夾具設計課程設計報告

PAGEPAGE2一、序言1、能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、加緊、工藝路線安排、工藝尺寸確定等基本問題。為畢業(yè)生及時零件結(jié)構(gòu)工藝性審查打下良好的基礎；2、提高結(jié)構(gòu)設計能力。學生必須設計出解決現(xiàn)場生產(chǎn)問題的、簡單可靠的工藝裝備；3、學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種設計資料的名稱、出處，能夠做到基本熟練運用。二、設計任務與要求1、毛坯圖1張2、零件圖1張3、機械加工工藝過程卡片1張4、機械加工工序卡片1套5、夾具總裝圖1張 6、課程設計說明書 1份三、設計說明書1、零件的分析（一）零件的技術要求1.調(diào)質(zhì)硬度HB241-285；2.非加工表面噴丸處理；3.孔φ10軸線對孔φ25D4軸線的平行度允差0.03；4.發(fā)藍。（二）零件的作用主要起連接作用，使機構(gòu)按一定的規(guī)律運動；還可以傳遞扭矩，使機構(gòu)獲得動力。（三）零件的工藝分析從零件圖上可以看出該零件的主要加工表面有：1.Φ25mm，Ra=3.2的孔，及該孔的兩端面；2.Φ10mm，Ra=3.2的孔，及該孔的兩端面；3.Φ4mm的孔及M10的螺紋孔；4.Φ11mm，Ra=12.5的底孔；5.各種倒角及其他端面。2、工藝規(guī)程設（一）確定毛坯的制造形式45號鋼調(diào)質(zhì)處理后硬度為：布氏硬度,HB241-285，淬火硬度可達60HRC。又該零件的調(diào)質(zhì)硬度為HB241-285所以選用45號鋼，又因為要進行大批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，在萬向節(jié)滑動叉的工作過程中經(jīng)常承受交變及沖擊性載荷，所以可以選擇模鍛成型,這樣既能提高生產(chǎn)率，又能保證加工精度。（二）基面選擇基準面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工任務。粗基準的選擇對于本杠桿來說是至關重要的，對于一般零件而言，應以粗加工的表面為粗基準，本零件正好符合要求。對于精基準而言，主要應考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目我們以φ25mm的孔為精基準，基本滿足要求。（三）制定零件的機械加工工藝路線并選擇定位基準制定工藝路線的出發(fā)點應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等要求能得到保障。生產(chǎn)的時候可以考慮采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使成本降低并提高生產(chǎn)率。主要考慮先粗加工，半精加工，再精加工的加工工序過程，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。工序一：粗銑Φ25㎜的兩端面，以其中一個端面表面為工藝基準；粗銑Φ10㎜的端面，以另一個端面表面為工藝基準。工序二：鉆、擴Φ25㎜的孔，以其端面為定位基準；鉆、粗鉸Φ10㎜的孔，以Φ25㎜的軸線為定位基準。工序三：鉆、擴Φ11㎜的孔，倒角2×45°，以Φ25㎜的軸線為定位基準；鉆M10的螺紋孔（在原鉆床夾具上換刀具）；鉆Φ4㎜的孔，以Φ11㎜的軸線為定位基準。工序四：精鉸Φ25㎜、Φ10㎜的兩孔，以Φ25㎜的軸線為定位基準。工序五：半精銑Φ25㎜、Φ10㎜孔的兩端面,精銑Φ10㎜孔的兩端面，以Φ25㎜的軸線為定位基準工序六：半精銑臺階面，以孔的端面為工藝基準。工序七：攻M10的螺紋。工序八：銑3㎜的槽，以M10螺紋孔的端面為定位基準。工序九：發(fā)藍。工序十：清洗。工序十一：終檢。（四）選擇機床，工裝夾具和刀量具1.銑削時采用臥式銑床X60，鉆孔、擴孔和鉸孔都采用臺式鉆床Z535。2.采用鉆床和銑床專用夾具，詳細見夾具的設計；以外圓面作為定位基準時，以三爪夾盤夾緊即可；以內(nèi)圓軸線為定位基準時一般使用定位軸。3.至于刀具的選擇，銑刀主要考慮銑刀的材質(zhì)、直徑和齒數(shù)；麻花鉆主要是考慮鉆的直徑；鉸刀主要選擇直徑及材質(zhì)。但具體工序的選取還要考慮加工精度和表面粗糙度等的問題所以就個工序具體再定。（五）加工余量及工序間尺寸和公差的確定1.