操縱桿支架鉆夾具設(shè)計(jì)說明書

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1、大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：操縱桿支架加工（3X/11孔） 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 姓 名： 系 別： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 年 級：2009 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 電 話： 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、題 目：操縱桿支架 加工（3X 1 11孔）鉆床夾 具設(shè)計(jì)（鉆底面孔系） 二、時 間： 自2012 年12月17至2012 年12 月23日止 三、要 求：正確解決該零件在加工中的定位、加緊 等問題：設(shè)計(jì)出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量 的夾具；學(xué)會使用有關(guān)手冊及圖表資料。 設(shè)計(jì)條件：通用設(shè)備與工裝齊全；零件年產(chǎn)量： 10000

2、 件。 具體設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)該零件的機(jī)械加工工序夾 具。設(shè)計(jì)完成后提交：課程設(shè)計(jì)說明書一本；夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖紙總圖、待加工零件圖各一張。格式符合學(xué)校有關(guān)要求。 指導(dǎo)教師： 王斌 下達(dá)時間: 2012 年 12 月 17日 目錄 第一章序言 4 第二章零件的分析 5 2.1 零件的作用 5 2.2 零件的工藝分析 5 第三章 工藝規(guī)化 5 3.1 確定毛坯制造形式 6 3.2 選擇定位基準(zhǔn) 6 3.3 工藝路線 6 3.4 確定加工余量及毛坯尺寸 7 第四章夾具設(shè)計(jì) 8 4.1 問題的提出 8 4.2 接受設(shè)計(jì)任務(wù)、明確加工要求 8 4.3 確定定位方

3、案、選擇定位原件 9 4.4 確定加緊方案、設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu) 10 4.5 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件 11 4.6 夾具體設(shè)計(jì) 12 4.7 夾具精度分析 13 4.8 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求 .......13 結(jié)論 15 參考文獻(xiàn) 16 第一章 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁髮W(xué)所學(xué)的《機(jī)械制造 工藝學(xué)》 、 《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》等知識后，將理論與實(shí)踐相結(jié)合 對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用訓(xùn)練， 并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行 一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 通過機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)， 應(yīng)該得到 下述各方面鍛煉： 1、 能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理

4、論和夾具設(shè)計(jì)原理 的知識， 正確地解決一個零件在加工中的定位， 夾緊以及合理制 訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 2、 通過對零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)， 學(xué)會工藝裝備設(shè)計(jì)的一 般方法。通過親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 能力。 3、 課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程， 并學(xué)會使用手冊、 查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)我們解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。 第二章 零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿， 使其在使用過程中牢固可靠。零件上的3-①11孔用螺栓固定在底座 上，操縱桿用①20的定位銷固定在

5、支架上，并且在換擋時依靠利用36 槽軌跡不會引起偏差。 2.2 零件的工藝分析 操縱桿支架共有 4組加工表面，分析如下： (1) 2-① 20孔， 1) 2)支架底面 3) 3) 36槽 4) 3-① 11孔 此零件外形較小，圖中除2-①20孔，公差要求較嚴(yán)格外，其它加 工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根 據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，在加工過程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利 用工藝基準(zhǔn)來加工后續(xù)工序。 第三章 工藝規(guī)劃 3.1 選擇毛坯種類并確定制造方法 操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號HT15Q零件年產(chǎn)量為10000件, 已達(dá)大批生產(chǎn)的水平，而且

6、零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件， 這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。 基面選擇得正確與 合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝 過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法 正常進(jìn)行。 （ 1）粗基準(zhǔn)的選擇： 對于零件而言， 盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。 而對于有若干 個不加工表面的工件， 則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不 加工表面做粗基準(zhǔn)。因?yàn)殂|底面時要保證54士 0.5 ,所以以2-R20外圓 表面為粗基準(zhǔn)。 （ 2）精基準(zhǔn)的選擇： 精基準(zhǔn)的

