0371-飛錘支架零件機械加工工藝及鉆孔夾具設計【全套7張CAD圖】
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目 錄
前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------（3）
1. 零件的工藝分析---------------------------------------------------------------------------------------（4）
1.1 零件的功用、結構和特點----------------------------------------------------------------------------（4）
1.2 主要加工表面及要求----------------------------------------------------------------------------------（4）
2. 飛錘支架夾具設計------------------------------------------------------------------------------------（6）
2.1工序的工藝分析----------------------------------------------------------------------------------------（6）
2.2定位方案及定位元件選擇和設計-------------------------------------------------------------------（8）
3. 繪制夾具裝配圖見附表一--------------------------------------------------------------------------（13）
4. 夾具設計說明書----------------------------------------------------------------------------------------(15)
4. １夾具設計的基本要求---------------------------------------------------------------------------------（15）
4.２ 夾具設計的程序--------------------------------------------------------------------------------------（17）
5. 加工程序-------------------------------------------------------------------------------------------------(22)
6. 結論-----------------------------------------------------------------------------------------------------（24）
7. 參考文獻-----------------------------------------------------------------------------------------------（24）
（1）飛錘支架零件圖------------------------------------------------------------------------------１
(2) 裝配圖--------------------------------------------------------------------------------------附表一
前 言
畢業(yè)設計是每個大學生在畢業(yè)前必須完成的一個教學環(huán)節(jié)，是對我們所學專業(yè)的一個綜合測試，也是對我們畢業(yè)生做的一次具體的、重要的考驗。此設計密切結合高等學校的辦學宗旨。已檢測我們在學習和實習過程中對所學知識的掌握程度和運用水平。同時在畢業(yè)設計中與同學互相幫助,一起去圖書館查閱畢業(yè)設計中需要得一些相關資料,共同探討課程設計中出現的問題,體現了同學之間的凝聚力,增進了同學之間的友誼,加強了與老師的知識探討.
作為機械類專業(yè)的學生不能僅以學好課本上的理論知識而滿足,如果不懂的運用他們,學再多的理論知識也毫無用處。因此我們非常重視本次畢業(yè)設計的實踐,通過本次畢業(yè)設計是我們各方面的能力都有所加強,對于今后的生產實習以及走上工作崗位有很大幫助,是我們受益匪淺。
本設計不足之處，懇請老師點評、指正。
圖1-1零件圖
1. 零件的工藝分析
1.1 零件的功用、結構和特點
功用：起支撐作用。由于該工件工作時要承受一定的力，因此要求有一定的強度、剛度和韌性。
1.2 主要加工表面及要求
1. 孔徑為φ7的孔，其形位公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra1.6μm，孔的端面與寬18的槽相通，孔口倒角1×45°。
2. 飛錘支架φ11的回轉面，表面粗糙度為Ra6.3μm。
3. 飛錘支架φ15的回轉面，表面粗糙度為Ra12.5μm。
4. φ19的回轉面和右端面，表面粗糙度為Ra1.6μm，并倒角。
