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01
手柄
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Southwest university of science and technology课程设计说明书手柄加工工艺及夹具设计学院名称制造科学与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名甘杰、吴佳浚、向步云、李泽农、曹智勋学号5120184923、5120184804、5120185483、5120182428、5120184894指导教师李占锋老师二二一年一月任务书题目名称：手柄加工工艺及夹具设计1 课程设计的内容l 批量：年产5000件，中批生产l 小组绘制零件图一张、毛坯图一张l 小组编制工艺过程卡片一份l 每人编制组长制定的一道工序卡片l 每人设计规定工序的夹具，绘制总装图l 小组编写设计说明书2 课程设计完成时需提交的成果l 课程设计说明书（每个小组交打印稿装订1份: 装订顺序：说明书封面、任务书、零件图、任务分工说明、目录、正文、总结、参考文献、毛坯图、工艺卡、工序卡、封底），其中零件图、毛坯图、工艺卡、工序卡用A4横向幅面。l 夹具总装图（每人一张，A1或A0幅面）l 刻有设计说明书、工艺卡、工序卡、零件图、毛坯图和夹具图纸光盘附上产品零件图任务分工说明序号姓名学号班级角色负责工序1甘杰5120184923机卓1801组长工序52吴佳浚5120184804机卓1801组员工序43向步云5120185483机卓1801组员工序34李泽农5120182428机卓1801组员工序65曹智勋5120184894机卓1801组员工序2目录1.零件的分析11.1零件的介绍和作用11.2主要加工表面及技术要求分析12 工艺流程设计22.1生产方式确定22.2毛坯的设计22.2.1两端面毛坯尺寸及加工余量计算22.2.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算32.2.3大头孔毛坯尺寸及加工余量计算32.2.4其他尺寸及其加工余量的确定32.3基准的选择42.4工艺路线及综合工艺过程卡设计43.工序设计13.1 铣下端面工序13.1.1 铣下端面工序工序分析13.1.2 基准的选择13.1.3 设备的选择13.1.4 工序尺寸的确定13.1.5切削用量及工时定额的确定23.2 铣上端面工序23.2.1 铣上端面工序工序分析23.2.2 基准的选择23.2.3 设备的选择33.2.4 工序尺寸的确定33.2.5切削用量及工时定额的确定33.3 扩铰孔38H8mm和22H9mm工序43.3.1 工序工序分析43.2.2 基准的选择43.3.3 设备的选择43.3.4 工序尺寸的确定43.3.5切削用量及工时定额的确定53.4 铣10H9mm槽工序63.4.1 工序分析63.4.2 基准的选择63.4.3 设备的选择63.4.4 工序尺寸的确定63.4.5切削用量及工时定额的确定63.5 钻4mm孔工序73.5.1 工序分析73.5.2 基准的选择73.5.3 设备的选择73.5.4 工序尺寸的确定83.5.5切削用量及工时定额的确定84 夹具设计104.1铣上端面工序夹具设计104.1.1 定位设计104.1.2 定位误差的分析104.1.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算114.1.4 夹具方案及结构设计124.2铣下端面工序夹具设计134.2.1 定位设计134.2.2 定位误差的分析134.2.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算144.2.4 夹具方案及结构设计154.3 扩铰孔38H8mm和22H9mm工序夹具设计164.3.1 定位设计164.3.2 定位误差的分析164.3.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算164.3.4 夹具方案及结构设计164.4 铣10H9mm槽工序夹具设计174.4.1 定位设计174.4.2 定位误差的分析174.4.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算174.4.4 夹具方案及结构设计184.5 钻4mm孔工序夹具设计184.5.1 定位设计184.5.2 定位误差的分析184.5.