杠桿工藝和工裝夾具課程設(shè)計(jì)6943779

武 威 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī)械制造與自動(dòng)化 專業(yè)（專科）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 杠桿工藝和工裝設(shè)計(jì) 摘要本設(shè)計(jì)的零件為杠桿零件，選用45號(hào)鋼。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益等各方面的詳細(xì)分析其加工工藝，多采鉆床加工。通過對(duì)零件的分析，此工件外形輪廓尺寸小，重量輕，加工要求不高，生產(chǎn)批量不大。因此在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，做到經(jīng)濟(jì)合理。關(guān)鍵字：鉆床加工;杠桿零件;尺寸精度目錄摘要I關(guān)鍵字I目錄II前言11.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的22 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與要求22.1設(shè)計(jì)基本任務(wù)22.2、設(shè)計(jì)要求22.2.1工藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求23 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫23.1基本任務(wù)23.2設(shè)計(jì)要求：33.3生產(chǎn)綱領(lǐng)33.4零件圖審查34任務(wù)實(shí)施44.1設(shè)計(jì)任務(wù)44.2 設(shè)計(jì)方法和步驟64.3 夾緊裝置的設(shè)計(jì)94.4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu).夾具體的確定104.5 繪制夾具結(jié)構(gòu)圖114.6 確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合114.7 夾具精度分析與計(jì)算12結(jié)論14致謝15參考文獻(xiàn)16II前言本設(shè)計(jì)的課題，不僅讓我們系統(tǒng)全面的鞏固了三年來所學(xué)的的理論知識(shí)，還使我們把所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中。理論結(jié)合實(shí)際從而達(dá)到對(duì)理論知識(shí)更加的鞏固與理解，為我們走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)主要步驟：杠桿零件夾具設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)夾具裝置、導(dǎo)向裝置、確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸、公差配合、夾具精度分析和計(jì)算、杠桿零件工藝設(shè)計(jì)、確定毛坯、確定工藝內(nèi)容。1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生應(yīng)職應(yīng)崗能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生能全面綜合地運(yùn)用所學(xué)的理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設(shè)計(jì)。其基本目的是：培養(yǎng)工程意識(shí)、訓(xùn)練基本技能、培養(yǎng)質(zhì)量意識(shí)、培養(yǎng)規(guī)范意識(shí)。2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)基本任務(wù) (1)繪制零件圖一張； (2)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一張； (4)編寫設(shè)計(jì)說明書一份； (5)收集資料,為夾具設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備； (6)進(jìn)行必要的理論計(jì)算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案2.2、設(shè)計(jì)要求2.2.1工藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 (1)保證零件加工質(zhì)量,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求； (2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率； (3)要盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)安全； (4)盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備； (5)工藝規(guī)程應(yīng)正確，清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求； (6)工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求。3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫 說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡練、文字通順、字跡工整、圖例清晰、圖文并茂，充分表達(dá)自己的見解，力求避免抄書.杠桿零件工藝設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì)。3.1基本任務(wù)（1）繪制零件圖一張；（2）編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一張；（3）收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好技術(shù)準(zhǔn)備。