5. 飛錘支架表面2－φ6.5锪平φ12的沉孔，銑上表面及其輪廓，表面粗糙度不作要求。
6. 4－φ6的孔，表面粗糙度為Ra6.3μm，倒角1×45°。
7. 寬18的槽，表面粗糙度為Ra6.3μm。
機械加工加工方案 表（1）
工序號
內容
設備
10
熱處理
熱處理
20
1) 粗車φ11、φ15、φ19回轉面和右端面
CA6140臥式車床
2) 鉆φ7的孔至φ6
3) 擴φ7的孔至φ6.8
25
1) 半精車φ19及右端面至圖樣要求
CA6140臥式車床
2) 鉸φ7的孔至圖樣要求
3) 孔口倒角
30
銑飛錘支架上端面及2—φ6.5锪平φ12沉孔
鉆床
40
1) 鉆4—φ6的孔至φ5.8
TX612鏜床
2) 鉸4—φ6的孔，倒角
50
銑寬18的槽
XA6132銑床
60
去毛刺
鉗工
70
清洗
80
檢驗
工藝路線如表１所示，根據18的加工要求選擇φ18的三面刃銑刀和XA6132銑床。
２.飛錘支架夾具設計
２.１工序的工藝分析
零件為飛錘支架，材料為QT62—2。生產類型為：大批量生產。該零件工藝規(guī)程見工藝卡。先要求設計第4道工序銑18槽的銑床夾具。
零件的加工要求為：寬mm，表面粗糙度為Ra6.3um.本工序的加工條件為XA6132銑床及φ12端面銑刀，工件右側回轉體，φ孔、4-φ孔、及2-φ6.5锪平φ12孔均已加工，達到圖樣要求。
正火處理，毛坯上銑18槽的經濟精度可達IT8，表面粗糙度Ra6.3um，在銑夾具上加工時適當控制進給速度，可以保證槽的尺寸精度和表面粗糙要求。因此在本工序加工時，主要應考慮要如何保證槽的寬度偏差。
圖１-１工序圖
2.2定位方案及定位元件選擇和設計
2.2.1定位方案的選擇
1.根據工序加工要求，工件在夾具中的定位方案如下：
如圖1-1所示：要夾住的工件主要尺寸。
方案一：以φ19回轉面及其端面為主要定位基準，限制６個自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19回轉面為止推基準，限制２個自由度，以零件左端面外型輪廓寬30的長方體外型輪廓作為防轉基準，限制３個自由度。工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。
方案一草圖
方案二：以φ19回轉面及其端面為主要定位基準,限制６個自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19回轉面為止推基準，限制２個自由度,以φ45的圓外型輪廓作為防轉基準，限制３個自由度。同樣工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。
方案二草圖
方案三:以φ19回轉面及其端面為主要定位基準,限制６個自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19回轉面為止推基準，限制２個自由度,以2－φ6.5锪平12的兩個孔為防轉基準,限制３個自由度。同樣工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。此方案是用螺栓固定達到防轉的目的，其作用了力方向如下圖受Ｆ１和Ｆ２的作用力。
方案三草圖
選擇基準時應保證工件安裝可靠,夾具設計簡單、操作方便。
方案一：按照基準重合原則確定的，用設計基準作為定位基準,以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力。有利于提高夾緊剛度，缺點是夾緊力大容易引起定位元件變形。夾具設計簡單,裝夾方便。
方案二:和方案一差不多,只有裝夾的方向有點不同,不存在基準不重合誤差，有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力。
方案三:按照基準統一原則確定的,有利于夾具的設計制造,夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。缺點是不容易保證槽的的精確度,銑刀進給的軸向力完全由工件承受,會引起定位元件變形。
本工序加工18的槽,從夾具制造的簡單方便考慮,可以選擇方案三。但是方案三在裝夾是麻煩,大量的時間浪費在裝夾上 ,故不采用。從加工的切削力和夾緊力方面考慮,加工時夾緊力不需要太大。綜合兩方面的考慮故選擇方案一。
２.定位元件設計：設計定位元件的結構如圖1-2所示。夾具與零件的外型輪廓相似。
圖1-2
這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、教穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產率。
夾緊力的計算:因采用的是手動夾具故夾緊力無須計算。
3． 繪制夾具零件圖
圖1-3
4、夾緊裝置設計
夾緊機構的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。
夾緊里的方向如圖3左視圖所示夾具左端固定不動,裝夾時工件受夾緊力F和與其相對的反作用力F1。
夾緊力作用點的選擇應遵循的規(guī)則：
（１） 為了使定位穩(wěn)定，夾緊力作用點應該落在主要的定位支承面上，活絡在主要的定位支承面上的支承點所圍成的面積內；
（２） 夾緊力應作用在工件剛性較好的部位上，不應該使工件產生夾緊變形或使工件產生翻磚力矩；
