法兰盘设计计算说明书

第一篇：法兰盘设计计算说明书

法兰盘夹具设计说明书

法兰盘夹具设计

说明书

班级：

姓名：

题目：

设计法兰盘4*Φ9mm孔的夹具 任务：

(1) 绘制零件图1张 A4纸

(2) 绘制夹具零件图1张 A2纸

(3) 课程设计说明书1份

原始资料：

该零件图样一张;材料为铸铁，产量为中批量生产。

分组要求：

全班同学共39人，分为10个小组，每组4名同学，每组同学在提供 备选题中选择一种零件。 设计要求：

工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。 设计时间：

一周

零件图

目录

一 设计目的

二 加工工艺分析

三 定位方案和定位元件的设计

四 确定夹紧方式和设计夹紧装置

五 整体结构设计

六 确定夹具总图的技术要求

一 设计目的

1.通过完成支架通槽加工夹具的设计，将具有查找文献和标准的能力;且对机械生产实际中夹具的设计有进一步的了解和自身能力提高。

2.

通过CAD画图，学生能够将以前的机械制图和专业知识有机结合，是一项综合能力的提升。

3.

课程设计是在学完了机械制造装备设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造装备设计中的基本理论，并结合生产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(气门摇杆轴支座)的夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，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技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。

二 加工工艺分析

基面的选择

工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

在本工序中除保证孔本身的尺寸精度和表面粗糙度要求外，还需要保证以下的位置精度：

左右Φ9孔圆心到圆柱的轴线的水平距离分别为12mm、20mm;

该工件刚度较好，4*Φ9孔的加工精度要求不高，且本工序前，工件上的各端面和各孔均已经过加工，故为定位基准的选择提供了有利条件。

三 定位方案和定位元件的设计

工件的定位必须解决两个问题：即根据加工技术要求限制工件的自由度;使定位误差控制在允许的范围内。 1. 工件的定位原理

在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工序简图。设计来具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每个点都必须起到限制一个运动自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制三个自由度。因此，这六个点绝不能随意布置。 2. 完全定位和不完全定位

根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位。

3. 欠定位与过定位

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。 根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的。后者称为过定位，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度，但在特殊场合下，如果应用得当，过定位不仅是允许的，而且会成为对加工有利的因素。

4 定位误差分析

1) 定位元件尺寸公差的确定

夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：

2)零件规定孔4×Φ9mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线20mm，右边孔距离轴线12mm，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。

夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则夹具体与钻模板配合误差，则经过具体计算，故误差不超过允许误差。

3) 夹具结构设计及操作简要说明

在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，和夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧Φ90突台。

装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定

位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。 5. 根据以上原则，工件的定位有下列两个方案。

第一方案：以Φ20孔和一端侧面为定位基准，以限制工件的自由度，在本工序前，该工件已经经过精加工，其平行度已经得到保证，优点是工件安装稳定，但结构复杂。

第二方案：以Φ20孔和销孔Φ4孔为定位基准，优点是工件安装稳定，结构简单。

从保证加工要求和夹具结构的复杂性两方面来分析比较，应以第一方案来设计定位装置。

为实现第一种定位方案，所使用的定位元件又有下列两种可能性： 1) 2) 用心轴，支承板，此方案误差较大，不好操作。

用心轴，菱形销，此方案定位误差小，操作简单，故选此方案设计夹具。

四 确定夹紧方式和设计夹紧装置

1. 夹紧的目的

工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力、惯性力、夹紧力等的作用，会产生变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个重要的问题。

2. 夹紧机构设计时，一般应满足以下主要原则

1)夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。

2)夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。

3)使工件不产生过大的变形和表面损伤。

4)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便，符合工人操作习惯。

6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

3. 夹紧点选择的原则

1)尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承上，这样会减少夹紧变形，凡有定位支承的地方，对应处都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，以免在加工过程中工作离开定位元件。

2)夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置。

4.对夹紧机构的设计要求

1)可浮动 2)可联动 3)可增力 4)可自锁

根据以上原则和要求，应该使夹紧力落在刚性较好的部位，因该工件的刚性较好，且使用螺母拧紧。因此不需要另外施加夹紧力。

五 整体结构设计

一. 1)钻床夹具结构的选择

在设计钻床夹具时，首先需要考虑的问题是根据工件的形状、尺寸、质量和加工要求、工件的生产批量、工厂的工艺装备技术状况等具体条件，来选定夹具的结构类型。然后再进一步解决保证和提高被加工孔的位置精度问题。

2)钻床夹具的特点和主要类型

各类钻床和组合机床邓设备上进行钻、扩、铰孔的夹具，统称为钻床夹具。由于在钻孔时不便于用试钻发法把刀具调整到规定的位置、采用划线加工则精度低，生产效率低，故当生产批量较大时，常使用专用钻床夹具(钻床夹具习惯是上称钻模)在钻床夹具上，一般都装有距定位元件一定距离的钻套，通过它引导刀具就可以保证被加工孔的坐标位置，并防止钻头在切入后的偏斜。

3)钻套和钻模板的设计

钻套的作用是确定被加工工件的位置，引导钻头、扩孔或绞刀并防止在加工过程中发生偏斜。钻模板与夹具体接连，它是保证钻床夹具精度的重要零件。按钻模板在夹具体上链接方式可以分为一下几种。

1.固定式钻模板 固定式钻模板靠螺钉和销钉固定在夹具体上，在装配后镗钻套底孔，保证钻套底孔的位置精度要求。因此，固定式钻模板精度高，但装卸工件不方便。

2.铰链式钻模板 钻模板采用铰链与夹具体链接，可以方便的打开，便于装卸工件、清理切削，对于钻孔后需要攻螺纹尤为合适。但钻套位置精度较低，结构也较复杂。

3.可卸式钻模板 可卸受的钻模板以俩孔在家具提上的组圆销和菱形销定位，并用铰链螺栓将模板和工件一起夹紧，加工完毕需将钻模板卸下工件。其工件原理与盖板式钻床夹具相似。使用这类钻米版时，装卸模板费时费力，钻套的位置精度较低，故一般多在其他形式的钻模板不便于装卸工件时采用，当工件有几个加工面时，为便于装卸工件，可将其中的一个或俩个工作面的钻模板做成可卸式的。

4.活动式钻模板

在一些情况下，钻模板往往不能像上述钻床夹具一样设置在夹具上，而是将它连接在主轴箱上，并随主轴箱而运动，这种钻模板称为活动钻模板。

5.

