有利于培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。上學期在沈飛進工廠實習或參觀的時候?qū)A具也有所了解，而這次課程設計的經(jīng)歷，使我對夾具有了更深刻的認識
我們在這次的學習實踐中看到了自己的不足，同時發(fā)現(xiàn)到自己的一個不足，意味著我們成長了一點，如果我們每天成長一點點，那么我們會穩(wěn)扎穩(wěn)打的走向成功。
致謝
為期兩周的課程設計轉(zhuǎn)眼就過去了。通過這兩個星期的課程設計，使我綜合的運用了幾年所學的專業(yè)知識。在課程設計中，發(fā)現(xiàn)自己在理論與實踐中有很多的不足，自己知識中存在著很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論到實踐的能力還急需提高。
首先，感謝學校給我們提供這次難得的實習機會，這讓我真切的體會到理論與實際相結(jié)合的意義，為我今后的機械制造技術(shù)設計思路奠定了基礎。從次課程設計中能讓我們學習到一些課本中不能引起我們注意的細節(jié)東西，感謝學校為我們提供的寶貴學習機會！
我非常感謝我的指導教師張海華老師和張福老師。兩周來，我時刻體會著兩位老師嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，不論天氣有多么的炎熱，都會在我們身邊細心指導。在課外時間，我們不明白一些設計的問題和有關(guān)畫圖方面的問題時，每次去老師那里，老師都會在百忙之中給我們足夠的時間去問問題，有時還會和我坐下來一起討論設計的方案。當我的提出的方案不是經(jīng)濟實用的時候老師會細心講解給予更好的意見。整個過程，兩位老師都傾注了大量的心血。正是在老師科學、嚴謹?shù)闹笇?，我的課程設計才能順利進行，這篇論文也才得以順利完成。兩位老師不僅在學習上對我嚴格要求，在我們的思想行為上都給予了教育與指導。
這次課程設計雖然我完成的不是很成熟，但是通過老師的幫助和自己的努力完成課程設計還是讓我有一種自豪感，這是我自己真的去思考，設計，查詢資料得來的成果。在這次課程設計結(jié)束的時候，我感到有一種輕松感，不是因為課程設計不用再做了，而是因為我從這次課程設計中獲得了知識，有所學、有所用。更加知道我們將來能做什么，會做什么，該做什么。讓我們對行業(yè)有了了解，讓我們對自己的未來有了規(guī)劃。
感謝兩位老師的細心指導！
參考文獻
[1] 作者：吳宗澤，羅圣國，書名《機械設計課程設計手冊》，出版者：高等教育出版社，出版年：1999，引用部分起止頁：37～46。
[2] 作者：李慶余，書名《機械制造裝備設計》，出版者：機械工業(yè)出版社，出版年：2008年，版次：2版
[3] 作者：張海華，書名《機械制造裝備設計指導書》 ，出版者：機械工程系，引用部分起止頁：44～46頁。
[4] 作者：薛源順，書名《機床夾具圖冊》 ，出版者：機械工業(yè)出版社， 出版年2003年，版次：1版
20
沈陽理工大學應用技術(shù)學院
課程設計任務書
課程名稱:設計機床夾具體
題目：CA6140車床撥叉鉆床夾具設計
專業(yè)：機械設計制造及其自動化
班級：081015
姓名：孟慶旭
學號：23
主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料、進度安排等：
主要內(nèi)容及要求：
1、根據(jù)所給的工件草圖，畫出工件工作圖。
2、完成鉆4-φ9孔夾具總裝配工作圖。
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：A1圖紙1張；A3圖紙三張；設計計算說明書19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。
課程設計指導教師：張福 2011 年 06 月 17 日
教研室主任： 2011 年 07月 1 日
序言 1
零件的分析 2
（一） 零件的作用 2
（二） 零件的工藝分析 2
工藝規(guī)程設計 3
(一)確定毛坯的制造形式 3
（二）基面的選擇 3
（三）制定工藝路線 4
1.工藝路線方案一 4
2.工藝路線方案二 5
3. 工藝方案的比較與分析 6
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 7
（五）確定切屑用量及基本工時 8
參考文獻 33
序言
機械制造工藝課程設計是在我們基本完成了全部基礎課、技術(shù)基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：
