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1、夹具设计讲明书序言工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习经过中应严密联络生产实践，同时它又具有很强的综合性，本次课程设计的课题是CA6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下：首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析能够了解零件的基本情况，而工艺分析能够知道零件的加工外表和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸确实定。第二步，进行基面的选择，确定加工经过中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺道路，通常制订两种以上的工艺道路，通过工艺方案的比拟与分析，再选择能够使零件的几何形状
2、、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。第三步，根据已经选定的工序道路，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择适宜的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。孔的夹具。先提出设计问题，再选择定位基准，然后最后，设计钻49开场切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的经过整理为图纸。通过以上的概述，整个设计基本完成。课程设计是我们对大学三年的学习的一次深化的综合性的总考核，也是一次理论联络实际的训练，这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件CA6140车床法兰盘的工艺规程的
3、能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具构造设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践时机。因而，它在我们大学生活中占有重要地位。就我个人而言，我也希望通过这次设计对本人将来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼本人分析问题，解决问题的能力，对将来的工作发展打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有很多缺乏之处，恳请各位教师给予指教。目录序言(1)目录(2)一、零件的分析(3)1.1零件的作用(3)1.2零件的工艺分析(3)二、工艺规程设计(4)2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状(4)2.2基准的选择(4)2.3制定工艺道
4、路(4)2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定(5)2.5确定切削用量及基本工时(7)三、夹具设计(25)3.1定位方案的设计(25)3.2定位误差分析与计算(26)3.3导向元件设计(26)3.4夹紧装置的设计(27)3.5夹具构造设计及操作扼要讲明(27)四.方案综合评价与结论(28)设计小结(29)参考文献(30)一、零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘，主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。零件的10
5、0mm外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，进而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为20mm上部为20mm的定位孔，实现准确定位。法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有遭到多少力的作用。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=Qn(1+)=40001(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。1.2零件的工艺分析法兰盘是一回转体零件,法兰盘共有三组加工外表，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：1.以0.120.34100+-mm外圆为中心的加工外表：这一组加工外表包括：45mm外圆、端面及倒
6、角；100mm外圆，过度倒圆R5；20内孔及其左端倒角C1.5。2.以0017.045-外圆为中心的加工外表：这一组加工外表包括：端面，90mm外圆，端面，倒角C1.5；切槽32；内孔的右端倒角C1。3.以20045.00+mm的孔为中心加工外表：这一组加工外表包括：45mm外圆，端面；100mm外圆，端面，侧面；90mm外圆；45mm外圆，过度圆角R5；4X9mm孔和同轴的6mm孔。它们之间有一定的位置要求，主要是：一左端面与20mm孔中心轴的跳动度为0.03；二右端面与20mm孔中心轴线的跳动度为0.03；三45mm的外圆与20mm孔的圆跳动公差为0.03。经过对以上加工外表的分析，我们可
7、先选定粗基准，加工出精基准所在的加工外表，然后借助专用夹具对其他加工外表进行加工，保证它们的位置精度。二、工艺规程设计2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，已到达中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高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，因而毛坯形状能够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再决定。2.2基准的选择基准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，能够使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺经过中会问题百出，更有甚着，还会造成零件