二、由零件结构图(如下图)尺寸设计夹具各部件的结构尺寸

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) 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)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用H7n6F7m6配合，衬套与钻模之间采配合。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。

4) 钻模板

5) 开口垫圈的结构如图所示：

六 确定夹具总图的技术要求

1. 夹具总图上应标注的技术要求

1) 2) 3) 夹具外形的最大轮廓尺寸

定位副的配合公差及定位支承间的位置精度

引导副的配合公差带、引导元件间的位置精度及其一个引导元件对定位元件的位置精度 4) 夹具(指定位元件)对机床装夹面间(即夹具安装面)的相互位置公差 5) 其他结合副的公差带及相互位置精度

2. 机床夹具技术要求允差值的确定

在确定时可分两种情况考虑： 1) 2) 直接与工序位置精度有关的夹具公差 这种情况一般可按下列原则估算夹具公差：

夹具上的线性尺寸公差及角度公差Tj=(1/5——1/2)Tc。

夹具工作表面相互间的距离尺寸公差及相互位置公差Tj=(1/3——1/2)Tc;

当加工尺寸为未注公差尺寸时，夹具的线性尺寸公差取0.10mm。

3) 与加工要求无直接关系的夹具公差

设计感想

通过这次夹具设计，我在多方面都有所提高。通过这次夹具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次法兰盘夹具设计，巩固与扩

充了法兰盘孔夹具设计等课程所学的内容，掌握气法兰盘孔夹具设计的方法和步骤，掌握法兰盘孔的夹具设计的基本模具，了解了夹具的基本结构，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时独立思考的能力也有了提高。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.

一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样.这次模具设计离不开老师的细心指导。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献

【1】 李余庆，孟广耀. 机械制造装备设计. 机械工业出版社，第二版. ——北京： 2008. 【2】 王 栋，李大磊. 机械制造工艺学课程设计指导书. 机械工业出版社，——北京：2010. 【3】 吴 拓，现代机床夹具设计. 化学工业出版社. -——北京： 2009.

第二篇：法兰盘卡具课程设计说明书

辽宁工程技术大学

机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：加工CA6140法兰盘φ4φ6夹具设计

班

级： 涉外机械08—2 姓

名：

王瑶

指导教师：

张兴元

完成日期： 2011-03-08

辽宁工程技术大学课程设计

一、设计题目

加工CA6140法兰盘φ4φ6夹具设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图

1张 (2) 生产类型:(中批或大批大量生产)

三、上交材料

1.绘制零件图

1张 2.毛坯图

1张 3.编制机械加工工艺过程综合卡片

1套 4.编制机械加工工艺卡片(仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片)

1套

5.绘制夹具装配图(A0或A1)

1张 6.绘制夹具中1个零件图(A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体)。

1张

7.编写课程设计说明书(约5000-8000字)。

1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。 1.第l～2天查资料，熟悉题目阶段。

2.第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。

3.第8～10天，完成夹具总体方案设计(画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步)。

4.第11～13天，完成夹具总装图的绘制。 5.第14～15天，零件图的绘制。

6.第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。 7.第19天，完成图纸和说明书的输出打印。 8.第20～21天，答辩

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五、指导教师评语

成 绩：

指导教师

日

期

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摘 要

本说明书主要是CA6140卧式车床上的法兰盘φ4φ6孔的设计说明,本说明书说明了法兰盘零件的作用，对零件进行工艺性能分析，还有制造零件时毛坯的形状选择，零件的工艺路线，还有有关定位的基准选择问题，并对加工φ4φ6孔的切削余量工时进行了计算，最后还对法兰盘的定位误差进行了分析与计算，针对加工φ4φ6孔时进行对刀与导向装置的设计，法兰盘夹具体的设计，有关夹紧力的计算，最后完成对夹紧装置的设计。在本次设计过程中我能熟练运用机械制造基础设计中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。我还学会了使用手册及图表资料,并且对本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

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Abstract This instruction is mainly talking about horizontal lathe CA6140 φ4φ6 hole flange design specifications, the instruction explains the flange part of the effect on the analysis of process performance parts, as well as manufacturing parts rough shape when selected, part of the process route, positioning the base on selection, and processing man-hours φ4φ6 hole cutting margin was calculated, and finally the positioning of the flange and calculation errors are analyzed for processing φ4φ6 hole and guide the knife when device design, flange design specific folder, the clamping force calculation, and finally completed the design of the clamping device. In this design process, I can skillfully use Machinery basic design of the basic theory, the correct solution to a part in the process of positioning, clamping and process routing, process sizing and other issues to ensure the machining quality. I also learned to use manual and chart information. And the design of various types of the name of information and the provenience, can be proficient.

目 录

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5 1零件作用及设计任务 .................................................................. 6 2生产纲领及生产类型 .................................................................. 6 3零件的分析 ................................................................................ 6 3.1零件的作用分析 ................................................................ 6 3.2零件的工艺分析 ................................................................ 6 4确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 ....................................... 7 5工艺规程设计 ............................................................................. 7 5.1粗基准的选择 ................................................................... 8 5.2基准重合问题 ................................................................... 8 5.3工件表面加工方法的选择 .................................................. 8 5.4制定工艺路线 ................................................................... 9

5.4.1工艺路线方案一 ...................................................... 9 5.4.2工艺路线方案二 ..................................................... 10 5.5工艺方案的比较与分析 .................................................... 11 5.6确定加工余量、毛坯尺寸及公差 ...................................... 11 5.7确定切削用量及基本工时 ................................................. 11

5.7.1钻φ4 孔 ............................................................... 11 5.7.2铰φ6孔 ................................................................ 12 6机床夹具设计 ............................................................................ 12 6.1定位方案设计 .................................................................. 12 6.2定位误差的分析与计算 .................................................... 12 6.3对刀与导向装置的设计 .................................................... 13 6.4夹紧装置的设计 ............................................................... 13 6.5夹紧力的计算 .................................................................. 13 6.6夹具体的设计 .................................................................. 14 7参考文献 ................................................................................... 15

