机床法兰盘的加工工艺及专用夹具设计说明书--大学毕业设计论文.doc

机械制造工艺学课程设计实例

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目 设计“法兰盘”零件的机械
加工工艺规程及工艺装备

班 级 机自1201班
学 生 潘常良
指导教师 丁红钢
日 期

前 言 1
1　零件的分析 2
1.1 零件的主要技术要求 2
1.2 工艺分析 2
1.2.1 以φ45为中心的加工表面 2
1.2.2 以φ20为中心的加工表面 2
2 工艺规程设计 3
2.1 确定毛坯的制造形式 3
2.1.1 选用材料 3
2.1.2 生产类型 3
2.2 基面的选择 3
2.2.1 粗基准的选择 3
2.2.2 精基准的选择 3
2.3 制定工艺路线 4
2.3.1 工艺方案（一） 4
2.3.2 工艺方案（二） 4
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6
2.5 确定切削用量及基本用时 9
3 夹具设计 19
3.1问题的提出 19
3.2 夹具设计 19
3.2.1 定位机构 19
3.2.2夹紧机构 20
3.2.3机床夹具的总体形式 23
3.2.4 绘制夹具零件图 24
3.2.5 绘制夹具装配图 24
结论 26
参 考 文 献 26

机械制造工艺设计
前 言
机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。
机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%～60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。
纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识——技术——产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。
此次设计的是CA6140车床法兰盘及夹具设计。首先，对工件进行分析得出工艺路线；再着重进行夹具的设计，其中包括定位的设计、夹紧力 的设计，夹紧和定位原件的选。
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。

1　零件的分析
1.1 零件的作用和主要技术要求
1.1.1 零件的作用
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Φ100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Φ4mm
上部为Φ6mm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。
1.1.2 零件的主要技术要求
1、法兰盘有两组加工表面，有一定的位置要求。
2、φ100左和φ90右端面有对轴的圆跳动度均为0.03。
3、孔20mm要求加工粗糙度为1.6，上下两面粗糙度为0.8。
4、工件材料为HT200，铸件。
1.2 工艺分析
CA6140车床共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1.2.1 以φ45为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ100，φ90，φ45的外轮廓，以及其左右端面，φ100左和φ90右端面与孔的中心线有位置要求，Φ45抛光。这三个外轮廓都没有高的位置度要求。
1.2.2 以φ20为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ20的孔，以及其左右两个端面。这两组表面有一定的粗糙度要求。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。
为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和精加工。整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。

2 工艺规程设计
2.1 确定毛坯的制造形式
2.1.1 选用材料
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。
2.1.2 生产类型
考虑到机车在运行中要经常加速及正，反向操作，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
2.2 基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证。生产率得以提高；否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件成批报废，使生产无法正常进行。
2.2.1 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φ100的加工外轮廓表面作为粗基准，利用三爪限制5个自由度，通过尾座限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行车削。
2.2.2 精基准的选择
精基准就是以加工过的表面进行定位的基准。选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则
1、基准重合的原则
2、基准不变的原则
3、互为基准，反复加工的原则
4、自为基准的原则
5、应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简单。考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求我选用底面为精基准，并采用一面两孔的形式定位，限制6个自由度为完全定位。

