KCSJ01 課程設(shè)計(jì)手柄零件機(jī)械加工工藝夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、設(shè)計(jì)題目：“手柄”零件機(jī)械加工工藝鉆孔夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1 產(chǎn)品零件圖（一張，CAD圖，打?。? 產(chǎn)品毛坯圖（鍛造毛坯）（一張，CAD圖打?。? 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片（該零件完整的工藝過(guò)程，手寫或打?。? 機(jī)械加工工序卡片（所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)的工序，一張，手寫或打?。? 夾具設(shè)計(jì)（裝配圖一張，主要零件圖三張，全部為1：1鉛筆圖）6 工藝、夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書（6000字以上，用專用紙撰寫）目錄1. 序言2. 零件分析零件圖零件工藝3. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)確定毛坯制造形式基面的選擇制定工藝路線機(jī)械加工余量、工序尺墳及毛坯尺寸的確定4. 專用夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主旨夾具設(shè)計(jì)切銷力及夾緊力的計(jì)算誤差分析與

2、計(jì)算夾具設(shè)計(jì)操作及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明5.課程設(shè)設(shè)心得體會(huì)6. 參考文獻(xiàn)序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自已將來(lái)從事的工作一次較為全面的適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鞏固了自已的專業(yè)知識(shí)、鍛煉自已分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及走向社會(huì)打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)、良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處,敬請(qǐng)見諒.。一、 零件分析1 零件圖。手柄（KCSJ01

3、）零件圖手柄零件實(shí)體圖2 零件的工藝。 該零件共有6個(gè)待加工的地方：平面加工包括零件上、下平面，孔系加工包括38mm、22mm,另外還有深48mm高10mm的半圓鍵槽?，F(xiàn)對(duì)其分析如下：1 上、下平面的表面加工:粗銑、半精銑該兩表面，其表面粗糙度的要求達(dá)到Ra=6.3;孔表面的加工：鉆、半精鏜38中心孔及其倒角C1X45°,位置要求是與下表面垂直 度達(dá)到0.08,粗糙度要求達(dá)到Ra=3.2；3 鉆、半精鏜22中心孔，粗糙度要求達(dá)到Ra=3.2；4精銑、半精銑半圓槽，粗糙度要求達(dá)到Ra=6.3。5.鉆、精鉸4孔。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1 確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼。批量生產(chǎn)，故采用

4、模鍛成型,這對(duì)于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。2 基面的先擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，否則，就會(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)費(fèi)，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)蒙受損失。1).粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn),采用未經(jīng)加工過(guò)的鑄造，鍛造或軋制得到的表面作為定位基準(zhǔn)面。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，

5、則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置

6、，能保證撥叉在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。選取零件的圓孤外表面作為粗基準(zhǔn)。2）.精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)，用加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)面。 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準(zhǔn)的原則。

7、選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。選取零件的上、下表面為零件的精基準(zhǔn)。3.制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件

8、的幾何形狀、尺寸精度及定位精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬(wàn)能機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率,除此以外,還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便降低生產(chǎn)成本。遵循粗精分開和先面后孔的原則。工藝路線總體方案:工序1:粗銑零件上、下端面、半圓槽，以圓孤端面為粗基準(zhǔn)，用X 6132型臥式升降臺(tái)銑床及專用夾具；工序2：半精銑零件上、下端面、半圓槽，以下端面為精基準(zhǔn), 半圓槽銑刀選用凸半圓銑刀,糙度要求達(dá)到Ra=6.3；工序3：鉆38、22兩孔，選用Z 535及專用鉆模；工序4：半精鏜38、22兩孔，并且38倒角C1X45°，選用T 740型臥式鏜床

