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

機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“傳力桿”零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)： 10000件） 班 別： 設(shè) 計(jì) 者： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)日期： 2015年 1 月 12日至 2015 年 1 月 16日 目 錄 序 第一部分零件的分析 （一） 零件的作用 （二） 零件的工藝分析 第二部分工藝規(guī)程制定 （一） 確定毛坯的制造形式 （二） 基面的選擇 （三） 制定 工藝路線 （四） 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 （五） 確定切削用量的基本工時(shí) 第三部分專用夾具設(shè)計(jì) （一） 對(duì)加工件的工藝分析 （二） 定位方案設(shè)計(jì) （三） 導(dǎo)引方案設(shè)計(jì) （四） 夾緊方案設(shè)計(jì) （五） 其他裝置設(shè)計(jì) （六） 夾具體設(shè)計(jì) （七） 技術(shù)條件制定 （八） 夾具工作原理簡(jiǎn)介 參考文獻(xiàn) 機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“傳力桿”零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)： 10000件） 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1.產(chǎn)品零件圖 1 張 2.產(chǎn)品毛坯圖 1 張 3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1 份 4.機(jī)械加工工序卡片 1 套 5.夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1份 6.夾 具設(shè)計(jì)零件圖 12 張 7.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份 班 別： 設(shè) 計(jì) 者： 指導(dǎo)教師： 2015 年 1 月 12日 序 機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在我們完成了全部技能實(shí)訓(xùn)課（鉗工實(shí)訓(xùn)、車工實(shí)訓(xùn)、金工實(shí)訓(xùn)）、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們?cè)诂F(xiàn)階段對(duì)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(shí)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。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉： 一、能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝與夾具中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。 二、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)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(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 三、學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處 、能夠做到熟練運(yùn)用。 我個(gè)人希望能夠通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)之基礎(chǔ)知識(shí)，融會(huì)貫通。將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，機(jī)械工程材料，金屬切削原理與刀具等基礎(chǔ)理論知識(shí)合理運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，熟練運(yùn)用各、查閱各種計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。并能鞏固和加深所學(xué)知識(shí)，且能在本次設(shè)計(jì)課程中學(xué)到課堂上學(xué)不到的知識(shí)。 本說(shuō)明書主要是傳力桿的有關(guān)工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)說(shuō)明以及專用夾具設(shè)計(jì)。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(jì)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(jì)存在許多錯(cuò)誤和不合理之處，懇請(qǐng)伍老師給予指正和幫助，謝謝！ 中物院工學(xué)院 13 數(shù)控 2 班 鄒俊峰 劉言 2015 年 1 月 13 日 第一部分 零件的分析 （一）工藝分析 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(jì)手動(dòng)銑床專用夾具。 工件已加工過(guò)的大小孔徑分別為 12 018.00mm和 26 021.00mm，兩孔中心距為 46 0.03 mm,厚度為26 03.003.0mm。 在加工槽時(shí)，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(dá)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(jì)的夾具來(lái)保證。