畢業(yè)設(shè)計（論文）-CA6140杠桿零件的加工工藝及夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）

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1、1 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書， CADCAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706153893706 杠桿的加工工藝及夾具設(shè)計杠桿的加工工藝及夾具設(shè)計 摘 要：本設(shè)計是 CA6140 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。4525 先將底面加工出

2、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?？紤]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。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 杠桿零件；加工工藝；夾具；定位；夾緊 The Design of Leverage the Machining Process and Fixture Abstract：This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tong

3、s in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divide

4、s 2 the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position

5、 basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organ

6、ization design is simple, and can satisfy the design request. Key Words：Lever spare parts；craft proces；tongs；fixed position；tight clip 1 前言 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?藝，就能夠創(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” 。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對

7、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，必然對機床夾具提 出更高的要求。 2 杠桿加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 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 零件的配合要符合要求。 2.1.2 零件的工藝分析 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： （1）主要加工面： 1）小頭鉆 以及與此孔相通的 14 階梯孔、M8 螺紋孔； 0.023 0 25

8、2）鉆 錐孔及銑 錐孔平臺； 0.1 0 12.7 0.1 0 12.7 3）鉆 2M6 螺紋孔； 4）銑杠桿底面及 2M6 螺紋孔端面。 （2）主要基準面： 3 1）以 45 外圓面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：的孔、杠桿下表面 0.023 0 25 2）以 的孔為中心的加工表面 0.023 0 25 這一組加工表面包括：14 階梯孔、M8 螺紋孔、錐孔及 錐孔 0.1 0 12.7 0.1 0 12.7 平臺、2M6 螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是 M8 螺紋孔和 錐孔平臺。 0.1 0 12.7 杠桿的 25 孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求。現(xiàn)分述如下： 本套夾具中用于加工

9、 25 孔的是立式鉆床。工件以 25 孔下表面及 45 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 25 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。1.6 a Rm 本套夾具中用于加工杠桿的小平面和加工 12.7 是立式銑床。工件以 0.023 0 25 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。加工表 面：包括粗精銑寬度為 30mm 的下平臺、鉆 12.7 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 12.7，要用 12.76.3 a Rm 鋼球檢查。 本套夾具中用于加工與 25 孔相通

10、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 0.023 0 25 承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。加工 M8 螺紋底孔時，先用 7 麻花鉆鉆孔，再用 M8 的絲錐攻螺紋。 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 2.2.1 確定毛坯的制造形式 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。 2.2.2 基面的選擇 （1）粗基準的選擇。對于

11、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 25 的孔。 （2）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 25 的孔 作為精基準。 2.2.3 確定工藝路線 表 1 工藝路線方案一 4 Table1 Process route plan 1 工序 說明 工序 1鑄件，成型，熱處理 工序 2粗精銑 25 孔下表面 續(xù)表 1 工序 說明 工序 3鉆、擴、

12、鉸孔使尺寸到達 mm 0.023 0 25 工序 4 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺 工序 5 鉆 12.7 的錐孔 工序 6 加工 M8 螺紋孔，锪鉆 14 階梯孔 工序 7粗精銑 2-M6 上端面 工序 8 鉆 2-M6 螺紋底孔孔，攻螺紋孔 2-M6 工序 9校驗 工序 10 入庫 表 2 工藝路線方案二 Table2 Process route plan 2 工序 說明 工序 1 鑄件，成型，熱處理 工序 2 粗精銑 25 孔下表面 工序 3 鉆、擴、鉸孔使尺寸到達 mm 0.023 0 25 工序 4 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺 工序 5 鉆 12.7 的錐孔 工序 6 粗精

13、銑 2 端面-M6 上 工序 7 鉆 2-5 孔，加工螺紋孔 2-M6 工序 8 加工 M8 螺紋孔，锪鉆 14 階梯孔 工序 9 校驗 工序 10 入庫 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將“工序 5 鉆 14 孔，再加工螺紋孔 M8”變?yōu)?5 “工序 7 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。 以 25mm 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 14 孔，加工