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算194.5.4 夹具方案及结构设计20总结致谢参考文献附录1 毛坯图附录2 综合工艺卡附录3 工序卡片91.零件的分析1.1零件的介绍和作用设计对象是手柄，是手柄零件组中最主要的部分，它的主要作用是传递转矩。其主要的加工表面包括两大侧面，大、小头孔和一个槽。零件头部38H8mm的孔和轴配合连接，零件尾部22H9mm的孔和摇柄连接起来，摇动摇柄使轴转动，宽度尺寸为10H9mm的槽起到夹紧摇柄的作用，其次要加工表面是4mm的孔，此孔是润滑油孔，保证零件润滑。1.2主要加工表面及技术要求分析对产品零件图进行分析可看出：该手柄的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工，槽的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置精度要求和一定的表面加工精度要求。大头孔38H8mm和平面之间有位置精度要求，两孔的中心距有尺寸精度要求。次要加工表面是4孔和倒角。零件图上已有各项技术要求，尺寸精度、表面粗糙度和位置精度属于普通精度。10H9mm的槽底部是R5mm的圆弧，虽然没有结构工艺性方面的问题，但需要重点考虑加工方法和刀具选择。2 工艺流程设计2.1生产方式确定根据产品的年产量，确定为批量生产。零件材料为45钢，选择采用模锻成型的毛坯制造方式，这样有利于提高生产率、保证加工质量。2.2毛坯的设计手柄零件材料为45,毛坯重量约为1.56kg，生产类型为中批大批生产，采用普通模锻生产。查表确定加工余量：普通模锻，材料为45钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为26mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.6，确定毛坯尺寸为28mm。2.2.1两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两端面经过两道工序，先铣端面B，再铣端面A。各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1mm。故锻造造毛坯的基本尺寸为261.01.028mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差的上偏差为2.5mm，下偏差为0mm。故：毛坯的名义尺寸：261.01.028mm；毛坯的最小尺寸：28028mm；毛坯的最大尺寸：282.530.5mm；粗铣端面B后的最大尺寸：261.02.529.5mm；粗铣端面B后的最小尺寸：261.0027mm；粗铣端面A后的最大尺寸：:262.528.5mm；粗铣端面A后的最小尺寸：: 26026mm。粗铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣所能达到的经济精度取IT11,按入体原则取值。故铣后尺寸为26mm。2.2.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，22H9mm孔由扩到铰得到，查机械加工工艺手册得粗镗的公差上偏差0.21mm，下偏差为0，故：毛坯的名义尺寸：220.83.218mm；毛坯的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；扩小头孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；扩小头孔后的最小尺寸：183.21.419.8 mm。铰后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，扩铰所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故铰后尺寸为22H9mm。2.2.3大头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，38H8mm孔由扩到铰得到，查机械加工工艺手册得扩的公差上偏差0.25mm，下偏差为0故：毛坯的名义尺寸：381334 mm；毛坯的最大尺寸：341.435.4mm；毛坯的最小尺寸：340.433.6mm；扩大头孔后的最大尺寸：3430.40.25=37.65mm；扩大头孔后的最小尺寸：3431.40.25=35.85mm。铰后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，扩铰所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故铰后尺寸为38H8mm。