1 能熟練運用機械制造工藝設計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
2 提高結(jié)構(gòu)設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3 加強使用軟件及圖表資料。掌握與本設計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。
就我個人而言，通過這次設計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設計，機床專用夾具等工藝裝備的設計等。并學會了使用和查閱各種設計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設計問題，鞏固和加深了所學到的東西。并在設計過程中，學到了很多課堂上沒有學到的東西。
能夠順利的完成這次課程設計，首先得助于王大承教授和其他老師的悉心指導，還有就是我們小組成員間合理的分工和小組成員們的努力。在設計過程中，由于對零件加工所用到的設備的基本性能和加工范圍缺乏全面的了解，缺乏實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，導致在設計中碰到了許多的問題。但在我們小組成員的共同努力下，我們通過請教老師和咨詢同學，翻閱資料、查工具書，解決設計過程中的一個又一個的問題。在這個過程中，使我對所學的知識有了進一步的了解，也了解了一些設計工具書的用途，同時，也鍛煉了相互之間的協(xié)同工作能力，和團體合作精神，學會包容和讓解。及在此，十分感謝王大承教授的細心指導，感謝同學們的互相幫助。在以后的學習生活中，我將繼續(xù)刻苦努力，不段提高自己。
本說明書主要是CA6140臥式車床上的法蘭盤的有關(guān)工藝規(guī)程的設計說明,由于本身及小組成員能力水平有限，設計存在許多錯誤和不足之處，懇請老師給予指正，謝謝~！
本說明書主要是CA6140臥式車床上的法蘭盤的有關(guān)工藝規(guī)程的設計說明,由于本身及小組成員能力水平有限，設計存在許多錯誤和不足之處，懇請老師給予指正，謝謝~！
零件的分析
（一） 零件的作用
CA6140臥式車床上的法蘭盤，為盤類零件，用于臥式車床上。車床的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，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。
零件是CA6140臥式車床上的法蘭盤，它位于車床絲桿的末端，主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給。零件的 Φ100外圓上標有刻度線，用來對齊調(diào)節(jié)刻度盤上的刻度值，從而能夠直接讀出所調(diào)整的數(shù)值；外圓上鉆有底部為上部為定位孔，實現(xiàn)精確定位。法蘭盤中部 的通孔則給傳遞力矩的標明通過，本身沒有受到多少力的作用。
（二） 零件的工藝分析
CA6140車床法蘭盤共有兩組加工的表面。
先分述如下：
1． 以mm孔為精基準的加工表面。
這一組加工表面包括：一個 的孔及其倒角；一個外圓及其倒角；外圓及其倒角；外圓及其倒角；外圓及其倒角；兩端面（分別距離軸為24mm和34mm兩端）；左端面和Φ90右端面；通孔。
2.以Φ90右端面為加工表面。
這一組加工表面包括：右端面；Φ90左端面；右端面；退刀槽；Φ4和孔。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求：
（1） 左端面與軸形位公差0.03mm。
（2） 右端面與軸形位公差0.03mm。
（3） 孔軸線與右端面位置公差0.6mm，同時與軸線垂直相交，并且與端洗平面（距離軸線為24mm）垂直。
經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準，加工出精基準所在的加工表面，然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工，保證它們的位置精度。
工藝規(guī)程設計
(一)確定毛坯的制造形式
1．零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，零件年產(chǎn)量為50萬是大批量,，設其備品率為4%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領為：N=Qn(1+備品率 + 機械加工廢品率)=50×1(1+4%+1%)=52.5萬(件/年)。