9、及專用夾具加工,粗度要求達(dá)到Ra=3.2；工序5:鉆、精鉸4孔, 選用Z 535及專用鉆模；工序6：沖箭頭；工序7:終檢。 個(gè)人認(rèn)為此工藝路線設(shè)計(jì)比較合理,遵循了先精后精、先面后孔、先主后次、基準(zhǔn)先行。4. 機(jī)械加工余量、工序尺墳及毛坯尺寸的確定手柄材料為45鋼,硬度為207241HBW,45鋼材料密度為7.85g/m3 ,經(jīng)粗略計(jì)算毛坯重量約為1320g,生產(chǎn)為批量生產(chǎn)，可以采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S是鍛件重量mf與相對(duì)應(yīng)的鍛件外廓包容體的重量mN 之比,即S=mf/mN ,經(jīng)粗略計(jì)算得S=0.85.因?yàn)楦鶕?jù)S值的大小, 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)可分為4個(gè)等級(jí):S1級(jí)(簡(jiǎn)單):0.

10、63<S<=1S2級(jí)(一般):0.32<S<=0.63S3級(jí)(較復(fù)雜):0.16<S<=0.32S4級(jí)(復(fù)雜):0<S<=0.16 本鍛件S=0.85屬S1級(jí)(簡(jiǎn)單),由此可得鍛件的上偏差為+1.4,下偏差為-0.6.根據(jù)以上資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1).毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求手柄為鍛造件，對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： 由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機(jī)件配合的表面才需要進(jìn)行機(jī)械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計(jì)為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平

11、直的對(duì)稱，盡量避免模鍛件截面間差別過(guò)大，或具有薄壁、高筋、高臺(tái)等結(jié)構(gòu)。 模鍛件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 模鍛件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。(8)鍛件不允許有裂紋、皺折、飛邊、砂眼、毛刺等缺陷。在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問(wèn)題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，可據(jù)此繪出

12、毛坯圖。 手柄毛坯圖2）.零件上、下端面 零件的長(zhǎng)度為170mm,其厚度為26mm經(jīng)查表可知,零件的第一次加工余量為2mm,半精銑的余量為1mm,因此毛坯的厚度取32mm.3).孔38mm 毛坯為實(shí)心,不沖孔。參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 20mm鉆孔: 36mm 2Z=16mm半精鏜: 38mm 2Z=2mm4).孔22mm 毛坯為實(shí)心,不沖孔。參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 20mm半精鏜: 22mm 2Z=2mm5). 半圓槽此半圓槽的尺寸精度和表面粗糙度分別為H9，Ra6.3，銑刀選用凸半圓銑刀，分兩次加工，即粗銑和半精銑，其工藝尺寸及機(jī)械加工余量如下：粗銑：9mm 半精

13、銑：10H9mm 2Z=1mm6).孔4mm參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 3.9mm 粗鉸：4mm 2Z=0.1mm 由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差,因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量.實(shí)際上,加工余量有最大及最小之分.由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整法加工,因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式矛以確定。三、 專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常需要設(shè)計(jì)專用夾具。 據(jù)本題目要求，設(shè)計(jì)4孔鉆模專用夾具計(jì)。1 設(shè)計(jì)主旨本夾具主要用來(lái)鉆4孔,設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而精度則不是主要

14、問(wèn)題.2. 夾具設(shè)計(jì)1).定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知, 針對(duì)4鉆模,用立式鉆床,以零件下端面為精基準(zhǔn),采用類似圓柱定位銷的軸對(duì)38孔定位,再用棱形銷對(duì)22孔定位，最后采用回轉(zhuǎn)開口壓板壓緊工件。2）.夾具的設(shè)計(jì)1.鉆套的選擇。據(jù)題意可知,選用固定鉆套,鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上,其外圓與鉆模板采用H7/n6或H7/r6,d=4mm<26mm,因此材料為T10A,熱處理:HRC5864,鉆套的極限偏差為+0.022mm, +0.010mm,基本尺寸D=7mm,極限偏差為+0.019mm,+0.010mm,D1=10mm,H=16mm,h=2.5mm,C=0.5mm,C1=1mm,C2=1

