调速杠杆夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机电及自动化学院课程设计专用夹具设计说明书零件名称： 调速杠杆 作者姓名： 作者班级： 作者学号： 指导老师：设计时间： 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目 录前言2任务书3项目设计过程4一、零件的加工工序及夹具设计所在工序介绍41、零件的分析2、工序过程及所设计工序工艺图二、专用夹具设计要求71、零件图形位、尺寸精度要求2、设计中的其他要求三、专用夹具设计定位夹紧方案的选择7四、夹具体设计方案的设计过程91、定位元件的选择及设计2、其他部件的选择或设计3、夹具体的设计五、夹紧力计算15六、夹具体强度校核16致谢17参考文献18机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前 言在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力而且可以得到程设计的初步训练。1. 运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。2. 培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤3. 学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。4. 进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机械制造工艺课程设计夹具设计任务书设计题目：调速杠杆的加工专用夹具设计设计要求：满足工序的加工工艺要求设计时间：2011 年 12 月 20 日至 2012 年 1 月 10 日设计内容：1、熟悉零件图、工序及工艺卡；2、夹具装配图（一张）；3、夹具体图（一张）；4、夹具体非标零件（各一张）；5、设计说明书（一份）。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩课程设计项目设计过程一、零件的加工工序及夹具设计所在工序介绍1、零件的分析“调速杠杆”零件图如下：附图一题目所给的零件是调速杠杆，用于传递力与扭矩，调节运动速度，它的加工精度影响自身的传动精度甚至整个系统的传动精度零件。因此，在整个零件的加工过程中，要用到多种设备，甚至是高精度设备的联合加工。还有认为安排中有加工量为中批量或者是大批量。为了提高效率和加工精度，在多个工序中采用了专用夹具。2、工序过程及所设计工序工艺图如下表一为调速杠杆零件加工的工序表，共由 16 个工序组成。其中根据要求，选择工序 12 加工过程所需的专用夹具作为设计对象。本工序主要是对槽机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩的内表面进行了加工、保持内表面的粗糙度，并保证相应的平行度和垂直度。本工序的工艺卡片和工艺图分别为表二和图二。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩附表一：“调速杠杆”加工工艺过程卡产品型号 / 零件图号 01 共 3 页华侨大学机电及自动化学院机械加工工艺过程卡片 产品名称 / 零件名称 调速杠杆 第 1 页材料牌号 QT400-17 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 175*45*25工 时序号 工序名称 工 序 内 容 工段 车间 设备 工艺装备准终 单件01 下料 金02 铸造 铸造毛坯 热03 人工时效 热04 正火圆弧接触点处硬度 HB156197热05清洗检查铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆，同时检查铸件是否有缺陷检06 粗铣粗铣 20 外圆上、下端面见工艺附图 1金 卧式铣床X6120B专用夹具游标卡尺07 倒角加工外圆与上端面间的倒角见工艺图 2金 台式钻床Z512专用夹具特殊刀具08钻、扩、铰、倒角钻孔、扩孔、铰得 10 的孔、并倒角见工艺附图 3金 台式钻床Z512专用夹具内径千分尺09 粗铣 粗铣槽的上、下端面见工艺附图4金 卧式铣床X6120B专用夹具游标卡尺10 粗铣、半精铣对槽的内表面进行粗铣、半精铣见工艺附图 5金 数控铣床XKF716专用夹具游标卡尺11 粗铣、半精铣铣 A 处的外圆柱面见工艺附图 6金 数控铣床XKF716专用夹具游标卡尺12 精铣精铣槽的内表面见工艺图 7金 数控铣床XKF71613 A 面局部淬火淬火深度小于 3mm，硬度HRC35-45热14 精铣精铣 A 处的外圆柱面见工艺附图 8金 数控铣床XKF71615 去毛刺 去毛刺,锉出 0.5*45倒角 钳数控铣床XKF71616 终检入库 综机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩附表二：所需设计夹具相应工序的工艺卡附图二：所需设计夹具相应工序的工艺图机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩二、专用夹具设计要求1、零件图形位、尺寸精度要求（1）保证 9+/-0.05 的尺寸精度要求；（2）保证槽内表面的粗糙度为 3.2；（3）保证所要达到的垂直度和对称度。