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6 1零件作用及设计任务

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。

分析法兰盘的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。

2生产纲领及生产类型

已知产品为中批生产。

3零件的分析

3.1零件的作用分析

题目给的零件是CA6140卧式车床上的法兰盘，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 100外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值;外圆上钻有底部为 mm上部为 的定位孔，实现精确定位。法兰盘中部 的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。

3.2零件的工艺分析

法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 一

以 45 外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括： 外圆，端面及倒角; 外圆，过度倒圆;

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7 内孔及其左端倒角。

二

以 外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括： 端面， 外圆，端面，倒角;切槽3×2; 内孔的右端倒角。

三

以 的孔为中心加工表面

这一组加工表面包括：

外圆，端面; 外圆，端面，侧面; 外圆; 外圆，过度圆角;4— 孔和同轴的孔。

它们之间有一定的位置要求，主要是：

(一) 左端面与 孔中心轴的跳动度为 ;

(二) 右端面与 孔中心轴线的跳动度为 ;

(三) 的外圆与 孔的圆跳动公差为 。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

4确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状

零件材料是HT200。零件年产量是中批量,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再决定。

5工艺规程设计

定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。

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8 5.1粗基准的选择

因为法兰盘可归为轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则(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外圆可同时削除 五个自由度，再以 90的右端面定位可削除 自由度。

5.2基准重合问题

当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。 这在以后还要专门计算，此处不再计算。

5.3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》表1.4—

6、表1.4—

7、表1.4—8等，其加工方法选择如下：

一. 外圆面：公差等级为IT6~IT8，表面粗糙度为0.8 , 采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

二. 20内孔：公差等级为IT7~IT8，表面粗糙度为1.6 ，采用钻→扩→铰→精铰的加工方法，倒角用车刀加工。

三. 外圆面：公差等级为IT13~IT14，表面粗糙度为0.4 ，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

四. 90外圆：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为6.4 ，采用的加工方法为粗车—半精车—磨削。 五. 100外圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为6.3 ，采用粗车→半精车→磨削的加工方法。

六. 右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为粗车。

七. 90突台右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4 ，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。

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9 八. 90突台左端面：未注公差等级，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→半精车→磨削。 九. 100突台左端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为1.6 ，采用的加工方法为粗车→半精车→精车。 十.槽3×2：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为 6.3，采用的加工方法为粗车。

十一. 100突台右端面：未注公差等级，根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4 ，采用的加工方法为粗车→半精车→磨削。 十二. 90突台距离轴线34mm的被铣平面:未注公差等级,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铣→精铣. 十三. 90突台距离轴线24mm的被铣平面:未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为0.4 ，采用的加工方法为粗铣→精铣→磨削. 十四.4— 9孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为钻削。

十五. 4的孔：未注公差等级,根据GB1800—79规定公差为IT13，表面粗糙度为6.3 ，采用的加工方法为钻削。

十六. 6的孔：未注公差等级,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→铰。

5.4制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

5.4.1工艺路线方案一

(一)工序Ⅰ 粗车φ100柱体左端面。

(二)工序Ⅱ

钻、扩、粗铰、精铰φ20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。

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10 (三)工序Ⅲ

粗车φ100柱体右端面，粗车 90柱体左端面，半精车φ100左、右端面、φ90左端面，精车φ100左端面、φ90左端面，粗车外圆φ45 、φ100、φ90，半精车外圆φ45 、φ90、φ100，车φ100柱体的倒角，车φ45柱体的过度倒圆。

(四)工序Ⅳ

粗车、半精车、精车φ90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆及外圆倒角。

(五)工序Ⅴ

精车φ100左端面、φ90右端面 (六)工序Ⅵ

粗铣、精铣φ90柱体的两侧面。 (七)工序Ⅶ

钻φ4孔，铰φ6孔。 (八)工序Ⅷ

钻 4—9孔。

(九)工序Ⅸ

磨削B面，即 外圆面、φ100右端面、φ90左端面。

(十)工序Ⅹ

磨削外圆面φ100φ 90 。

(十一)工序Ⅺ

磨削φ90突台距离轴线24mm的侧平面。 (十二)工序Ⅻ

刻线。 (十三)工序ⅩⅢ

镀铬。 (十四)工序XIV 检测入库。 5.4.2工艺路线方案二

(一)工序Ⅰ

车 柱体的右端面，粗车φ90右端面，车槽3×2，粗车、半精车外圆 ，车右端倒角。

(二)工序Ⅱ

粗车φ100柱体左、右端面，粗车φ90柱体左端面，半精车φ100左、右端面、φ90左端面，粗车外圆φ45 、 100、φ90，半精车外圆φ45 、φ100、φ90，车φ100柱体的倒角，车φ45柱体的过度倒圆。

(三)工序Ⅲ

(四)工序Ⅳ

(五)工序Ⅴ

(七)工序Ⅶ

(八)工序Ⅷ

精车φ100左端面，φ90右端面。

钻、扩、粗铰、精铰孔φ20mm至图样尺寸并

粗铣、精铣φ90柱体的两侧面。

钻 4—9孔。

磨削外圆面φ100，φ90， 。 车孔左端的倒角。

(六)工序Ⅵ

钻φ4孔，铰φ6孔。

(九)工序Ⅸ

磨削B面，即 外圆面、φ100右端面、φ90

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11 左端面。

(十)工序Ⅹ

刻字刻线。 (十一)工序Ⅺ

镀铬。 (十二)工序Ⅻ

检测入库。

5.5工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：方案一是从左端面加工到右侧，以100 的外圆作为粗基准加工左端面及 20mm的孔又以孔为精基准加工，而方案二则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

5.6确定加工余量、毛坯尺寸及公差

钻φ4孔，双边加工余量为2Z=4，公差等级为IT11，公差为0.075，工序尺寸为φ4，毛坯为实心。铰φ6孔，双边加工余量为2Z=2，基本尺寸为φ6，公差等级为IT10，公差为0.048，工序尺寸φ6，毛坯为φ4的孔。

5.7确定切削用量及基本工时

5.7.1钻φ4 孔

选用Z525型立式钻床。 5.1.1刀具选择：

由《工艺手册》选用 高速钢锥柄标准花钻。 5.1.2确定切削用量：

查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.20mm/r.由《切削用量手册》取V =18m/min 由Z525钻床取n =1432r/min. 选接近的 所以n取1360r/min V=3.14*4*1360/1000=17.1m/min 5.1.3基本工时：