（4）初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的理論計(jì)算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。3.2設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求；（2）在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率；（3）要盡量減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施；（4）盡可能采用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新裝備；（5）工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、簡潔、清晰；（6）工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求；（7）夾具設(shè)計(jì)保證工件的加工精度；（8）提高生產(chǎn)效率；（9）工藝性好、使用性好、經(jīng)濟(jì)性好。3.3生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算與生產(chǎn)類型的確定生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）小批生產(chǎn) 中型零件（0.5150kg)102003.4零件圖審查有零件圖知，杠桿的加工主要是兩端面、28H7孔、10H9和11孔加工，夾具的設(shè)計(jì)主要是保證上下兩端面平面度和兩孔的平行度要求。3.4.1了解零件的功用及技術(shù)要求 熟悉用途、性能及工作條件，明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和功用，審查圖樣的完整性和正確性 3.4.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理； 各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單； 有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工； （2）零件的工藝過程如下： 模鍛成形，（28鍛成22）其余實(shí)心；退火，消除殘余內(nèi)應(yīng)力；數(shù)控銑，銑左邊兩平面，再鉆鉸28H7孔，用平虎鉗定位和裝夾； 數(shù)控銑，銑右邊兩平面，用平虎鉗定位和裝夾；鉆孔，用專用鉆夾具加工10H9和11孔；數(shù)控銑，銑36準(zhǔn)；數(shù)控銑，割開4.75槽；去毛刺.檢驗(yàn)。4任務(wù)實(shí)施4.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）加工工件零件圖，完成設(shè)計(jì)鉆、擴(kuò)、較杠桿10H9孔和11孔的鉆床夾具。（2）生產(chǎn)類型：大中批量生產(chǎn)。（3）毛胚：模鍛件。模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法.模鍛與自由鍛相比,具有生產(chǎn)率高,鍛件外形復(fù)雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點(diǎn),但模鍛件質(zhì)量受設(shè)備能力的限制一般不超過150kg,鍛模制造成本高.模鍛適合中小鍛件的大批量生產(chǎn).模鍛方法較多,常用的有錘上模鍛.（4）工藝內(nèi)容：先銑端面,后完成鉆、擴(kuò)、較10H9孔和11孔，工序如圖4.2所示。該工序所用設(shè)備為Z525立式鉆床。 （5） 工序的加工要求：工序I :先將鍛件毛坯件進(jìn)行調(diào)制處理；工序II:以毛坯料的下表面為粗基準(zhǔn)，進(jìn)行對(duì)要加工10H9上表面進(jìn)行銑削加 工，然后掉頭，再以剛加工表面為精基準(zhǔn)，加工上表面；工序III：用麻花鉆鉆10H9孔，擴(kuò)寬，鉸孔；工序IV：掉頭加工另外一個(gè)表面；10H9孔和28H7孔的中心距為（800.20）mm；工序V:鉆28H7孔，10H9孔和28H7孔平行度允差0.30mm；工序VI:10H9孔和28H7孔的中心距為（800.20）mm；工序VII：見零件卸下，用V型架為定位元件，對(duì)11孔進(jìn)行加工，使得11孔與28H7孔中心距為（150.25）mm；工序VIII：卸下工件，去毛刺，檢驗(yàn)；4.2設(shè)計(jì)方法和步驟4.2.1夾具類型的確定 及條件可知,工件的外形輪廓尺寸小,重量輕,加工要求不高,生產(chǎn)批量不大.因此,設(shè)計(jì)的夾具不宜復(fù)雜,在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下,盡量簡化結(jié)構(gòu),做到經(jīng)濟(jì)合理.根據(jù)被加工部位 的分布情況,擬采用翻轉(zhuǎn)式鉆夾具(快換鉆套).4.2.2定位裝置的設(shè)計(jì)（1） 定定位方案特點(diǎn),其定位方案有兩種:方案一:如圖1所示,以28H7孔及一組合面(K面與10H9孔下端面組合)為定位面,限制工件的五個(gè)自由度,以10H9孔端外緣毛胚一側(cè)為防轉(zhuǎn)定位面,限制工件Z自由度.該方案由于尺寸88MM的公差大,定位不穩(wěn)定,定位誤差大.方案二:如圖2所示,以孔28H7及端面K定位,限制工件5個(gè)自由度,以11孔外緣定位,限制Z自由度.為增強(qiáng)剛性,在10H9孔下端,增設(shè)一輔助支承.由于定位精度未受尺寸88MM的影響,定位誤差小.比較上述兩個(gè)方案,方案二為最佳方案. 圖1 方案一 圖2方案二(2)選擇定位元件（1)選用帶臺(tái)階面的定位銷,作為28H7孔及其端面定位的定位元件其結(jié)構(gòu)和尺寸按要求確定.(2)以10H9孔端面外緣定位,采用的定位元件有兩種形式:選用可調(diào)支承釘作為以10H9孔外緣定位的定位元件,其結(jié)構(gòu)和尺寸按表3.19和表3.20確定,它可限制Z自由度.該方案可克服毛胚精度對(duì)定位精度的影響,在使用過程中根據(jù)每批毛胚的精度進(jìn)行調(diào)整.采用移動(dòng)形塊為定位元件,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影響,但受夾具結(jié)構(gòu)限制,并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,布局較難.