夾具設(shè)計課程設(shè)計--設(shè)計“傳力桿”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

1、<p>　　《機械制造工藝與機床夾具》</p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：設(shè)計“傳力桿”零件的機械加工</p><p>　　工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)：10000件）</p><p>　　班 別： </p>&l

2、t;p>　　設(shè) 計 者： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計日期：2015年1月12日至2015年1月16日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　序</b></p&

3、gt;<p><b>　　第一部分零件的分析</b></p><p><b>　　零件的作用</b></p><p><b>　　零件的工藝分析</b></p><p>　　第二部分工藝規(guī)程制定</p><p><b>　　確定毛坯的制造形式</b

4、></p><p><b>　　基面的選擇</b></p><p><b>　　制定工藝路線</b></p><p>　　機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定</p><p>　　確定切削用量的基本工時</p><p>　　第三部分專用夾具設(shè)計</p>&

5、lt;p><b>　　對加工件的工藝分析</b></p><p><b>　　定位方案設(shè)計</b></p><p><b>　　導(dǎo)引方案設(shè)計</b></p><p><b>　　夾緊方案設(shè)計</b></p><p><b>　　其他裝置設(shè)計

6、</b></p><p><b>　　夾具體設(shè)計</b></p><p><b>　　技術(shù)條件制定</b></p><p><b>　　夾具工作原理簡介</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p&g

7、t;　　機械制造工藝課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計題目：設(shè)計“傳力桿”零件的機械加工</p><p>　　工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)：10000件）</p><p>　　設(shè)計內(nèi)容：1.產(chǎn)品零件圖 1張</p><p>　　2.產(chǎn)品毛坯圖 1張</p><p>　　機械加工工藝過程卡片1份</p>

8、<p>　　機械加工工序卡片 1套</p><p><b>　　夾具設(shè)計裝配圖1份</b></p><p>　　夾具設(shè)計零件圖1~2張</p><p><b>　　課程設(shè)計說明書1份</b></p><p>　　班 別： </p>&

9、lt;p>　　設(shè) 計 者： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2015年1月12日</p><p><b>　　序</b></p><p>　　機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部技能實訓(xùn)課（鉗工實訓(xùn)、車工實訓(xùn)、金工實訓(xùn)）、大部

10、分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的。這是我們在現(xiàn)階段對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的演練，因此，它在我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)生活中占有重要的地位。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：</p><p>　　一、能熟練運用機械制造工藝與夾具中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，做到“定位準(zhǔn)確 夾緊可靠”、以及工藝路線安排、工藝尺寸制定等問

11、題，保證零件的加工質(zhì)量。</p><p>　　二、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。</p><p>　　三、學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。</p><p>　　我個人希望能夠通過本次課程設(shè)計，能夠?qū)⑺鶎W(xué)之基礎(chǔ)知識，融

12、會貫通。將《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，《機械制造裝備設(shè)計》，《機械工程材料》，《金屬切削原理與刀具》等基礎(chǔ)理論知識合理運用到本次設(shè)計當(dāng)中，熟練運用各、查閱各種計資料、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。并能鞏固和加深所學(xué)知識，且能在本次設(shè)計課程中學(xué)到課堂上學(xué)不到的知識。</p><p>　　本說明書主要是傳力桿的有關(guān)工藝規(guī)程的設(shè)計說明以及專用夾具設(shè)計。第一部分零件的分析由小組共同完成，第二部分工藝規(guī)程制定由鄒俊峰完成，第三部分專用夾具設(shè)計

13、由劉言完成。由于學(xué)生本人及小組成員能力水平有限，設(shè)計存在許多錯誤和不合理之處，懇請伍老師給予指正和幫助，謝謝！</p><p>　　中物院工學(xué)院13數(shù)控2班</p><p><b>　　鄒俊峰 劉言</b></p><p>　　2015年1月13日</p><p>　　第一部分 零件的分析</p><

14、p><b>　?。ㄒ唬┕に嚪治?lt;/b></p><p>　　該零件為傳力桿。材料為HT250，年生產(chǎn)量10000件。本工序要求銑削加工12mm的直通槽，設(shè)計手動銑床專用夾具。工件已加工過的大小孔徑分別為Φ12mm和Φ26mm，兩孔中心距為 46±0.03 mm,厚度為26mm。</p><p>　　在加工槽時，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由銑

15、削直接加工就可以達到要求，其中槽的寬度由刀具的尺寸保證，槽的深度尺寸和位置精度由設(shè)計的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求：

16、 </p><p>　　1.1、加工槽的寬度為12mm，且兩個側(cè)面相對于中心面A對稱度為0.1mm； </p><p>　　1.2、加工槽的深度為34±0.3mm。</p><p>　　第二部分 工藝規(guī)

17、程設(shè)計</p><p>　?。ㄒ唬┐_定毛坯的制造形式</p><p>　　零件材料為HT250。因為零件為大中批量生產(chǎn)綜合考慮制造成本以及加工要求而且零件輪廓尺寸不大，故應(yīng)該選用鍛件作為毛坯。這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。</p><p><b>　?。ǘ┗娴倪x擇</b></p><p>　　根據(jù)加工槽兩