（３） 為了防止工件在加工過程中產生振動，夾緊力的作用點應盡量靠近被加工表面；
（４） 夾緊力作用點的數目，應盡量在工件的整個接觸面上分布均勻，以減小夾緊變形。
夾具三維圖
該夾具是用平口鉗固定，是手動夾具為絲桿傳動。在裝夾過程中方便簡單，節(jié)約了大量的裝夾時間。操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的勞動條件，減輕勞動強度。在夾緊過程中用不會使工件產生變形。
零件三維造型
3. 繪制夾具裝配圖見附表一
夾具總圖繪制完畢后，對夾具上的非標準件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應在的技術要求。零件工作圖應嚴格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應完整，尺寸要標注齊全，所標注的公差及技術條件應符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應選擇合理。
在夾具設計圖紙全部完畢后，還有待于精心制造和實踐和使用來驗證設計的科學性。經試用后，有時還可能要對原設計作必要的修改。因此，要獲得一項完善的優(yōu)秀的夾具設計，設計人員通常應參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過程。
夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設計夾具體時應滿足以下基本要求。
??? ①、具有足夠的強度和剛度。
??? ②、結構簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結構近可能簡單緊湊，體積小、質量輕和便于工件裝卸。
??? ③、安裝穩(wěn)定牢靠。
??? ④、結構的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗
??? ⑤、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。
?⑥、清理方便。
夾具體毛坯制造方法的選擇?? 綜合考慮結構合理性、工藝性、經濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；
??? 夾具體的外形尺寸?? 在繪制夾具總圖時，根據工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設計，再根據強度和剛度要求選擇斷面的結構形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚20mm，長度326mm，寬度128mm；根據設計要求，夾具體上設計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。
4.夾具設計說明書
夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。
4.１夾具設計的基本要求
1精基準選擇的原則:在選擇基準時,主要應考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠。其選擇原則應遵循a.基準重合原則，用設計基準作為定位基準,以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。B基準統一原則，應采用同一基準電位加工零件上盡可能多的表面,基準重合和統一原則是選擇精基準的兩個重要原則,但實際生產中有時回遇到兩者想互矛盾的情況。C自為基準原則,某些要求加工余量小而均勻的精加工工序,選擇加工表面本身作為定位基準。D互為基準原則,對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時,需要兩個表面互相作為基準,反復進行加工,以保證位置精度要求。
2夾具設計精度的設計原則，要保證設計的夾具制造成本低，規(guī)定零件的精度要求時應遵循以下原則：
（1）對一般精度的夾具
1）應使主要組成零件具有相應終加工方法的平均經濟精度；
2）應按獲得夾具精度的工藝方法所達到的平均經濟精度，規(guī)定基礎件夾具體加工孔的形位公差。
（2）對一般精度或精度要求低的夾具，組成零件的加工精度按此規(guī)定，既達到了制造成本低，又使夾具具有較大精度裕度，能使設計的夾具獲得最佳的經濟效果。
對精密夾具 除遵循一般精度夾具的兩項原則外，對某個關鍵零件，還應規(guī)定與偶件配作或配研等，以達到無間隙滑動等。
對夾緊機構的基本要求如下：
??? ①、夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。
??? ②、夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應損害零件表面質量
??? ③、夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調節(jié)的。
??? ④、結構力求簡單，便于制造和維修