7、選擇有利于保證加工精度， 并使工件裝夾方便。 在選擇 時，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基 準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面及 3-①11孔。 3.3 工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)， 應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、 尺寸精度及 位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生 產(chǎn)的條件下， 可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具， 并盡量使工 序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn) 成本盡量下降。 工序I 以兩個R2的卜毛坯面做為粗基準(zhǔn)，粗精銃底面 A選 用X5應(yīng)式銃床及專用夾具加工。 工序H 以底面為基

8、準(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上 3- ①11孔，其中2個孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040 鉆床及專用鉆模。 工序加 以底面及2-①11孔，一面兩銷定位，加工36梢。選用 X63臥式銃床及專用夾具加工。 工序IV 以一面兩銷定位，鉆銃2-①20孔。選用X5應(yīng)式銃床及 專用夾具加工 工序V 終檢。 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “操縱桿支架”零件材料為45鋼，硬度HB163-229,生產(chǎn)類型為 大批生產(chǎn)，采用精鑄件毛坯。 根據(jù)上述資料及加工工藝，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)底面(A面) 根據(jù)《金屬

9、機(jī)械加工工藝人員手冊》表5-5,鑄件最大尺寸三120, 確定底面毛坯機(jī)械加工余量為3mm粗精銃一次加工完成到尺寸 ⑵3-①11 為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。 3) 3) 36槽 根據(jù)手冊表5-5,確定毛坯余量3mm粗精銃一次完成。 4) 2-① 20孔 根據(jù)手冊表5-58,先用鉆頭鉆孔至①19,再用①20鏈刀加工 第四章 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動生產(chǎn)率， 保證加工質(zhì)量， 降低勞動強(qiáng)度， 需要設(shè)計(jì)專 用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第二道工序——鉆底面孔系。本 夾具將用于Z304cM床。刀具為一把 ①10.5的鉆頭，①11H9勺絞刀， 對工

10、件的3-①11孔進(jìn)行加工。 4.1 問題的提出 本夾具主要用來鉆工件上3-①11的孔成，孔加工通，先用 ①10.5 的鉆頭粗鉆后再用①11H9勺絞刀加工到尺寸。在本道工序加工時，主 要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率， 降低勞動強(qiáng)度， 保證工藝要求孔距及 孔徑為下到序做基準(zhǔn)。 4.2 接受設(shè)計(jì)任務(wù)、明確加工要求 本次專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)用于操縱桿支架上的三個 ①11的鉆孔，是專用的鉆床夾具，具體設(shè)計(jì)應(yīng)以前文的工藝規(guī)程和后 文的書籍資料為依據(jù)， 有關(guān)零件的功用、 工作條件方面可參照 零件圖樣和工藝規(guī)程指定部分。 由零件和課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中能得到的 本工序加工要求如下： (1) 3個

11、①11m時公差等級要求不高。 (2) 3個①11m面粗糙度要求為Ra12.5 (3) 3個①11mmi通孔。 (4) 3個①11孔，從工件底面高12mm后兩孔相距96mm前后孔 距 68mm。 (5) 5) 零件毛坯材料為 HT250 (6) 產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)： 10000件/ 年。 了解了上述信息之后， 針對設(shè)計(jì)任務(wù)， 可同時搜集另一些設(shè)計(jì)資 料， 如相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)的計(jì)算公式、 同類產(chǎn)品或近似產(chǎn)品的夾具 圖樣，有關(guān)機(jī)床設(shè)備的相關(guān)尺寸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場中機(jī)床設(shè)備的位置、空間 尺寸等。 4.3 確定定位方案、選擇定位原件 在鉆模的設(shè)計(jì)中，工件得定位方案和定位基準(zhǔn)的選擇一般應(yīng)與