2、 设计中的其他要求（1）选择合适的定位元件、夹紧元件、导向元件以及对刀元件；（2）掌握夹具设计的基本方法和步骤；（3）根据工序卡对夹具体进行设计，并将各部件进行装配以获得专用夹具的装配图；（4）掌握各部件的设计原则，尽量采用标准件，提高夹具的通用性和经济性；（5）掌握尺寸链、夹紧力和切削力的计算。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩三、 专用夹具设计定位夹紧方案的选择由上述的零件加工工艺要求可以对所要求工序的专用夹具进行初步的设计。为了保证精度、形位、表面和工艺方面的要求，可以拟定以下两种夹具设计方案：一方案一：定位方案：如图以圆柱体外表面（C 圆周面） 、圆柱体下端面（ A 面）上的一个点和 D 面的一个点为基准进行定位，即 “一面两点”的定位方式。其中，C 圆周面限制 4 个自由度， A 面点限制 1 个平移自由度，D 面点限制一个旋转自由度，共 6 个自由度。夹紧方案：针对以上的三部分定位，主要有如下加紧。圆柱体外表面（C圆周面）的定位对应于 C 圆柱面相应的另一边的夹紧，圆柱体下端面（ A 面）上一个点的定位对应于圆柱体上端面（M 面）上的夹紧，D 面的一个点对应于N 面上的相应的夹紧。二方案二：定位方案：如图以圆柱体下端面（A 端面） 、圆柱体内圆孔的表面（B 内圆柱面）及 D 面的一点为基准进行定位，即 “一孔一面一点”的定位方案。其机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩中 A 端面限制 3 个自由度， B 内圆柱面限制 2 个平移自由度， D 面点限制 1 个旋转自由度，共 6 个自由度。夹紧方案：针对以上的三部分定位，主要有如下加紧。圆柱体下端面（A 面）上一个点的定位对应于圆柱体上端面（M 面）上的夹紧，D 面的一个点对应于 N 面上的相应的夹紧。三方案的选择：根据以下区别进行选择：方案一中主要以圆柱面 C 面进行定位，C 面试非加工面，表面尺寸形位精度较低；方案二中主要以下端面 A 面和孔内圆柱面 B 面为主要定为基准，这两个面是加工面，其上面的点形位尺寸精度较高。尺寸、形位精度的要求，即保证 9+/-0.05 的尺寸精度要求、保证槽内表面的粗糙度为 3.2、保证所要达到的垂直度和对称度。由于加工的槽对于 A 端面有垂直度要求，因此以 A 面整个面为定位基准比较合理。由以上对的区别不难推断出以上两种方案的合理性，即方案二为较为合理的方案。即以圆柱体下端面（A 端面） 、圆柱体内圆孔的表面（B 内圆柱面）及 D 面的一点为基准的定位方式。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩四、夹具体设计方案的设计过程本夹具体主要由夹具体、定位元件、夹紧元件及其他部件组成。其主要部件为夹具体、对刀件、A 型固定式定位销、小定位销、带肩六角螺母、开口垫圈、圆锥销、滚花头手旋螺钉等组成。其中，定位销、对刀件、带肩六角螺母、开口垫圈、圆锥销等为标准件，A 型固定式夹具体、定位销、滚花头手旋螺钉等为非标准件。下面对标准件进行选择，对非标准件进行设计。具体如下：一定位元件的选择及设计1、标准定位件的选择在本设计中，共由三部分的定位组成，即圆柱体下端面（A 端面） 、圆柱体内圆孔的表面（B 内圆柱面）及 D 面的一点。其中用到标准定位件只有 D 面上一点的定位，为点定位。根据需要可以选择固定式定位销，本点定位主要用来保证 9+/-0.05 的尺寸精度的尺寸精度要求，已知圆柱体内孔的内表面 B 的加工尺寸精度为10+/-0.015（另外考虑对刀件） 。根据偏差计算原理定位元件所引起的正负偏差不得超过 0.025。查下表：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩根据表格所示，可以选择直径 D 为 5mm 的定位销。尺寸如上表所示，基本工艺要求如下：（1）材料：D18mm T8 按照 GB1298-77碳素工具钢技术条件;（2）热处理：T8 HRO55-60；（3）其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。其中零件图如下：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2、非标准定位件A 型固定式定位销的设计根据设计方案，主要定位面为下端面 A，其限制 3 个自由度，短销定位 2个自由度。