推动架夹具设计论文

机械制造工艺及夹具 课程设计任务书 题目：设计 推动架 零件的机械加工工艺规程 及 第 9 工序的专用机床夹具。 设计要求：熟练使用计算机辅助 (软件自选 )，独立完成 （ 1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张 (3 或 4 号图 图，手工图为 2 号 ) （ 2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张 (4 号图， 图 ) （ 3） 指定工序夹具装配图一张 (2 或 3 号图， 图可拼接 ) （ 4） 夹具部分零件图 1 2 张 (图幅自定 ) （ 5） 设计说明书 (一份， 10 页，正文五号字，含插图 ) （ 6） 夹具 3D 装配效果图一张 (3 或 4 号图，可渲染 ) 以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。 原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。 摘 要 本次课程设计是我们在毕业设计前一次重要的实践设计，对所学的基础课、技术基础课和专业课能很好的进行系统的复习，也是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。在些次设计中我们主 要是设计推动架的加工工艺和工艺器具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在设计期间查阅了大量的资料，并且得到了老师的指点和大力帮助，在此表示感谢！ 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 关键词：推动架，夹具，工艺 目 录 机械制造工艺及夹具 . I 课程设计任务书 . I 摘 要 . 1 章 推动架零件分析 . 1 . 1 . 2 . 2 第章 毛坯的制造 . 3 . 3 择毛坯的公差等级 . 3 . 3 . 4 第章 定位基准的选择 . 5 . 5 . 5 第章 制定工艺路线 . 6 . 6 . 6 . 8 第章 工序设计 . 9 . 9 择夹具 . 9 . 9 择量具 . 9 . 10 第 6 章 确立工序 9 的切削用量及基本工时 . 12 削用量 . 12 间计算 . 12 第 7 章 夹具总体方案设计 . 14 . 14 . 14 . 16 . 16 . 16 第 8 章 夹具结构设计 . 18 . 18 . 18 . 19 . 19 . 20 . 20 设计心得 . 21 致 谢 . 22 参 考 文 献 . 23 附录 第 1 章 推动架零件分析 动架零件的作用 我们这次课程设计所加工的零件为牛头刨床上的推动架（如下图），是牛头刨床进给机构中是零件 孔装工件台进给丝杠，靠近 孔左端处装一棘轮，在棘轮上方即 孔处装一棘爪， 孔通过销和杠杆连接，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮。杠杆使该零件绕 轴心线摆动，同时，棘爪拨动棘轮，使杠杆转动，实现工作台的自动进给。 图 动架零件的生产类型 根据设计而设定：年生产量为 6000Q 件 结合生产实际，备品率 和废品率 分别取 %8 和 %2 。 再根据年生产纲领公式 %)%1( （ 可得： 件年6 6 0 0%)2%81(6 0 0 0 N 再根据如下各种生产类型规范表： 表 1产类型和生产纲领的关系 生 产 类 型 同类零件的年产量（件年） 零 件 重 量 （ 2000 100 2000 100 单 件 生 产 1 5 1 20 1 100 成批生产 小 批 5 100 20 200 100 500 中 批 100 300 200 500 500 5000 大 批 300 1000 500 5000 5000 50000 大 量 生 产 5000 50000 可知零件为轻型机械而采用大批量生产方式。 动架零件的工艺分析 从零件图可知，该零件的加工过程，需要有较高的垂直度，某些地方需要较高的表面粗糙度，各装配基准面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。推动架有三组加工表面，一组之间有垂直度的要求。现在分述如下： （ 1）以 32 为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个 32 的孔及其倒角，一个滴油孔和一个油槽及其两个端面，其中 32 .，孔及其端面为主要加工表面。 （ 2）以 16 孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个 16 的孔及其倒角，一个 （ 3）以 16 为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个 16 的孔深度为 24，一个 10 的孔，一个宽度为 6、深度为 1的槽以及一个宽度为 6、深度为 中 16孔轴线与 32 孔的轴线有个垂直度的要求。 