槽的位置包括如下兩方面要求： 1.1、加工槽的寬度為 12mm，且兩個(gè)側(cè)面相對(duì)于中心面 A對(duì)稱度為 0.1mm； 1.2、加工槽的深度為 34 0.3mm。 第二部分 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一）確定毛坯的制 造形式 零件材料為 HT250。因?yàn)榱慵榇笾信可a(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(duì)于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 （二）基面的選擇 根據(jù)加工槽兩側(cè)面相對(duì)于中心面對(duì)稱要求，需要限制工件 X方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、 Y 方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和 Z 方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)自由度和 Z 方向移動(dòng)自由度。但考慮到加工時(shí)工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個(gè)不定度全部限制。 工件相對(duì)中心面對(duì)稱，要實(shí)現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對(duì)中心面對(duì)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(shí)際不存在，故可選工件的兩側(cè)面 M 或 N 的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制三個(gè)不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 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(jī)床配以志用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本 1.工藝路線方案 工序 1：下料 毛坯尺寸 84x29x22。 工序 2：銑 N 面 保證粗糙度 12.5。 工序 3：以 N 面 為基準(zhǔn) 銑 M 面 保證厚度 26 0.03。 工序 4：劃線找正 26 021.00圓心 O1，鉆孔 26 。 工序 5：劃線找 12 018.00圓心 O2，鉆孔 12 ； O1： O2 確保定位尺寸 R46 0.03。 工序 6：以 O1 為基準(zhǔn)，銑 R18008.0； 以 O2 為基準(zhǔn)，銑 R14。 工序 7：銑 R18008.0， R14008.0外切切線。 工序 8：使用 專用夾具銑 12mm 直通槽。保證槽壁位置公差要求。 工序 9： 檢驗(yàn) （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的確定 “傳動(dòng)桿”零件材料為 HT250，硬度為 209HB，中批量加工采用砂型鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，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. 毛坯尺寸 為 84x29x22 考慮大中批量鑄造毛坯，為簡(jiǎn)化鑄造工藝，采用實(shí)心毛坯。 2. 基準(zhǔn)面 N 對(duì)面 M 面 N 面為設(shè)計(jì)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(shí)的長(zhǎng)度方向余量應(yīng) 該 3mm 3. 26 021.00、 12 018.00毛坯為實(shí)心，不鑄造出孔。兩孔精度介于IT7IT8 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： 鉆孔 2Z=12mm 擴(kuò)孔 2Z=2mm 鉸孔 2Z=0.2mm 4. 圓弧 R18008.0， R14008.0采用銑削方式。由于沒有粗糙度要求故取Ra25,加工余量為 2Z=3mm 第三部分 專用夾具設(shè)計(jì) （一）對(duì)加工件進(jìn)行工藝分析 為了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度故決定設(shè)計(jì)第 8 道工序 -銑削 mm12 直通槽，手動(dòng)銑床專用夾具。 在加工槽時(shí)，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(dá)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(jì)的夾具來(lái)保證。槽的位置包括如下兩方面要求： 1.加工槽的寬度為 mm12 ，且兩個(gè)側(cè)面相對(duì)于中心面 A 對(duì)稱度為 mm1.0 。 2.加工槽的深度為 mm3.034 。 （二）定位方案設(shè)計(jì) 根據(jù)槽的加工要求 1.個(gè)側(cè)面相對(duì)于中心面 A 對(duì)稱度的要求 ，需要限制工件 X 方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、 Y 方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和 Z 方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)自由度和 Z 方向移動(dòng)自由度。但考慮到加工時(shí)工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個(gè)不定度全部限制。 工件相對(duì)中心面對(duì)稱，要實(shí)現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對(duì)中心面對(duì)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(shí)際不存在，故可選工件的兩側(cè)面 M 或 N 的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制三個(gè)不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。 