此外，考虑到与夹具体的配合、长度上与加工零件和紧固件配合进行设计。螺钉和垫圈的总厚度 14mm，待加工零件圆柱体高度 52mm，据此可设计短销及其与紧固件连接部分长度为 70mm 左右。并设置与下端面配合的小圆面，根据标准定位销设计与夹具体连接部分。如图所示：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩二其他部件的选择或设计1、标准件-对刀件的选择本加工工序主要是完成 U 形槽的铣削工作并保证对刀精度。根据需要可以选择如下对刀件进行对刀工作。2、夹紧件带肩六角螺母的选择根据夹紧需要选择 d=5mm,D=11mm,H=8mm,h=2mm。标准为 GB/T6175-2000。技术要求：（1）螺孔轴线对台肩端面的不垂直度不大于0.1mm;（2）螺纹按 3 级精度制造；（3）表面发蓝或其他防锈处理；（4）热处理：淬火 HRC33-38。3、开口垫圈的选择根据工艺加工中夹紧的需要，为了方便装夹，选择开口垫圈。开口垫圈示意图如下：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩其相对应的尺寸系列如下：根据 A 型定式定位销的螺纹连接直径，选择开口垫片，其中 b=8mm。4、内六角圆柱螺钉的选择由沉孔的直径 D1=15mm，选择螺栓头外径为 d。 =13mm，螺纹公称直径 d=6 的内六角圆柱头螺栓。由于对刀块受力不大，故可以不用进行受力分析和力学校核。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩5、圆柱销的选择为了使对刀件安装在夹具体的正确位置，采用了圆柱销的链接和螺栓的链接。其中根据对刀件的厚度为 10mm，选定圆柱销的长度约为 20mm。如下所示：其中尺寸系列为：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩根据尺寸系列选择外径为 d=5mm，长度为 l=18mm 的圆柱销。6、滚花头手旋螺钉 B 的设计如图，参照小定位销的直径设计夹紧装置，现取夹具体厚度为 15mm，夹紧装置采用螺纹链接已达到加紧效果。如图所示：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩三夹具体的设计夹具体的尺寸是根据安装在夹具体各个零部件的尺寸和安装位置来设计。即对刀件、A 型固定式定位销、小定位销、滚花头手旋螺钉等零件。下面根据不同零件对夹具体进行局部设计。1、A 型固定式定位销的安装需要，如下图（左）所示。2、对刀件的暗转需要，如上图（右）所示为对刀件的安装平面。3、小定位销和滚花头手旋螺钉的安装需要，如下图：4、此外，查阅机床手册，查知该机床的工作台连接螺栓直径为 14mm，故选取 16mm 的连接槽作为夹具固定装置。根据以上各个部件的需要，并考虑到与机床工作台的链接，设计如下夹具体：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩五、夹紧力计算1、切削力计算其中,铣削深度 ap=8mm，铣削厚度 ae=6mm，d0=6mm，af=0.18-0.3 取0.2，Z=3。由得 K（材 F） = 0.898；查阅手册，区 n0=1000r/min由立铣刀、硬质合金知 CF=11.9,XF=1.0,YF=0.75,ZF=0.85,WF=-0.13,Qf=0.73。得出：FZ=616.98GP，M=1.85NM 。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2、夹紧力计算如上图，根据力矩平衡定理可算出 F，F=3*616.98=1850.94N。有 F 夹（1.5-2.5）F，取 F 夹=2F，F 夹=3701N。查表得 M8 螺栓最大加尽力为 6200GPF 夹。由于单靠 A 型固定式定位销就可以达到加紧要求，不需计算小定位销的夹紧力，此方案可行。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩六、强度校核1、A 型固定式定位销拉伸强度校核由上述得 M 夹=3701N。查表得 M8 螺栓最大加尽力为 6200NM 夹。由于单靠 A 型固定式定位销就可以达到加紧要求，故此方案可行。2、A 型固定式定位销弯曲强度校核取最大力矩进行计算，即 F1=616.98N因此，弯矩为 M 弯=F1*L1=2Nm 。挠度 Wa=-（ Fa2）（3a-a）/(6EI)=-(FA3)/3EI45 钢， E=201GP, a=10mm,I=(d4)/64所以 Wa=6*10(-10)0.01mm所以满足要求。3、 其他校核由自制销的校核成功可证明，小圆柱定位销满足要求，同时夹具体满足要求。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩致 谢通过整个完整的设计过程，我首先对已学过的专业知识进行了一个全面的复习，对于加工工艺的过程也有一个更深的了解。然后就