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12 其中L1=10，L2=0，L=12.5 T= 0.08min 5.7.2铰φ6孔

5.2.1刀具选择：

高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6,耐用度T=60min。

5.2.2确定切削用量：

加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手册》f=0.27—0.33mm/r，由《工艺手册》f=0.26mm/r。

确定切削速度：

计算切削速度V， V = 0.21m/s=12.8m/min n = 680r/min 5.2.3基本工时：

其中L1=10，L2=2，L=7

T= 0.076min

选接近的，取n =670 6机床夹具设计

6.1定位方案设计

夹具采用一个大面，一个V形块，一个支撑钉，其中一个支撑钉限制一个自由度，一个V形块限制两个自由度，一个大面限制三个自由度，这样6个自由度就可以完全限制了，实现了完全定位。

6.2定位误差的分析与计算

用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，会遇到由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及个工件的定位基准与定位元件工件表面存在制造误差，这些都能引起工件的工序基准偏离理想位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，即定位误差。钻φ4绞φ6的工序基准为φ100端面及45孔的轴线，按基准重合原则选100端面及4

5 辽宁工程技术大学课程设计

13 孔轴线为定位基准。

△d=△j△b;△b为基准不重合误差，此工件为零;△b为基准位移误差：

0.6/(2*赛因45)=0.4243 6.3对刀与导向装置的设计

钻床卡具的对刀导向元件为钻套。钻套的作用是确定刀具相对卡具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。钻套可以分为固定式，可换式，快换式和特殊钻套。该孔需要多工步加工，所以选用快换钻套。钻套的高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具的高度、工件表面形状等因素有关。钻套高度越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大。此时钻套高度H=18mm，钻套底部与工件间的距离为排屑间隙。排屑间隙应适当选取，排屑间隙值太小，切屑难以自由排出，使工件表面损坏，排屑间隙太大，会降低钻套对钻头的导向作用影响加工精度，所以排屑间隙选取h=2mm。

6.4夹紧装置的设计

夹紧装置的基本要求：1)夹紧时不破坏工件在卡具中的占有的正确位置，2)夹紧力要适当，即要保证工件在加工过程中定位的稳定性。又要防止因夹紧力过大而损失工件表面而产生的夹紧变形。3)夹紧机构操作安全，省力，夹紧迅速。4)夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适宜。5)卡具良好的自锁能力。该装置中夹紧力与切削方向一致，所以切削力较小，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的震荡和钻动。综上所述，可以选取偏心夹紧机构在进行夹紧。

6.5夹紧力的计算

加工本工件时夹紧力与切削力方向一致，因为其他切削力较小，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动，所以无需计算夹紧力。

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14 6.6夹具体的设计

夹紧体设计的基本要求应满足，要有足够的刚度和强度，夹具安装稳定夹具体结构工艺性好，便于清理排屑。卡具体铸造时不许有裂纹，气孔，砂眼，缩松等铸造缺陷，铸件在加工前应进行时效处理，有铸造圆角。

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15 7参考文献

[1]黄健求.机械制造技术基础[M].机械工业出版社.2010 [2]赵丽娟、冷岳峰.机械几何量精度设计与检测[M].辽宁工程技术大学.2010 [3]徐翠萍、赵树国.工程材料与成型工艺[M].冶金工业出版社.2010 [4]任乃飞机械制造技术基础课程设计指南[M].化学工业出版社.2006 [5]机械制造技术基础课程设计指导[M].书辽宁工程技术大学

[6]何凡、席本强、曲辉.机械设计基础课程设计[M].冶金工业出版社.2010 [7]李旦、邵东向、王杰.机械专用夹具图册[M].哈尔滨工业大学出版社.2005 [8]艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册[M].机械工业出版社.2004 [9]孙笨绪、熊万武.机械加工余量手册[M].国防工业出版社.1999 [10]吴拓.现代机床夹具设计[M].化学工业出版社.2009

第三篇：法兰盘零件钻床夹具设计说明书 (10)[大全]

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机电及自动化学院

机械夹具课程设计

设计题目：法兰盘零件钻床夹具设计

专 业：08机械电子

学 号：0811116044 姓 名： 指导老师：

2011年12月19日至2012年1月8日

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前 言

工装夹具就是用夹具将需要加工的零件准确定位和可靠夹紧，便于工序的快速顺利进行并且保证要加工零件的结构精度方面要求的工艺装备。工装夹具对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。

工装夹具的主要作用有以下几个方面：

(1)准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。 (2)有效的防止和减轻了零件变形。

(3)使工件处于最佳的加工部位，工艺缺陷明显降低，加工速度得以提高。 (4)以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。

工装夹具中用于钻孔、扩孔、锪孔及攻丝的钻床夹具，它习惯称为钻模。使用钻模加工时，是通过钻套引导刀具进行加工。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可以提高孔及孔系间的位置精度，又有利于提高空的形状和尺寸精度，同时还可以节省划线找正的辅助时间，其结构简单、制造方便，因此钻模在批量生产中得到广泛的应用。

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目 录

前言 2

一、夹具设计任务及要求

1.1法兰盘零件图 4 1.2法兰盘的重点技术要求分析 4

二、法兰盘零件钻3xφ11mm通孔、锪3xφ16.5mm沉孔加工工序夹具设计方案的确定

1、基准面的选择(夹具体方式的确定) 5

2、定位原理及定位方案的选择及实现 5

3、夹紧方式及元器件的选择 6

4、夹具总装结构 7

三、定位误差及夹紧分析与计算 7

1、定位误差计算 8

2、钻削力及夹紧力的计算 9

四、夹具工作原理(操作)简介 10

五、参考文献 10

六、附件

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法兰盘零件钻3xφ11mm通孔、锪3xφ16.5mm沉孔的夹具设计

一、夹具设计任务及要求

1.1 法兰盘零件图

由零件图可知，其材料为HT150，该材料为灰铸铁。加工通孔的直径为 φ11mm，选用麻花钻d1=φ11mm，材料为高速钢。加工锪孔的直径为φ16.5mm，深度为10mm，选用锪钻d2=φ16.5mm，材料为高速钢。所用机床为立式钻床Z525。法兰盘零件图如下：