18、側(cè)面相對于中心面對稱要求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、</p><p>　　Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。</p><p>　　工件相對中心面對稱，要實現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對中心面對稱的要求，且根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則應(yīng)選A面作為定位基準(zhǔn)，但A面實際不存在，故可

19、選工件的兩側(cè)面M或N的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制三個不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。</p><p><b>　?。ㄈ┲贫üに嚶肪€</b></p><p>　　制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)

20、當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本</p><p><b>　　工藝路線方案</b></p><p>　　工序1：下料 毛坯尺寸 84x29x22。</p><p>　　工序2：銑N面 保證粗糙度12.5。</p><p>　　工序3：以N面為基準(zhǔn) 銑M面 保證厚度26±0.03。</p><

21、p>　　工序4：劃線找正φ26圓心O1，鉆孔φ26 。</p><p>　　工序5：劃線找φ12圓心O2，鉆孔φ12 ；O1：O2確保定位尺寸R46±0.03。</p><p>　　工序6：以O(shè)1為基準(zhǔn)，銑R18；以O(shè)2為基準(zhǔn)，銑R14。</p><p>　　工序7：銑R18，R14外切切線。</p><p>　　工序8：使用

22、專用夾具銑12mm直通槽。保證槽壁位置公差要求。</p><p><b>　　工序9：檢驗</b></p><p>　?。ㄋ模C械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的確定</p><p>　　“傳動桿”零件材料為HT250，硬度為209HB，中批量加工采用砂型鑄造毛坯。</p><p>　　根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確

23、定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：</p><p>　　毛坯尺寸 為84x29x22 考慮大中批量鑄造毛坯，為簡化鑄造工藝，采用實心毛坯。</p><p>　　基準(zhǔn)面N對面M面 N面為設(shè)計基準(zhǔn)，制造基準(zhǔn)，專用夾具定位基準(zhǔn)要求精加工。但考慮表面粗糙度為Ra12.5粗加工既能保證其要求，此時的長度方向余量應(yīng)該3mm</p><p>　　φ26、φ1

24、2毛坯為實心，不鑄造出孔。兩孔精度介于IT7~IT8之間，表面粗糙度為Ra1.6后期專用夾具定位基準(zhǔn)面故參照教材確定工序尺寸及余量為：</p><p>　　鉆孔 2Z=12mm</p><p><b>　　擴孔 2Z=2mm</b></p><p>　　鉸孔 2Z=0.2mm</p><p>　　圓弧R18，R14采用銑

25、削方式。由于沒有粗糙度要求故取Ra25,加工余量為2Z=3mm</p><p>　　第三部分 專用夾具設(shè)計</p><p>　?。ㄒ唬庸ぜM行工藝分析</p><p>　　為了勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度故決定設(shè)計第8道工序--銑削直通槽，手動銑床專用夾具。在加工槽時，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由銑削直接加工就可以達到要求，其中槽的寬度由

26、刀具的尺寸保證，槽的深度尺寸和位置精度由設(shè)計的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求：

27、 </p><p>　　1.加工槽的寬度為，且兩個側(cè)面相對于中心面A對稱度為。 </p><p>　　2.加工槽的深度為。</p><p><b>　?。ǘ┒ㄎ环桨冈O(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)槽

28、的加工要求1.個側(cè)面相對于中心面A對稱度的要求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)2.加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。</p><p>　　工件相對中心面對稱，要實現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對中心面對稱的要求，且根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則應(yīng)選A面作為定位基準(zhǔn)，但A面實際不存在，故可選工件的兩側(cè)面M或N

29、的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制三個不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。</p><p><b>　　方案：</b></p><p>　　可以選擇孔O1及O2為第二和第三定位基準(zhǔn)，通過圖中所示的固定式圓柱銷及菱形銷實現(xiàn)定位。</p><p>　　經(jīng)分析，以孔O1及O2為第二和第三定位基準(zhǔn)，對兩孔采用固定式圓柱銷及菱形銷定位，此方案實現(xiàn)了工件的完全定位，無重

30、復(fù)定位，方案可取。</p><p><b>　　1.計算定位誤差</b></p><p>　　現(xiàn)選取工件上兩孔與兩定位銷的配合均為，則圓柱銷的直徑尺寸為,菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為。圓柱銷與菱形銷之間的中心距為。</p><p>　　工件在夾具中定位產(chǎn)生的定位誤差，其值應(yīng)控制在工件相對尺寸或位置公差的～，為此需對每一項工序加工要求逐一進行分析。

31、</p><p>　　1.1、對加工槽深尺寸A進行分析</p><p>　　加工槽的深度尺寸的工序基準(zhǔn)為工件小孔外圓面的上母線，定位基準(zhǔn)為圓柱銷中心線，則：</p><p>　　因定位（A）值小于工序尺寸公差值的，故能滿足工序加工要求。</p><p>　　1.2、對加工槽兩側(cè)面對中心面A對稱度進行分析</p><p>

