法蘭零件夾具設計1

1、前 言機械制造工藝課程設計使我們學完了機械制造技術，機械制造裝備設計，機械制造工藝學等課程，進行了生產(chǎn)實習之后，所進行的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)。其主要目的是讓學生不所學的工藝理論和實踐知識在實踐的工藝，夾具設計中綜合地加以應用，進而得以加深和發(fā)展，提高學生分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和從事工作奠定了一定基礎。通過本次課程設計，我們在下述方面可以得以鍛煉：1) 能熟練的運用機械制造工藝學及相關課程的基本理論，以及在生產(chǎn)實習 中所學到的實踐知識，正確的分析和解決一個零件在加工中的定位，加緊和工藝路線地合理擬定等問題，從而保證零件制造的質量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。2) 通過夾具的工藝，

2、進一步提高了我們的結構設計能力，你能夠根據(jù)被加工零件的加工要求設計出高效省力，既經(jīng)濟合理有能保證質量的夾具。3) 進一步提高我們的計算設計制圖能力，能比較專業(yè)熟練地查閱和使用各種技術資料。4) 在設計制造中培養(yǎng)我們嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和獨立的工作能力。在設計中，由于理論知識和實踐經(jīng)驗不足，設計中的不妥之處，敬請老師批評指正。一、 零件的分析（一）零件的功用： 機械制造工藝設計我們組的零件是法蘭，法蘭的種類很多，用途也很廣。法蘭的一端可以是封閉的，用于變速箱用于變速箱主軸側面，阻止外界灰塵進入箱體內(nèi)，也可用于固定軸承，起到軸向定位的作用，本例中的法蘭，其內(nèi)部有的螺紋可以起到定位軸的零件作用，外圓和一端

3、面均有Ra=1.6的配合要求，和4-起到固定法蘭的作用。（二）零件的工藝分析：由零件圖可以看出，該法蘭的結構不是很復雜，加工表面也不多，加工精度要求也不大，但主要注意其位置精度要求。下面將主要表面分為四部分，見圖1-1。1、以內(nèi)孔為中心的一組加工面：這組加工面包括：孔、M901.5螺紋孔及其倒角。2、以外圓為中心的一組加工面：這組加工面包括：外圓、及其倒角。3、以定位的兩個孔這組加工面包括：孔和4-孔。4、左右端面：這組加工面包括：的端面和4-表面的端面和的端面。以上各表面的主要技術要求如下： 1、孔的表面粗糙度為Ra=3.2，M901.5螺紋的表面粗糙度為Ra=3.2。2、外圓mm的Ra=1

4、.6，同軸度要求為0.02，倒角為145°，mm表面粗糙度為Ra=3.2。3、4-mm的端面與軸心線有位置0.02mm的要求。其Ra為1.6。4、孔4-mm和mm。零件要求調質HRC3045，其坯重為2.2kg。由分析可知，四組加工表面可以選擇其中一組表面為粗基準進行加工，然后再以加工過的表面為精基準加工其他各組表面，并保證他們之間的相互位置精度。二、 零件的工藝規(guī)程設計（一）確定零件的生產(chǎn)類型：零件的生產(chǎn)綱領為：N=Q·n（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，產(chǎn)品年產(chǎn)量Q為臺/年, 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為n件/臺，零件備品率為a%，零件廢品率為b%。從初始資料和計算結

5、果可知，該零件為中批生產(chǎn)。（二）確定零件毛坯的制造形式：零件為45鋼，在工作時法蘭在某些場面要經(jīng)常正反轉，與接觸表面受摩擦作用，所以零件在工作過程中受到交變載荷和沖擊載荷，要求有較高的強度，因此應該選擇鍛件毛坯。由于零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)綱領達到中批生產(chǎn)水平，可以采用模鍛成型，這對于提高生產(chǎn)率，減少切削加工的勞動量，保證加工精度，都是有利的。(三)擬定零件的機械加工工藝路線：1、定位基準的選擇：定位基準的選擇是擬定零件的機械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作。基面選擇正確、合理與否，將直接影響工件的技工質量和生產(chǎn)率。在選擇定位基準時，需要同時考慮一下三個問題：（1）以哪一個表面作為加