1.2 法兰盘零件的重点技术要求分析

1.公差要求

(1)3xφ11mm通孔、3xφ16.5mm沉孔均布在中心孔轴线同心圆φ98mm上;

0.2(2)有一个φ11mm通孔正对与中心轴距离34.50.4mm的面。

2.精度及批量分析

(1)本工序有一定位置精度要求，属于批量生产，使用夹具加工是适当的。

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(2)考虑到生产批量不是很大，因而夹具结构应尽可能的简单，以减少夹具的制造成本。

二、夹具设计方案的确定

2.1基准面的选择(夹具体方式的确定)

夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。

① 具有足够的强度和刚度。

② 结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。 ③ 安装稳定牢靠。

④ 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验 ⑤ 尺寸要稳定且具有一定精度。 ⑥ 清理方便。

2.2 定位原理及定位方案的选择及实现

1.工件的定位原理

自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位;工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。 2.定位方案的选择

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0.2方案一：以φ52g6外圆端面、φ3600.02的内孔和距中心轴34.50.4mm的面定位，限制六个自由度，为完全定位。

0.2 方案二：以φ52g6外圆端面、距中心轴34.50.4mm的面和距中心轴54mm的面定位，限制六个自由度，为完全定位。

比较两种方案，方案二装夹方便，但不符合基准重合原则，定位误差大。而方案一使通孔和沉孔的定位误差为零，且符合基准重合原则，夹紧力方向垂直主要定位面，也符合夹紧力确定原则。故方案一比方案二好。

2.3 夹具类型的选择

本工序钻通孔采用固定式钻模中的可翻转式钻模，并采用分度装置做到一次装夹，同时加工3个孔。

2.4 夹紧方式及元器件的选择

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

对夹紧机构的基本要求如下：

① 夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

② 夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量 ③ 夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。 ④ 结构力求简单，便于制造和维修。 为简化结构，确定采用螺栓夹紧。

2.5 夹具总装结构

根据被加工零件的结构特征，选择定位基准，实现六点定位原理,即以工件

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的φ52g6外圆端面为定位基准面，约束了Y向的移动;X向的转动;Z向的转动3个自由度。φ36短定位销约束了Z向的移动;X向的移动2个自由度。浮动支承板约束了Y向的转动1个自由度。这样工件的6个自由度被完全被消除也就得到了完全的定位。

夹具总装图

三、定位误差与夹紧分析及计算

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3.1 定位误差计算

考察工件上与使用夹具有关的工序尺寸及工序要求(即工序位置尺寸和位置要求)有：通孔及沉孔孔轴距离中心轴为49mm; 分析定位误差：

49mm尺寸的定位误差：

定位误差由两部分组成：定位基准与设计基准不重合产生的定位误差jb和定位副制造不准确产生的基准位移误差jw。

因为工件是以一面一销一浮动支承板定位，使孔的设计基准和定位基准重合，故jb0

现选取工件上中心孔与短定位销的配合均为H7/f6，则圆柱销的直径尺寸为0.0250Φ36mm,中心孔经加工后的尺寸为Φ360.0410.02mm。

jwOO1maxOO1min11(Dd)(0.0660.02)mm0.043mm 22所以dwjbjw(00.043)mm0.043mm

由于加工的尺寸为11mm和16.5mm，不要求公差等级，按IT12级公差计算，

1查表得误差为0.18mm,只占公差的0.043/0.18=23.9%<。

3 由于加工面的公差都没有要求，均按IT12的公差标准算，因此完全可以保证加工精度的要求。

3.2 钻削力及夹紧力的计算

①钻孔切削力：查《现代机床夹具设计》，得钻削力计算公式：

Ff419Df0.8Kp

式中 Ff ——— 钻削力

f

─── 每转进给量, 0.2mm

D ─── 麻花钻直径, 11mm HBKp——— 修正系数，Kp190所以 Ff419Df0.8Kp

419110.20.80.95

0.60.95

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419110.2760.951208.5N

钻孔的扭矩： T0.12D2f0.8Kp

式中 f

─── 每转进给量, 0.2mm

D ─── 麻花钻直径, 11mm HBKp——— 修正系数，Kp1900.60.95

T0.12D2f0.8Kp

0.121120.20.80.95 0.121210.2760.95

3.81Nm②锪孔切削力：查《现代机床夹具设计》，得钻削力计算公式：

Ff419Df0.8Kp

式中 Ff ——— 钻削力

f

─── 每转进给量, 0.15mm

D ─── 麻花钻直径, 16.5mm HBKp——— 修正系数，Kp190所以 Ff419Df0.8Kp

41916.50.150.80.95 41916.50.2190.951438.4N0.60.95

钻孔的扭矩： T0.12D2f0.8Kp

式中 f

─── 每转进给量, 0.15mm

D ─── 麻花钻直径, 16.5mm

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HBKp——— 修正系数，Kp1900.60.95

T0.12D2f0.8Kp

0.1216.520.150.80.95 0.12272.250.2190.95

6.80Nm

③钻孔夹紧力：

实际所需夹紧力：WkFfK 安全系数：

KK0K1K2K3K4K5K6

1.51.21.01.21.31.01.0

2.808

WkFfK

1438.42.808

4039.03N

查《现代机床夹具设计》，用扳手的M12六角螺母，螺距为1.75mm，手柄长度140mm，作用力70N，所产生的夹紧力为5380N>Wk，故该夹具加工安全。

四、夹具工作原理(操作)简介：

对此夹具各个零件的装配关系见夹具总装图，下面我们来分析与说明它的工件原理：心轴上的短销通过锁紧螺母上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。工件装夹时，只要把钻模板上的菱形螺母转过90°，即可翻转钻模板，然后把压紧螺母松开，把开口垫圈抽出，即可把工件套上去。利用二面一孔进行定位，当工件套上去后，先插入开口垫圈，再拧紧压紧螺母进行夹紧。钻模板转回来后，菱形螺母反方向转90°，这时钻头在钻模套的引导下对待加工工件进行加工，并且在钻模套的作用下完成钻床对法兰盘的钻孔、锪孔工序。当完成一个位置的加工后，松开锁紧螺母，拔出定位销，转动分度盘，使工件进入下一个加工位，以此来完成一次装夹，钻三个均布的孔。

