畢業(yè)設(shè)計--加工工藝與鉆床夾具設(shè)計

1、<p>　　題目：加工工藝與鉆床夾具設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計是CA6140操縱機構(gòu)杠桿零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。CA6140杠桿零件的主要加工表面是平面及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階

2、段以保證孔的加工精度?；鶞实倪x擇以杠桿外圓面作為粗基準，以孔及其下表面作為精基準。先將底面加工出來，然后作為定位基準，在以底面作為精基準加工孔。整個加工過程選用組合機床。在夾具方面選用專用夾具。考慮到零件的結(jié)構(gòu)尺寸簡單，夾緊方式多采用手動夾緊，夾緊簡單，機構(gòu)設(shè)計簡單，且能滿足設(shè)計要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 杠桿零件，加工工藝，夾具，定位，夾緊</p><p><b>　　

3、目錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題背景及發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計內(nèi)容1</p><p>　　2 杠桿加工工藝規(guī)程

4、設(shè)計3</p><p>　　2.1零件的分析3</p><p>　　2.1.1零件的作用3</p><p>　　2.1.2零件的工藝分析3</p><p>　　2.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施4</p><p>　　2.2.1確定毛坯的制造形式4</p><p&g

5、t;　　2.2.2基面的選擇4</p><p>　　2.2.3確定工藝路線4</p><p>　　2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定5</p><p>　　2.2.5確定切削用量7</p><p>　　2.2.6確定基本工時12</p><p><b>　　2.3小結(jié)14</b

6、></p><p>　　3 專用夾具設(shè)計15</p><p>　　3.1加工工藝孔Φ25夾具設(shè)計15</p><p>　　3.1.1定位基準的選擇15</p><p>　　3.1.2切削力的計算與夾緊力分析16</p><p>　　3.1.3夾緊元件及動力裝置確定17</p><p

7、>　　3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計17</p><p>　　3.1.5夾具精度分析19</p><p>　　3.1.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明21</p><p>　　3.2粗精銑寬度為30mm的下平臺夾具設(shè)計21</p><p>　　3.2.1定位基準的選擇21</p><p>　　3.2

8、.2定位元件的設(shè)計21</p><p>　　3.2.3定位誤差分析22</p><p>　　3.2.4銑削力與夾緊力計算23</p><p>　　3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計23</p><p>　　3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計26</p><p>　　3.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明27<

9、/p><p><b>　　3.4小結(jié)27</b></p><p><b>　　4總結(jié)28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b&g

10、t;　　1 緒論</b></p><p>　　加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。</p><p>　　機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)

11、革新中的一項重要任務(wù)。</p><p>　　1.1課題背景及發(fā)展趨勢</p><p>　　材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學(xué)的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。</

12、p><p>　　技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。</p><p>　　工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對</p><p

13、>　　機床夾具提出更高的要求。</p><p>　　1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容</p><p>　　按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:</p><p>　　(1)定位元件及定位裝置；</p><p>　　(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構(gòu))； </p><p>&

14、lt;b>　　(3)夾具體；</b></p><p>　　(4)對刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；</p><p><b>　　(5)動力裝置；</b></p><p>　　(6)分度,對定裝置；</p><p>　　(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾

15、具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；</p><p>　　每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機構(gòu),例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。</p><p>　　專用夾具的設(shè)計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設(shè)計：（1）定位裝置的設(shè)計；（2）夾緊裝置的設(shè)

16、計；（3）對刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計；（4）夾具體的設(shè)計；（5）其他元件及裝置的設(shè)計。</p><p>　　2 杠桿加工工藝規(guī)程設(shè)計</p><p><b>　　2.1零件的分析</b></p><p>　　2.1.1零件的作用</p><p>　　題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零

17、件的配合要符合要求。</p><p>　　2.1.2零件的工藝分析</p><p>　　零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：</p><p><b>　　（1）主要加工面：</b></p><p>　　1）小

18、頭鉆Φ以及與此孔相通的Φ14階梯孔、M8螺紋孔；</p><p>　　2）鉆Φ錐孔及銑Φ錐孔平臺；</p><p>　　3）鉆2—M6螺紋孔；</p><p>　　4）銑杠桿底面及2—M6螺紋孔端面。</p><p><b>　?。?）主要基準面：</b></p><p>　　1）以Φ45外圓面為