12、該工件的機(jī)械加工工藝規(guī)程一致。 若工藝規(guī)程中的定位方案與定位基 準(zhǔn)的選擇確有問題時，可重新進(jìn)行考慮和確定。 前期方案分析過程中， 是將 36的毛坯槽定位工件的左右及上下， R1涉圓弧定位工件的前后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設(shè)計(jì)出 來的鉆模板要保證3-①11的孔間距及孔徑，還要照顧到毛坯36H12曹 的加工余量不至于后序加工不出來。 有零件圖樣可知，工件上3個①11孔于工件的底面和各孔之間有 距離要求，表明這3個①11孔的工序基準(zhǔn)是工件底面和后垂直面，在 定位基準(zhǔn)面和定位方案選擇上要盡可能以底面和后垂直面為定位基 準(zhǔn)以避免基準(zhǔn)不重合帶來的加工誤差。 由零件的實(shí)際加工情況可知

13、， 由于考慮到夾緊方面的因素， 工件 后垂直面很難用于夾緊。 若單獨(dú)以底面為定位基準(zhǔn)只能限制三個自由 度，故必須另選擇定位基準(zhǔn)以滿足定位要求。 經(jīng)綜合分析比較，最終決定選擇用36梢及R1胭弧作為第二基準(zhǔn)， 由此可以得到以底面為第一基準(zhǔn)限制三個自由度，以 36梢及R12H弧 作為第二基準(zhǔn)限制三個自由度。 工件的定位是通過定位基準(zhǔn)面與定位元件接觸來實(shí)現(xiàn)的， 故定位 元件的選擇應(yīng)與定位方案和工件定位表面相適應(yīng)。 第一定位基準(zhǔn)：工件底面 第二定位基準(zhǔn)：36梢及R1胭弧 4.4 確定加緊方案、設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu) （1） 根據(jù)工件的形狀特點(diǎn)和定位方案，可采用以下兩種加緊方案： 一種為手

14、動螺旋帶 V 形塊夾緊機(jī)構(gòu)，另一種為手動偏心輪帶 V 形塊 夾緊機(jī)構(gòu)。由于零件批量大，為了節(jié)約時間和制造成本，現(xiàn)采用偏心 輪夾緊的方案較為合適， 螺旋夾緊雖有一定優(yōu)點(diǎn)， 但缺點(diǎn)是在拆裝過 程中用時較多。經(jīng)過以上分析，最終確定未增力比大，自鎖性好的偏 心夾緊機(jī)構(gòu)。 為了使夾緊可根據(jù)零件毛坯實(shí)際情況做出調(diào)節(jié)， 現(xiàn)在夾具上桿與 工件接觸的面上配 彼，并通過偏心輪的轉(zhuǎn)動，可調(diào)節(jié)夾緊力。 （ 2）夾緊力： 在本夾具定位與夾緊方案確定后，現(xiàn)分析夾緊力。本零件是精鑄件， 余量較小，切削力不大，要求夾緊力也不大，手動夾緊滿足要求，手 動夾緊系數(shù) K=1.5---2.5 ，摩擦因數(shù)： u=0.

15、16---0.25.。擴(kuò)孔時切削力有 兩個，一個是主切削力，它形成扭矩；另一個是軸向進(jìn)給力。對于軸 向進(jìn)給力來說， 由于手動偏心輪上桿中偏心輪的壓緊， 本身可以承受 很強(qiáng)的縱向載荷，故沒有必要校核扭矩。對于扭矩，由底座上一個與 1.1 槽配合的支桿，支桿本身就與夾具底座連接與一起，類比其他結(jié) 構(gòu)可知扭矩?zé)o法使其發(fā)生松動和變形。 4.5 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件 本次加工需要鉆孔，因次采用鉆套導(dǎo)向，，這樣可以起到減少加 工過程中的震動的作用，由于可換鉆套磨損后，可以迅速更換，適用 于大批量生產(chǎn)，故選用可換鉆套。 可換鉆套的具體結(jié)構(gòu)可參考機(jī)床夾具手冊 （ [5] 王光斗， 王春福

16、， 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 [M] ， 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2000。） 鏜套中導(dǎo)向孔 的孔徑以及其偏差應(yīng)根據(jù)所選取的刀具尺寸來確定。 由前文可知本工 序采用的是 d=10.5mm 的高速鋼錐柄麻花鉆， 由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 （[13] 王 棟，李大磊，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M] ，機(jī)械工業(yè)出 版社，2010。）中表5-67可知①10.5高速鋼麻花鉆的直徑上偏差為 0, 下偏差為-0.033,此外在本書表5-39可知①11較刀直徑上偏差為0, 下偏差為-0. 25。故導(dǎo)向孔基本尺寸為①11,由機(jī)床夾具手冊（[5]王 光斗， 王春福， 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 [M] ， 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