本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠开口垫圈和紧定螺栓的松紧即可轻松实现。

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五、参考文献

1、《机床夹具设计手册》 王光斗、王春福主编 上海科学技术出版社 1980年

2、《机床夹具设计》 林正焕、陈本通主编 国防工业出版社 1987年

3、《现代机床夹具设计》 吴拓主编 化学工业出版社 2009年

4、《机械制造技术基础》 卢秉恒主编 机械工业出版社 2009年

5、《互换性与测量技术基础》 李军主编 华中科技大学出版社 2007年

6、《机械制图》 大连理工大学工程画教研室编 高等教育出版社 2006年

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六、附件

夹具总装图1张、零件图5张

第四篇：CA6140车床的法兰盘夹具设计说明书

目 录

序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

一、零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

二、工艺过程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、加工工序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.确定切削用量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.确定加工工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

四、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.确定设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.计算夹紧力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.定位精度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.装配尺寸链及公差分配„„„„„„„„„„„„„„„„

五、机械加工工艺过程卡片„„„„„„„„„„„„„„„„„

六、机械加工工序卡片„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

七、小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

八、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析

题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是要来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动。

零件的工艺分析

法兰盘共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 法兰盘共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：

1、 以为1000.34基准面加工表面

这一组加工表面包括：450.017

，450.017的右端面

2、以450.017 端面为基准， 先用18的钻头钻孔，然后扩孔，再用铰刀铰孔 由于孔与450.017有跳动的要求，所以要以400.017 端面为基准 000000.121000.

34、450.017外圆，

3、以 450.017端面为基准，车450.6、并导145，和1.545。

4、要以孔2000.045000.120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。

二、 工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

(二)定位基准的选择

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。

(1)粗基准的选择。对于零件而言，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，现选取孔400.017外轮廓表面作为粗基准。

(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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

0

(三)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。

1.工艺路线方案一

工序一 车端面及外圆450.017，以1000.34为粗基准，选用CA6150机床 工序二 以450.017外圆面为基准，钻200后用19.8钻头扩孔，再粗、精铰孔达到200000.04500.12通孔，先用钻18的钻头钻孔，然

0.045的尺寸

0.120工序三 以450.017外圆面为基准，粗车1000.

34、90、450.6外圆，粗车0.1201000.

34、90左右端面、450.6外圆。

工序四 以1000.34外圆面为基准，倒200工序五 2000.0450.120.045孔右边角145。

00.12450.6外圆，内孔为基准，精车1000.

34、精车1000.

34、90、

0.12045外圆、倒、和、车90左右端面、4501.5451450.60.6柱体的过度倒圆，保证跳动在0.03内、并车32槽。

工序六 粗铣、精铣90柱体的两侧面。

工序七 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻4的通孔,再圹孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

3 工序八 以2000.045孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔。

2.工艺路线方案二

工序一 车端面及外圆450.017，以1000.34为粗基准，选用CA6140机床 工序二以450.017外圆面为基准，粗车1000.

34、90外圆，并导1.545，和00.1200.12145

工序三以450.017外圆面为基准，钻200铰孔达到20000.04500.045通孔，先用钻18的钻头钻孔，再的尺寸

0.12以450.017外圆面为基准，粗车1000.

34、90外圆，并导1.545，和145 工序四。以1000.34外圆面为基准，并导745，和145 工序五 2000.0450.12内孔为基准精车1000.34左端面和90右端面和450.017保证

0.120跳动在0.03内,并车32槽

工序六 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。 工序七 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 工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻4的通孔,再圹孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

工序九 以2000.045孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔。

0虽然工序仍然是十步，多次加工450.017表面是精度要求和粗糙度的要求和有跳动的要求所以选择第一个方案

三、加工工序设计

(一)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190～210HB，毛皮重量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：

1000.34端面) 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差(450.017，。

查《机械制造工艺设计简明手册》(以下称《工艺手册》)表2.2～2.5，取φ45，φ100端面长度余量均为4(均为双边加工)

00.12车削加工余量为： 粗车 2mm 精车 0.7mm 2. 内孔

工序尺寸加工余量： 钻孔 2mm

扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm 精铰 0mm 3. 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)

(二)确立切削用量及基本工时

序一 以1000.34外圆为粗基准，粗车450.017外圆及其右端面。 1. 加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。 加工要求：粗车外圆55，尺寸保证到47。

机床：CA6150车床。 选择刀具：

车端面

选用93°偏头端面车刀，选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角 =10°，后角 =8°，主偏角93°。,副偏角k =10 °,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角 =-10°。

车外圆

90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角-10°，刀尖圆弧直径0.5mm。 工序Ⅰ：

粗车450.017外圆 90°焊接式直头外圆车刀

确定加工时间

由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为ap=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 00.120v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24540.4确定机床主轴转速：

ns= 1000vd=100086.4=497r/min

3.14555 按机床取nw=500r/min 实际切削速度为v=86.35r/s

车外圆时tm1=04152=0.46min 5000.4粗车450.017右端面 选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=554r/min

3.1455按机床取nw=560r/min 实际切削速度为v=96.7r/s

车端面时tm2l1l2l3247/2220.12min nwf5600.4工序II 选CA6150车床

查《切削用量简明手册》，进给量f=0.36mm/r，d取18mm时v=14m/min

vtvkTvkcvklvktv140.811.2m/min

n1000vt100014247r/min d03.1418可考虑选择nc250r/min，故取f0.27mm/r

r/m inf0.28mm/r

nc250钻、扩孔时tm1ll9110= 2=2.99min ncf2500.27m/m in铰孔时ap0.