2.2.4其他尺寸及其加工余量的确定其他工序尺寸包括1个孔，1个槽，现仅分析主要的1个槽的加工余量及尺寸偏差。半精铣槽，；根据机械加工工艺手册，根据铣床加工精度和实际情况可直接铣一次槽到达图样要求。2.3基准的选择精基准的选择：（1）基准重合选择（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则粗基准的选择：（1）选择与加工表面有位置要求的不加工表面（2）选择质量较高，光滑平整表面（3）主要表面要求保证余量均匀（4）同方向粗基准只能用一次几个原则不可能同时满足，要尽量周全考虑。例如加工两侧面时先以其中一个侧面为粗基准加工另一个面，然后根据“互为基准原则”，再以加工好的侧面为精基准，加工未加工的侧面。其他具体每个工序的基准在后面具体叙述。2.4工艺路线及综合工艺过程卡设计工艺路线的安排一般应该按照：先粗加工后精加工；先基准面加工后其他面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。两端面的加工，如果安排在一个工序中完成，需要使用双面铣床，由于工件尺寸较小，夹具设计和工件安装较困难，分散加工较容易解决。10H9mm的槽的加工应放在两孔加工后面，如果放在前面加工，就会使孔加工时容易变形，难以保证加工精度甚至使零件报废。因此工艺路线定为：10.模锻毛坯;20.铣端面B，以端面A为定位基准;30.铣端面A，以端面B为定位基准;40.扩小头孔和大头孔，利用端面A，大头孔和小头孔定位，保证128mm;50.铰大头孔和小头孔，定位与上道工序相同；60.铣小头槽，利用端面A，大头孔和小头孔槽定位，保证85mm;70.钻大头径向孔，利用两端面，大头孔和小头孔中心连线定位;80.倒角，手工倒角，去毛刺;90.检验入库。493.工序设计3.1 铣下端面工序3.1.1 铣下端面工序工序分析本工序是对手柄零件的端面进行加工，加工的粗糙度要求是6.3，两端面之间的距离为27偏差正负0.5。3.1.2 基准的选择铣下端面B，以端面A为定位基准;3.1.3 设备的选择机床：X5032型立式铣床3.1.4 工序尺寸的确定粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。半精铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为0.5mm。故锻造造毛坯的基本尺寸为261128mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差的上偏差为1.4mm，下偏差为-0.4mm。故：毛坯的名义尺寸：261.01.028mm；毛坯的最小尺寸：280.427.6mm；毛坯的最大尺寸：281.429.4mm；粗铣端面B后的最大尺寸：261.00.527.5mm；粗铣端面B后的最小尺寸：261.00.526.5mm；3.1.5切削用量及工时定额的确定（1）铣端面B取背吃到量ap=1mm，选用X5032型立式铣床 ，每齿进给量fz=0.07mm/z工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿面铣刀、dw=80mm 齿数 z=20，查表5.8确定铣削速度 vc=54.6m/minns=1000Vcd=100054.680=217.2r/min采用X5032立式铣床 ，查表3.6，取转速 nw=235r/min， 故实际铣削速度vc=dnw1000=802351000=59.1m/min当nw=235r/min工作台每分钟进给 vf为vf=fzznw=0.0720235=329mm/minl=170mml1=6.9mml2=4mmtj3=l+l1+l2fm=170+6.9+43290.55min=33stdj1+tdj2+tdj3=19.5+36.89+33=93.39s3.2 铣上端面工序3.2.1 铣上端面工序工序分析本工序是对手柄零件的端面进行加工，加工的粗糙度要求是6.3，两端面之间的距离为26。