19、基準的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：Φ的孔、杠桿下表面</p><p>　　2）以Φ的孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：Φ14階梯孔、M8螺紋孔、Φ錐孔及Φ錐孔平臺、2—M6螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺紋孔和Φ錐孔平臺。 </p><p>　　杠桿的Φ25孔的軸線合兩個端面有著

20、垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下：</p><p>　　本套夾具中用于加工Φ25孔的是立式鉆床。工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圓面為定位基準，在定位塊和V型塊上實現(xiàn)完全定位。加工Φ25時，由于孔表面粗糙度為。主要采用鉆、擴、鉸來保證其尺寸精度。</p><p>　　本套夾具中用于加工杠桿的小平面和加工Φ12.7是立式銑床。工件以 孔及端面和水平面底為定位基準，在長銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位

21、。加工表面：包括粗精銑寬度為30mm的下平臺、鉆Ф12.7的錐孔，由于30mm的下平臺的表面、孔表面粗糙度都為。其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要用Ф12.7鋼球檢查。</p><p>　　本套夾具中用于加工與Φ25孔相通的M8螺紋底孔是用立式鉆床。工件以孔及其下表面和寬度為30mm的下平臺作為定位基準，在大端面長圓柱銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。加工M8螺紋底孔時，先用Φ7麻花鉆鉆孔，再用M8的絲錐攻螺紋

22、。</p><p>　　2.2杠桿加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施</p><p>　　2.2.1確定毛坯的制造形式</p><p>　　零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。<

23、/p><p>　　2.2.2基面的選擇</p><p>　?。?）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一個V形塊支承45圓的外輪廓作主要定位，以限制z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25的孔。</p><p>　

24、?。?）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25的孔作為精基準。</p><p>　　2.2.3確定工藝路線</p><p>　　表2.1工藝路線方案一</p><p>　　表2.2工藝路線方案二</p><p>　　工藝路線的比較與分析：</p><p>　　第二條工藝路線不同于第一條是將“工

25、序5鉆Ф14孔，再加工螺紋孔M8”變?yōu)椤肮ば?粗精銑M6上端面”其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動影響生產(chǎn)效率。而對于零的尺寸精度和位置精度都沒有太大程度的幫助。</p><p>　　以Ф25mm的孔子外輪廓為精基準，先銑下端面。再鉆錐孔，從而保證了兩孔中心線的尺寸與右端面的垂直度。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第二條工藝路線而先上端面， 再“鉆Ф14孔，加工螺紋孔M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸

26、的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非功過否重合這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第二條工藝路線并不可行。</p><p>　　從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第一個方案也比較合理想。所以我決定以第一個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程如表2.3所示。</p><p>　　表2.3 最終工藝過程</p><p>　　2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定<

27、;/p><p>　　杠桿的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：</p><p>　　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)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。</p><p>　　由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工

28、，因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。</p><p>　　毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖)故臺階已被鑄出,根據(jù)參考文獻[14]的銑刀類型及尺寸可知選用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。</p><p>　　1）加工Φ25的端面，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1

29、mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。</p><p>　　2）對Φ25的內(nèi)表面加工。由于內(nèi)表面有粗糙度要求1.6?？捎靡淮未旨庸?.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。</p><p>　　3）加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。 </p>

30、<p>　　4）鉆錐孔Φ12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產(chǎn)率起見，仍然采用Φ12的鉆頭，切削深度是2.5mm。</p><p>　　5）鉆Ф14階梯孔，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2mm?？梢淮未旨庸?.85mm，一次精加工0.15就可達到要求。</p><p>　　6）加工M8底孔，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量

31、1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。</p><p>　　7）加工2-M6螺紋，根據(jù)參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達到要求。</p><p>　　8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。</p><p>　　2.2.5確定切削用量&l

32、t;/p><p>　　工序1：粗、精銑孔下平面</p><p><b>　?。?）粗銑孔下平面</b></p><p><b>　　加工條件：</b></p><p>　　工件材料： HT200，鑄造。</p><p>　　機床：X52K立式銑床。</p><

33、p>　　查參考文獻[7]表30—34</p><p>　　刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。</p><p>　　因其單邊余量：Z=1.9mm</p><p><b>　　所以銑削深度：</b></p><p>　　每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照