夾緊誤差是指工件在夾緊力的作用下,工序基準相對于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件變形所造成的加工表面的形狀誤差。產生夾緊變形的因素有兩個方面:工件的彈性變形、工件定位面與夾具定位面之間的接觸變形。
3一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求：
（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
（2）提高生產效率 專用夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產效率。
（3）工藝性能好 專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。
專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整和修配結構。
（4）使用性能好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結構，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統變形。
（5）經濟性好 專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據生產綱領對夾具方案進行必要的技術經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。
4.２ 夾具設計的程序
4.2.1夾具設計規(guī)范化概述
1．夾具設計規(guī)范化的意義
研究夾具設計規(guī)范化程序的主要目的在于：
（1）保證設計質量，提高設計效率 夾具設計質量主要表現在：
1）設計方案與生產綱領的適應性；
2）高位設計與定位副設置的相容性；
3）夾緊設計技術經濟指標的先進性；
4）精度控制項目的完備性以及各控制項目公差數值規(guī)定的合理性；
5）夾具結構設計的工藝性；
6）夾具制造成本的經濟性。
有了規(guī)范的設計程序，可以指導設計人員有步驟、有計劃、有條理地進行工作，提高設計效率，縮短設計周期。
（2）有利于計算機輔助設計 有了規(guī)范化的設計程序，就可以利用計算機進行輔助設計，實現優(yōu)化設計，減輕設計人員的負擔。利用計算機進行輔助設計，除了進行精度設計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限元法對零件的強度、剛度進行設計計算，實現包括繪圖在內的設計過程的全部計算機控制。
（3）有利于初學者盡快掌握夾具設計的方法 近年來，關于夾具設計的理論研究和實踐經驗總結已日見完備，在此基礎上總結出來的夾具規(guī)范化設計程序，使初級夾具設計人員的設計工作提高到了一個新的科學化水平。
4.2.2 夾具設計的規(guī)范程序
工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應的夾具設計任務書，經有關負責人批準后下達給夾具設計人員。夾具設計人員根據任務書提出的任務進行夾具結構設計?，F將夾具結構設計的規(guī)范化程序具體分述如下。
1．明確設計要求，認真調查研究，收集設計資料
（1）仔細研究零件工作圖、毛坯圖及其技術條件。
（2）了解零件的生產綱領、投產批量以及生產組織等有關信息。
（3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。
（4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。
（5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產條件和技術現狀。
（6）了解所使用機床的主要技術參數、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結構的聯系尺寸等。
（7）準備好設計夾具用的各種標準、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關夾具的設計指導資料等。
（8）收集國內外有關設計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結合本企業(yè)實際情況的合理部分。
２．繪制夾具總圖
繪制夾具總圖通常按以下步驟進行：
（1）遵循國家制圖標準，繪圖比例應盡可能選取1﹕1，根據工件的大小時，也可用較大或較小的比例；通常選取操作位置為主視圖，以便使所繪制的夾具總圖具有良好的直觀性；視圖剖面應盡可能少，但必須能夠清楚地表達夾具各部分的結構。
（2）用雙點劃線繪出工件輪廓外形、定位基準和加工表面。將工件輪廓線視為“透明體”，并用網紋線表示出加工余量。
（3）根據工件定位基準的類型和主次，選擇合適的定位元件，合理布置定位點，以滿足定位設計的相容性。
（4）根據定位對夾緊的要求，按照夾緊五原則選擇最佳夾緊狀態(tài)及技術經濟合理的夾緊系統，畫出夾緊工件的狀態(tài)。對空行和較大的夾緊機構，還應用雙點劃線畫出放松位置，以表示出和其他部分的關系。
（5）圍繞工件的幾個視圖依次繪出對刀、導向元件以及定向鍵等。
（6）最后繪制出夾具體及連接元件，把夾具的各組成元件和裝置連成一體。
（7）確定并標注有關尺寸 夾具總圖上應標注的有以下五類尺寸：