3.2.2 基准的选择铣上端面A，以端面B为定位基准;3.2.3 设备的选择机床：X5032型立式铣床3.2.4 工序尺寸的确定经过铣下端面工序零件尺寸为270.5；零件的名义尺寸：261.027mm；零件的最小尺寸：270.526.5mm；零件的最大尺寸：270.527.5mm；铣端面A后的尺寸：26 mm3.2.5切削用量及工时定额的确定（1）铣端面B取背吃到量ap=1mm，选用X5032型立式铣床 ，每齿进给量fz=0.07mm/z工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿面铣刀、dw=80mm 齿数 z=20，查表5.8确定铣削速度 vc=54.6m/minns=1000Vcd=100054.680=217.2r/min采用X5032立式铣床 ，查表3.6，取转速 nw=235r/min， 故实际铣削速度vc=dnw1000=802351000=59.1m/min当nw=235r/min工作台每分钟进给 vf为vf=fzznw=0.0720235=329mm/minl=170mml1=6.9mml2=4mmtj3=l+l1+l2fm=170+6.9+43290.55min=33stdj1+tdj2+tdj3=19.5+36.89+33=93.39s3.3 扩铰孔38H8mm和22H9mm工序3.3.1 工序工序分析本工序是在加工完两个大平面之后进行的工序。加工精度要求为H8、直径为38的孔和精度要求为H9、直径为22的孔两孔中心距公差为0.4.为提高效率保证加工质量，本工序采用专用夹具，先扩孔再铰孔。3.2.2 基准的选择本工序加工两孔，加工基准与设计基准重合。两孔之间距离的误差取决于钻夹具。钻模板设计的两孔距离公差为零件两孔距离尺寸公差的五分之一，及误差不会超过公差的五分之一，完全符合要求。3.3.3 设备的选择孔表面粗糙度为，要求一般，采用Z5140A立式钻床，选择相应型号的扩孔钻和机用高速钢铰刀进行加工。3.3.4 工序尺寸的确定1）孔 毛坯制出预留孔，孔的最终精度为H8。查表5-52确定工序尺寸及加工余量如下。（1）预留孔：工序尺寸为。（2）扩孔：工序尺寸为，加工余量为3.75mm。（3）铰孔：工序尺寸为，加工余量为0.25mm。2）孔 毛坯制出预留孔，孔的最终精度为H9。查表5-53确定工序尺寸及加工余量如下。（1）预留孔：工序尺寸为。（2）扩孔：工序尺寸为，加工余量为3.7mm。（3）铰孔：工序尺寸为，加工余量为0.3mm。3.3.5切削用量及工时定额的确定1）孔（1）扩孔 选用专用扩孔钻。查表5-81与综合表5-78，得进给量，取。取机床主轴转速，则其切削速度为取走刀长度，切入长度，切出长度。得机动时间（2）铰孔 选用38机用高速钢铰刀。查表5-8得进给量，取。取机床主轴转速，则其切削速度为取走刀长度，切入长度，切出长度。得机动时间2）孔同上述计算，扩孔，孔的机动时间为铰孔的机动时间为3.4 铣10H9mm槽工序3.4.1 工序分析该工序主要是在表面和孔加工完之后，在手柄的横向中心铣深度为63mm的槽，该槽起到夹紧摇柄的作用，。可以在卧式铣床上，用立铣刀进行铣槽。该立铣刀需要专用的刀柄装夹来保证铣槽精度，由于采用横向铣槽的方法，槽的纵向最大深度为30mm,所以选择每次铣槽5mm,一共需要6次走刀次数。需要的表面粗糙度Ra6.3槽宽10H9mm可以采用上述方法直接加工一次就能保证其精度要求，所以在铣槽时，只需铣槽一次就可达到要求，然后去除毛刺即可。3.4.2 基准的选择工件的两个平面均已精加工，表面较为光滑，其应用了基准重合原则，基准不重合误差没有，所以就选择其为铣槽的基准。3.4.3 设备的选择首先根据工件和夹具的尺寸，查表5-19的，卧式铣床可选X6130A，并且配备专用刀柄夹持立铣刀。在加工效率，刀具的刚度和使用寿命上来说，这套加工设备更加合适。加工内容铣床刀具说明铣槽 X6130A立铣刀直径为10的铣刀，需用专用的刀柄装夹在卧式铣床，以满足横向铣槽的需要。3.4.4 工序尺寸的确定毛坯两表面加工后，在横向中心处铣槽，槽的最终精度为10H9mm。铣槽：工序尺寸为10mm，加工时精度要求合格。3.4.5切削用量及工时定额的确定切削用量主要根据工件的材料、精度要求以及刀具材料、机床功率和刚度等情况确定，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。铣宽度为10mm的槽，选用10直柄立铣刀，为保证一次铣槽达到图样要求。综合表5-91和5-92，可设计其进给量f=0.1mm/r，根据机床参数，可以取机床转速n=1200r/min，其切削速度应为取走刀长度L=54mm，切入长度为L1=3mm，切出长度为L2=0。每次走刀的机动工时为，一共需要6次。辅助时间为T11min。3.5 钻4mm孔工序3.5.1 工序分析零件图中的油孔在高度方向位置不明确，应将油孔在全剖的主视图中表达出来；注明油孔和倒角的表面粗糙度要求，以表明这些表面需要通过加工获得。将油孔4mm设计为通过两孔的中心连线以及两侧对称面。其作用为通润滑油，表面粗糙度要求不高，为Ra12.5。3.5.2 基准的选择根据零件图样手柄的侧面A为钻4mm的孔的工序基准。