1f0.27mm/ r vc9.6 6

n

tm21000vt10009.61

53取nc160

203.142091101.9mi n1950.27工序III

确定加工时间

由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为ap=3.5mm

查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r (表1.4)

粗车1000.34外圆 0.12v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24540.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100086.4=252r/min

3.14109按机床取nw=250r/min 实际切削速度为v=78.5 m/min

车外圆tm1=

粗车90外圆 1422=0.32min 2500.4v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100086.4=278r/min

3.1499按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=90.4m/min

车外圆tm2=1222=0.22min 3200.4粗车1000.34左端面 选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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 0.12 7 v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=305r/min

3.14100按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=100.5 m/min 车端面时tm20.12l1l2l32(10120)2220.35min nwf3200.4粗车1000.34右端面 选用93°右偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=305r/min

3.14100按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=100.5 m/min 车端面时tm2

粗车90左端面

选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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 l1l2l32(10155)2220.21min nwf3200.4

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2 8 确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min

实际切削速度为v=90.4 m/min

车端面时tm2l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4粗车90右端面

选用93°右偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=90.4r/s 车端面时tm20l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4粗车450.6外圆

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 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

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min

9 实际切削速度为v=90.4 m/min 车端面时tm2l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4倒角1.545和145

基本工时：由工人操控，大约为0.03min。 工序IV

基本工时：由工人操控，大约为0.03min。

工序五 2000.045内孔为基准精车1000.34左端面、90右端面、400.017和

0.12004500.6外圆。车450.6柱体的过度倒圆，保证跳动在0.03内,并车32槽

工序V 精车1000.34左端面

确定加工时间

由于余量为0.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=0.5mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r (表1.4) 计算切削速度，耐用度t=45min 0.12

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 450.20.50.150.150.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=462r/min

3.14100按机床取nw=450r/min 实际切削速度为v=141.3r/s 车端面时tm2

精车90右端面

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=0.5mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r (表1.4) 计算切削速度，耐用度t=45min l1l2l32(10020)2220.65

nwf4500.15

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 450.20.50.150.150.2 10 确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=513r/min

3.1490按机床取nw=500r/min 实际切削速度为v=141.3r/s 车端面时tm2精车400.017

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r (表1.4) 计算切削速度，耐用度t=45min 0l1l2l32(9147)2220.35

nwf5000.15

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 0.20.150.2450.50.15确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=982r/min

3.1447按机床取nw=900r/min 实际切削速度为v=132.8m/min 车端面时tm2车32槽

车450.6柱体的过度倒圆

工序Ⅵ

(一) 粗铣两侧面

(1)刀具选择

根据《工艺手册》表3.1及铣刀样本手册，选两把镶片圆锯齿铣刀，外径160mm,内径32mm,L=3mm,Z=40 (2)切削用量

L=3mm (3)由《切削手册》表3.5当机床X61W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取f=0.14-0.24mm/r,取f机=0.14mm/r。 (4)选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《切削手册》表3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《切削手册》表3.8,铣刀直径d0=160mm,则硬质合金盘铣刀T=150min. (5)确定切削速度Vc

由《切削手册》表3,13,当取Vc=130m/min 0l1l2l3241220.33

nwf9000.15 11 ns=1000vd=1000130=258.6r/min

3.1490

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取主轴转速n机=255r/min.则实际切削速度为Vc = 128m/min

当n机=255r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n

V机=0.14×40×255=1428mm/min. X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取Vf=980mm/min (6)计算基本工时

L=48m

L1=38mm

L2=5 T=(L+L1+L2)/fm=(48.2+38+5)/960=0.09 min (二) 精铣两侧面 (1)工序要求

证表面粗糙度Ra=3.2,单边加工余量z=0.55mm,选X63卧式铣床,使用专用夹具. 选择刀具:由《工艺手册》表5.45及铣刀杆手册,选两把高钢镶齿三面刃铣刀,同时铣削两面,铣刀外径d0=160mm,D=40mm,L=20mm,Z=22(由《切削手册》表4.1, 4.2) (2)确定铣削深度

由于单边加工余量Z=0.55mm,余量不大,故一次走刀完成,则 =0.55mm. (3)确定每齿进给量fz 由《切削手册》表3.3在X63铣床功率为10kw(《切削手册》表3.25),工艺系统刚性为低,用高速钢成形盘铣刀加工时,选每齿进给量fz=0.08mm/z (4)选铣刀磨钝标准及刀具耐用度

根据《切削手册》表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.2mm,由《切削手册》表3.8铣刀直径d0=160mm,则T=150min (5)确定切削速度Vc 由《切削手册》表3.11,取Vc=30,Kmv=0.9,Ksv=1.0,Kzv=0.8, Vc =30×0.9×1.0×0.8=21.6m/min nc查=1000×Vc / d0=1000×21.6/160 =43r/min 查X63机床说明书(见《工艺手册》表4.2-39)选取主轴转速n机=47.5r/min.则实际切削速度为Vc = n机d0/1000= ×47.5×160/1000=23.87m/min,当n机=47.5r/min时,工作台每分进给量fm=Vf=fz×z×n机=0.08×22×47.5=83.6mm/min

由X63机床说明书(《见工艺手册》表4.2-40)选取铣床工作台进给量fm=75mm/min (6)计算基本工时 L=l+l1+l2=91 T=L/fm=91÷75=1.2min 工序Ⅷ：先用4钻头钻通孔，再圹孔到5.9，再铰孔到达所要求的精度 查手册，知钻4孔时f10.42mm/r，钻5.9的钻头孔：f10.6mm/r

n100014743rmin 3.146

查手册去标准值n1680r/min

铰孔时f30.28mm/r、Cv10

9、Zv0.2、M0.

3、Xv0.1、T180

15.660.2Cv0.89m91mm0.30.10.5mins1800.30.6

1000Vc10009n3478rmind03.146

取

tmn3545rmin

LL1L12.557575230.16minn1f1n2f2n3f36800.426800.425450.28

工序Ⅸ：由于钻4个9孔，先用8.9的钻头钻孔，然后再铰孔

钻孔时：f10.81mm/r、Vc10m/min

铰孔时：f10.62mm/r、Vc10m/min

由于速度是一样的所以

n1000Vc100010330rmind3.149

查表可知道取n392r/min 8585tm40.163920.813920.6

20.210.37min

四 夹具设计：

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。

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0200.045

2. 由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为Ra3.2，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为Ra3.2 3. 钻削力的计算：

px419DS0.8kp

刀具选用高速钢材料

查《机床夹具设计手册》表1-2-8

0.62000.6

HBkp190

1901.03

4.

D8.4、S10.

