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内容简介：

江阴职业技术学院毕 业 设 计 说 明 书职03级机械设计制造及自动化专业设计题目 分度钻孔夹具设计学生姓名 王承苏指导教师 徐志慧 职称 评阅教师 聂荣兴 职称 徐丽红 职称 副教授 徐卫国 职称 2005年 12月25日前 言毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，高职学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。顶岗实习，根据企业生产需要，为解决企业生产技术上急需解决的难题，我选定帮助江阴凯澄机械有限公司，以满足社会需求。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。第二，反复论证，确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。设计前带我们去有关企业了解机加工生产的生产工艺、工装和生产设备，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书。应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了夹具设计工作，及零件的加工工艺过程，通过这次设计，学到了很多知识和技术。由于技术保密原因，有些图纸和技术数据没有提供敬请谅解。由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。江阴职业技术学院职院03机自王承苏2006年1月目录第一章零件的选择1.零件的作用2.零件的工艺分析第二章零件的工艺规程设计1.零件材料的选择2.基面的选择3.制定工艺路线第三章夹具设计1.零件定位方案的选择2.零件夹紧方案的选择3.分度方案的选择4.分度盘的定位5.分度盘夹紧方案的选择第四章心得体会第五章致谢第六章参考文献第一章零件的分析1.零件的作用 题目所给定的零件是41-4型4.5kw锥形转子电动机机座。它是电动机的外部主体。主要的作用是支持电动机的定子连接电动机的两端盖圆周方向均布的三个螺纹孔用以固定电动机的定子。（图）2.零件的工艺分析 41-4型4.5kw锥形转子电动机机座有一下几组加工表面：（1）以直径245孔为中心的加工表面这一组表面包括直径243孔，直径253孔4-M12-7H孔。（2）.以直径253孔为中心的加工表面这一组包括右端面，直径245孔锥形面，直径253孔，4-M12-7H孔。（3）.这一组加工表面出口葫芦的端面，4-M5-7H孔，直径20的孔，4个直径3的孔，一个直径17的孔一个M5-7H螺纹孔，机座圆周上均布的3-M10-7H的螺纹孔。第二章工艺规程设计1. 择材料零件的选择 零件的材料为HT200，考虑到机座在电动机的运行中受力不是太大，零件属于大批生产，零件的轮廓较大，外形结构较为复杂，外形没有粗糙度要求，所以选择铸件。2.基面的选择基面的选择是工艺规程设计的主要工作之一，基面选择合理可以使加工质量得到保证，促进生产率的提高。否则加工过程会问题百出，更有甚者，会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）.粗基准的选择对于一般套类零件而言，以外圆定位是合理的。但是该零件全是散热片不宜装夹，按照一般粗基准的选择原则当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面为粗基准，若零件有多个不加工表面时则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准现在该零件的两端部各有四个耳墩可以加紧，所以应该以零件的两端面为粗基准作为定位面。（2）.精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.制定工艺路线 （1） 定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何尺寸，尺寸精度，位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，应尽可能集中工序；除此之外还应考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。（2） 表面加工方法的选.零件各表面的加工方法,主要根据表面的形状,尺寸的大小,精度和粗糙度,零件的材料性质,生产类型以及具体的生产条件,等来确定. 各种加工方法的经济加工精度和经济表面粗糙度不同的加工方法,如:车,铣,镗,钻,刨等,因其用途不同,所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样,即使是用同一种加工方法,在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也是不一样的,这是因我在加工过程中,将有各种因素对精度和粗糙度产生的影响,如工人的技术水平,切削用量,刀具的刀磨质量,机床调整质量等等.所谓某种加工方法的经济精度,是指在正常的工作条件下(包括完好的机床设备,必要的工艺装备,标准的工人技术等级,标准的耗用时间和生产费用)所能达到的加工精度。