而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。
2.在鑄造當中為了避免鑄件澆不到和冷隔等缺陷，應要求鑄件壁厚不小于最小壁厚。對于砂型鑄造各類鑄造合金鑄件的最小壁厚，鑄件的內(nèi)壁厚度應小于外壁厚。
金屬型鑄件最小壁厚：鑄件輪廓尺寸 ≤200×200灰鑄鐵≈6mm。我們零件的最小輪廓尺寸是8 mm，已經(jīng)符合要求。
3.較小的孔和槽，或鑄件的壁很厚，則不宜鑄出，直接用機械加工成孔反而方便，對中心線位置要求高的孔不宜指出，這是因為鑄出后很難保證中心度精確，用鉆頭擴孔無法糾正其中心位置。我的零件是最小的孔是，還有和。我這幾個孔都沒有鑄造出來，這也是我們注意的一點！我選擇的鑄造的粗糙度是：初步選擇的加工余量6.0mm。鑄件缺陷層，粗糙度，還根據(jù)鑄造機械加工余量的估算公式：計算出來的結(jié)果加工余量A=3.8MM，經(jīng)過相關(guān)資料的總結(jié)的加工余量的外圓的加工余量A=6MM,其他加工面都是A=5MM。
4.金屬型鑄造要求的條件:符合100或100以下的鑄件,結(jié)構(gòu)簡單,經(jīng)濟合理性為成批\大量生產(chǎn).這也基本滿足條件!我就選擇金屬型鑄造。
總之:零件形狀并不復雜，而且零件加工的輪廓尺寸不大,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再決定。,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。
（二）基面的選擇
工藝規(guī)程設計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行。
（1）粗基準的選擇。對于法蘭盤零件而言可歸為軸類零件，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相互位置精度較高的不加工表面作粗基準。選擇比較平整、平滑、有足夠大面積的表面，并且不許有澆、冒口的殘跡和飛邊。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取右邊外圓及的右端面的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用三爪卡盤夾緊 45外圓可同時削除 五個自由度，再以 90的右端面定位可削除一個自由度。
對外圓 、、和（共兩塊V形塊加緊，限制４個自由度，底面兩塊支撐板定位面限制1個自由度，使缺少定位，不過是可以靠兩個V形塊來加緊力來約束Ｚ軸的扭轉(zhuǎn)力，然后進行鉆削）的的加工，這樣對于回轉(zhuǎn)體的發(fā)蘭盤而言是可以保證相關(guān)面的標準，確保的圓周度。
（2）精基準的選擇。以為精基準加工表面。
這一組加工表面包括：右端面；左端面；右端面；退刀槽；Φ4和孔。因為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，此處不再重復。
（三）制定工藝路線
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(shù)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。
1.工藝路線方案一
一 工藝路線方案一
工序Ⅰ 1.Φ100粗車左端面。2、粗車Φ90左側(cè)面。3、粗車Φ100外圓。4、粗車左Φ45外圓。5、Φ100粗車右端面。
工序Ⅱ 1、粗車右Φ45右端面。2、粗車Φ90右側(cè)面。3、粗車右Φ45外圓。4、粗車Φ90外圓。
工序Ⅲ 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔并車孔左端的倒角。
工序Ⅳ 1、半精車 左、右端面、 2、左端面，精車 左端面、左端面。半精車外圓、 、、4、半精車柱體的過度倒圓。5、車柱體上的倒角C1.5。
工序Ⅴ 1、半精車、精車右端面。2、車槽3×2。3、倒角C7×45和C1×45。
工序Ⅵ 精車左端面、右端面
工序Ⅶ 粗銑、精銑柱體的兩側(cè)面。
工序Ⅷ 鉆 4孔，鉸 6孔。
工序Ⅸ 鉆 孔。
工序Ⅹ 磨削B面，即 外圓面、 右端面、 左端面。
工序Ⅺ 磨削外圓面 ，。
工序Ⅻ 磨削突臺距離軸線24mm的側(cè)平面。
工序ⅩⅢ 刻字刻線。
工序XIV 鍍鉻。
工序XV 檢測入庫。