第章 毛坯的制造 定毛坯的制造形式 推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用灰铸铁材料 具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的 影响，可进行适当的人工时效处理。 择毛坯的公差等级 根据 文献 4表 选择砂型机器铸造，公差等级为： 定为 H。 面余量查表 加工余量查 文献 4表 件机械加工余量得： 表 2件余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 50 的两端面 45 G 侧加工 35 的两端面 20 G 侧加工 32 的孔 32 H 3 双侧加工 27 的上端面 92 H 3 单侧加工 砂型制造的铸件，顶面（相对浇注位置）的加工余量等级，比底、侧面的加工余量需降一级选用，故 50 的两端面和 35 的两端面选用 毛坯尺寸公差查 文献 4表 件尺寸公差得： 表 2件尺寸公差 加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 尺寸公差 50 的两端面 45 7 52 5 的两端面 20 6 26 2 的孔 32 6 26 7 的上端面 92 制毛坯图 图 毛坯零件图 第章 定位基准的选择 在推动架零件中，首先选择定位基准为铸造而得到的 50 外圆表面，此时这未经加工的基准为粗基准，用以上粗基准定位加工出 50 和 35 左右的光洁表面和 32 的孔以后，再用加工 过的孔做以后工序的定位面，此时的定位基准为精基准，否则就会使加工过程出现问题，报废率高。 基准的选择 粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。 通过对零件的分析，应选取 50 外圆为粗基准，对 16 的左端面和 32 的左端面及孔进行加工。 基准的选择 精基准的选择时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便， 当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。选择孔32 及其端面为精基准进行加工 ，可以方便地在各工序中加工出大多数其他表面，符合基准统一的原则，可避免因基准转换而产生的误差，保证各表面之间的位置精度。 第章 制定工艺路线 定各加工面的加工方法 根据各加工面的加工精度要求与表面粗糙度 的要求，选定如下加工方法： 1、 50 的左右两端面距离 采用铣方法，经过粗铣、半精铣可达到要求。 2、 35 的左右两端面距离 20采用铣方法，经过粗铣可达到要求。 3、 的孔采用扩、铰方法，经扩孔和铰孔后可 达到要求。 4、 的孔采用钻、扩、铰方法可达到要求。 5、 10 上表面采用铣方法，铣上表面据 32 中心 92铣宽 6 9 6、 8M 的螺纹孔采用钻、攻方法，钻孔后攻 8M 的螺纹可达到要求。 7、 6 的孔采用钻、锪方法，钻通孔后锪 120 沉头孔可达到要求 定加工工艺路线 由于是大批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。 根据我们选择的定位基准以及确定的表面加工方法，我们拟定了两种工艺路线，具体如下： （ 1）工艺加工方案一： 工序 1：铸造毛坯，考虑到零 件形状和经济性方面，采用砂型铸造； 工序 2：时效处理； 工序 3：铣 50 左端面，倒角 45； 工序 4：铣 35 左端面； 工序 5：铣 50 和 35 右端面，倒角 45； 工序 6：车 27 圆拄上端面，倒角 45； 工序 7：钻上端 10 的孔； 工序 8：手铰 16 孔； 工序 9：钻扩铰 32 孔，倒角 45； 工序 10：钻扩铰下端 16 孔，倒角 45； 工序 11：钻 6 油孔，锪 120的倒角； 工序 12：钻 孔，攻丝 工序 13：拉 3R 的沟槽； 工序 14：铣槽； 工序 15：终检； 工序 16：入库。 （ 2）工艺加工方案二： 工序 1：铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造； 工序 2：时效处理； 工序 3：铣 50 和 35 左端面； 工序 4：倒角 45； 工序 5：铣 50 和 35 右端面 :； 工序 6：倒角 45； 工序 7：钻、扩、铰 32 孔； 工序 8：倒角 45； 工序 :9：钻、扩、铰下端 16 孔； 工序 10：倒角 45； 工序 :11：车 27 圆柱上端面； 工序 12：倒角 45； 工序 :13：铣宽为 6为 工序 14：钻上端 10 的孔； 工序 15：手铰上端 16 孔； 工序 16：钻 孔，攻丝 工序 17：钻 6 油孔，锪 120的倒角； 工序 18：拉 3R 的沟槽； 工序 19：终检； 工序 20：入库。 艺方案的比较与分 析 上述两个工艺方案的特点在于：都是按先加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工上端 10 的孔和手铰 16 孔，然后以孔的中心线为基准距离 12孔，而方案二则与此相反，先钻扩铰 32 孔，然后以孔的中心线为基准距离 12 和手铰 16 孔，两相比较可以看出，先加工 32 的孔，以孔作为基准加工 10 和 16的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便。