然后根据基准重合原则，选择其工序基准手柄的侧面A为其定位基准，这样可以减少由于定位基准的转化引起的加工误差。3.5.3 设备的选择该孔表面粗糙度为Ra12.5，要求较低，适合选用钻床进行加工。根据表5-21立式钻床的型号与主要技术参数，选择Z5125A钻床加工。根据表5-36，刀具选择4mm直柄麻花钻。3.5.4 工序尺寸的确定毛坯上4mm的油孔为实心，未冲孔。根据技术要求查阅标准GB/T 1804-c，得到4mm的油孔极限偏差数值为0.3mm，距离侧面高度方向尺寸13的极限偏差数值为0.5mm，用钻床Z5125A一次性即可加工至要求的尺寸。因此该工序的工序尺寸为，。3.5.5切削用量及工时定额的确定切削用量主要根据工件的材料、精度要求以及刀具材料、机床功率和刚度等情况确定，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。背吃刀量a的确定已知该油孔直径为4mm，且机床的刚度及刀具强度完全足够，背吃刀量为2mm以提高生产效率。进给量的确定根据表5-78 高速钢钻头钻孔的进给量，以及45钢的为600MPa，查出进给量应为，由于表面粗糙度要求不高，最终取。切削速度的确定毛坯是45钢，查资料得到材料的硬度（HBS）在225275HBS的范围内，再根据表5-80查到合适的切削速度为0.25 m/s。工时定额的估计工时定额由作业时间、布置工作地时间、休息和生理需要时间、准备与结束时间等组成。机床主轴转速n,根据公式有，取1100 r/min进行计算。根据表3-12计算公式，算出钻孔的基本时间为 成批生产单件计算时间：4 夹具设计4.1铣上端面工序夹具设计4.1.1 定位设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制。根据上面叙述选择方案。4.1.2 定位误差的分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。（2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献5可得： 两V型块定位误差 ：其中：，且：L=100mm ，得： 夹紧误差 ：其中接触变形位移值：查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.1.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算夹紧机构的设计夹紧机构主要由活动V形块，固定V形块，手柄，活动V形压板以及销和螺栓构成。先将螺栓拧松，拨动手柄使工件推向固定V形块方向，然后拧紧螺栓确保松手后不会松动。（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取F=+G G为工件自重夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4得 满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.1.4 夹具方案及结构设计如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。4.2铣下端面工序夹具设计4.2.1 定位设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制。根据上面叙述选择方案。4.2.2 定位误差的分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。（2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献5可得： 两V型块定位误差 ：其中：，且：L=100mm ，得： 夹紧误差 ：其中接触变形位移值：查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.2.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算夹紧机构的设计夹紧机构主要由活动V形块，固定V形块，手柄，活动V形压板以及销和螺栓构成。先将螺栓拧松，拨动手柄使工件推向固定V形块方向，然后拧紧螺栓确保松手后不会松动。（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取F=+G G为工件自重夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4得 满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.2.4 夹具方案及结构设计如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。