6、工時的精基面或統(tǒng)一基準，才能保證加工時精度，使整個機械加工工藝過程順利地進行。（2）為加工上述精基面或統(tǒng)一基準，應采用哪一個表面作為精基面。（3）是否有個別工序為了特殊的加工要求，需要采用統(tǒng)一基準以外的精基面。另外，我們還應從粗精基準選擇的基本原則為出發(fā)點： a“基準重合”原則。應盡量選擇被加工表面的設計基準為精基準。 b.“基準統(tǒng)一”原則。應選擇多個表面加工都能使用的表面作為基準。 c.“互為基準”原則。當兩個表面相互位置精度和其自身尺寸及形狀精度都要求很高時，可互為基準，反復進行加工。 d.“自為基準”原則。在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均勻，應盡量選擇加工表面本身作為基準。2

7、、粗基準選擇： a.如果必須保證工件某重要表面的余量均勻，應選擇該表面作為粗基準。 b.應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。 c.應盡量選擇與加工表面的位置精度要求較高的非加工面為粗基準。 d.選作粗基準的表面，應盡可能平整光潔，不能有飛邊。澆冒口及其他缺陷，以保證定位準確可靠。. e.粗基準一般只使用一次，不再重復使用。 精基面選擇：根據(jù)精基面的選擇原則。選擇精基面時，首先應考慮基準重合問題，即在可能的情況下，應盡量選擇螺紋孔和端面作為精基準。根據(jù)該工件的特點和加工要求，選擇螺紋孔和端面作為精基面。加工，等主要尺寸以螺紋孔和右端面作為精面。這樣才能實現(xiàn)同軸度和位置的要求。對于有相互位置要求，

8、加工笫一個孔時應以螺紋孔和右端面為精基準。其余三個孔應以螺紋孔和已加工出的孔作為精基準，實現(xiàn)周向定位。 粗基面選擇：為了加工出上述精基面，很顯然，應以外圓和一個端面作為粗基面，鏜，半精鏜內(nèi)孔。零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還需考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟方面的要求，在選擇時，應根據(jù)各種加工方法的特點及其經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求，慎重決定。 該工件毛壞經(jīng)模鍛成型，根據(jù)表2-9得知孔已鍛出。金屬加工工藝及工裝設計黃如林主編。其各表面加工方法選擇如下： 孔，螺紋孔 粗鏜精鏜； 各外圓表面 粗車精車； ， 鉆鉸； 螺紋孔 車螺紋。 3

9、、零件各表面加工順序的確定：1）加工階段的劃分：為達到規(guī)定的技術要求，該法蘭盤的加工可分為如下三個加工階段： a.粗加工階段：車外圓，端面，內(nèi)孔； b.半精加工階段：以精車后為主要精基準，精車，外圓，端面； c.精加工階段：以端面和孔定位，加工另外三個孔。 對于精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很?。耙陨希┑牧慵?，還需要專門精度和減小表面粗糙度為主，一般不用糾正形狀精度和位置精度。 2）加工工序的安排：a.機械加工順序的安排：根據(jù)機械加工順序安排時應遵循的原則，考慮到該工件的具體特點，先安排外圓，端面，內(nèi)孔的加工。由于螺紋內(nèi)孔是主要精基準，又由于車螺紋后作為定位基準，會破壞螺紋，須以精加工

10、后的未車螺紋之前的內(nèi)孔作為主要精基準，精車外圓，端面，然后加工出一個孔，最后加工出四個孔。b.熱處理工序的安排：由于毛坯為模鍛件，在機械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次熱處理調質處理，以獲得均勻細致的回火索氏體，提高零件的綜合力學性能。c.輔助工序安排：檢驗工序：在熱處理工序后安排中間檢驗工序，最后安排終結檢驗工序。在終檢前應安排清洗工序，最后將零件油封，入庫。3）工序的組合：在確定加工順序后，根據(jù)該工件的生產(chǎn)規(guī)模以及工件的結構特點與技術條件，為了盡可能地減少工件的安裝次數(shù)，在一次安裝中加工多個表面，以便于保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機

11、床配以專用夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。工序集中和分散各有特點，應根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領，技術要求，現(xiàn)場的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品的發(fā)展情況來綜合考慮。一般情況下，單件小批生產(chǎn)適于采用工序集中的原則。而大批量生產(chǎn)則可以集中，也可以分散。由于數(shù)控機床，加工中心，柔性制造系統(tǒng)等的發(fā)展，今后發(fā)展趨向于采用工序集中且柔性較高的原則來組織生產(chǎn)。零件法蘭由于是中批生產(chǎn)，又考慮到該零件結構特點，選用通用機床配以夾具，這樣得到零件的工藝路線如下：（1）下料；（2）鍛造毛坯；（3）正火；（4）粗車小端外圓，端面，鏜孔及倒角；（5）粗車大端外圓，端面，鏜孔及倒角；（6）調質處理；（7）檢驗；（8）精車各檔外圓，端面，倒