2.3 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用机床与专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
2.3.1 工艺方案（一）
制定工艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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。
方案一
工序1 钻，扩孔Φ20，倒角45°
工序2 粗车 半精车两孔Φ20端面
工序3 粗车 半车镗Φ100外轮廓，倒角45°
工序4 粗车 半精车Φ90外轮廓，倒角45°
工序5 粗车 半精车左Φ45圆柱侧面
工序6 粗车 半精车右Φ45圆柱侧面
工序7 粗磨Φ45圆柱侧面
工序8  钻四个Φ9mm的孔
工序9  钻Φ4mm、扩铰孔Φ6mm
工序10  半精磨粗车Φ45圆柱侧面
工序11 将B面抛光
工序12 Φ100mm外圆刻字
工序13  Φ100mm无光镀铬
工序14   检验
工序15  入库
2.3.2 工艺方案（二）
工序1 粗车左边φ100，φ45，φ90外圆，粗车各端面，粗车φ90的倒角，φ100的倒角，镗φ18的孔　
工序2 粗车右φ45的外圆，粗车3×2的槽，R5的圆角，铰φ20的孔
工序3 半精车左端φ100，左右端φ45外圆以及各端面3×2的槽，R5的圆角
工序4 粗铣φ45右端面
工序5 粗，精铣φ100左端面
工序6 钻四个φ9的孔
工序7 钻，铰左面F面上的台阶孔
工序8 钳工去毛刺
工序9 粗，精磨φ100，φ90，φ45的外圆。
工序10 B面抛光
工序11 φ100的左端面刻字
工序12 φ100的外圆无光渡铬
工序13 检验
工序14 入库
经过综合考虑CA6140车床的法兰盘工艺路线方案:
工序1 粗车左边φ100，φ45，φ90外圆，粗车各端面，粗车φ90的倒角，φ100的倒角，镗φ18的孔　
工序2 粗车右φ45的外圆，粗车3×2的槽，R5的圆角，铰φ20的孔
工序3 半精车左端φ100，左右端φ45外圆以及各端面 3×2的槽，R5的圆角
工序4 粗铣φ45的右端面 ，粗、精铣φ100左端面
工序5 钻四个φ9的孔
工序6 钻，铰左面F面上的台阶孔
工序7 钳工去毛刺
工序8 粗，精磨φ100，φ90，φ45的外圆。
工序9 B面抛光
工序10 φ100的左端面刻字,φ100的外圆无光渡铬
工序11 检验
工序12 入库
本道工序主要用到一个专门夹具用来夹住左端φ100的圆盘，且效率较高，而且位置精度较易保证。工序安排使时间较为合理，设计基准和工艺基准重合。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“法兰盘” 零件材料为HT200钢，硬度207241HBS，毛坯重量约为2kg，生产类型为中批生产，毛坯采用铸造。
根据上述原始资料加工工艺，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如下：
1.Φ 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
工序尺寸及偏差
精磨外圆
0.2
45
0.017
Φ
精车外圆
0.4
45.2
0.039
Φ
半精车外圆
1.4
45.6
0.1
Φ
粗车外圆
3
47
0.3
Φ
毛坯
5
50
1.0
Φ
2.外圆表面Φmm
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
工序尺寸及偏差
精车外圆
0.5
100
0.24
Φ
半精车外圆
1.5
100．5
0.30
Φ
粗车外圆
4
102
0.6
Φ
毛坯
6
106
1.6
Φ
3. B面Φ
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
0.6
45
0.6
Φ
半精车外圆
1.4
45.6
0.7
Φ
粗车
2
47
1.0
Φ
毛坯
4
49
2.0
Φ
4. B面中两个端面：
工序名称
工序余量
精车
0.2
半精车
0.8
粗车
2
毛坯
3
5. 孔Φ20mm
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
精铰
0.1
20
0.045
Φ20
铰孔
0.2
19.9
0.084
Φ19.9
扩孔
1.7
19.7
0.1
Φ19.7
钻孔
18
18
+0.6
Φ18
毛坯
20
0

6.Φmm外圆
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
0.5
90
0.6
Φ
半精车外圆
1.5
90.5
0.7
Φ
粗车
4
92
1.0
Φ
毛坯
6
96
2.0
Φ
7．Φmm的端面
1）按照《工艺手册》表6-28，铸件重量为2.8kg，Φmm端面的单边加工余量为2.0～3.0，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；
Φmm端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：

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
毛坯
粗车
半精车
精车
加工前尺寸
最大

96.7
95.2
94.6
最小

95.2
94.88
94.48
加工
后尺寸
最大
96.7
95.2
94.6
94.04
最小
95.2
94.88
94.48
93.96
加工余量
2
1.2
0.6
0.2
加工公差

-0.32
-0.12
-0.08
根据以上尺寸的公差和加工余量来确定此法兰盘的毛坯图。
2.5 确定切削用量及基本用时
工序1 粗车 半精车Φ100左端面，Φ100，Φ190，左Φ45外轮廓及倒角
（1）确定车刀 90 45刀
（2）切削深度现在全部切除
进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2可得

（3）确定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（4）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

（5）切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检验机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序2 车右Φ45外圆及端面，3×2槽R5圆角
（1）确定车刀 刀
（2）切削深度现在全部切除
（3）进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2可得