并且方案二加工孔是在同一铣床上加工的。避免了不必要的搬动及装假，节约了工时，提高了生产效率。因此，选用方案二是比较合理的。 、 第章 工序设计 床的选择 工序 3、 5、 13 是粗铣、半精铣。各工序的工步数不多，选用 能铣床。工序 18选用 序 7、 9、 14、 16、 17选用用 序 11选用 择夹具 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 据不同的工序选择刀具 （ 1）铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径 0 ，齿数 10z ，及直径为0 ，齿数 8z 及切槽刀直径 。 （ 2）钻 32 的孔选用锥柄麻花钻。 （ 3）钻 6 锪 120的倒角和钻、半精铰 的孔。倒角 45，选用直柄小麻花钻。 （ 4）钻螺纹孔 6 8锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。 （ 5）拉沟槽 3R 选用专用拉刀。 择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下： （ 1）选择加工面的量具 用分度值为 游标长尺测量，以及读数值为 125 （ 2）选择加工孔量具 因为孔的加工精度介于 选用读数值 量范围 0125 （ 3）选择加工槽所用量具 槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为 精铣时，槽宽为 深为 可选用读数值为 150 要加工工序尺寸的确定 （ 1）钻 32 孔。 毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于 文献 4表 及余量。 钻孔： 31 扩孔： 铰孔： 732H （ 2） 钻 孔。 毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于 文献 4表 钻孔： 15 扩孔： 粗铰： 精铰： 716H （ 3）钻 10 、 16 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 文献 4表 钻孔： 10 反拉孔： 15 扩孔： 粗铰： 精铰： 816H （ 4）钻螺纹孔 坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 文献 4表 尺寸及余量。 钻孔： 粗铰： 精铰： 78H （ 5）钻 6 孔 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 文献 4表 钻孔： 铰孔： 76H 第 6 章 确立工序 9 的切削用量及基本工时 削用量 本工序为钻、粗铰，精铰 16 的孔。铰刀选用标准高速钢铰刀，铰孔扩削用量： (1)确定进给量 f 按该表注释取较小进给量，按 f= (2)确定切削速度 v 和转速 n 根据表 V,切削速度的修正系数可 文献 4表 。 1 5 . 8 1 1 53 . 8 92 0 0 . 1 0 4 （ 故 87.0 m m /表V（ 1n =01 0 0 0 1 0 0 0 1 2 . 3 5 2 4 8 . 6 / m i . 8 1v 表 （ 根据 75 ，这时实际的铰孔速度 V 为： V 0 1 5 . 8 1 2 7 5 1 3 . 6 5 / m i 0 0 1 0 0 0dn m （ 根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔： 50, , 00 , 粗铰： , 574 , 精铰： 60, , 75 , 间计算 (1)钻孔基本工时： l l （ 式中 00 21 7 . 5 5 5 0 . 3 1 m i 0 0 . 3 (2)粗铰基本工时： 1l 1(452 1(2 1 c t gc t g k , 30 , , 1 ， 2 . 5 3 4 0 . 1 2 6 m i 0 0 . 5 (3)精铰基本工时： 1l 1(452 1(2 1 c t gc t gk 1 2 . 5 4 2 0 . 1 8 5 m i 5 0 . 7 (4)辅助工时 ： t 第 7 章 夹具总体方案设计 为了提高生产效率，减少辅助时间同时保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具进行各个工序的加 工。我们加工的零件是推动架，经本组人员的讨论与安排，本人设计第 9道工序 钻、扩、铰 16 孔的钻床夹具。本夹具将用型号为 具为直柄小麻花钻。 本钻夹具主要用来钻 16 孔，这个孔有一定的技术要求，粗糙度为 加工本道工序时， 16 孔尚未加工，本工序加 工时要考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。 具定位基准 根据本学期所学的定位粗、精基准的选择可知，在本工序中，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便，所以选择 32 孔作为定位精基准，可以方便地在各工序中加工出大多数其他表面，符合基准统一的原则，可避免因基准转换而产生的误差，保证各表面之间的位置精度。 