形塊除定位作用外,還有夾緊作用,根據(jù)本工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),易引起工件的變形.比較上述兩種形式,確定采用第一種形式. 圖3 定位件的選擇(3)定位誤差分析計(jì)算加工10H9,要求保證中心距尺寸(800.20)mm及兩孔軸線平行度0.30mm.計(jì)算中心距尺寸(800.20)mm定位誤差為 =B+由圖4.4可知,B=0基準(zhǔn)位移誤差等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號(hào)為28H7,28H7為28,28g6為28 .于是 Xmax=Dmax-dmin=28.02127.98=0.041（mm） D=Y=Xmax=0.041（mm)其中：m =0.4mm Dm=1/3m=0.13（mm)則 DDm 該定位方案滿足要求。 計(jì)算10H9與28H7兩孔軸線的平行度定位誤差。同理 D=B+Y，B=0由基準(zhǔn)位位移誤差定義可知 Y=1+21是定位銷圓柱部分與臺(tái)階面的垂直度誤差。由于此兩表面是在一次安裝中加工出的，其誤差很小，也是可忽略不計(jì)2=0。因此 D=B+Y=0定位誤差的允許值允D =1/3m=1/3*0.3=0.10（mm)顯然 DD允因而該定位方案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。2）加工11孔，要求保證孔距尺寸（120.25）mm的定位精度。同理 D=B+Y，B=0而Y與加工10H9孔時(shí)相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。 D=Y=0.41（mm)其中：m=0.5mmDm=1/3m=1/3*0.5=.0.167(mm)顯然 DDm該定位方案滿足要求。由于上分析可知，該定位方案與定位裝置是可行的。4.3 夾緊裝置的設(shè)計(jì)4.3.1夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)類型，此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)不宜復(fù)雜，采用螺旋夾緊方式。螺栓直徑暫用M12，為縮短裝卸工件的時(shí)間，采用開口墊圈。4.3.2夾緊力的計(jì)算（1）加工10H9時(shí)受力分析，加工時(shí)，鉆削軸向力F與夾緊力F1同向，作用在定位支承上，而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調(diào)支承之勢(shì)，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對(duì)加工此孔來說，夾緊是可靠的，不必進(jìn)行夾緊力校核。（2）加工11孔,加工時(shí)，鉆削軸向力F有使工件繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而鉆削扭矩T2又有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，為防止上述兩種趨勢(shì)的發(fā)生，夾具的夾緊機(jī)構(gòu)具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進(jìn)行夾緊的校核。鉆削軸向力F F=9.81N設(shè)f=0.25mm，已知d0=11mm其余參數(shù)查文獻(xiàn)5得： F=9.8161.2110.250.70.866=2167.15（N）鉆削力距T2T=9.81=9.810.0311110.250.866=9.866（Nm）使工件轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)距T3和使工件翻轉(zhuǎn)的力距M0T3=FLM0=F0L1式中：F0為翻轉(zhuǎn)力，F(xiàn)0=T2/L1，L1為翻轉(zhuǎn)力臂，L1=L=d0/2D0/2得T3=FL=2167.150.015=32.51（Nm）M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（Nm）防轉(zhuǎn)夾緊力F3和防轉(zhuǎn)夾緊力F3根據(jù)力學(xué)平衡原理：F3fr+2FnfrKT3 F3D/2FM0其中，r為當(dāng)量摩檫半徑，查表得：r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm) 得F3=KT3/2rf=1.532.51/20.0180.15=9.30.56(NF3=2KM0/D=21.50.48/0.028=51.42(N)夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊為F3。 根據(jù)初步選用螺栓直徑為M12mm,由參考文獻(xiàn)9查得，采用M12的螺栓十，許用夾緊力F3=5800N。F3F3”，顯然M12螺栓無法滿足要求?，F(xiàn)改用M16螺栓，許用夾緊力F3=10500N，F(xiàn)3F3”。M16螺栓可滿足夾緊要求，同時(shí)，M16螺母的最大直徑也小于定位孔28H7的尺寸，不妨礙工件的裝卸。4.4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu).夾具體的確定4.4.1加工10H9孔導(dǎo)向裝置的確定 為適應(yīng)鉆、擴(kuò)、鉸的要求，現(xiàn)選用快換鉆套及與之相適應(yīng)的襯套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由表1和表2選取.具體尺寸如表1所示。表1 快換鉆套及襯套尺寸 鉆套端面至加工面間的距離一般?。?.31）d(d為鉆頭直徑），取8mm.4.4.2加工11孔的導(dǎo)向裝置的確定 為維修方便，不采用固定鉆套，而選用可換鉆套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由參考文獻(xiàn)1選取。其主要尺寸如表2所示。 表2 可換鉆套及襯套尺寸 鉆套端面至加工表面的距離，選取原則與H9孔相同，因加工精度低，為排屑方便取12mm.各導(dǎo)向件至定位元件（28H7孔中心）間的位置尺寸公差按工件相應(yīng)公差的1/21/5選取。