8、大批报废，使生产无法正常进行。1粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑怎样分配各加工外表的余量：二要考虑如何保证不加工面与加工面间的尺寸及互相位置要求。这两个要求经常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来讲，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个外表都要求加工，为保证各外表都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准这就是粗基准选择原则里的余量足够原则现选取外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，到达完全定位。2精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合与统
9、一基准原则。以20mm孔为精基准。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，此处不在重复。2.3制定工艺道路制定工艺道路的出发点，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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，能够考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺道路方案一工序1：粗车45mm柱体的右端面，粗车右端面，车槽32mm，粗车、半精车外圆，车右端倒角。工序2：粗车100mm柱体左、右端面，粗车90mm柱体左端面，半精车100mm左、右端面、90mm左端面，
10、粗车外圆45mm、100mm，半精车外圆45mm、100mm、90mm，车100mm柱体的倒角，半精车45mm柱体的过度倒圆。工序3：精车100mm左端面，90mm右端面。工序4：钻、扩、粗铰、精铰孔20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角工序5：粗铣、精铣900mm柱体的两侧面。工序6：钻4mm孔，扩、铰6mm孔工序7：钻4X9mm透孔。工序8：磨削外圆面100mm，90mm。工序9：磨削B面，及45mm外圆面、100mm右端面、90mm左端面。工序10：B面抛光。工序11：100mm外圆刻字刻线。工序12：100mm外圆无光镀铬。工序13：检测入库。2工艺道路方案二工序1粗车100mm柱体左端面
11、、外圆，粗车B面工序2钻中心孔18mm，扩孔19.8mm，粗铰19.94mm、精绞20mm孔工序3粗车右45mm柱体右端面、外圆，90mm外圆及右端面，工序4半精车100mm左端面、外圆，半精车B面并倒角C1.5，半精车90mm外圆，20左侧倒角C1工序5半精车右45mm外圆及右端面，倒角C7，半精车90mm右侧面，切槽32mm，车20mm孔右端倒角C1工序6精车100mm柱体左端面、外圆，精车B面，车过渡圆角R5工序7粗铣、精铣90mm柱体的两侧面工序8钻4X9mm透孔工序9钻4mm孔，扩、铰6mm孔工序10磨削B面工序11磨削外圆面100mm、90mm工序12磨削90mm凸台距离轴线24m
12、m的侧平面工序13金刚石车45mm外圆、90mm右侧面工序14B面抛光工序15100mm划线刻字工序16100mm外圆无光镀铬工序17检测入库。3工艺方案的比拟与分析0017.045-外表是屡次加工的基准，方案一中在加工其外圆外表的同时进行了导角，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。而方案二采用车削端面，能够保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，由于各端面及外圆柱面都与20045.00+轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用孔20045.00+为定位基准，故选用方案二。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定根据上述原始资料及加工工
13、艺，参照（实用机械加工工艺手册）分别确定各2.5确定切削用量及基本工时工序1粗车100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车90的外圆柱面1.加工条件工件材料：HT200b=220MPa砂型铸造机床：CA6140卧式车床刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm2,K=90,0=15,0=12,=0.5mm2计算切削用量(1)粗车100mm端面1)已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度，pa=4mm2)进给量f根据（实用机械加工工艺手册）中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625mm2，pa35mm,以及工件直径为100时，f=0.71.0mm/r按CA6140车床
14、讲明书见切削手册取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按（切削手册）表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)vyxpmvckfaTCvvv=(m/min)其中：vC=342,vx=0.15,vy=0.35,m=0.2。修正系数vk见（切削手册）表1.28,即Mvk=1.44,svk=0.8,kvk=1.04,krvk=0.81,Bvk=0.97。所以vxxvc35.015.02.05.0460342=x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)4)确定机的主轴转速ns=Wd1000cv=?x1006.1581000504r/min按机床讲明书(见（工
15、艺手册）表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取wn=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。5)切削工时，按（工艺手册）表6.2-1。L=220100-=40mm,1l=2mm,2l=0,3l=0tm=fnlw321lll+=0.9480240?+=0.098(min)(2)粗车100mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1)切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。2)进给量，根据（机械加工工艺手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度vyxpmvckfaTCvvv=132m/min4)确定机床主轴转速ns=Wd