34、參考文獻[7]表30—34，取。</p><p>　　機床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）</p><p>　　式中 V—銑削速度；</p><p><b>　　d—刀具直徑。</b></p><p>　　由式2.1機床主軸轉(zhuǎn)速：</p><p&

35、gt;　　按照參考文獻[3]表3.1-74 </p><p><b>　　實際銑削速度：</b></p><p>　　進給量： </p><p>　　工作臺每分進給量： </p><p>　　：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81,</p><p><b>

36、;　?。?）精銑孔下平面</b></p><p><b>　　加工條件：</b></p><p>　　工件材料： HT200，鑄造。</p><p>　　機床： X52K立式銑床。</p><p>　　參考文獻[7]表30—31</p><p>　　刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）

37、：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。</p><p>　　精銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm</p><p><b>　　銑削深度：</b></p><p>　　每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取</p><p>　　銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取</p><p>　　機床

38、主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：</p><p>　　按照參考文獻[7]表3.1-31 </p><p><b>　　實際銑削速度：</b></p><p>　　進給量，由式（1.3）有：</p><p>　　工作臺每分進給量： </p><p>　　工序2：加工孔Φ25到要求尺寸</p&g

39、t;<p>　　工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。</p><p><b>　?。?）確定鉆削用量</b><

40、/p><p>　　1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進給量。</p><p>　　由于所選進給量遠小于及，故所選可用。</p><

41、;p>　　2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。</p><p>　　由參考文獻[

42、7]表28-3，，，故</p><p>　　查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：</p><p><b>　　由表28-5，，故</b></p><p>　　3）校驗機床功率 切削功率為</p><p><b>　　機床有效功率</b></p><p>　　故選擇

43、的鉆削用量可用。即</p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　相應(yīng)地</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　?。?）確定擴孔切削用量</p><p>　　1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]

44、表28-31，。根據(jù)Z535機床說明書，取=0.57mm/r。</p><p>　　2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻[7]表28-33，取。修正系數(shù)：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　查機床說明書，取。實際切削速度為</

45、p><p>　　（3）確定鉸孔切削用量</p><p>　　1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。</p><p>　　2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由</p><p>　　參考文獻[7]表28-3，得修正系數(shù)，</p><p>

46、;<b>　　故 </b></p><p>　　查Z535說明書，取，實際鉸孔速度</p><p>　　（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：</p><p><b>　　鉆孔：，，，</b></p><p><b>　　擴孔：，，，</b><

47、;/p><p><b>　　鉸孔：，，，</b></p><p>　　注：其他工序的切削用量省略。</p><p>　　2.2.6確定基本工時</p><p>　?。?）粗銑、精銑Φ25孔下平面</p><p><b>　　加工條件：</b></p><p&g

48、t;　　工件材料：HT200鑄鐵，200MPa</p><p>　　機床：X525K機床</p><p>　　刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀</p><p><b>　　粗銑的切削工時</b></p><p>　　被切削層長度：由毛坯尺寸可知， </p><p><b>　　刀具切入長度：&

49、lt;/b></p><p><b>　　刀具切出長度：取</b></p><p><b>　　走刀次數(shù)為1</b></p><p><b>　　機動時間：</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間</p><p

50、><b>　　精銑的切削工時</b></p><p>　　被切削層長度：由毛坯尺寸可知 </p><p>　　刀具切入長度：精銑時</p><p><b>　　刀具切出長度：取</b></p><p><b>　　走刀次數(shù)為1</b></p><p&g

51、t;<b>　　機動時間：</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間</p><p>　　銑Φ25孔下表面的總工時為：t=+++=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min</p><p><b>　?。?）鉆孔</b></p><p><b

52、>　　加工條件：</b></p><p>　　工件材料：HT200鑄鐵，200MPa</p><p>　　機床：Z535立式鉆床 </p><p>　　刀具：鉆孔——標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——標準高速鉸刀</p><p>　　鉆孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉(zhuǎn)速

53、， </p><p><b>　　鉸孔：，，，</b></p><p>　　=（30+3+1）/0.43×195=0.41min</p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間</p><p>　　擴孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉(zhuǎn)速</p><p

54、>　　=（30+3+1）/0.57×275=0.22min</p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間</p><p>　　鉸孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　=（30+3+1）/1.6×100=0.21min</p><p>　　根據(jù)參考文獻[5