15、mm,a=0.5mm,b=2mm,=0.008mm,所以其標(biāo)記為鉆套A4X16GB 2262-1991。2.鉆模板厚度。模板的厚度一般在1530mm之間,往往由鉆套的高度來(lái)確定,必要時(shí)可將鉆模板局部加厚和適當(dāng)設(shè)置加強(qiáng)筋以增強(qiáng)剛性.鉆模板上安裝鉆套的孔的精度(尺寸、形狀和位置精度)應(yīng)合理規(guī)定，如孔中心距的公差一般取工件相應(yīng)公差的1/31/5。3.鉆模板與零件之間的距離。鉆模板與零件的距離通常為0.30.7d,這里取0.5d,因?yàn)閐=4mm,則距離為2mm。4.軸。由零件圖可知需要定位的孔徑大小為38mm,上、下偏差為+0.041、+0.028,和夾具體孔配合為H7/r6或H7/n6,則查表可知D

16、=38mm,H=18mm,基本尺寸d=18mm,取h=8mm,L=42mm,h1=3mm,B=D-5=33mm,b=6mm,b1=4mm,c=6mm,c1=1.5mm。材料選45鋼,選配合為H6/h5,其對(duì)對(duì)定套孔和導(dǎo)向套孔的同軸度為0.02。具體設(shè)計(jì)請(qǐng)見軸零件圖。5.菱形銷。菱形銷亦稱銷邊銷,由零件圖可知菱形銷的d=22mm,d的上、下偏差為+0.034mm、+0.023mm,因?yàn)閐>18mm,則材料選20鋼，20鋼滲碳深度為0.81.2mm,HRC5560,b=5mm,B=D2-3=22-3=19mm,H=22mm,L=38mm,h1=2mm,b1=3mm,c=5mm,c1=1mm,

17、選配合為H6/h5,其對(duì)對(duì)定套孔和導(dǎo)向套孔的同軸度為0.02。6.回轉(zhuǎn)壓板。材料為45鋼，熱處理為HRC3540?；剞D(zhuǎn)壓板總長(zhǎng)為205mm,寬度為20mm,兩長(zhǎng)端面的粗造度為Ra=3.2,相配的為螺釘，螺釘中心孔的位置距低面高度為15mm，孔內(nèi)粗糙度要求達(dá)到Ra=3.2,通孔直徑為16mm,上、下偏差分別為0和-0.28mm,并采用圓孤環(huán)形開口，具體見零件圖。7.回轉(zhuǎn)壓板處螺母。選用帶肩六角螺母,螺母M16X1.5GB 2148-1991，則其D=30mm，H=25mm,基本尺寸S=24mm,上偏差為0,下偏差為-0.280mm,D127.7mm,D223mm,h=4mm。8.手柄。手柄選擇圓

18、頭回轉(zhuǎn)手柄。經(jīng)查表選手柄螺母M16GB 2156-1991，則D=32mm,L=125mm,H=58mm,h=26mm,d1=16mm,d1上、下偏差為+0.019mm和0mm,d2=5mm,D1=20mm,D212.8mm,H=22mm,h=10mm,f=1mm,螺母為材料為45，M16GB 2156（1）-1991，彈簧片為65Mn,直徑為18mm,GB 2156(2)-1991,手柄材料為45，120GB2156(3)-1991,長(zhǎng)度為120mm,D2=32mm,基本尺寸b2=16mm,上偏差為-0.050mm,下偏差為-0.160mm,d3=18mm,d4=12mm,d5=8.2mm,

19、l2=105.1mm,h3=14.5mm,基本尺寸h4=14.8mm,上偏差為0，下偏差為-0.100mm,銷材料為45,GB119-1986，規(guī)格為8n6X30。9.防松螺母。防松螺母選型六角螺母,材料為45鋼,參照GB/T6170-2000,d=16mm,c=0.8mm,da=16mm,e=26.75mm,m=14.1mm,m=9.9mm,s=23.67mm，成對(duì)使用。10.墊圈。選用十字墊圈，材料為45鋼，HRC4045，d=22.5mm,D=38mm,H=4mm規(guī)格為20GB2169-1991。11.各種襯套的內(nèi)外圓同軸度公差為0.003mm。12回轉(zhuǎn)壓板處螺釘?；剞D(zhuǎn)壓板處螺釘選用開槽