2.工藝路線方案二
工序ⅠⅠ 粗車 柱體左端面。
工序Ⅱ 粗加工Φ20孔 1、鉆中心孔Φ18。2、擴孔Φ19.8。
工序Ⅲ 粗車 100柱體右端面，粗車 90柱體左端面，半精車 100左、右端面、 90左端面，精車 100左端面、 90左端面，粗車外圓 45 、 100、 90，半精車外圓 45 、 90、 100、，車 100柱體的倒角，車 45 柱體的過度倒圓。
工序Ⅳ 粗車、半精車、精車 90右端面，車槽3×2，粗車、半精車外圓 外圓及倒角。
工序Ⅴ1、粗鉸Φ19.94。2、精鉸Φ20。
工序Ⅵ 精車左端面、右端面。
工序Ⅶ 銑Φ90上兩平面1、粗銑兩端面。2、精銑兩端面。
工序Ⅷ 鉆 Φ4孔，鉸Φ6孔
工序Ⅸ 鉆 4×Φ9透孔
工序Ⅹ 磨右Φ45外圓，外圓Φ100，外圓Φ90。磨B面，即 左Φ45外圓面、 Φ100右端面、Φ90左端面
工序Ⅺ 磨Φ90上距軸心24平面
工序Ⅻ B面拋光
工序XIII 刻字刻線
工序XIV Φ100外圓鍍鉻
工序XV 檢驗入庫
3. 工藝方案的比較與分析
上述兩種工藝方案的特點在于：方案一是先粗加工表面的毛坯，基本按照加工原則來加工的，先粗加工半精加工精加工。給鉆孔確定基準，確保孔的行位公差，不過一次性加工好，同時零件要求很高的，在后面的加工會對它的精度的影響，并且左端面和右端面要與軸有一定位置公差，這樣很難保證它們的位置的準確性。而方案二是只給鉆孔保證底座平面度，不過鉆頭的下鉆時不能準確定位，會影響的位置公差，從而也影響后面加工的左端面和右端面的端面跳動。不過在方案二中粗鉆擴和鉸是分開加工，粗鉸Φ19.94。2、精鉸Φ20，放在精車左端面、右端面前面，這樣確保左端面和右端面要與軸有一定位置公差。我們小組綜合的方案如下：
工序Ⅰ 粗車零件左端
1、Φ100粗車左端面。2、粗車Φ90左側(cè)面。3、粗車Φ100外圓。4、粗車左Φ45外圓。5、Φ100粗車右端面。
工序Ⅱ 粗車零件右端
1、粗車右Φ45右端面。2、粗車Φ90右側(cè)面。3、粗車右Φ45外圓。4、粗車Φ90外圓。
工序Ⅲ 粗加工Φ20孔
1、鉆中心孔Φ18。2、擴孔Φ19.8
工序Ⅳ 半精車零件左端
1、半精車Φ100左端面。2、半精車Φ90左側(cè)面。3、半精車Φ100外圓。 4、半精車左Φ45外圓。5、半精車Φ90外圓并倒角C1.5。6、車過渡圓角R5。7、半精車Φ100右側(cè)面。8、倒角C1.5。
工序Ⅴ 半精車零件右端
1、半精車右Φ45。2、半精車Φ90右側(cè)面。3、半精車右Φ45外圓。右端面4、倒角C7。5、切槽3×2。
工序Ⅵ 精加工Φ20孔
1、粗鉸Φ19.94。2、精鉸Φ20。
工序Ⅶ精車
1、精車Φ100左端面。2、倒角1×1.5（Φ20）。3、精車Φ90右側(cè)面。4、倒角1×1.5（Φ20）。
工序Ⅷ 銑Φ90上兩平面
1、粗銑兩端面。2、精銑兩端面
工序Ⅸ 鉆 Φ4孔，鉸Φ6孔
工序Ⅹ 鉆 4×Φ9透孔
工序Ⅺ 磨外圓Φ100，右Φ45外圓，外圓Φ90。磨B面，即 左Φ45外圓面、 Φ100右端面、Φ90左端面
工序Ⅻ 磨Φ90上距軸心24mm平面
工序XIII B面拋光
工序XIV 刻字刻線
工序XV Φ100外圓鍍鉻
工序XVI 檢驗入庫。
總工藝方案的分析：我們的總方案基本克服了一二方案的缺點，繼承它們的優(yōu)點?？梢宰龅较却旨庸ぐ刖庸ぞ庸ぃ帚@擴和鉸是分開加工，粗鉸Φ19.94。2、精鉸Φ20，放在精車左端面、右端面前面，這樣確保左端面和右端面要與軸有一定位置公差。可以確保加工面精度。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“CA6140車床法蘭盤”；零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.6kg，生產(chǎn)類型大批量，金屬型鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 車外圓表面加工余量及公差。
查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取外圓表面長度余量均為2Z=6mm（均為雙邊加工）
車削加工余量為：
粗車: 2× 2.5mm
半精車: 2×0.3mm
精車 : 2×0.16mm
公差：徑向的偏差為mm
2.車 、、端面和、外圓表面加工余量：
粗車 2× 2mm
半精車 2×0.3mm
精車 : 2×0.16mm
3.鉆孔（）
查《工藝手冊》表2.2～2.5，先鉆出來直徑是18mm,
工序尺寸加工余量：
鉆孔 18mm
擴孔 0.9mm
粗鉸孔 0.07 mm