14、螺紋孔 M8”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸 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。 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 3 所示。 表 3 最終工藝過程 Table3 Final process 工序說明 工序 1零件鑄造，零件成型，零件熱處理 工序 2粗精銑杠桿下表面。保證粗糙度是 3.2 選用立式升降臺銑床 X52K 工序 3 加工孔 25。鉆孔 25 的毛坯到 22mm；擴孔 22mm 到 24.7mm； 鉸 孔 24.7mm 到 mm。保證

15、粗糙度是 1.6 采用立式鉆床 Z535。 0.023 0 25 采 用專用夾具。 工序 4 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺，仍然采用立式銑床 X52K，用組合夾具。 工序 5 鉆 12.7 的錐孔，采用立式鉆床 Z535，為保證加工的孔的位置度， 用專用夾具。 工序 6加工螺紋孔 M8，锪鉆 14 階梯孔。用組合夾具，保證與垂直方向成 10 。 工序 7 粗精銑 M6 上端面。用回轉(zhuǎn)分度儀加工，粗精銑與水平成 36 的臺 肩。 用臥式銑床 X52K，使用組合夾具。 工序 8 鉆 2-M6 螺紋底孔、攻 2-M6 螺紋用立式鉆床 Z535，為保證加工的孔的 位 置度，采用專用夾具 工序 9校

16、驗 6 工序 10入庫 2.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 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： 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。 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，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。 毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖 1)故臺階已被鑄出,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.

17、5mm。 14 7 圖 1 零件圖 Fig.1 Parts drawing 1）加工 25 的端面，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 1mm，同理上下端面的加工余量都是 2mm。 8 2）對 25 的內(nèi)表面加工。由于內(nèi)表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工 1.9mm，一次精加工 0.1mm 就可達到要求。 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，6.3 a Rm 每次銑削的深度是 2.5mm。 4）鉆錐孔 12.7 時要求加工一半，留下的余量裝

18、配時鉆鉸，為提高生產(chǎn)率起見， 仍然采用 12 的鉆頭，切削深度是 2.5mm。 5）鉆 14 階梯孔，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量 2mm?？梢?.2 a Rm 次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可達到要求。 6）加工 M8 底孔，考慮加工余量 1.2mm。可一次鉆削加工余量 1.1mm，一次攻螺 紋 0.1 就可達到要求。 8 7）加工 2-M6 螺紋，考慮加工余量 1.2mm。可一次鉆削加工余量 1.1mm，一次攻 螺紋 0.1mm 就可達到要求。 8 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。 2.2.5

19、確定切削用量 工序 1：鑄造，熱處理，成型 工序 2：粗、精銑孔下平面25 （1）粗銑孔下平面。工件材料： HT200，鑄造。機床：X52K 立式銑床。25 7 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料：， ，齒數(shù)，15YT100Dmm8Z 此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=1.9mm 所以銑削深度： p a1.9 p amm 每齒進給量：，銑削速度：。 f a0.12/ f amm Z 3 V1.33/Vm s 7 機床主軸轉(zhuǎn)速： n 1000V n d （1） 式中 V銑削速度； d刀具直徑。 8 機床主軸轉(zhuǎn)速： n 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 10

20、0 V nr d 300 /minnr 3 實際銑削速度 ： v 1000 dn v （2） 實際銑削速度 ： v 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 進給量： f VZnaV ff （3） 進給量： f V0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量： m f4.8/288/min mf fVmm smm （4） ： a40amm 7 （2）精銑孔下平面。工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K 立式銑床。25 7 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù) 12，此為細齒15YT100Dmm 銑刀。 精

21、銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm 銑削深度： p a0.1 p amm 每齒進給量：取 f a0.08/ f amm Z 7 銑削速度：取V0.32/Vm s 7 機床主軸轉(zhuǎn)速： 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 75 /minnr 7 實際銑削速度 ：v 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 進給量有： f V0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 9 此處已刪除 3.1.1 定位基準的選擇 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

22、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 25 下表面工序的定位 基準，以及設(shè)計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應(yīng)選擇選用 45 外圓面作為定位基準，用 V 型塊定位限制 4 個自由度。再以 25 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。 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 25 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 25 進行鉸孔加