面的形状,尺寸的大小,精度和粗糙度,零件的材料性质,生产类型以及具体的表面加工方法和加工方案的选择,零件各表面的加工方法,主要根据表生产条件,等来确定.（3）确定工序集中与分散 本零件由于是大量的生产类型，故采用工序分散， 工序集中是将工件的加工集中在少数几道工序中完成。每道工序的加工内容较多，而工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容很少。工序集中与工序分散是拟订工艺路线时确定工序数目及内容的两种不同的原则。它与生产批量的大小有密切关系序分散有如下特点：1） 适合于生产批量大、产品的品种规格固定的场合2）设备与工艺装备比较简单，调整方便。以容易掌握，生产准备工作量少，容易适应产品更换。3）便于采用最合理的切削用量，减少基本时间。4）对于重型和大型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适当集中，对于刚性差且精度高的精密工件，工序应适当分散。（4）设备与工艺装备的选择：设备选择：生产批量大，产品类型变化少，可采用高效自动加工设备。如多刀、多轴机床。若产品种类变化大或生产批量小时，可采用通用机床，选择设备时，还应考虑1）机床能达到的加工精度与工件要求的加工精度相适应。2）机床规格与工件的外型尺寸相适应。3）与现有的加工条件相适应，如设备、负荷的平衡状况等。综合上述故本零件的加工选择了车床、铣床、钻床工艺装备的选择：工艺装备的选择要考虑生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等因素：（1）夹具的选择。单件小批量生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘分度头等。有条件的可采用组合夹具，大批量生产采用高效专用夹具。多品种的中小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。对该零件的孔采用专用夹具。（2）刀具的选择。优先采用标准刀具，大批大量生产中应采用各种高效的专用刀具，复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。综上所述，该零件采用高效的专用刀具。（3）量具的选择。单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺，码表和千分表等。大批大量生产应采用极限量规和高效专用检具和量仪等，量具的精度必须与加工精度相适应。综上所述，加工该零件需采用通用量具。（5）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。工艺路线制定后，在进一步安排各个工序的具体内容时应正确的确定工序尺寸即工序应保证的加工尺寸。工序尺寸的确定与工序的加工余量有着密切的关系。1）加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属厚度。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。工序余量是相邻两个工序尺寸之差；加工总余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量大小不等。2）加工余量的大小对零件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量、降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高成本，但加工余量过小，又不能保证消除前面工序的误差和表面缺陷，甚至产生废品，所以应该合理的确定加工余量，其原则是保证加工质量的前提下，越小越好。3）确定加工余量的方法：（1）查表法（2）经验估计法（3）分析计算法 本零件采用查表法。在确定加工余量时，要分别确定加工总余量和工序余量。加工总余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。用查表法确定工序余量时，粗加工工序余量不能用查表法得到。而是总余量减去其它工序余量得到。 4)确定工序尺寸及其公差 工件上的设计尺寸及其公差是经过各加工工序后得到的。每到工序的工序尺寸通常向设计尺寸接近，为了保证最终的设计尺寸，要规定各工序的工序尺寸及公差。 工序余量确定之后，就可计算工序尺寸，工序尺寸公差公差的确定，则要依据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，以采取不同的计算方法，此处只介绍工序基准或定位基准与设计基准重合时，工序尺寸及其公差的计算。当基准不重合时，工序尺寸及其公差的计算比较复杂。需用工艺尺寸链来进行分析计算。 当工序基准或定位基准与设计基准重合时，表面经过多次加工，此时计算工序尺寸的方法是：先确定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由工件上的设计尺寸开始，由最后一道工序开始向前工序推算，直到毛坯尺寸，工序尺寸的公差的经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差。