方案： 可以選擇孔 O1及 O2 為第二和第三定位基準(zhǔn)，通過(guò)圖中所示的固定式圓柱 銷及菱形銷實(shí)現(xiàn)定位。 經(jīng)分析，以孔 O1及 O2 為第二和第三定位基準(zhǔn)，對(duì)兩孔采用固定式圓柱銷及菱形銷定位，此方案實(shí)現(xiàn)了工件的完全定位，無(wú)重復(fù)定位，方案可取。 1.計(jì)算定位誤差 現(xiàn)選取工件上兩孔與兩定位銷的配合均為 6/7 gH ，則圓柱銷的直徑尺寸為 mm006.0017.012 ,菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為 mm007.0020.026 。圓柱銷與菱形銷之間的中心距為 mm03.046 。 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(duì)尺寸或位置公差的3151，為此 需對(duì)每一項(xiàng)工序加工要求逐一進(jìn)行分析。 1.1、 對(duì)加工槽深尺寸 A 進(jìn)行分析 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： 075.004.0035.0 不重位置定位 A因 定位（ A） 值小于工序尺寸公差值 mm6.0 的51，故能滿足工序加 工要求。 1.2、 對(duì)加工槽兩側(cè)面對(duì)中心面 A 對(duì)稱度進(jìn)行分析 加工槽的位置精度 對(duì)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： mm03.003.00 不重位置對(duì)稱度定位 因 定位（對(duì)稱度） 值小于工序位置精度要求的公差值 mm1.0 的31，故能滿足工序加工要求。 （三）導(dǎo)引方案設(shè)計(jì)： 對(duì)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(guò)試切數(shù)個(gè)工件來(lái)對(duì)刀的，此種方案對(duì)導(dǎo)引方案的要求很高，如右圖所示： 我們要保證的第一個(gè)精度是槽的寬度 mm12 關(guān)于工件厚度方向上的對(duì)稱中心的對(duì)稱性如 ，第二個(gè)精度為槽的深度即尺寸 A。 所以對(duì)導(dǎo)引元件初步設(shè)計(jì)方案為一個(gè)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。 （四）夾緊方案設(shè)計(jì)： 對(duì)此工件的銑削加 工，我們所采用的是一面和兩個(gè)定位銷的原理，而且我們擬定采用的是手動(dòng)夾緊，為了節(jié)約成本，我們采用一個(gè)壓塊，一個(gè)螺母對(duì)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 10m 的壓緊螺母，對(duì)壓塊的尺寸我們擬定為厚度mm5 ，直徑為 mm36 。 計(jì)算切削力 刀 具 ： 高 速 鋼 直 齒 三 面 刃 銑刀18,80 Zmmd 。 83.065.0383.03081.9 dZafaF pzec mmamma ep 8,16 在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) 67.04321 KKKKK NKFF c 2448 校核定位銷： M P aNrFAF 016.21062248 422 45根據(jù)公式：201 2/)( tgrdtgLQW 可知直徑為 mm10 的螺桿和 10m 的螺母能滿足夾緊力的要求。 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。螺母提供的夾緊力足以?shī)A緊，故無(wú)須驗(yàn)算。 （五）其它裝置設(shè)計(jì)： 銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側(cè)面與機(jī)床工作臺(tái)上平面及 T 型槽相連接，以保證定位元件對(duì)工作臺(tái)和導(dǎo)軌具有正確的相對(duì)位置。為了減小安裝時(shí)的偏斜角 的誤差，安裝定向鍵時(shí)應(yīng)當(dāng)使它們靠向 T 型槽的同一側(cè)。 對(duì)定向鍵的設(shè)計(jì)方案如右圖所示（局部圖）： 對(duì)定向鍵的直角部分都倒 o45*2 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(tái)是具體情況而定，在此我們就不對(duì)定向鍵的尺寸大小進(jìn)行說(shuō)明。 （六）夾具體設(shè)計(jì)： 在夾具體設(shè)計(jì)方面，我們采用了一個(gè)直角塊，來(lái)進(jìn)行大體上的定位，而且要設(shè)置導(dǎo)引裝置的安裝位置，對(duì)各個(gè)面的要求見零件圖，（右圖為夾具體的立體圖）夾具體通過(guò)安裝在夾具體上的定向鍵進(jìn)而與銑床的工作臺(tái)連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的固定。 此夾具在有加強(qiáng)筋的情況下，具有足夠的剛度與強(qiáng)度，安放穩(wěn)定， 工藝性好，實(shí)用安全。 （七）技術(shù)條件制定： 1、定 位元件 mm12 和 mm26 相對(duì)于夾具底平面的平行度公差在100mm 上為 0.03mm。 2、夾具上與短銷凸肩接觸的垂直面相對(duì)于夾具底平面的垂直度公差在全長(zhǎng)上為0.03mm。 （八）夾具工作原理(操作 )簡(jiǎn)介： 對(duì)此夾具各個(gè)零件的裝配關(guān)系見下圖，下面我們來(lái)分析與說(shuō)明它的工件原理：短銷通過(guò)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(guò)同樣的方法與夾。 具體連接而得到固定，菱形銷上設(shè)置一長(zhǎng)螺紋 用于壓緊螺母對(duì)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(tái)面的連接與定位。工件時(shí)，只要把壓緊螺母、壓塊卸下，即可把工件套上