4.3 扩铰孔38H8mm和22H9mm工序夹具设计4.3.1 定位设计在定位时，底板支撑板与夹具体固定，工件放在支撑板上。支撑板可以限制三个自由度：z轴平移，x、y轴旋转。固定V形块限制x、y轴平移，移动V形块限制y轴平移，相当于与固定V形块一起限制z轴旋转。共限制了六个自由度。属于完全定位。4.3.2 定位误差的分析两孔之间距离的误差取决于夹具。钻模板设计的两孔距离公差为零件两孔距离尺寸公差的五分之一，及误差不会超过公差的五分之一，完全符合要求。4.3.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算夹紧机构主要由活动V形块、固定V形块、偏心轮、手柄以及盖板和螺栓构成。先将螺栓拧松，拨动手柄，偏心轮可以将工件推向固定V形块方向，然后在拧紧螺栓确保不会去掉力之后松动。由文献及公式得到最大轴向力F=18712N，最大扭矩。摩擦系数取0.1，安全系数取1.2，直径取最大直径54。由表4-10的公式，为防止工件绕轴线转动代入数据计算得 4.3.4 夹具方案及结构设计夹具的具体结构参考夹具总装图。4.4 铣10H9mm槽工序夹具设计4.4.1 定位设计在定位时，是以夹具底座，短圆柱销，削边销进行定位，底板可以限制三个自由度；z轴平移，x、y轴旋转。短圆柱销可以限制x、y轴平移，削边销限制z轴旋转。共限制了六个自由度。属于完全定位。4.4.2 定位误差的分析以夹具体底板和工件平面进行定位，在其横向定位基准和工序基准重合，所以基准不重合误差为0。其基准位置误差是原件制造过程中产生的，所以其误差应为。在其纵向上，基准不重合误差为e不=0.043/2=0.0215mm，基准误差e基=0，所以。4.4.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算夹紧力作用点选择原则：（1）夹紧力的作用点应正对夹具定位支撑元件获位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能小，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本方案是选用螺旋夹紧机构，夹紧力作用在靠近加工孔的表面，这样有利于减少振动产生的误差。但该机构中的移动压板为特殊设计，目的是为了实现工件两个部位的夹紧，简单实用。需要夹紧工件时，可以用人工将一个螺母拧紧，确保工件夹紧不会影响加工时的精度。铣刀在切削工件时，会产生摩擦力。其摩擦系数，进给量为，修正系数为1.其切削力约为400 N.夹紧是由人工手动夹紧，一个螺旋压板机构进行两点固定，所以有两倍的夹紧力朝下。确保在横向铣槽的时候，工件不会移动，保证整个工艺系统的刚度。夹紧力应为，安全系数为1.2，允许切削力为1200N.夹紧力大约为1500N。4.4.4 夹具方案及结构设计该套夹具是由两个支撑板，短圆柱销，削边销，一个螺旋压板夹紧机构组成的。两个支撑板，短销，削边销起定位作用，两个支撑板分别用三个螺钉和夹具体联接在一起。夹具主要就是靠螺栓来夹紧工件，让其完全固定。夹具上有两个支撑板作为支撑面，板上分别有1个通孔用来安装短圆柱销和削边销，作用就是完全限制了工件的六个自由度，方便加工，既不会欠定位也不会过定位。所用的夹紧机构为螺旋压板结构，但压板为特殊设计，这样可以实现两点压紧工件，保证了铣槽过程中的刚度，使得加工更加稳定，防止损坏工件和夹具。4.5 钻4mm孔工序夹具设计4.5.1 定位设计每道工序的定位方案都需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。首先要根据加工要求分析必须限制工件的哪些自由度，然后选择合适的定位元件来限制工件必须限制的自由度。如图所示，本工序要保证油孔的正确位置和加工尺寸，需要限制5个自由度，其中除去绕Z轴的旋转不用限制外，其他自由度都要进行限制。可以采用一个平面+两个短销（其中一个在Z方向上削边）的方案进行定位，共限制6个自由度，完全定位，简单方便，便于设计。4.5.2 定位误差的分析定位误差是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。