55、]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間</p><p>　　總工時：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min</p><p>　　注：其他工序的基本工時省略。</p><p><b>　　2.3小結(jié)</b></p><p>　　機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工

56、藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。</p><p><b>　　3 專用夾具設(shè)計</b></p><p>　　為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。</p

57、><p>　　根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工工藝孔Φ25夾具、銑寬度為30mm的下平臺夾具及鉆M8底孔夾具各一套。其中加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。銑寬度為30mm的下平臺將用于組合銑床，刀具為硬質(zhì)合金端銑刀YG8對杠桿的Φ25孔下表面進行加工。鉆M8底孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔，再用絲錐攻螺紋。</p><p>　　3

58、.1加工工藝孔Φ25夾具設(shè)計</p><p>　　本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降

59、低勞動強度。</p><p>　　3.1.1定位基準的選擇</p><p>　　由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準，以及設(shè)計基準作

60、為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應(yīng)選擇選用Φ45外圓面作為定位基準，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。</p><p>　　為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。</p>

61、<p>　　3.1.2切削力的計算與夾緊力分析</p><p>　　由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準。由參考文獻[9]得：</p><p>　　鉆削力 </p><p><b>　　鉆削力矩 </b></p><p>&

62、lt;b>　　式中： </b></p><p>　　本道工序加工工藝孔時，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式：</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　式中： —單個

63、螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；</p><p>　　—原始作用力（N）；</p><p>　　—作用力臂（mm）；</p><p>　　—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；</p><p>　　—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；</p><p>　　—螺紋中徑之半（mm）；</p><

64、p><b>　　—螺紋升角（°）；</b></p><p>　　—螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。</p><p>　　由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：</p><p>　　3.1.3夾緊元件及動力裝置確定</p><p>　　由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采

65、用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。</p><p>　　本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘</p><p>　

66、　3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計</p><p>　　工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φmm標準高速鉸刀。</p><

67、;p>　　根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.2及表3.1所示。</p><p>　　圖3.2 快換鉆套</p><p>　　表3.1 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：</p><p>　　襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 固定襯套</p><p>

68、;　　襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　根據(jù)參考文獻[11]表2-1-27固定V型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖3.4及表3.3所示。</p><p><b>　　圖3.4 V型塊</b></p><p>　　表3.3 V型塊的主要尺寸<

69、/p><p>　　注：T=L+0.707D-0.5N</p><p>　　鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。</p><p>　　夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖ZJZ-01所示。

70、</p><p>　　3.1.5夾具精度分析</p><p>　　利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。</p><p>　　由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面

71、，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用鉸加工，選用標準高速鉸刀，直徑為Φmm，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。</p><p>　　該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3

72、）當(dāng)各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。</p><p>　　工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。</p><p>　　工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。</p

73、><p>　　影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：</p><p>　　（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：</p><p>　?。?）兩襯套的同軸度公差：</p><p>　?。?）襯套與鉆套配合的最大間隙：</p><p>　　（4）鉆套的同軸度公差：</p><p>　?。?）鉆套與鉸

74、刀配合的最大間隙：</p><p>　　所以能滿足加工要求。</p><p>　　3.1.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明</p><p>　　鉆鉸Φ25孔的夾具如夾具裝配圖ZJZ-01所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。</p>

75、<p>　　3.2粗精銑寬度為30mm的下平臺夾具設(shè)計</p><p>　　本夾具主要用來粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺時，杠桿寬度為30mm的下平臺有粗糙度要求，杠桿寬度為30mm的下平臺與工藝孔軸線分別有尺寸要求。本道工序是對杠桿寬度為30mm的下平臺進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時

76、應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。</p><p>　　3.2.1定位基準的選擇</p><p>　　由零件圖可知Φ25孔的軸線所在平面和右端面有垂直度的要求是10゜，從定位和夾緊的角度來看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基準是右端面，設(shè)計基準是孔Φ25的軸線，定位基準與設(shè)計基準不重合，需要重新計算上下端面的平行度，來保證垂直度的要求。在本工序只需要確定右端面放平。</p>

77、<p>　　為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀對杠桿寬度為30mm的下平臺同時進行粗精銑加工。同時為了采用手動夾緊。</p><p>　　3.2.2定位元件的設(shè)計</p><p>　　本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設(shè)計。</p><p>　　根據(jù)參考

