等臂杠桿銑床夾具設計

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1、課 程 設 計 與 綜 合 訓 練說 明 書銑床杠桿的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計1序言機械制造工藝學課程設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課， 并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這是我們在畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系世紀的訓練。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識， 獨立地分析和解決工藝問題， 初步具備了設計一個中等復雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法。在完成夾具結構設計的同時， 也是熟悉和運用有關手冊、 圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一

2、次實踐機會。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對未來將從事的工作進行一次適應性的訓練， 從中鍛煉自己分析問題、 解決問題的能力。 為自己未來的職業(yè)生涯打下一個良好的基礎。2目錄第 1 章課程設計序言1.1零件的分析11.1.1零件的作用 11.1.2零件的工藝分析31.2工藝規(guī)程的設計 31.2.1確定毛坯的制造形式31.2.2基準的選擇31.2.3工件表面加工方法的選擇41.3確定工藝路線 41.3.1加工余量及毛坯尺寸的確定61.3.2選擇加工設備及刀、量、夾具71.4加工工序設計 191.5夾具的設計 101.5.1定位方案的確定101.5.2選擇定位元件111.5.3計算夾緊力11

3、1.5.4定位誤差計算12第 2 章綜合訓練2.1夾具體三維造型實現(xiàn)方法的概述132.2夾具三維造型過程簡述14小結22參考文獻233銑床杠桿的機械工藝規(guī)程及機械裝備設計第 1 章課程設計1.1 零件的分析設計的具體要求包括：1.零件圖1張2.毛坯圖1張3.機械加工工藝過程卡片1套4機械加工工序卡片1套5夾具總裝圖1張6夾具三維造型圖1張7.夾具體零件圖1張7課程設計說明書1份1.1.1零件的作用題目所給定的零件是銑床杠桿。它的主要的作用是用來支承、固要求零件的配合符 合要 求 。圖1-1為銑床 杠桿 的零 件 圖， 1-2為三維 造型 圖。圖 1-1杠桿的零件圖4圖 1-2杠桿的三維圖1.1

4、.2零件的工藝分析杠桿的 25(H9) 孔的軸線和兩個端面垂直度的要求,2 8(H7) 孔的軸線與 25H9孔的軸線有平行度要求 . 現(xiàn)分述如下 :本夾具用于在立式鉆床上， 加工 8(H7) 孔。工件以 25(H9) 孔及端面和水平面底、 30 的凸臺分別在定位銷 10、活動 V 形塊上實現(xiàn)完全定位。 鉆 8（ H7）mm孔時工件為懸臂， 為防止工件加工時變形， 采用了螺旋輔助支承 7，當輔助支承 7 與工件接觸后，用螺母 2 鎖緊。要加工的主要工序包括： 粗精銑寬度為 40mm 的上下平臺、 粗精銑 30 凸臺的上下表面、 鉆 25(H9) 的小孔 、鉆 28(H7) 的小孔 、鉆10(H7

5、) 孔。加工要求有：40mm的平臺的表面粗糙度各為 Ra6.3um （上平臺）、Ra3.2（下平臺）、25（ H9）和 8（H7）孔表面粗糙度都為 Ra1.6um。 2 8（ H7）孔有平行度分別為 0.1um（ A）、 0.15um(A) 。10(H7) 孔的平行度為 0.1um（A）、10(H7) 孔為 Ra3.6um。杠桿有過渡圓角為 R5，則其他的過渡圓角則為 R3。其中主要的加工表面是孔 8(H7), 要用 8(H7) 鋼球檢查。51.2工藝規(guī)程的設計1.2.1確定毛坯的制造形式零件的材料 HT200?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，因此采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于零件年產(chǎn)量為 50

6、00 件，達到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大， 鑄造表面質量的要求高， 故可采用鑄造質量穩(wěn)定的， 適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。 又由于零件的對稱特性， 故采取兩件鑄造在一起的方法， 便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率 , 保證加工質量。1.2.2基準的選擇（ 1）粗基準的選擇。對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為 40mm的肩面表面作為加工的粗基準，可用壓板對肩臺進行加緊，利用一組 V 形塊支承 40mm的外輪廓作主要定位，以消除 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（ H9）的孔。