23、工。準備采用手動夾緊方式夾緊。 3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析 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。 鉆削力 ： (29) 6 . 08 . 0 26HBDfF 鉆削力矩 ： (30) 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中： 25Dmm (31) 1 15 . 0 rmmf (32) 0.80.6 26 25 0.152323755.2FN 232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 10 (33) 1.90.80.6 10 250.1523226174TN mm

24、本道工序加工工藝孔時，工件的 45 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。夾緊力 計算公式： 11 (34) 0 12 () Z QL W rtgr tg 式中： 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ； 0 W 原始作用力（N） ；Q 作用力臂（mm） ；L 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm） ； r 螺桿端部與工件間的摩擦角（） ； 1 螺紋中徑之半（mm） ； Z r 螺紋升角（） ； 螺旋副的當(dāng)量摩擦角（） 。 2 由式（34）接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0 35 50 1895 4 (3109 50 ) WN

25、11 3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定 由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采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。 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 2 所示。 圖 2 帶光面壓塊的壓緊螺釘 Fig.2 With smooth press block pressure of screws 11 3.1.4 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 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)

26、如圖 3 所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔 25mm 分鉆、 擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔22mm 標準高速 鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔24.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔 mm 標準高速鉸刀。 0.023 0 25 表 4 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù) Table4 Hinge technology hole drilling set of structure parameters H D 1 D 2 Dh 1 hm 1 mr 公稱尺寸 公差 2225 30 +0.021 +0.008 46 42 125.5 18 1829.555 鉆模板選用

27、固定式鉆模板，工件以底面及 45 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。 鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 及表 4 所示。 11 圖 3 快換鉆套 Fig.3 Quick change drill set 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。 12 圖 4 固定襯套 Fig.4 Fixed bushing 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 5 所示。 表 5 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸 Table5 Fixed bushing structure size 固定 V 型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 5 及表 6 所示。 11 圖 5 V 型塊 dDC 1 C 公稱

28、尺寸 允差 H 公稱尺 寸 允差 30 +0.041 +0.020 25 42 +0.033 +0.017 1 3 13 Fig.5 V type piece of 表 6 V 型塊的主要尺寸 Table6 V type piece of the main dimensions 注：T=L+0.707D-0.5N 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。 3.1.5 夾具精度分析 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

29、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。 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，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 w d mm 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 0.023 0 251.6 a Rm 徑為 mm，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為，外徑為 0.023 0 25 0.039 0.021 25dmm 同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度 0.023 0.012 30Dmm 0.005mm 0.034 0.016 30mm 公差為。0.005mm 該工藝孔的位置度應(yīng)用的

30、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250.124.9mm 孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。3）當(dāng)各孔的實際輪廓偏離其25mm 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。25mm 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25.023mm 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25mm0.023mm 。即孔的位置度公差最小值為。0.10.0230.123mm 0.1mm 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 0.023 25mm 0.015 0.008

31、25mm 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。1.6 a Rm 影響兩工藝孔位置度的因素有： 1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：mm005. 0 1 2）兩襯套的同軸度公差：mm005. 0 2 3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3 25.03425.0120.022mm NDBHLllAA1dd1d2hb 4245522068201426221011181012 14 4）鉆套的同軸度公差：mm005 . 0 4 5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 5 25.03925.0080.031mm 222222 12345 22 0.0390.0780.1 w dmmmm 所以

32、能滿足加工要求。 3.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 鉆鉸 25 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。 3.2 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺夾具設(shè)計 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6.3 a Rm 0.23 0 25m

33、m 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。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 3.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知 25 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 25 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。 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。 3.2.2 定位元

34、件的設(shè)計 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。 帶大端面的短圓柱銷的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖 6 所示。 11 15 圖 6 帶大端面的短圓柱銷 Fig.6 The main cylinder with short sales 固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。 11 圖 7 固定擋銷 Fig.7 Fixed block pin 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表 7 所示。 表 7 固定擋銷的結(jié)構(gòu)尺寸 Table7 Fixed block structure size pins 3.2.3 定位誤差分析 本

