法蘭零件夾具設(shè)計(jì)1

1、前 言機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，機(jī)械制造工藝學(xué)等課程，進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后，所進(jìn)行的一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其主要目的是讓學(xué)生不所學(xué)的工藝?yán)碚摵蛯?shí)踐知識在實(shí)踐的工藝，夾具設(shè)計(jì)中綜合地加以應(yīng)用，進(jìn)而得以加深和發(fā)展，提高學(xué)生分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事工作奠定了一定基礎(chǔ)。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們在下述方面可以得以鍛煉：1) 能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及相關(guān)課程的基本理論，以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí) 中所學(xué)到的實(shí)踐知識，正確的分析和解決一個(gè)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(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。2) 通過夾具的工藝，

2、進(jìn)一步提高了我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，你能夠根據(jù)被加工零件的加工要求設(shè)計(jì)出高效省力，既經(jīng)濟(jì)合理有能保證質(zhì)量的夾具。3) 進(jìn)一步提高我們的計(jì)算設(shè)計(jì)制圖能力，能比較專業(yè)熟練地查閱和使用各種技術(shù)資料。4) 在設(shè)計(jì)制造中培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和獨(dú)立的工作能力。在設(shè)計(jì)中，由于理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)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(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)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(cè)面，阻止外界灰塵進(jìn)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(jié)構(gòu)不是很復(fù)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(gè)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(shù)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(diào)質(zhì)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(zhǔn)進(jìn)行加工，然后再以加工過的表面為精基準(zhǔn)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(shè)計(jì)（一）確定零件的生產(chǎn)類型：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)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(jì)算結(jié)

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(shí)法蘭在某些場面要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，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(qiáng)度，因此應(yīng)該選擇鍛件毛坯。由于零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)綱領(lǐng)達(dá)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(jī)械加工工藝路線：1、定位基準(zhǔn)的選擇：定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件的機(jī)械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇正確、合理與否，將直接影響工件的技工質(zhì)量和生產(chǎn)率。在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，需要同時(shí)考慮一下三個(gè)問題：（1）以哪一個(gè)表面作為加

6、工時(shí)的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工時(shí)精度，使整個(gè)機(jī)械加工工藝過程順利地進(jìn)行。（2）為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個(gè)表面作為精基面。（3）是否有個(gè)別工序?yàn)榱颂厥獾募庸ひ螅枰捎媒y(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。另外，我們還應(yīng)從粗精基準(zhǔn)選擇的基本原則為出發(fā)點(diǎn)： a“基準(zhǔn)重合”原則。應(yīng)盡量選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。 b.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。應(yīng)選擇多個(gè)表面加工都能使用的表面作為基準(zhǔn)。 c.“互為基準(zhǔn)”原則。當(dāng)兩個(gè)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(shí)，可互為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工。 d.“自為基準(zhǔn)”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(yīng)盡量選擇加工表面本身作為基準(zhǔn)。2

7、、粗基準(zhǔn)選擇： a.如果必須保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。 b.應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 c.應(yīng)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(zhǔn)。 d.選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)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(zhǔn)確可靠。. e.粗基準(zhǔn)一般只使用一次，不再重復(fù)使用。 精基面選擇：根據(jù)精基面的選擇原則。選擇精基面時(shí)，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇螺紋孔和端面作為精基準(zhǔn)。根據(jù)該工件的特點(diǎn)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(shí)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(gè)孔時(shí)應(yīng)以螺紋孔和右端面為精基準(zhǔn)。其余三個(gè)孔應(yīng)以螺紋孔和已加工出的孔作為精基準(zhǔn)，實(shí)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(yīng)以外圓和一個(gè)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(jì)方面的要求，在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)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(shè)計(jì)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(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，該法蘭盤的加工可分為如下三個(gè)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(zhǔn)，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(gè)孔。 對于精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很小（及以上，）的零件，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(jī)械加工順序的安排：根據(jù)機(jī)械加工順序安排時(shí)應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點(diǎn)，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(zhǔn)，又由于車螺紋后作為定位基準(zhǔn)，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(zhǔn)，精車外圓，端面，然后加工出一個(gè)孔，最后加工出四個(gè)孔。b.熱處理工序的安排：由于毛坯為模鍛件，在機(jī)械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次熱處理調(diào)質(zhì)處理，以獲得均勻細(xì)致的回火索氏體，提高零件的綜合力學(xué)性能。c.輔助工序安排：檢驗(yàn)工序：在熱處理工序后安排中間檢驗(yàn)工序，最后安排終結(jié)檢驗(yàn)工序。在終檢前應(yīng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)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(gè)表面，以便于保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機(jī)

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(diǎn)，應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，技術(shù)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(jī)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用通用機(jī)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(diào)質(zhì)處理；（7）檢驗(yàn)；（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(yàn)；（12）油封，入庫。以上工藝過程詳見機(jī)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(zhì)量和整個(gè)工藝過程的經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。余量過大，則浪費(fèi)材料及工時(shí)，增加機(jī)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(zhì)量，造成廢品。所以合理確定加工余量是一項(xiàng)很重要的工作。故應(yīng)在保證在保證加工質(zhì)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(jì)算法；2）查表修正法；3）經(jīng)驗(yàn)估算法。工藝路線確定后，就要計(jì)算各個(gè)工序加工時(shí)所應(yīng)能達(dá)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(biāo)注方法，基準(zhǔn)選擇中間工序安排等密切相關(guān)，是一項(xiàng)繁瑣的工作，但就其性質(zhì)和特點(diǎn)而言，一般可以歸納為以下兩大類：a.在工藝基準(zhǔn)不變的情況下，某表面本身各次加工工序尺寸的計(jì)算。對于這類簡單的工序尺寸，當(dāng)決定了各工序間余量和工序所能達(dá)到的加工精度后，就可計(jì)算各工序的尺寸和公差。計(jì)算順序是從最后一道工序開紿，由后向前推。b.基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸的計(jì)算。在零件的加工過程中，為了加工和檢驗(yàn)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(shè)計(jì) 毛坯圖1-2基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合的情況。形狀較復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)，這時(shí)工藝尺寸的計(jì)算就比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進(jìn)行分

14、析和計(jì)算，并對工序間余量進(jìn)行必要的驗(yàn)算，以確定工序尺寸及其公差。機(jī)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(zhì)量，余量過大，增加機(jī)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(shè)計(jì)采用查表修正法和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法相結(jié)合確定各加工表面的機(jī)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(shí)外徑加工余量按外圓查表得：精車，2Z=1.2；精車可以達(dá)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(shí)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(jī)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(jī)床所決定的。在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)，主要是選擇機(jī)床的種類和型號。選擇時(shí)參考有關(guān)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(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)；產(chǎn)品的通用化程度及產(chǎn)品的壽命周期；現(xiàn)由設(shè)備、工藝規(guī)程的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，選用通用機(jī)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(jī)床性能，生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求檢驗(yàn)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(shí)定額：切削用量應(yīng)在機(jī)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