78、文獻[11]帶大端面的短圓柱銷的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 帶大端面的短圓柱銷</p><p>　　根據(jù)參考文獻[11]固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 固定擋銷</p><p>　　主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.4所示。</p><p>　　表3.4 固定

79、擋銷的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　3.2.3定位誤差分析</p><p>　　本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：</p><p>　　銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm</p><p>　　由公式e=(H/2+h+b)×△max/H</p>&l

80、t;p>　　△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2</p><p><b>　　=0.06mm</b></p><p>　　e=0.06×30/32=0.05625</p><p>　　可見這種定位方案是可行的。</p><p>　　3.2.4銑削力與夾緊力計算</p>&

81、lt;p>　　本夾具是在銑\鉆床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式</p><p>　　Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）</p><p>　　Fj－沿螺旋軸線

82、作用的夾緊力 </p><p>　　Fs－作用在六角螺母</p><p>　　L－作用力的力臂(mm) </p><p>　　d0－螺紋中徑(mm)</p><p><b>　　α－螺紋升角(゜)</b></p&

83、gt;<p>　　ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜)</p><p>　　ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)</p><p>　　r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑(゜)</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]其回歸方程為</p><p><b>　　Fj＝ktTs</b>

84、</p><p>　　其中Fj－螺栓夾緊力(N)；</p><p>　　kt－力矩系數(shù)(cm－1)</p><p>　　Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；</p><p>　　Fj =5×2000=10000N</p><p>　　3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計</p><p>

85、;　　定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。</p><p><b>　　圖3.7 定向鍵&

86、lt;/b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。</p><p><b>　　圖3.8 U型槽</b></p><p>　　主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。</p><p>　　表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)

87、，用來確定刀具與夾具的相對位置。</p><p>　　由于本道工序是完成杠桿寬度為30mm下平臺的粗精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 直角對刀塊</p><p>　　塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。</p><p>　　圖3.10 平塞尺&l

88、t;/p><p>　　塞尺尺寸如表3.6所示。</p><p>　　表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計</p><p>　　夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。</p><p>　　移動壓板的結(jié)構(gòu)如

89、圖3.11所示。</p><p>　　圖3.11 移動壓板</p><p>　　主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.7所示。</p><p>　　表3.7 移動壓板結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖ZJX-02所示。<

90、;/p><p>　　3.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明</p><p>　　本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工Φ12.7。工件以孔及端面和水平面底為定位基準，在短銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。采用轉(zhuǎn)動A型壓板夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。一次加工小平面和加工Φ12.7，如夾具裝配圖ZJX-02所示。</p><p><

91、b>　　3.4小結(jié)</b></p><p>　　對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p>

92、<p>　　本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：</p><p>　　（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。</p><p>　?。?）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。&

93、lt;/p><p>　　（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉家平，機械制圖，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008. 8。</p><p>　　[2] 鄭國軍，工程力學(xué)，鄭州：河南科技出版社，2007.9。</p&g

94、t;<p>　　[3] 冀秀煥，唐建生，工程材料與成型工藝，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008. 1。</p><p>　　[4] 董燕，公差配合與測量技術(shù) ，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008. 8。</p><p>　　[5]劉家平，劉立新，AutoCAD應(yīng)用教程，長春：長春師范大學(xué)出版社，2010.2。</p><p>　　[6] 《金屬機械加工

95、工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。</p><p>　　[7] 李洪，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。</p><p>　　[8] 于興芝，朱敬超，機械設(shè)計基礎(chǔ)，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008. 8。</p><p>　　[9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上海

96、科學(xué)技術(shù)出版社，1984。</p><p>　　[10] 唐建生，金屬切削與刀具，武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008. 8。</p><p>　　[11] 薛源順,機床夾具設(shè)計(第二版) [M],機械工業(yè)出版社,2003.1</p><p>　　[12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。</p><p&g

97、t;　　[13] 東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980。</p><p>　　[14] 蘭建設(shè)，機械制造工藝與夾具，北京：北京工業(yè)出版社，2004.7。</p><p>　　[15] 張普禮，楊林，機械加工設(shè)備，北京：機械，2000：9-19。</p><p>　　[16] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)