25、S20.125

px1419DS0.8kp4198.40.250.81.031195.8N

px2419DS0.8kp41990.1250.81.03735.9N 夹紧力计算：

查《机床夹具设计手册》由表1-2-23

由于工件为垂直安装在夹具之间，所以夹紧力w0w所以夹具设计符合要 求

4.装配尺寸链及公差分配

五、机械加工工艺过程卡片

六、机械加工工序卡片

七、小结

八、参考文献

《机床夹具设计手册》

《机械制造工艺学课程设计指导书》 《切削用量简明手册》 《机械加工工艺手册》 《机械制造技术基础》 《机械精度设计基础》

第五篇：对浮头法兰厚度设计计算的一些看法

【关键词】换热器

【摘要】对浮头法兰厚度设计计算的一些看法

近年来，随着GB150---1998《钢制压力容器》和GB151-1999《管壳式换热器》等标准的不断修改，使得国标换热器(浮头式换热器、冷凝器、u形管式换热器)和洛阳石油化工工程公司(LPEC)的标准换热器(浮头式折流杆换热器、冷凝器，T形翅片管重沸器，浮头式双弓形及三弓形折流板换热器)中各个部件的计算方法也要做相应修改。2OOO年根据“全国容委会”和“换热器分会”的计划，要求LPEC负责对国标换热器JB/T47l4_-92和JB/T4717—92中浮头盖部分的各个参数进行修订，且要求全部出计算书。由于标准中公式的修改，该部件的计算程序也要相应修改，为此作者按GB151-1999中的要求编制了浮头盖部分的计算软件，但在对标准换热器浮头法兰系列重新进行校核计算过程中，发现压力较高、直径较大的换热器在用受外压计算浮头法兰厚度时，计算所需厚度很大，计算结果很不理想。而浮头法兰厚度计算结果对换热器节约材料，减少加工难度，降低成本，确保使用安全，都具有重要意义。困此，针对计算时出现的情况，简要阐述计算时应注意的问题。 l 几个问题的考虑

一般情况下，在计算浮头法兰厚度时，首先必须假设法兰厚度δf，无折边球形封头装入深度h，然后进行计算，要取得法兰的合理计算厚度必须反复试算，直至取得的假设厚度与实际计算厚度相接近。浮头法兰的厚度取决于强度和结构两个方面，强度包括法兰在管程压力和壳程压力单独作用下的厚度计算，并应分别考虑预紧和操作两种情况;结构方面受球冠形封头焊入法兰深度的影响很大。 1.1 压力对厚度的影响

浮头法兰的厚度取决于管程压力和壳程压力单独作用时预紧及操作两种状态的强度要求。 (1)管程压力(Pt)作用时

在Pt作用下(法兰受力状况见图1)，按照GB151~1991中规定的公式，分别计算出预紧螺栓时的力矩和操作情况下法兰的总力矩，从而计算出在管程压力作用下预紧时法兰的计算厚度和操作时法兰的计算厚度，取其大者作为浮头法兰的厚度。

(2)壳程压力(Ps) 作用时

在Ps 作用下，法兰受力状况见图2。不能简单地按照GB151—1991中的公式计算，因为Ps作用下浮头法兰实际上是受外压作用，因此流体压力引起的总轴向力F和操作状态下需要的最小垫片压紧力F。相反，因此，操作状态下需要的最小螺栓载荷Wp=Fp -F;另外在计算预紧状态下螺栓的设计载荷W(W=0.5(Am+Ab)[σ]b，Am，Ab分别表示需要的和实际使用的螺栓总截面积)时，Am应取预紧状态下需要的最小螺栓总截面积，然后分别计算出预紧螺栓时的力矩和操作情况下法兰的总力矩，从而计算出在壳程压力作用下预紧时法兰的计算厚度和操作时法兰的计算厚度，取其大者作为浮头法兰的厚度。

以上两点是在计算壳程压力Ps作用下浮头法兰厚度时所必须注意的，如果按预紧和操作情况下需要的最小螺栓总截面积中的大者计算时，就有可能在个别情况下浮头法兰的厚度会非常大，甚至相邻直径浮头法兰厚度跳跃性很大。这是因为：在外压(即Ps)较小时，预紧起主要作用，Am取预紧状态下需要的最小螺栓总截面积，受力和计算公式不矛盾，计算结果也是正确的;外压较高时，操作载荷作为设计载荷，如果仍按计算公式计算而不考虑实际情况，就会出现在外压作用下需要很大厚度才能满足计算要求的不合理结果。

综上所述，在内压作用下，应分别计算预紧和操作状态下法兰的受力情况，分别计算预紧状态和操作状态下浮头法兰的计算厚度;在外压作用下，只要保证预紧状态下螺栓的计算面积，保证该状态下螺栓的设计载荷W，计算出的浮头法兰厚度即可满足要求。 1.2 球冠形封头焊入法兰的深度(h)对法兰结构的影响

通常情况下，h值对浮头法兰的计算厚度有着不可忽视的影响。在Pt 作用下，浮头法兰受力情况见图l，作用于法兰的力FD，n，FG对法兰产生的力矩方向是逆时针的。为了减少法兰所受力矩，一般应将Fr作用位置设于法兰形心的上方，使力矩FrLr的方向和FD，n，FG产生的力矩抵消一部分，使Ps作用下的法兰静力矩减小，如果Fr作用位置位于形心下方，则会使法兰静力矩因两者叠加而使法兰厚度大增，因此，在Ps作用下，h值越小，Lr距离形心的距离就

越大，从而使浮头法兰所承受的静力矩就越小，所计算出来的浮头法兰的厚度就越小。在Ps作用下，浮头法兰受力情况见图2，也应该是h值越小，Lr距离形心的距离就越大。但实际上并非如此，通过大量的计算结果表明：在Ps作用下，Fr产生的力矩FrLr一般大于由FD， 产生的力矩，69份计算结果，只有3份例外;一般情况下，h值越大，Lr距离形心的距离就越小，从而使浮头法兰所承受的静力矩就越小，所计算出来的浮头法兰的厚度也就越小。 2 结束语

浮头法兰厚度的计算是整个浮头法兰设计的关键，大量的计算结果表明，在有些工况，仅考虑强度而忽略结构参数的优化，有可能造成材料的极大浪费。因此，必须从强度方面和结构方面综合考虑。在优化结构的条件下，如果是预紧起作用，就尽量减小预紧时螺栓载荷，即减少预紧时的法兰力矩;如果是操作状态起作用，就应使浮头法兰在内、外压作用下所受的静力矩为最小，这样既保证安全使用又能节约材料，提高经济性。