35、夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： 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 由公式 e=(H/2+h+b)max/H （35） max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可見這種定位方案是可行的。 D 1 DHLCdh 121814264124 16 3.2.4 銑削力與夾緊力計算 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

36、式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （36） Fj沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs作用在六角螺母 L作用力的力臂(mm) d0螺紋中徑(mm) 螺紋升角() 1螺紋副的當(dāng)量摩擦() 2螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角() r螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑() 其回歸方程為 FjktTs 6 （37） 其中 Fj螺栓夾緊力(N)； kt力矩系數(shù)(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N （38） 3.2.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 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

37、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。 定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。 11 17 圖 8 定向鍵 Fig.8 Directional keys 夾具 U 型槽的結(jié)構(gòu)如圖 9 所示。 11 圖 9 U 型槽 Fig.9 U-shaped slot 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表 8 所示。 表 8 U 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 Table8 U slot structure size 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成杠桿寬度為

38、30mm 下平臺的粗精銑加工，所以選用直角對刀塊。 根 據(jù) GB224380 直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 10 所示。 螺栓直徑dD 1 DL 12143020 18 10 147 37 8 25 標記 四周倒圓 圖 10 直角對刀塊 Fig.10 Right Angle of the knife 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 圖 11 平塞尺 Fig.11 Flat feeler 塞尺尺寸如表 9 所示。 表 9 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸 Table9 Flat feeler structure size 3.2.6 夾緊裝置 及夾具體設(shè)計 夾緊裝置采用移動的 A 型壓板來夾緊工件，采用

39、的移動壓板的好處就是加工完成 公稱尺寸 H允差 dC 3-0.0060.25 19 后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 移動壓板的結(jié)構(gòu)如圖 12 所示。 圖 12 移動壓板 Fig.12 Mobile linking piece 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表 10 所示。 表 10 移動壓板結(jié)構(gòu)尺寸 Table10 Mobile linking piece structure size 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。 3.2.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾

40、具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工 12.7。工件以孔及 0.023 0 25 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 12.7，如夾具裝配圖 ZJX-02 所示。 3.3 鉆 M8 螺紋孔夾具設(shè)計 3.3.1 定位基準的選擇 在加工 M8 螺紋孔工序時，25 孔和寬度為 30mm 的下平臺已經(jīng)加工到要求尺寸。 LBbl 1 lKHh 1 hm 973011364081641.512 20 因此選用和 25 孔及 25 孔下表面加上寬度為 30mm 的作為定位

41、基準。選擇 25 孔 限制了工件的 3 個自由度，選擇 45 外圓面定位時，限制了 3 個自由度。即一面兩 銷定位。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為 25 孔下表面，兩銷為短圓柱銷和固定擋銷。 3.3.2 定位元件的設(shè)計 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)計主要是對短圓柱銷和固定擋銷進行設(shè)計 短圓柱銷的結(jié)構(gòu)和尺寸，如圖 13 所示。 圖 13 短圓柱銷 Fig.13 Short cylindrical pin 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表 11 所示。 表 11 固定定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸 Table11 Fixe

42、d location pins structure size 固定定位銷的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 14 所示。 D 1 DHLCdh 121814264124 21 圖 14 固定定位銷 Fig.14 Fixed location pins 3.3.3 定位誤差分析 機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機 床夾具有關(guān)。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具 中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等 于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 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： 銷與孔的配合 0.05

43、mm，鉆模與銷的誤差 0.02mm，鉆套與襯套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可見這種定位方案是可行的。 3.3.4 鉆削力與夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削 力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準。 鉆削力 6 . 08 . 0 26HBDfF 鉆削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中： 8Dmm 1 15 . 0 rmmf 0.80.6 26 8 0.152321201.7FN 1.90

44、.80.6 10 80.152323003TN mm 232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 22 本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。該 機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。 9 由式（34） 0 35 104 3033 5.5132 299 50 ) WN tg （ 3.3.5 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 M8 螺紋孔的加工需鉆、攻螺紋兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其 結(jié)構(gòu)如圖 15 所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：M8 螺紋孔分鉆、攻 螺紋兩個工步完成加工。鉆、攻，加工刀具分別為：鉆孔7 標準高速鋼