20、螺釘，材料選用45鋼，直徑D=10m,長(zhǎng)度選25mm,參照M10X25GB/T65-2000。13鉆模板與夾具體處螺釘。鉆模板與夾具體處螺釘選用開槽螺釘,材料選用45鋼,直徑D=10mm,長(zhǎng)度選16mm,參照M10X16GB/T65-2000.3).切銷力及夾緊力的計(jì)算 鉆該孔時(shí)選用：臺(tái)式鉆床Z 535，刀具選用高速鋼刀具。切削力公式：Ff=667D1.2f0.7Kp 式中 D=4mm,f=0.22mm/r Kp=(b/736)0.75 其中：b=0.6,Kp=0.0048 即：Ff =585.5(N)實(shí)際所需夾緊力：Wk=F*K/(u1+u2) 有：u1=0.7,u2=0.16安全系數(shù)K可按

21、下式計(jì)算有：K=K0*K1*K2*K3*K4*K5*K6式中:K0K6為各種因素的安全系數(shù)，得： K=1.2*1.0*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=1.56 所以 Wk=K*Ff=585.5*1.56=913.38(N) 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。取K=1.56,u1=0.7,u2=0.16圓頭回轉(zhuǎn)手柄手動(dòng)螺綻夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：W0=QL/rttgj1+rztg(+j2)式中參數(shù)可查得：rt =6.22, rz =2.76, j1 =90°, j2 =9°50, =2&#

22、176;29其中:L=128mm,Q=80N螺旋夾緊力：W0=18417.3N由上述計(jì)算易得：W0>> Wk 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。4).誤差分析與計(jì)算該夾具以端面、兩銷為定位基準(zhǔn)。該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為128±0.2mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。j+W<=g與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差j，一般可用下式表示：j=1+2+3+Y+a 由參考文獻(xiàn)可得： 一面兩孔的定位誤差 ：在任意方向中：Y=D1+d1+1min-1max a=arctan(1max+2max)/2Lmin和max分別是定位

23、副配合間隙的最小值與最大值 其中：D1 =0.052mm, D2 =0mmd1 =0.041mm, d2 =0.034mm1max=0.011mm, 1min=0mm, 2max=0.2mm， 得Y=0.082mma=0.047mm 夾緊誤差 ：1=(ymax-ymin)cos 其中接觸變形位移值：1=(KRazRaz+KHB/HB+c1)(Nz/19.62l)n查表有KRaz=0.004, KHB=-0.0016,C1=0.412,n=0.71=1 cos=0.0028mm 磨損造成的加工誤差：2通常不超過(guò)0.005mm 夾具相對(duì)刀具位置誤差：3取0.01mm誤差總和：j+w=0.1468mm<0.3mm從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。5).夾具設(shè)計(jì)操作及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 由于本零件相對(duì)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,因此夾具也比較簡(jiǎn)單。操作如下：先將零件裝在夾具體上,通過(guò)圓柱軸和菱形銷還有回轉(zhuǎn)壓板起一面兩銷定位，操作者手動(dòng)夾緊左端帶肩六角螺母,再通過(guò)旋轉(zhuǎn)右端的圓頭回轉(zhuǎn)手柄，圓頭回轉(zhuǎn)手柄通過(guò)與圓柱軸的螺紋旋合拉動(dòng)圓柱軸往右移動(dòng)，從而迫使左端帶肩六角螺母壓緊回轉(zhuǎn)壓板，回轉(zhuǎn)壓板壓緊工作起到夾緊效果；當(dāng)零件加工完成后，旋轉(zhuǎn)右端的圓頭回轉(zhuǎn)手柄，同