1）夾具的輪廓尺寸：即夾具的長、寬、高尺寸。若夾具上有可動部分，應包括可動部分極限位置所占的空間尺寸。
2）工件與定位元件的聯系尺寸：常指工件以孔在心軸或定位銷上（或工件以外圓在內孔中）定位時，工件定位表面與夾具上定位元件間的配合尺寸。
3）夾具與刀具的聯系尺寸：用來確定夾具上對刀、導引元件位置的尺寸。對于銑、刨床夾具，是指對刀元件與定位元件的位置尺寸；對于鉆、鏜床夾具，則是指鉆（鏜）套與定位元件間的位置尺寸，鉆（鏜）套之間的位置尺寸，以及鉆（鏜）套與刀具導向部分的配合尺寸等。
4）夾具內部的配合尺寸：它們與工件、機床、刀具無關，主要是為了保證夾具裝置后能滿足規(guī)定的使用要求。
5）夾具與機床的聯系尺寸：用于確定夾具在機床上正確位置的尺寸。對于車、磨床夾具，主要是指夾具與主軸端的配合尺寸；對于銑、刨床夾具，則是指夾具上的定向鍵與機床工作臺上的T型槽的配合尺寸。標注尺寸時，常以夾具上的定位元件作為相互位置尺寸的基準。
上述尺寸公差的確定可分為兩種情況處理：一是夾具上定位元件之間，對刀、導引元件之間的尺寸公差，直接對工件上相應的加工尺寸發(fā)生影響，因此可根據工件的加工尺寸公差確定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3~1/5；二是定位元件與夾具體的配合尺寸公差，夾緊裝置各組成零件間的配合尺寸公差等，則應根據其功用和裝配要求，按一般公差與配合原則決定。
（8）規(guī)定總圖上應控制的精度項目，標注相關的技術條件 夾具的安裝基面、定向鍵側面以及與其相垂直的平面（稱為三基面體系）是夾具的安裝基準，也是夾具的測量基準，因而應該以此作為夾具的精度控制基準來標注技術條件。在夾具總圖上應標注的技術條件（位置精度要求）有如下幾個方面：
1）定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證工件加工面與工件定位基準面間的位置精度。
2）定位元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。
3）對刀元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。
4）定位元件與導引元件的位置要求。
5）夾具在機床上安裝時位置精度要求。
上述技術條件是保證工件相應的加工要求所必需的，其數量應取工件相應技術要求所規(guī)定數值的1/3~1/5。當工件沒注明要求時，夾具上的那些主要元件間的位置公差，可以按經驗取為（100﹕0.02）~（100﹕0.05）mm，或在全長上不大于0.03~0.05mm。
（9）編制零件明細表 夾具總圖上還應畫出零件明細表和標題欄，寫明夾具名稱及零件明細表上所規(guī)定的內容。
３．夾具精度校核
在夾具設計中，當結構方案擬定之后，應該對夾具的方案進行精度分析和估算；在夾具總圖設計完成后，還應該根據夾具有關元件的配合性質及技術要求，再進行一次復核。這是確保產品加工質量而必須進行的誤差分析。
4.確定夾具的結構方案
在廣泛收集和研究有關資料的基礎上，著手擬定夾具的結構方案，主要包括：
（1）根據工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。
（2）確定工件的夾緊方案和設計夾緊機構。
（3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導元件、微調機構等。
（4）協調各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結構和尺寸。
在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產綱領相適應的最佳方案。
5.程序部分
加工１８的槽的程序如下：
%0001
G90 G54 G00 X0 Y0 Z100;
M03 S1800 M08;
X-36 Y3;
Z10;
G01 Z0 F300;
M98 %002 L5;
G01 Z-11 F300;
X36;
Y-3;
X-36;
Y3;
G00 X0 Y0 Z100 M9;
M05;
M30
%002
G01 Z-2 F300;
G01 X36;
Y-3;
X-36;
Y3;
M99
總 結
畢業(yè)設計是理工類學生必不可少的一個環(huán)節(jié)，在老師和同學們的共同努力下已取得了初步的結果，從整體上看，畢業(yè)設計是鍛煉我們理工類學生的一種思維能力和實踐能力，雖然我們的能力有限，但是通過初步的嘗試，我們已經能基本符合我們這個專業(yè)的理論和實踐。
數控加工是現代制造技術的典型代表，在制造業(yè)的各個領域如，航天航空，汽車，摩托車，模具，精密機械，家用電器等方面有著日益廣泛的應用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段，拌隨著全球制造業(yè)向我國逐漸轉移的發(fā)展趨勢，對數控加工的要求必將呈現出高速持續(xù)的增長，人才市場急需一批既懂得數控加工相關技術，有熟悉ＣＡＤ／ＣＡＭ軟件編程的人才。
通過這次畢業(yè)設計，我們感受到了對專業(yè)知識的缺乏和不足，也使我們的專業(yè)知識得到進一步提高，感謝學校給我們這次難得的學習機會。
參考文獻
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