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钻床夹具设计说明书

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2020年4月19日
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机电及自动化学院

机械专业课程
夹具课程设计

设计题目：法兰盘钻孔夹具设计

班 级： 08机制2班
学 号：
姓 名： 周振浩
指导老师： 郑清娟

1月

目录

一.序言 …………………………………………………………………… 3

二.零件工艺分析 ………………………………………………………… 3

三.零件工艺路线分析 …………………………………………………… 4

四. 夹具设计任务介绍……………………………………………………6

五. 夹具设计 ………………………………………………………………8
1 定位基准的选择 ……………………………………………………8
2 加紧机构的选择………………………………………………8
3 定位误差分析 ……………………………………………………… 10
4 夹紧力的计算 …………………………………………12

六．夹具的零件分析 ………………………………………………………………12

七．设计小结 ………………………………………………………………12

八. 参考书目 …………………………………………………………………13

序言

夹具设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。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。
1. 运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。
2. 培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤
3. 学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。
4. 进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。
对我而言，此次课程设计是一次难得的实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。从中锻炼着我们的分析问题，解决问题的能力。特别对于机械制造方向的学生，为了更好的接触真正的生产加工，步入社会，这次设计是个很好的锻炼机会。

二．零件的工艺分析

1.1零件的作用
法兰盘是用于管道连接。法兰盘连接时成对使用，并附有法兰垫圈，用螺栓紧固在一起，实现管道连接。题目CA6140车床法兰盘，位于车床丝杆末端，主要作用是表明刻度，实现纵向进给。

1.2 零件的工艺分析
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Φ20为中心 ,包括:两个Φmm的端面, 尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔. Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.
这组加工表面是以Φ20mm为中心,其余加工面都与它有位置关系,能够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,然后再加工其它加工表面.

三.零件工艺路线分析

工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
工序 3 钻、扩、粗绞Φ20的孔
工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角
工序 7 精绞Φ20的孔
工序 8 精铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 9 钻 4-Φ9的孔
工序 10 钻Φ4孔，钻、绞Φ6孔
工序 11 磨削Φ100端面、Φ45的外圆柱面 Φ90端面
工序 12 精磨B面 Φ90左端面
工序 13 精磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序 13 刻线刻字 镀铬
工序 15 检测入库
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

钻4-Φ9的孔具体工艺过程
(1) 4-Φ9mm孔
机床：Z525立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9.
1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 削速度　　根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=30m/min.
3) 定机床主轴转速　　
ns== 1061r/min
按机床说明书(见《机械加工工艺设计简明手册),与1061r/min相近的机床转速为1012r/min。现选取=1012r/min。
因此实际切削速度
==
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t=i ;其中l=8mm; =4mm; =3mm;
t= ==0.11(min)
由于有四个孔因此切削工时为4 t=0.44min

四. 夹具设计任务介绍：

CA6140法兰盘钻4xф9孔的夹具设计
由于零件图上无要求，因此加工过程中无特别要求。
零件三维模型截图如下：

图一

图二
端盖零件二维图

图三
设计任务书
设计题目：钻孔夹具设计
设计清单：
1、用三维工程软件（PROE）设计夹具装配图及零件图。
2、夹具总装图（AUTOCAD）。
3、主要非标准件零件图（AUTOCAD）。
4、设计说明书（需含夹具设计方案、夹具设计原理说明、定位误差分析和夹紧力计算）。
5、以上所有资料为纸质版和电子版。

五. 夹具设计

1.定位基准的选择
由零件图可知，以底面为主要定位面，孔Φ20为定位孔，设计专用夹具。这种设计是合理的，底面定位限制了 。三个自由度，圆柱短销限制了。只有没限制。她一方面保证了加工基准与设计基准的统一，另一方面孔Φ20是经精加工过的，精度高，保证加工精度的要求，同时还保证这个孔是以Φ20还有底面为基准加工的，这样就能够满足基准要求。然后是完全定位，满足加工要求。

2.夹紧机构选择
此零件的可夹面较少且可夹面的面积不大，经考虑故采用移动压板机构进行夹紧。

总装配图如图所示

图四（方案1）

图五（方案一）

图六（方案2）

图七（方案2）
从实用性 简易方便及有利于生产方面考虑 采用方案1
3.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固定式圆柱定位销
本夹具的主要定位元件为定位销，结构简单且便于更换。该定位销的主要定位尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为φ20。由于定位销的下端经过过盈配合与钻模体连接在一起，而且保证上端定位销的高度尺寸，因此定位销较小圆柱体的直径取为φ12。
（2）定位误差的计算：
定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足装夹+对定+过程≤T，即可认为定位方案符合加工要求。

定位误差是由于工件在夹具体（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。定位误差主要的来源有两方面：（1）由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差。（2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。
对于钻孔产生定位误差的原因有两个：一个是心轴，一个是个钻模套。由于端面是经过精加工了的，基准是重合的，因此在端面上的定位误差不存在。

（a）基准不重合误差
由于设计基准为内孔轴线，定位基准是心轴轴线，二者是重合的，因此心轴的基准不重合误差：
（b）基准位移误差
由于心轴垂直放置，工件可与心轴任意边接触，此时基准位移误差：

（c）心轴定位误差
因此心轴定位误差等于心轴基准不重合误差和基准位移误差的总和：

（d）钻模套定位误差:
钻模套固定在钻模板上，故存在一个与地面的垂直度误差，且由于钻套安装过程中会与心轴产生一定同轴度误差，因此钻模套的定位误差：
（e）总定位误差:
综上所述总的定位误差为：

4、夹紧力的计算

由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，因此当其它切削分力较小时，一般能够不必计算，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。

根据（《机械加工工艺手册》 李洪 主编 ）表2.4-69
根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9.
进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r

钻孔时的切削力为：

N
六、夹具的零件分析
主要零件的选择
夹具体：由于工件形状和尺寸所限，采用翻板式。钻模体的形状较为复杂，因此采用铸造而不采用锻造。又因为钻模体的凸台表面需要与工件进行配合，因此凸台部分需经过粗铣-半精铣-精铣达到所要求的加工精度，而定位孔要与定位销配合，且为了加工方便，做成通孔，并进行精加工。
钻模板：采用铸造方式成型。对于与其它零件进行配合的断面和孔采用机加工，以达到所需要的精度。
定位销，活动V形块，钻套，衬套等：由于是标准件，故可根据工件形状和手册确定。

七．设计小结
《专业课程综合设计课程设计》安排在大四上学期，是在我们学完了《机械制造基础》、《机械设计》、《机械原理》、《公差与配合》等主要专业基础课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行得又一次实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固和深化。而限于编者水平有限，说明书中难免有缺点、错误，欢迎老师批评指示。

八. 参考书目
机床夹具设计原理 龚定安 蔡建国陕西科学技术出版社出版 1981 08
机床夹具图册 孙巳德 机械工业出版社 1983
机械制图 大连理工大学工程画教研室 高等教育出版社
机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 1979
互换性与测量技术基础 李军 华中科技大学出版社