32、;　　加工槽的位置精度—對稱度的工序基準(zhǔn)是中心面A，而定位基準(zhǔn)為第一基準(zhǔn)平面，這里忽略基準(zhǔn)的位移誤差，則：</p><p>　　因定位（對稱度）值小于工序位置精度要求的公差值的，故能滿足工序加工要求。</p><p>　?。ㄈ?dǎo)引方案設(shè)計：</p><p>　　對此方案，我們采用每加工一批工件，只安裝調(diào)整一次夾具，通過試切數(shù)個工件來對刀的，此種方案對導(dǎo)引方案的要求

33、很高，如右圖所示：</p><p>　　我們要保證的第一個精度是槽的寬度關(guān)于工件厚度方向上的對稱中心的對稱性如，第二個精度為槽的深度即尺寸A。</p><p>　　所以對導(dǎo)引元件初步設(shè)計方案為一個方形的塊如右圖所示，用于安裝在夾具體上。正確的安裝方法見夾具裝配圖。</p><p>　?。ㄋ模A緊方案設(shè)計：</p><p>　　對此工件的銑削加

34、工，我們所采用的是一面和兩個定位銷的原理，而且我們擬定采用的是手動夾緊，為了節(jié)約成本，我們采用一個壓塊，一個螺母對其壓緊根據(jù)工件上大孔的尺寸、菱形銷、螺桿的尺寸大小，我們選用的壓緊螺母，對壓塊的尺寸我們擬定為厚度，直徑為。</p><p><b>　　計算切削力</b></p><p>　　刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀。</p><p>　　在計

35、算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)</p><p><b>　　校核定位銷：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　根據(jù)公式：可知直徑為的螺桿和的螺母能滿足夾緊力的要求。</p><p>　　夾緊力：由于工作狀態(tài)原因，切削力與夾緊力在空間上是相互垂直的。螺母提供的夾

36、緊力足以夾緊，故無須驗算。</p><p>　?。ㄎ澹┢渌b置設(shè)計：</p><p>　　銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側(cè)面與機床工作臺上平面及T型槽相連接，以保證定位元件對工作臺和導(dǎo)軌具有正確的相對位置。為了減小安裝時的偏斜角的誤差，安裝定向鍵時應(yīng)當(dāng)使它們靠向T型槽的同一側(cè)。</p><p>　　對定向鍵的設(shè)計方案如右圖所示（局部圖）：</p>&l

37、t;p>　　對定向鍵的直角部分都倒的倒角，在夾具體與定向鍵的連接部分中的直角開出凹槽，如圖中的小凹槽。定向鍵與夾具體采用螺釘連接，至于定向鍵的大小要根據(jù)銑床工作臺是具體情況而定，在此我們就不對定向鍵的尺寸大小進行說明。</p><p><b>　?。A具體設(shè)計：</b></p><p>　　在夾具體設(shè)計方面，我們采用了一個直角塊，來進行大體上的定位，而且要設(shè)

38、置導(dǎo)引裝置的安裝位置，對各個面的要求見零件圖，（右圖為夾具體的立體圖）夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進而與銑床的工作臺連接，從而實現(xiàn)對夾具的固定。</p><p>　　此夾具在有加強筋的情況下，具有足夠的剛度與強度，安放穩(wěn)定，工藝性好，實用安全。</p><p>　?。ㄆ撸┘夹g(shù)條件制定：</p><p>　　1、定位元件和相對于夾具底平面的平行度公差在100mm上

39、為0.03mm。</p><p>　　2、夾具上與短銷凸肩接觸的垂直面相對于夾具底平面的垂直度公差在全長上為0.03mm。</p><p>　?。ò耍A具工作原理(操作)簡介：</p><p>　　對此夾具各個零件的裝配關(guān)系見下圖，下面我們來分析與說明它的工件原理：短銷通過夾具體上的孔、本身的螺栓、螺母與夾具體緊緊連接。菱形銷也是能過同樣的方法與夾。具體連接而得到固

40、定，菱形銷上設(shè)置一長螺紋</p><p>　　用于壓緊螺母對工件的夾緊。在夾具體的底平面上安裝定向鍵用于與銑床工件臺面的連接與定位。工件時，只要把壓緊螺母、壓塊卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔進行定位，當(dāng)工件套上去后，先裝入壓塊，再用壓緊螺母進行夾緊。這時銑刀在導(dǎo)引裝置的引導(dǎo)下對待加工工件進行加工，并且在導(dǎo)引裝置的作用下完成銑床對工件的銑槽工序。</p><p>　　本夾具操作簡單，省

41、時省力，裝卸工件時只需靠壓板緊定螺栓的松緊即可輕松實現(xiàn)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《機械制造工藝與夾具》 袁廣 主編 人民郵電出版社</p><p>　　2.《制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》 吳拓 主編 機械工業(yè)出版社 </p><p>　　3.《機械制造裝備設(shè)計》 關(guān)慧貞