因此，它們分別為（150.05）mm,(800.05）mm，10H9孔鉆套軸心線對(duì)基準(zhǔn)面垂直度允差0.05mm,11孔鉆套軸心線對(duì)基準(zhǔn)面平行度允差0.05mm.4.4.3其他裝置的確定 為便于排屑，輔助支承采用螺旋套筒式；為便于夾具的制造和維修，鉆模板與夾具體的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式，使加工、觀察、清理切屑均方便。4.5 繪制夾具結(jié)構(gòu)圖 具結(jié)構(gòu)圖一般分兩步，首先對(duì)夾具精度進(jìn)行分析和計(jì)算后，若需修改的，修改后再按國標(biāo)繪制夾具圖。4.6 確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配偶和是根據(jù)教材和、有關(guān)資料，手冊(cè)規(guī)定的原則和方法確定的，本例的技術(shù)要求和公差配合如下：4.6.1技術(shù)要求定位元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03mm。導(dǎo)向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.05mm導(dǎo)向元件（件11）與夾具底面（F）的平行度誤差允許值為0.05mm4.6.2公差配合10H9孔鉆套，襯套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為： 26H7/n6（襯套鉆模板） 18H7/g6(鉆套襯套)11孔鉆套，襯套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為： 26H7/n6（襯套鉆模板） 18H7/g6(鉆套襯套其余部分的公差配合代號(hào)及精度不要求。4.7 夾具精度分析與計(jì)算 由圖可知，所設(shè)計(jì)夾具需保證的加工要求有：尺寸（150.25）mm，尺寸（800.2）mm，尺寸14mm及10H9孔和28H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項(xiàng)。其中尺寸14mm和尺寸（150.25）mm要求較低，不必驗(yàn)算，其余各項(xiàng)精度要求分別驗(yàn)算如下： 尺寸（800.2）mm； 定位誤差D，由前計(jì)算可知D=0.041mm； 定位元件對(duì)底面的垂直度誤差A(yù)=0.03mm 鉆套與襯套間的最大配合間隙T1=0.033mm； 襯套孔的距離公差T2=0.1mm； 襯套軸線對(duì)底面（F）的垂直度誤差為T3=0.05mm； 麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙X=0.050； 可得：J=D+A+T1+T2+T3+X = 0.04+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050=0.1312/3G=2/3X0.4=0.26因而夾具能保證尺寸這項(xiàng)加工要求。 同理可完成10H9孔軸線對(duì)25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。 由于夾具設(shè)計(jì)的各部分分析與計(jì)算已進(jìn)行，結(jié)果符合要求，在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，繪制正式的總裝配圖。結(jié)論經(jīng)過兩個(gè)月的分析零件、在設(shè)計(jì)時(shí)通過查閱資料使得了解的知識(shí)面更廣、范圍更大，在查閱時(shí)了解有關(guān)機(jī)械方面的書，從而切實(shí)地感受到機(jī)械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實(shí)際，理論知識(shí)有待實(shí)際的檢驗(yàn)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)它的全面性和系統(tǒng)性，使我對(duì)機(jī)械加工產(chǎn)生了更進(jìn)一步的興趣，并讓我主觀上認(rèn)識(shí)了加工過程中如何找定位，也為我以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際利用中次設(shè)計(jì)肯定還存在不少的問題，需要改進(jìn)。希望老師能給我提點(diǎn)意見和建議從而切實(shí)地感受到機(jī)械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實(shí)際，理論知識(shí)有待實(shí)際的檢驗(yàn)，理論知識(shí)與實(shí)際操作是相輔相。致謝 在這里，在這本設(shè)計(jì)即將完成之際，我要感謝一直幫助我的徐寶導(dǎo)師，他們?cè)谖业脑O(shè)計(jì)中給了我很多的指導(dǎo)，在一些對(duì)我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指示，幫我除去了許多不必要的麻煩,在這里表示真摯問候和真誠感謝。參考文獻(xiàn)項(xiàng)目1主編：吳熊彪，機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，20052主編：薛源順，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社，20033主編：李啟炎，計(jì)算機(jī)繪圖（初級(jí)）AUTOCAD2004版，同濟(jì)大學(xué)出版社，20044主編：夏鳳芳，數(shù)控機(jī)床，高等教育出版社，2002.75主編：艾興、肖詩剛，切削用量簡明手冊(cè)，北京出版社6主編：成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：機(jī)械工業(yè)出版社7主編：甘永立，幾何量公差與檢測(cè)上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19938主編：蘇建修，機(jī)械制造基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9主編：機(jī)床夾具手冊(cè) 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，199010主編：許德珠，工程材料 北京：高等教育出版社，200111主編：陳于萍，高曉康，互換性與測(cè)量技術(shù)北京：高等教育出版社，200212 Mastri A R. 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