（4）确定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（5）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检验机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序3 粗车，半精车右φ45外轮廓及其余端面，3×2槽R5圆角
（1）确定车刀 刀
（2）切削深度现在全部切除
（3）进给量根据表《机械加工工艺手册》表27-2选
计算切削速度《机械加工工艺手册》表27-2可得

（4）确定主轴转速

取n=480则实际切削速度为165.8r/min
（5）计算所需功率
主切削力F2按《机械加工工艺手册》表27-14
主切削力
其中CF2=650 XF2=1.0 YF2=0.75 nF2=0.15
《机械加工工艺手册》表27-15

切削时消耗功率Pc为
Kw
（6）检验机进给采流强度
径向切削力按《机械加工工艺手册》表27-14

其中

则
轴向切削力
其中

联机床与导轨与床鞍之间的摩擦系数 则切削力在纵向进给方向进给机构的后则力为

（7）切削工时

工序4 钻，扩φ20，车倒角
1 选择钻头
选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18
钻头几何形状(表2.1及表2.2)
双锥,修磨横刃β=30° 2φ=100° bξ=3.5 α0=11° b=2mm L=4mm
2.选择切削刀具
①进给量f
1.按加工要求决定进给量: 根据表2.7 当加工要求为H12~HB 精度
铸铁HBS>200 d0=18mm f=0.43~0.53mm/r
由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1 
f= 0.43~0.53 mm/r
2.按钻头强度决定进给量
根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
3.按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9当HBS﹥210、d0≦20.5，机床进给机构允许的轴向力为6960N
(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见《机械工艺设计手册》表4.2-11，进给量为0.6mm/r
从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.43~0.53mm/r
根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r
②决定钻头磨纯标准及寿命 由表2.12，当d0=18时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命T=60min
③切削进度
由表2.15 HBS 170~240, f=0.5mm/r, d>20, Vc=16m/min
 n =1000V/πd0=1000×16/(3.14×20)=254.7r/min
④检验机床扭矩及功率
根据表2.20 当f=0.5mm/r d0<19 时 Nt=64.45 N*M
根据Z3025 钻床说明书 当Nc=250r/min 时 Mm=80 N*M
根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r Vc=16m/min 时
Pc=1.1KW
查《机械加工设计手册》表4.2-11得， PE=2.2KW
由于MC<Mm ，PC<PE 故选择之切削用量可用,即
f =0.5min/r
NC=250r/min 
VC=16m/min
⒊计算基本工时
Tm =L/NF
L=L+Y+Δ,L=30 mm ,入切量及超切量由表2.29可查出Y+Δ=10mm
TM=L/NF=(30+10)/(250×0.5)=0.32min
两孔TM =0.32×0.2=0.64min
工序5 粗铣、半精铣φ90左右两端面
1.选择工具  由表《机械加工切削手册》
１>根据表1.2可选择YG6硬质合金刀具
根据表3.1可得，铣前深度为ap≦4,铣削宽度为ae≦90,端铣刀直径为D0=100mm
由于采用标准硬质合金端铣刀,故齿数Z=10
2>铣刀几何形状查表3.2
由于HBS=200150 γ0=00 α0=80 Kr=450 Kr1=300
Kr2=50 λ=-20°α0=80 bp=1.2
2选择切削用量
13>  决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12.5~6.3 所以可以在一次走刀内切完)
ap=h=2mm
14>  决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW
查表3.5时 fz=0.14~0.24mm/z 取fz=0.18
15>  选择铣刀磨损标准及刀具寿命
根据表3.7 铣刀刀齿、刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5
由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8)
16>  根据(表3.16)当d0=100mm 、Z=10、 ap=2 、fz=0.18 、Vi=98m/min、
Nt=32r/min、Vft=490mm/min
各修正系数为: kmv=kmn=kmvf=0.89
Ksv=ksn=ksvf=0.8
故:Vc=Vt kv=98×0.89×0.8=70m/min
n=nt kn=322×0.89×0.8=230r/min
Vf=Vft kvt=490×0.89×0.8=350.3mm/min
根据X52K型立铣说明书《机械加工设计手册》表4.2-35可选择
n =300r/min  Vfc=375mm/min
因此 实际切削速度和每齿进给量为
VC=πd0n/1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min
Fzc=vfc/(nc×Z)=375/300×10=0.125mm/z
17>  根据机床功率:
根据表3.24 当HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2 d=100 Z=10 Vf=375mm/min
近似Pcc=3.8KW
根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW
故Pcc<Pcm 因此所选择的切削用量可以采用即
ap=2 Vf=375mm/min n=300r/min Vc=94.2m/min fz=0.125mm/z
18>  计算基本工时tm = L/vf
式中L=176mm，根据表3.26可得，对称安装铣刀，入切量及超切量 Y+Δ=35 则 L=(176+35)=221mm 故tm=221/375=0.56min
工序6 钻孔4×Φ9
一.钻孔φ4
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=8.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2) 双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12°φ=55°
2.选择切削用量
1>按加工要求决定进给量
根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
工序7 钻孔φ4及φ6孔
一.钻孔φ4
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工要求决定进给量
根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L/nf=L+Y+Δ/nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
二.扩φ6
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=3.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°  be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
1>按加工要求决定进给量
根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
2>决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=4时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
3>决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm Vc=22 m/min
n =1000V/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。
工序八 粗精磨Φ100左端面，Φ90右端面，Φ45-0.6外圆，抛光，Φ100左端面刻字，无光镀鉻