12、角，攻螺紋；（9）鉆孔，锪孔直到；（10）清洗；（11）檢驗；（12）油封，入庫。以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和工序卡片。（四）確定加工余量：合理選擇加工余量對零件的加工質量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大，則浪費材料及工時，增加機床和刀具的消耗；余量過小，則不能去掉加工前存在的誤差和缺陷層，影響加工質量，造成廢品。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。故應在保證在保證加工質量的前提下盡量減少加工余量。確定工序加工余量的方法有以下三種：1）分析計算法；2）查表修正法；3）經(jīng)驗估算法。工藝路線確定后，就要計算各個工序加工時所應能達到的工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小，工

13、序尺寸的標注方法，基準選擇中間工序安排等密切相關，是一項繁瑣的工作，但就其性質和特點而言，一般可以歸納為以下兩大類：a.在工藝基準不變的情況下，某表面本身各次加工工序尺寸的計算。對于這類簡單的工序尺寸，當決定了各工序間余量和工序所能達到的加工精度后，就可計算各工序的尺寸和公差。計算順序是從最后一道工序開紿，由后向前推。b.基準不重合時工序尺寸的計算。在零件的加工過程中，為了加工和檢驗方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設計 毛坯圖1-2基準作定位基準，出現(xiàn)基準不重合的情況。形狀較復雜的零件在加工過程中需要多次轉換定位基準，這時工藝尺寸的計算就比較復雜，應利用尺寸鏈原理進行分

14、析和計算，并對工序間余量進行必要的驗算，以確定工序尺寸及其公差。機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質量，余量過大，增加機械加工勞動量，而且增加了材料。刀具能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理安排加工余量。根據(jù)零件毛坯條件：材料為45鋼，硬度為HRC30-45，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用在鍛模毛坯。1、本設計采用查表修正法和經(jīng)驗估計法相結合確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。（1） 外圓表面加工余量小端外圓長度7.5mm，加工表面公差等級為IT6-IT8，表面粗糙度Ra1.6，故鍛造時外徑加工余量按外圓查表得：精車，2Z=1.2；精車可以達到該公差等

15、級，按照“入體原則”，粗車，2Z=5.8；毛坯，2Z=。（2）軸向長度方向加工余量，左、右端面及中間臺階面的加工。余量查表得Z=，故毛坯總長為26±2mm，小端臺階長為13.5±2mm。（3）內(nèi)孔表面加工余量。工件內(nèi)孔為螺紋孔和光孔。由于和相差較小，故鍛造時取統(tǒng)一內(nèi)徑，加工余量按內(nèi)孔查表得：車螺紋M90×1.5，2Z=0.2；精鏜內(nèi)孔88.376，2Z=0.8；精鏜內(nèi)孔86，2Z=8；毛坯81.2±2，2Z=9±2，毛坯圖見1-2，其余各表面加工余量及工序尺寸詳見工序卡片。2、確定各工序所用機床及工藝裝備：零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由

16、使用的機床所決定的。在設計工藝規(guī)程時，主要是選擇機床的種類和型號。選擇時參考有關手冊，產(chǎn)品樣本。選擇工藝裝備即選擇夾具、刀具、量具等，在選擇時應考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型及生產(chǎn)組織結構；產(chǎn)品的通用化程度及產(chǎn)品的壽命周期；現(xiàn)由設備、工藝規(guī)程的特點等情況。由于該工件生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)，根據(jù)工件的結構特點和技術要求，選用通用機床余專用夾具較為合適。具體的選擇如下：（1）粗車各檔外圓、端面，鏜孔及倒角。選用CA6140普通車床。夾具：三爪卡盤。（2）精車134mm右端面。選用CA6140普通車床。夾具：專用心軸。（3）精車左端面及mm。選用CA6140普通車床。夾具：心軸。（4）鉆鉸5.5mm孔。選用Z525。夾具：專用夾具。（5）锪9mm孔。選用Z525。夾具：專用夾具。另外刀具的選擇主要取決于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用機床性能，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求檢驗的精度來選擇。其選擇的型號詳見工序卡片。3、確定切削用量及工時定額：切削用量應在機床、刀具、加工余量等確定以后，綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度