45、麻花鉆， 磨出雙錐和修磨橫刃；攻螺紋8 的絲錐。 鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖 15 所示。 9 圖 15 快換鉆套 Fig.15 Quick change drill set 鉆 M8 孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 12 所示。 表 12 鉆 M8 孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù) Table12 Drill hole drilling structure parameters of the M8 D H 公稱尺寸允差 1 D 2 Dh 1 hd 1 mr 23 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 16 所示。 9 圖 16 固定襯套 Fig.16 Fixed bushing 固定襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 13 所示。 表 13 固定襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)

46、 Table13 Fixed bushing structure parameters 夾具 U 型槽的結(jié)構(gòu)如圖17 所示。 11 72012 +0.018 +0.007 2218104771650 dD 公稱尺寸允差 H 公稱尺寸允差 C 1 C 12 +0.034 +0.016 2018 +0.023 +0.012 0.52 24 圖 17 U 型槽 Fig.17 U-shaped slot U 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表 14 所示。 表 14 U 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) Table14 U slot size parameters of the structure 3.3.6 夾緊裝置的設(shè)計

47、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。 移動壓板的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表 15 所示 表 15 移動壓板的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) Table3.12 The structure of the mobile linking piece size parameters 移動壓板（GB2175-80） ，其結(jié)構(gòu)如圖 18 所示。 螺栓直徑dD 1 DL 12143020 LBbl 1 lKHh 1 hm 1203011365081641.512 25 圖 18 移動壓板 Fig.18 Mobile linking piece 3.

48、3.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本套夾具用于加工 M8 螺紋孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以 25 孔下 表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷） ，加上寬度為 30mm 的下平臺（固定定 位銷）來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動壓板夾緊。工件加 工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將 工件放到帶大端面的長圓柱銷和固定定位銷處，然后將移動壓板前移，壓在工件上， 將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工 件直接取出。如夾具裝配圖 ZJZ-03 所示。 3.4 小結(jié) 對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具

49、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。 4 總結(jié) 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： l)缺乏實際工 J 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。 2)與夾具相哭的刀具和量具的了解還不太清楚。 3)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。 4)使用有一定的局限：人工操作多，零部什磨損度在實際中尚不明確。 參考文獻 1 劉德榮，組

50、合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1982。 2 孫己德，機床夾具圖冊M，北京：機械工業(yè)出版社，1984: 20-23。 26 3 貴州工學(xué)院機械制造工藝教研室，機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊M，貴陽：貴州任命出版社 1983: 42-50。 4 劉友才，機床夾具設(shè)計M，北京：機械工業(yè)出版社，1992。 5 孟少龍，機械加工工藝手冊第 1 卷M，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 6金屬機械加工工藝人員手冊修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊M ?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。 7 李洪，機械加工工藝師手冊M，北京：機械工業(yè)山版社，1990。 8 馬賢智，機械加工余量與公差手冊M，北京：中國標準出版社，1994。

51、9 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊M，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。 10 周永強，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)M，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 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。 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。 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?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。 14 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊M，銀州：寧夏人民出版社，1991。 15 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量M，中國計量出版社，2000: 9-19。

52、16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱市教育局，專用機床夾具設(shè)訓(xùn)與制造，黑龍江人民出版 社1979. 12。 17 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2005: 4-17。 18 Machine Tools N.chernor1984。 19 Machine To01 Metalworking John L.Feirer 1 973。 20 Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984。 21 Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1 971。 致 謝 本次設(shè)計從擬定題目到定稿，歷時數(shù)月。設(shè)計過程中遇到許多問題，在指導(dǎo)老師的 幫下一一解決。在本設(shè)計完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師董亮副教授致以最誠摯的 感謝。在設(shè)計過程中，董老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。董老師學(xué)識淵博、治學(xué) 嚴謹，待人隨和。在董老師的悉心指導(dǎo)下，我不僅對以前所學(xué)的知識更熟練更扎實， 而且更開闊了視野。 27 附錄 附錄 1：工藝卡片 12 張 附錄 2：A0 圖紙 3 張 附錄 3：A1 圖紙 3 張 附錄 4：A3 圖紙 1 張