Φ25㎜孔的兩端面加工余量參照《金屬切削速查速算手冊》，可選擇t（mm）粗銑1.0半精銑0.7毛坯尺寸L=20+2(1+0.7)=23.4mm2.Φ10mm孔的兩端面加工余量參照《金屬切削速查速算手冊》，可選擇t（mm）偏差粗銑1.0-0.15～-0.05半精銑0.7-0.09精銑0.08毛坯尺寸L=10+2(1.0+0.7+0.08)=13.56mm3.中間肋板為非加工面，其毛坯厚度為8mm。4.Φ25mm孔。毛坯為實心，不沖孔。孔精度要求為IT8，表面粗糙度為3.2，參照《金屬切削速查速算手冊》，過程如下鉆孔Φ23mm擴孔Φ24.8mm2z=1.8細鉸Φ25mm2z=0.25.Φ10mm孔。毛坯為實心，不沖孔?？拙纫鬄镮T7，表面粗糙度為3.2，并保證中心距偏差-0.2～0.2，平行度公差0.03，參照《金屬切削速查速算手冊》表5-16及《實用切削加工手冊》表2-19，選擇過程如下鉆孔Φ9.8mm擴孔Φ9.96mm2z=0.16細鉸Φ10mm2z=0.046.其余的孔和加工表面的選擇如下：M10螺紋孔鉆孔Φ9mmΦ11mm孔擴孔Φ11mm（2z=2mm)Φ4mm孔鉆孔Φ4mm3mm槽銑t=1mm臺階面銑t=2mm（六）確定切削用量及基本工時工序一：粗銑Φ25㎜的兩端面，以其中一個端面表面為工藝基準；粗銑Φ10㎜的端面，以另一個端面表面為工藝基準。（1）Φ25mm孔的兩端面粗銑：t=1mm，參照《金屬切削手冊》表6-3，選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀，D=125mm,z=14,參照《金屬切削手冊》表6-12,6-14,選擇如下fz=0.08mm/齒,v=25m/min,則:100s100s0vnD取nw=68r/min,則機動工時為(2)Φ10mm孔的兩端面粗銑：t=1mm參照《金屬切削手冊》表6-3，選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀，D=63mm,z=6，參照《金屬切削手冊》表6-12,6-14,選擇如下fz=0.08mm/齒,v=15m/min,則:工序二：鉆、擴Φ25㎜的孔，以其端面為定位基準；鉆、粗鉸Φ10㎜的孔，以Φ25㎜的軸線為定位基準。（1）鉆φ23mm孔選用高速鋼麻花鉆，參照《實用切削加工手冊》表11-2，選擇如下擴孔φ24.8mm孔：2z=1.8由于擴孔時，f=(1.2～1.3）f鉆=0.4mm/rv=(1/2～1/3）v鉆=8m/min(2)鉆φ9.8mm孔選用φ9.8mm孔的高速鋼麻花鉆，參照《實用切削加工手冊》表11-2，選擇如下粗鉸φ9.96mm孔：2z=0.16選用硬質(zhì)合金鉸刀，參照《實用切削加工手冊》表11-13，選擇如下工序三：鉆、擴Φ11㎜的孔，倒角2×45°，以Φ25㎜的軸線為定位基準；鉆M10的螺紋孔（在原鉆床夾具上換刀具）；鉆Φ4㎜的孔，以Φ11㎜的軸線為定位基準。（1）鉆Φ4mm孔參照《金屬切削手冊》表4-8選擇（2）鉆Φ9mm孔參照《金屬切削手冊》表4-8選擇(3)擴孔Φ11㎜孔：選擴孔鉆f=(1.2～1.3）f鉆=0.24mm/rv=(1/2～1/3)v鉆=8m/min工序四：精鉸Φ25㎜、Φ10㎜的兩孔，以Φ25㎜的軸線為定位基準（1）精鉸Φ25mm孔：2z=0.2mm選用硬質(zhì)合金刀，參照《金屬切削手冊》表11-13，選擇（2）精鉸Φ10mm孔：2z=0.04mm選用硬質(zhì)合金刀，參照《金屬切削手冊》表4-88，選工序五：半精銑Φ25㎜、Φ10㎜孔的兩端面，精銑Φ10㎜孔的兩端面，以Φ25㎜的軸線為定位基準（1）Φ25mm孔的兩端面半精銑：t=0.7mm參照《金屬切削手冊》表6-3,選擇高速鋼細齒圓柱形銑刀，D=100mm,z=14.參照《金屬切削手冊》表6-12，6-14,選擇:Φ10mm孔的兩端面半精銑：t=0.7mm參照《金屬切削手冊》表6-3，選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀，D=63mm,z=10,參照《金屬切削手冊》表6-12,6-14,選擇如下fz=0.06mm/齒,v=15m/min,則:精銑φ10mm孔兩端面：ξ=0.5um參照《金屬切削手冊》表6-3,高速鋼細齒柄立銑刀：D=8mm,z=4;參照《金屬切削手冊》表6-12,6-14,選擇工序六：半精銑臺階面，以孔的端面為工藝基準。半精銑臺階面：t=2mm參照《金屬切削手冊》表6-3，選擇選用高速鋼細齒柄立銑刀：D=8mm,z=4，查表6-13，取工序七：攻M10的螺紋。參照《金屬切削手冊》表3-27，機用絲錐：工序八：銑3㎜的槽，以M10螺紋孔的端面為定位基準。