它有两部分：（1）基准不重合误差 加工4mm油孔时,距侧面尺寸13的工序基准和定位基准都是侧面，即基准重合，因此 （2）基准位置误差定位基准侧面A的制造误差，根据定义（3）总的定位误差4.5.3 夹紧机构的设计及夹紧力的计算夹紧力的方向选择选择：（1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的即定位置；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧力作用点选择原则：（1）夹紧力的作用点应正对夹具定位支撑元件获位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能小，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本方案是选用螺旋夹紧机构，夹紧力作用在靠近加工孔的表面，这样有利于减少振动产生的误差。夹紧力计算：接触面的摩擦系数取f=0.15，钻油孔的切削力约为300N。拧紧螺母施加压力，通过面间的摩擦力防止工件跑动。为克服工件倾转所需要的实际夹紧力为防止工件平移所需要的实际夹紧力 取夹紧力400N。4.5.4 夹具方案及结构设计对上述夹具方案进行构思以后，确定夹具的各元件和装置。选择合适的定位夹紧件的规格，夹具的具体结构参考夹具总装图。总结这次课题，对我们来说有一定的难度，但是通过对这些问题的探索，不仅巩固了我们的已了解的知识方面，而且还在其他方面有了一定的拓展，也培养了大家在团队方面的协作能力和单体作图分析能力。通过绘制夹具的装配图，对夹具的整个设计过程有了更深刻的认识和理解，同时提高了我们的CAD绘图的能力。很庆幸自已能在这一次课程设计中，能够积极对待，也为自已能掌握这门所谓工科里最难的专业而自豪。回想起来 ,总觉得自已还是有很多的不足，要掌握的东西很多，很感谢我能有这么一次机会，让自已更有兴趣去学习、 去了解，这样一来,通过它，我学会了一些平时疏忽的问题，巩固了一些半信半疑的知识点，为今后的学习，毕业设计，迈向社会打下了一定基础。致谢今年是一个注定不平凡的一年，面临着未知的新冠疫情各位老师们仍然陪我们一起战斗，授予我们知识和技能。特别感谢唐毅老师在这特殊的时期依然不忘在期末为我们再次展开全面的复习，也让我们这次的机械制造技术基础的课程设计能够有更全面的了解和把握。参考文献1 柯建宏.机械制造技术基础课程设计.华中科技大学出版社，2008.2 吕明，等.机械制造技术基础.武汉理工大学出版社，2001.3 王启平，等.机床夹具设计.哈尔滨工业大学出版社，2006.4 孙恒，等.机械原理.高等教育出版社，2006.5 上海市金属切削技术协会，金属切削手册，上海科学技术出版社，2544.6 李洪，机械加工工艺手册，北京出版社，1996.西南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号KCSJ-01产品名称 手柄零件名称手柄共 页第 页材 料 牌 号45号钢毛坯种类模锻件毛坏外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1模锻2铣粗铣上端面至尺寸270.5X5032面铣刀3铣粗铣下端面至尺寸26，达到图示要求X5032面铣刀4扩、铰扩38H8孔至31.75H12，铰至38H8；扩22H9孔至21.7H12，铰至22H9Z5140A扩孔钻、铰刀5铣 铣10H9槽至图样尺寸X6130A立铣刀6钻钻4孔至尺寸40.3Z5125A麻花钻7倒角孔口倒角Z5125A锪钻8去毛刺钳工工具9检验10入库标记处理更改文件号签字日期标记处理更改文件号签字设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）日期西南科技大学机械加工工序卡片产品型号零件图号KCSJ-01文件编号产品名称手柄零件名称手柄共 页第 页车间工序号工序名称材料牌号012铣上端面45号钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯数每台件数模锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X50321夹具编号夹具名称切削液01专用夹具含硫矿物油工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容切削工具编号及名称辅助工序编号及名称量检具编号及名称主轴转速（转/分）切削速度（米/分）走刀量（毫米/转）吃刀深度（毫米）走刀次数工时机动辅助1铣上端面至270.580面铣刀专用夹具游标卡尺23559.11.4110.550.99编制（日期）校对（日期）会签（日期）标准（日期）审
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