（6） 工艺过程的生产率： 1）时间顶额时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需要消耗的时间。时间定额是计算产品成本和企业经济核算的依据之一，也是新建和扩建工厂时决定设备人员数量的重要依据。时间定额必须正确制定，应具有平均先进水平，过高或过低都不利于促进生产2）提高生产率的措施：缩减基本时间（2）提高切削用量（3）合并工序（4）多件加工（5）减少切削行程季度（1）缩减辅助时间（2）采用新工艺和新方法（3）提高机械加工自动化程度如本零件的加工方法以及加工方案.（1）工艺路线一工序1 .粗车左端面，粗镗243，253孔 工序2. 粗车右端面粗镗245，253孔工序3. 半精车左端面半精镗253孔工序4. 半精车右端面，半精镗245，253孔工序5 精镗左端253孔工序6 精镗右端253孔，镗锥形孔工序7. 钻右端8-M12孔，攻丝工序8. 钻3-M10孔，攻丝工序9. 铣葫芦口端面工序10. 钻4-M5-7H，20孔，攻丝工序11. 钻4-3孔工序12. 钻17孔，M5-7H，攻丝工序13. 检查工序14 入库（2）.工艺路线二工序1. 粗车左端面，粗镗243，253孔工序2. 半精车左端面，精镗253工序3. 粗车右端面，粗镗245，253孔工序4. 精镗253，锥形孔工序5. 钻8-M12孔，攻丝工序6. 铣葫芦口端面工序7. 钻4-M5-7H孔，攻丝，20孔工序8 钻4-3孔工序9. 钻17孔，M5-7H孔，攻丝工序10 .钻3-M10孔，攻丝工序11 检查工序12 入库（4）工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点是：方案一是先以零件的右端面为粗基准加工工件的左端面，镗左端的孔，然后再以左端面为基准来加工左端部分，多次拆装，互为基准，达到零件的要求；方案的特点是以零件的 右端为粗基准一次性加工左端面的 部分，然后以工件的左端面定位，一次性加工零件的右端部分。这样减少了拆装的次数，但是不能到零件要求的精度。经过比较分析选定第一套方案。最后的加工路线确定如下：工序一. 粗车左端面，粗镗右端的243，245孔，以右端面及零件中心大孔为粗基准定位， C6140工序二. 调头粗车右端面，粗镗245，253孔，以工件左端及243孔定位 C6140工序三 半精车左端面，半精镗253，以零件右端面及245孔定位， C6140工序四 半精车右端面，半精镗245，253孔以工件的左端面及245孔定位 C6140 工序五 精镗左端253孔至图样尺寸，以右端面及245孔定位 C6140工序六 精镗右端253孔，锥形孔，以工件的左端面及243孔定位 C6140工序七 钻8-M12孔，攻丝 钻床 夹具工序八 钻3-M10孔，攻丝 钻床 夹具 工序九 铣葫芦口端面 立铣床 夹具工序十 钻4-M5孔，攻丝，钻20孔 钻床工序十一 钻4-3孔 钻床 工序十二 钻17孔，M5-7H孔 攻丝工序十三 检查工序十四 入库第三章夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动生产强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计第7道工序钻8M12光孔中的四个，前提条件是：另外四个孔已经钻好，我自己选择加工左端面的4个M12光孔。夹具的作用和组成：对工件进行机械加工时为了保证加工表面相对于其它表面的尺寸和位置精度，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，进行机械加工之前，先要将工件夹好。用夹具装夹，工件相对于刀具的位置由夹具保证，不需要画线找正，装夹方便，基本上不受工人技术水平影响，因为减少辅助时间，提高劳动生产率，保证工件的加工精度。它由四部分组成：（1）定位元件（2）夹紧机构（3夹具体（4）其它机构或元件1、零件定位方案的选择1） 位方案一由于在加工该四个孔前，另外四个孔已经加工好，所以完全可以利用其中两个孔来孔，一个圆柱短销限制X方向的移动，Y方向的移动，一个菱形销限制Z方向的旋转，这样就限制了工件的三个自由度，另外还有工件的右端面可以作为定位基准面，可以限制X、Y方向的旋转，Z方向的移动，三个自由度，这样就可以达到完全定位。2） 方案二另外的四个孔已加工好，可以利用其中任何一个孔，用菱形销定位，限制一个自由度 ，另外利用工件的一个大孔，也就是245的孔定位，做一个和分度盘一体的大的短销定位，来限制X、Y方向的移动，其次在利用工件右端面定位来限制X、Y旋转和Z向移动，三个自由度，这样也可以达到完全定位。3）位方案三利用工件已经加工好的4个光孔中的任意一个定位，菱形销限制Z方向的旋转的自由度，另外把定位方案2中的245的短销改成三个短销，因为同一平面内不共线的三点可以确定一个圆，三个短销的中心线要在同一圆上，利用三个短销的外圆柱面与245的孔的内表面相切，也可以定位，这样三个短销的作用245短销的作用是一样的限制X、Y向移动二个自由度，另外由工件的右端面定位限制X、Y旋转和Z向移动三个自由度，这样也可以达到完全定位的目的。