銑3mm槽確定被吃刀量：由毛坯圖知銑削寬度=17.5mm，=3mm；確定齒進給量：取=0.06mm/z；確定切削速度和工作臺每分鐘進給量根據(jù)《切削手冊》表3.27可查得:根據(jù)《工藝手冊》表4.2—39，取與513r/min相近的主軸轉(zhuǎn)速實際切削速度=186.5mm/min工作臺每分鐘進給量為=0.06×20×60=72mm/min，根據(jù)《工藝手冊》表4.2—40，取X62W銑床與72mm/min相近的工作臺進給量=75mm/min則：實際的每齒進給量為=切削工時： =20mm，=48mm，=4mm四.夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。（一）問題的提出利用本夾具主要是要用來鉆φ10mm的孔，孔φ10軸線對孔φ25軸線的平行度允差是0.03mm。但在工序四要對這兩個孔進行精鉸，因此在本道工序加工時，主要應考慮在保證位置精度的前提下如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。由零件圖可知，孔φ10軸線對孔φ25軸線的平行度允差是0.03mm，設計時要考慮先鉆φ25mm的孔，然后利用可換鉆套保證孔φ10軸線相對于孔φ25軸線的平行度要求。為進一步減小誤差，應選擇以定位塊的下端面為定位夾具，并采用單螺釘夾緊機構(gòu)夾緊。夾具的主要定位元件是夾具上夾塊的下表面，由于本道工序零件加工精度要求不高，因此采用所加工部分上下兩端面作為基準面進行加工，能夠基本控制加工誤差。（二）夾具設計（1）定位及定位元件的選擇和設計1.根據(jù)工序加工要求，綜合考慮確定定位方案；2.定位元件設計：①V形塊：工件以φ20mm的外圓柱面定位尺寸H：用于小直徑定位時，H≤1.2D；所以取H=1.2x20=24mm尺寸N:取b=0.15D=0.15x20=3mm取角度ａ=90°時，N=1.14D-2b=1.14x20-2x3=16.8mm尺寸T:T=H+[D/sin(ａ/2)-N/tg(ａ/2)]/2=24+[20/0.707-16.8]/2=29.7mm它的尺寸圖形表示如下：③定位誤差計算：由于此道工序φ10mm的孔的軸線與φ25mm的孔的軸線的平行度誤差為0.03mm,所以只要保證兩軸線平行，所以定位誤差為0。(2)導向方案及導向元件的選擇和設計：1.導向方案的選擇：由于此工序只要保證兩個孔軸線的平行度要求，所以采用快換式鉆套將其固定在固定式鉆模板上，根據(jù)《夾具手冊》，鉆套至工件表面的距離按（1~1.5）d，則當取d=10mm時，h=1.2x10=12mm；2.導向元件的誤差分析：從《機床夾具設計》中可查出：由于對于固定鉆模板，鉆套上孔的軸線對工件表面垂直于工件的軸線的位置度公差為0.01mm夾緊機構(gòu)設計通過綜合考慮，采用單螺釘夾緊機構(gòu)。夾具體設計從《機床夾具設計》中可以發(fā)現(xiàn)：它的長寬按照工件大小及元件的布置情況而定，其高度h=(1/5～1/7)L。由于工件兩端面不一樣高，則在夾具體上設計一個凸臺，凸臺的高度H=5mm；由于此道工序是鉆孔，所以在夾具體下方設置一個矩形槽，便于排屑，它的寬度稍寬于夾具體上孔的直徑，它的深度t=10mm；此外，夾具體要與機床連接，需在夾具體上設置U形槽，便于夾具體與機床用雙頭螺柱和螺母固定，采用A型雙頭螺柱，其標注為：螺柱GB/T899AM6x68；采用六角螺母，其標注為螺母GB/T6170M6；采用平墊圈，其標注為：墊圈GB/T97.16；則U型槽設置為寬度為B2=8mm，深度等于夾具體的厚度。（三）切削力及夾緊力的計算1.計算切削力根據(jù)《工藝手冊》表11.14-1可得鉆床鉆頭鉆削力及功率計算公式如下：根據(jù)《工藝手冊》表11.14-2可查得公式中參數(shù)如下：CmXmYmCfXfYf333.541.90.8833.8510.7根據(jù)《工藝手冊》表11.14-3可查得：Km=0.5；Kf=0.5故計算可得到鉆孔Φ10的切削扭矩M=6.88（N·M）;切削力F=1280.2N;切削功率：Pw=0.14Kw；可查得Z535立式鉆床的最大進給抗力為9000N，最大允許扭矩為250（N·M）,主軸電機額定功率為2.8Kw，由此可知所選機床合適；2.計算夾緊力由于此道工序是鉆孔，且夾緊力與切削力方向一致，由《機床夾具設計》書中可以查出：為防止工件震動所需的夾緊力與切削力相等，即W=KF當鉆Φ10的孔時，通過以上所列的公式計算得，它的切削力為F=512.1N,則夾緊力W1=KF=1024.2N,,所以選擇W1即1280.2N為設計時的計算標準。（四）夾緊元件的強度校核本次設計中，使用螺栓進行夾緊