具定位方案 由零件要求可知，本工序为钻 16 的孔，所以需要限制的自由度为 6个。 定位方案一：以 50 左端面作为基准面，在已经加工好的 32 通孔处使用一圆柱短销，再在 35 处用一个 定位方案二：以 50 左端面为定位基面，在已经加工好的 32 通孔处使用一圆柱长销，再在 35 处加一个 两种方案的定位原理图如下： 图 案一定位原理图 图 案二定位原理图 比较两种方案，很明显第二种方案可以很好的保证两孔平行度，可靠性高，可行性好 ,故选用第二种方案。工件采用垫圈和六角螺母来夹紧，加工孔下面用可调支撑钉 支撑。 具工作原理 1234567块 81011图 具装配主视图 安装零件时，安装零件在支撑板上，然后通过拧紧六角螺母而实现零件压板与零件外支架 50 圆柱端面的压紧，旋转手柄通过螺杆使 使钻模板通过螺钉拧紧，最后旋紧螺钉使钻模板压紧即可，钻头通过快换钻套的对刀导向作用而钻削零件。 具定位误差分析 夹具体夹紧部分的定位基准相对于在夹具体中的理想位置没有位移，因此，基准位移误差为零，即： 0Y 。 因为 孔的中心与 相距 60此，对刀误差为 ) 对刀 加工总误差为两者之 和，故 刀 Y（ 削力和夹紧力的计算 夹紧力作用点的位置和方向已确定，我们知道夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动，夹紧力过大会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤而报废，所以必须进行夹紧力的计算。 本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： （ 扭矩 ： 092.83 0 卡紧力： （ 取系数 ， ： （ 使用快速螺旋六角螺母快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 第 8 章 夹具结构设计 撑钉设计 该夹具在钻 16 孔时处于悬空状态，故需要在加工孔的下面加一个可调的支撑钉来起辅助支撑作用，并用六角螺母实现可调性。 图 撑钉结构示意图 具体设计 夹具体材料为 45钢，为满足强度，长和宽为 420140度为 25 图 具体底座结构示意图 紧机构 根据生产率的要求 ,运用手动夹紧可以满足。加工零件采用螺旋压紧机构 ,心轴通过 。效提高了工作的效率。压杆夹紧力主要作用是防止工件在钻销作用下产生的倾覆 和震动。 图 紧装置示意图 套 由于该工序需要经过钻、扩、铰才能达到工件要求，故选用快换钻套。 图 换钻套、固定螺结构钉示意图 具的选择 查查文献 4表 得选用直柄小麻花钻。 图 柄小麻花钻 具结构特点 根据推动架工艺规程及夹具设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠的达到了图纸所提出的技术要求，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其 有良好的工作条件。同时依据夹具设计原理和相关资料可以了解到该设计中的夹具也是合理可行的，该夹具确保了工件加工质量，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高生产率，降低制造成本。 设计心得 在张志强老师的指导下，我顺利完成了夹具课程设计。通过这次理论与实际充分结合的课程设计，自我感觉收获颇多。 通过夹具课程设计，更加形象地掌握了什么是组合夹具，定位元件的基本原理及在定位过程中的注意点，熟悉了零件加工的工艺流程，在上述的动手实践和查 阅相关资料过程中，对课本上的机械制造相关方面的知识有了更深的理解。 通过该课程设计，全面系统的理解了夹具构造的一般原理和基本实现方法。把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的定位原理和机械加工的知识强化，且能够把课堂上学的知识通过自己设计的夹具表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与机械制造相关知识的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手实践，从实践上加深了理解和运用，培养实践动手能力和设计开发能力。 在设计过程中，我深深地感受到课程之间是有密切联系的，机械原理， 机械设计，机械制造，互换性测量等都是需要熟练运用的，一个综合的课程设计也不单单是学好了一门功课就能够完成，就象机械工艺学的课程设计就需要把画法几何，金属工艺学，公差配合，金属切割原理与刀具等都联系起来，少了其中任何一项都不能很好地完成工作。 在设计过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经装配成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次的课程设计，可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞设计开发的技术前辈，才意识到老一辈对我 们社会的付出，为了人们的生活