精鉸 0.03mm
公差：徑向的偏差為mm
4.鉆孔（）
一次性加工完成，加工余量為2Z=9mm
5.銑削加工余量：
粗銑：9mm（離中心軸為34 mm）
精銑：2 mm
粗銑：18mm (離中心軸為24 mm)
精銑：3 mm
其他尺寸直接鑄造得到
由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。
（五）確定切屑用量及基本工時
工序Ⅰ
(一).粗車Ф100左端面
（1）選擇刀具
選用93°偏頭端面車刀，參看《機械制造工藝設計簡明手冊》車床選用C365L轉(zhuǎn)塔式車床，中心高度210mm。參看《切削用量簡明手冊》選擇車刀幾何形狀，前刀面形狀為平面帶倒棱型，前角為10°，后角為6°，主偏角93°,副偏角為10°,刀尖角圓弧半徑0.5，刃傾角為－10°。
（2）確定切削用量
（a）確定背吃刀量ap (即切深ap)
粗車的余量為2mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成即ap=2mm。
（b）確定進給量f
查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25㎜^2、工件直徑100mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.8~1.2mm/r。再根據(jù)C365L車床及《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－3查取橫向進給量取f =0.92mm/r。
(c)選擇磨鈍標準及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，取車刀后刀面最大磨損量為0.8~1.0mm。焊接車刀耐用度T=60min。
(d) 確定切削速度V
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11當用YG6硬質(zhì)合金車刀加工HT200（180~199HBS），ap =2mm，f =0.92mm/r，查出V =1.05m/s。由于實際情況，在車削過程使用條件的改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28，查得切削速度的修正系數(shù)為：Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。則修正后的
V’ = V×Ktv×Kkv×Kkrv×Kmv×Ksv×KTv
=1.05×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60
=44m/min
其中：Ktv為刀具材料改變時切削速度的修正系數(shù)。
KTv為刀具耐用度改變時切削速度的修正系數(shù)。
Kkv為切削方式改變時切削速度的修正系數(shù)。
Kkrv為車刀主偏角改變時切削速度的修正系數(shù)。
Kmv為工件材料的強度和硬度改變時切削速度的修正系數(shù)。
Ksv為毛胚表面狀態(tài)改變時切削速度的修正系數(shù)。
則：n = 1000V’/（ЛD）=140r/min
按C365L車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－2）選擇與140r/min相近似 的機床轉(zhuǎn)速n =136r/min,則實際切削速度V = 42.7m/min。
(e)校驗機床功率
車削時功率P 可由《切削用量簡明手冊》表1.25查得：在上述各條件下切削功率P =1.7~2.0KW，取2.0KW。由于實際車削過程使用條件改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.29-2，切削功率修正系數(shù)為：Kkrfz = 0.89,Krofz= Kλsfz =1.0,Krζfz=0.87。
其中：Kkrfz為主偏角變化時切削力的修整系數(shù)。
Krofz為車刀前角變化時切削力的修整系數(shù)。
Kλsfz為刃傾角變化時切削力的修整系數(shù)。
Krζfz為車刀刀尖圓弧半徑變化時切削力的修整系數(shù)。
則：修整后的
P’ = P×Kkrfz×Krofz×Kλsfz×Krζfz = 1.55KW
根據(jù)C365L車床當n =136r/min時，車床主軸允許功率PE=7.36KW。因P’
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