4）定位方案的比较分析这三种定位方案各有不同的特点，方案一中利用两个可换的定位销来定位，如果销达不到所要求的粗糙了，那么可以很容易的更换定位销，工件的右端面的限位基准是和分度盘一样的，45钢调质处理，硬度较大，不容易磨损，这个方案既经济又方便，方案二中利用了245孔定位，加工245的短销来定位，由于工件右端面有长度为12的锥形孔不能起定位作用，所以245的定位销要在基本尺寸的基础上再增加12的长度，这样一来就浪费的材料，其次，245的定位销要和分度盘做成一体，当销磨损，需要更换时，孔要连同分度盘一起更换，这样既浪费的材料又提高的加工成本，方案三中，利用两个已经加工好的孔用菱形销定位，而用三个短销来代替，方案二中的245的短销，这个方案从理论上分析是完全合理的，从节约材料上来说也是合理的，但工件的245的公差为0.046，如果用三个销来确定一个圆，而且要保证这个圆的公差不到5丝，显然用钻俩加工安装三个销的孔是不行的，必须用镗的方法来加工，这样就大大的提高了加工成本，综上所述，比较分析后，我确定使用第一套定位方案。（图） 5）定位元件的选择2、零件夹紧方案的选择该工件是41-4型，4.5kw的锥型转子电动机的机座，该零件的周围几乎全是散热片，无法夹紧，经过与指导老师商量，决定定下了以下几种夹紧方案：1） 、紧方案一夹具的设计目的在于提高生产率，保证加工精度，尽可能的减少工人的劳动量，所以徐老师建议在工件的上表面夹紧，因为工件的最大直径为312MM，总长为156MM，所要钻的孔深为30.5MM，直径为10.3MM，受力不大，其次，零件的上端面的最小直径为243MM，完全可以利用滑动压板夹紧，压板的长度建议为80MM，这样的话，工件的装卸方便，减少了工人的工作量。2） 、紧方案二由于工件的直径较大，加工部位均匀分布，可以利用U型压板，压板可以做成厚度为20MM，长度为300MM的45钢的U型压板，进行调质处理，也可以作为夹紧元件，U型压板要穿过从工件下面的分度盘拉出来的一个双头螺柱，通过螺母来夹紧工件。3） 、案的比较分析方案一中，工件的受力不大，而且内部有足够的空间可以使用滑动压板，而且工件的拆装方便，还能减少工人的劳动量，方案二中从理论上讲，是完全可以的，但是U型压板的长为300MM，重量大，虽然拆装方便，但是大大增加了工人的劳动量，但经过综合考虑分析，决定使用第一套夹紧方案。4） 、夹紧元件的选择（图） 3分度方案的选择1） 、度方案一圆形平底分度盘，加工简单，操作，拆装方便，其上的四个分度孔是与零件上的要加工的孔的位置是一致的，由菱形销分度，考虑到分度销要与分度的孔频繁的接触摩擦，所以分度孔中要用衬套与分度孔过渡配合，分度销由专门的的手柄连接，分度销下面有压弹簧，当松开拧紧分度盘的螺母，手柄向上抬时，分度销压下弹簧，分度盘才可能转动，放开手柄，转动分度盘，当转至下一个分度孔时，分度销在弹簧的作用下弹出，插入分度孔中实现分度。2） 、度方案二斜槽式分度盘，当松开夹具体下端的螺母时，转动分度盘，在分度盘下面的圆周方向的斜槽（共四条）推压下，分度销下移，当分度盘转至90度时，分度销在弹簧的作用下弹出，落入第二条斜槽中，再反靠分度盘完成分度，再通过下面的扳手将下端的螺母拧紧，即可以加工第二个孔。3） 、度方案的比较分析方案一的特点是：加工方便，加工成本不高，易更换，方案二的特点是操作简单方便，但是相对来说加工成本较高，加工也较为复杂困难，经过分析比较，决定采用第一种分度方案。（图）4）分度元件的选择4分度盘的定位1）定位方案一考虑到分度盘要旋转，要与夹具体接触，可以用分度的菱形销来限制Z方向的旋转，分度盘与夹具体接触的底面限制X、Y方向的旋转，Z方向的移动，三个自由度，另外的X、Y方向的移动两个自由度由一个短销来限制，这个短销要与分度盘做成一体。2） 定位方案二该方案也是利用菱形销来限制Z方向的旋转，分度盘的下表面限制X、Y方向的移动，Z方向的旋转三个自由度，另外短销与分度盘是分开的，做成螺纹轴的形式来限制X、Y方向的移动。3）定位方案的比较分析方案一与方案二的共同点都是“一面两销”定位，但第二种方案更合适，更具有操作性，因为圆柱销的下端面要做成螺纹的形式来夹紧分度盘，如果长期磨损，螺母需要更换，那么要是第一钟方案就要同分度盘一起更换，第二种方案只需要换个螺纹轴，所以分析上面的方案后，还是第二种方案合理可行，所以选择第二套方案。4）定位元件的选择5分度盘的夹紧方案的选择为了保证工件的加工精度，分度盘除了要相对于夹具体有一个正确的位置外，还要夹紧，通过初步的设计之后，和徐老师商量，选定两套夹紧方案。1、 夹紧方案一把夹紧件与分度盘定位的圆柱销做成一体，做成阶梯单头螺纹轴的形式，从分度盘上插入，通过夹具体螺纹轴的下端，通过螺母拧紧，通过松紧螺母来实现分度盘与夹具体的松开与夹紧，考虑到当下端面螺母松开或拧紧的时候，螺纹轴会随之转动，所以在螺纹处上一台阶圆柱面处加了一个普通的平键，这样无论怎样松紧下端的螺母，螺纹轴都不会随之转动的。2、 夹紧方案二把夹紧件与分度盘的圆柱销不做成一体，把分度盘的定位圆柱做成双头螺纹轴的形式，与方案一中同样的部位加一个普通平键，来防止下端面松紧时，螺纹轴随之转动。3、 夹紧方案的比较分析方案一中的螺纹轴少加工了一段螺纹，减少了加工成本，不需要考虑上端会否松动，但是在夹具体拆装的时候很不方便，因为下面有个键，不容易对准键与键槽的位置，而且拆装时，只能从上往下拆装，而第二套方案则不同，虽然做成双头螺纹轴，增加了工作量，但是拆装比较方便，只要扭掉上端的螺母，可以任意的拆装，经过综合分析比较，选用第二套夹紧方案。3） 夹紧元