17、， 2000。 ） 導(dǎo)向孔偏差應(yīng)取F7,筒套中和襯套配合部分應(yīng)取公差 k6。 鉆套和工件之間應(yīng)該有排屑間隙。由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（ [13] 王 棟， 李大磊， 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M] ， 機(jī)械工業(yè)出版社， 2010。 ）中表 5-68，鉆套與工件的間隙距離為 h= （0.7?1.5） d=7.7---16.5mm, h 值可適當(dāng)減小。 4.6 夾具體設(shè)計(jì) 本夾具主要用來鉆工件上3-0 11的孔成，孔加工通，先用 ①10.5的鉆頭粗鉆后再用 ①11H9勺錢刀加工到尺寸。在本道工序加工 時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，保證工藝要求 孔的尺寸精度、位置精

18、度以及表面粗糙準(zhǔn)。 前期方案分析過程中，是將 36的毛坯槽定位工件的左右及上下， R1涉圓弧定位工件的前后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設(shè)計(jì)出 來的鉆模板要保證3-0 11的位置及孔徑，還要照顧到毛坯36H12曹的 加工余量不至于后序加工不出來。 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，夾 具的實(shí)用性及勞動強(qiáng)度也要考慮在內(nèi)。本零件是精鑄件，余量較小， 切削力不是太大， 需要的壓緊力也不大， 所以沒有必要使用氣動或液 壓夾緊，手動壓緊就可以滿足需要。 夾具上裝有鉆模板，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀 (與塞尺配合使用)；同時，夾具體底面上的四個腰形槽可使整

19、個夾 具在機(jī)床工作臺上安全加緊，以利于鉆削加工。 4.7 夾具精度分析 根據(jù)各工序要求，對本工序的定位誤差、導(dǎo)向誤差進(jìn)行分析。 (1) 3個0 11孔徑尺寸精度，本工序的尺寸精度有擴(kuò)孔時的較 刀決定其尺寸，此外有鉆套進(jìn)行導(dǎo)正，因此不存在定位誤差。 (2) 3個0 11孔深尺寸精度，本工序尺寸因孔為通孔，不存在 誤差。 4.8 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求 4.8.1 裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 (1)夾具外形的最大輪廓尺寸：長215mm寬195mm ( 2) 夾具與機(jī)床連接部分的尺寸： 兩耳座中心縱向距離為 160mm， 橫向距離為 165mm. 3)配合尺

20、寸和公差： 鉆模板于襯套配合尺寸0 20H7/m6 襯套和鉆套配合尺寸0 16H7/g6 0 16軸與連桿0 16孔的配合公差0 16F8/h7 偏心圓柱外伸出桿與連桿的0 12孔的配合公差F8/h7 0 8軸與底座0 8孔的配合公差0 8K7/h6 4.8.2 裝配圖上技術(shù)要求 所有零件在裝配前應(yīng)清洗干凈，有運(yùn)動要求處涂潤滑油。 有運(yùn)動要求處應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，不得出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計(jì) 都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，也加深了對大學(xué)中所學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和理 解。課程設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必 須考慮到方方面面的問題

21、，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往 存在各種問題。這樣，在設(shè)計(jì)時就必須考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理， 在實(shí)際運(yùn)用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設(shè) 計(jì)使我學(xué)會了從實(shí)際出發(fā)加工零件和設(shè)計(jì)夾具。 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所 選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時以最低 的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處。無論怎樣，這次的課程 設(shè)計(jì)使我獲益良多，是我在學(xué)校的一次答卷，也是我成功邁向社會的 第一步。 參考文獻(xiàn) [1] 李慶余，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) [M] ，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2011. [2] 金屬切削手冊 [M] ，上海：上

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