16、1000cv=?x1001321000420r/min按机床讲明书(见（工艺手册）表4.2-8)与420r/min相近的机床转速为480r/min。现选取480r/min所以实际切削速度cv=1000sdn=min/1501000480100m=?5)检验机床功率主切削力cF按（切削手册）表1.29所示公式计算cFccFcFcFcFncyxpFkvfaC其中cFC2985，cFx1.0，cFy0.65，cFn-0.15，Mpk=Fnb)650(=65.0)650600(=0.63krk=0.61cF=2985?1.0?0.565.0?15015.0-?0.63?0.89=1122.4(N)切削
17、时消耗功率cP4106xvFcc41061504.1122xx2.81(KW)由（实用机械加工工艺手册）表7-4中CA6140机床讲明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，能够正常加工。6)校验机床进给系统强度已知主切削力cF1122.4N.径向切削力pF按（切削手册）表1.29所示公式计算pFppFFppFpFncyxpFkvfaC其中pFC1940，pFx0.9，pFy0.6，pFn-0.3，Mpk=Fnb)650(=85.0)650220(=0.59krk=0.5所以cF=1940?1.59.0?0.56.0
18、?1503.0-?0.59?0.5=203(N)而轴向切削力fFffFFffFfFncyxpFkvfaC其中fFC2880，fFx1.0，fFy0.5，fFn-0.4，Mk=Fnb)650(=0.1)650220(=0.34kk=1.17轴向切削力fF=2880?1.5?0.55.0?1504.0-?0.34?1.17=442(N)取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=fF+(cF+pF)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N(见（切削手册）表1.30)故机床进给
19、系统可正常工作。7)切削工时：t=fnlw21ll+其中l=10mm1l=4mm1l=2mm所以t=0.94802410?+0.1min(3)粗车B面1)切削深度。单边余量Z=215055-=2mm.分1次切除2)进给量根据（机械加工工艺手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度vyxpmvckfaTCvvv=其中：vC=342,vx=0.15,vy=0.35,m=0.2。修正系数vk见（切削手册）表1.28,即Mvk=1.44,svk=0.8,kvk=1.04,krvk=0.81,Bvk=0.97。所以vcv35.015.02.09.0460342?=?1.44?0.8?1.04?0.81?
20、0.97=126m/min4)确定机的主轴转速ns=Wd1000cv=?1061261000378r/min按机床讲明书(见（工艺手册）表4.2-8),与378r/min相近的机床转速为400r/min。现选取wn=400r/min。所以实际切削速度cv=1000sdn=min/1331000400106m=?5)切削工时，按（工艺手册）表6.2-1。tm=fnlw21ll+i;其中l=30mmtm=fnlw21ll+i=0.94002?15=0.83(min)工序2钻、扩、铰20的中心孔(1)钻18mm孔机床：Z525摇臂钻床刀具：根据（机械加工工艺手册）表10-61选取高速钢钻头W18Cr
21、4V.1)进给量据（切削手册）表10-66,当铸铁HB200时，D=18时，取f=0.3mm/r2)切削速度根据（机械加工工艺手册）表10-70,及10-66,查得V=35m/min.3)确定机床主轴转速ns=Wd1000cv=?18351000619.2r/min按机床讲明书(见（工艺手册）表4.2-2),与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取wn=555r/min。所以实际切削速度cv=1000sdn=min/4.31100055518m=?4)削工时，按（工艺手册）表6.2-1。tm=fnlw21ll+i;其中l=91mm;1l=10mm;2l=4mm;tm=fn
22、lw21ll+=0.3555105?=0.63(min)(2)19.8mm孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为钻ff)8.12.1(=钻vv)3121(=式中的钻f、钻v加工实心孔进的切削用量。现已知钻f=0.36mm/r(（切削手册）)表2.7钻v=42.25m/min(（切削手册）)表2.131)进给量取f=1.50.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)切削速度v=0.442.25=16.9m/min.3)定机床主轴转速ns=Wd1000cv=?8.199.161000271.8r/min按机床讲明书(见（
23、工艺手册）表4.2-2),与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取wn=275r/min。所以实际切削速度cv=1000sdn=min/4.1710002758.19m=?4)削工时，按（工艺手册）表6.2-1。tm=fnlw21ll+i;其中l=91mm;1l=10mm;2l=4mm;tm=fnlw21ll+=0.5275105?=0.78(min)(3)粗绞孔至19.94mm、精绞孔至20045.00+mm1)进给量取f=1.50.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3m/min.3)定机床主轴转速ns=Wd1000cv=?203.191000298.3r/min按机床讲明书(见（工艺手册）表4.2-2),与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取wn=275r/min。所以实际切削速度cv=1000sdn=min/2.17100027520m=?4)工时，按（工艺手册）表6.2-1。tm=fnlw21ll+i;其中l=91mm;1l=7mm;2l=3mm;tm=fnlw21ll+=0.5275101?=0.73(min)工序3粗车45端面及外圆柱面，粗车90右端面机床：CA6140卧式车床刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16?25mm2,K=90,0=15,