3 夹具设计
3.1问题的提出
本次设计是要为法兰盘中的两平面的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成铣两平面工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。
零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。
3.2 夹具设计
3.2.1 定位机构

图3-1-1定位心轴和大平面
在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。
根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。
设计夹具是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为基准，均应符合六点定位原理。
由于该零件的加工是铣两平面并以φ30孔内表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的Y，Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。
3.2.2夹紧机构
1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。
2 .夹紧力的方向的确定：
1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。
2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。
3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。
3 .夹紧力的作用点的选择：
1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。
2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。
4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。
4. 选择夹紧机构：
设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：
1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。
2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。
3)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
4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。
5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、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。

图3-1-2夹紧机构
选用压板夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。
压板夹紧机构的特点：①结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；②自锁性能好操；③扩力比80以上，行程S不受限制；④加紧工作慢，效力低。
5.切削力及夹紧力计算
刀具：锯片铣刀 d=Φ160mm
由《机械制造工艺设计手册》P 可查得
切向力
铣削扭矩
切削功率 Pm=2πM·n·10(kw)
式中：
C=54

x=1
y=0.8

d=160
k=0.86
fz=0.14
n=60
所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有：

故： F=77.88x2=155.76N
M=6.230x2=12.460(N·m)
P=2.349x2=4.698(kw)
水平分力：F1=1.1F=171.336N
垂直分力：F2=0.3F=46.728N
安全系数：K=K1*K2*K3*K4=1.2*1.1*1.1*1=1.452
故 F3=K*F1=1.452*171.336=248.78N
所需夹紧力为 N=F3/(f1+f2)=248.78/(0.3+0.3)=414.63N
本设计采用铰链夹紧机构。气缸尺寸为d=24mm,D=45mm，输入端气压P1=0.8MPa，输出端气压P2=0.2MPa,机械效率为0.7
则气缸工作时所能产生的压力为
根据机械制造工艺学课程设计指导书可知，设计的铰链机构夹紧力

故本夹具可安全工作。
6. 定位误差分析
夹具的主要定位元件为浮动支撑板和定位销。支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.05；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.05。
夹具的主要定位元件为长定位销限制了4个自由度,另一端面限制1个自由度,绕轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。

3.2.3机床夹具的总体形式
机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。
夹具的组成归纳为：
1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。
2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。
3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。
4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。
5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。
6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。
确定夹具体
夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。
确定联接体
联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。
3.2.4 绘制夹具零件图
对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。
1.零件图尽可能按1:1绘制。
2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。
3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。
4.零件图名称：零件图1夹具体
3.2.5 绘制夹具装配图

图3-1-3 夹具图
1.装配图按1:1.5的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。
2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。
3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。
4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。
此机床夹具要用到的零件如下：
（1） 螺纹加紧机构压板
（2） 六角螺母-C级
（3） 双头螺柱
（4） 螺栓
（5） 压爪
（6） 六角螺母-C级
（7） 定位大平面
（8） DQG型气缸
（9） 开口垫圈
（10）铰链机构
（11）内六角圆柱头螺钉
（12）定位心轴
（13）夹具体
（14）对刀块
5.标注必要的尺寸、配合、公差等
(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。
(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。
(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。
(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。
(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。
6.夹具装备图上应标注的技术要求
(1)定位