7、（ 2）精基準的選擇。精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時 , 應該進行尺寸換算。本工序中為了便于裝夾， 采用 25(H7)的孔作為精基準。1.2.3工件表面加工方法的選擇本零件的加工表面有：粗精銑寬度為 40mm的上下平臺、鉆 10(H7) 孔、鉆 28+0.015 的小孔 、粗精銑 30 凸臺的平臺。材料為 HT200，加工方法選擇如下：1、 40mm圓柱的上平臺：公差等級為IT8 IT10, 表面粗糙度為 Ra6.3，采用粗銑精銑的加工方法。2、 40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT8 IT10, 表面粗糙度為 Ra3.2，采用采用粗銑精銑的加工方法。3、

8、 ?30mm的凸臺上下表面：公差等級為IT13 ，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑精銑的加工方法。4、 鉆 25（H9）內孔：公差等級為IT6 IT8 ，表面粗糙度為Ra1.6，采用6鉆孔擴孔鉆鉆孔精鉸的加工方法，并倒1 45內角。5、 鉆 8（ H7）內孔：公差等級為IT6 IT8, 表面粗糙度為 Ra1.6，采用鉆孔粗鉸精鉸的加工方法。6、 鉆 10(H7) 內孔：公差等級為 IT7 IT8 ，表面粗糙度為 Ra3.2，平行度為 0.1 m（A），采用鉆孔粗鉸精鉸的加工方法。1.3確定工藝路線由于該零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) , 所以應盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率 , 除此之外 , 還應降低生

9、產(chǎn)成本。1、 工藝路線方案一：鑄造時效涂底漆工序：粗精銑寬度為 40mm的上下平臺和寬度為 30mm的平臺工序：鉆孔 25（H9）使尺寸達到 23mm工序：擴孔鉆鉆孔 25(H9) 使尺寸達到 24.8mm 工序：鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9)工序：鉆、粗、精鉸28（H7）小孔使尺寸達到 8（H7）工序 ：鉆 10（ H7）的內孔使尺寸達到9.8mm。工序：粗鉸 10(H7) 內孔使尺寸達到9.96mm。工序：精鉸 10（H7）內孔使尺寸達到 10（H7） mm。工序：檢驗入庫。2、工藝路線方案二：鑄造時效涂底漆工序：粗精銑寬度為 40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺。工序：鉆

10、孔 25（H9）使尺寸達到 23mm。工序：鉆 2 8(H7) 的小孔使尺寸達到 8(H7)7工序：擴孔鉆鉆孔 25(H9) 使尺寸達到 24.8mm 工序：鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9)工序：鉆 10（H7）的內孔使尺寸達到 9.8mm 工序 ：粗鉸 10(H7) 內孔使尺寸達到 9.96mm工序：精鉸 10（H7）內孔使尺寸達到 10（H7） mm。工序：粗鉸28（ H7）小孔使尺寸達到7.96mm。工序：精鉸28(H7) 小孔使尺寸達到 8（ H7）。工序：檢驗入庫。3、工藝方案的比較和分析：上述兩種工藝方案的特點是：方案一是根據(jù)寬度為 40mm的上下肩面作為粗基準， 25（

11、H9）孔作為精基準，所以就要加工 25 孔時期尺寸達到要求的尺寸，那樣就保證了 28 小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則先粗加工孔 25，而不進一步加工就鉆 8（ H7），那樣就很難保證 28 的圓度跳動誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。具體工藝過程如下 :1、工藝路線方案一：鑄造時效涂底漆工序：粗精銑寬度為 40mm的上下平臺和寬度為 30mm的平臺 ( 粗基準的選擇如前所述 )工序：鉆孔 25（H9）使尺寸達到 23mm工序：擴孔鉆鉆孔 25(H9) 使尺寸達到 24.8mm 工序：鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9)工序：鉆、粗、精鉸2 8（ H7）小孔使尺寸達

12、到 8（ H7）( 以 25 定位 )工序 ：鉆 10（ H7）的內孔使尺寸達到 9.8mm 工序：粗鉸 10(H7) 內孔使尺寸達到 9.96mm工序：精鉸 10（H7）內孔使尺寸達到 10（H7） mm8工序：檢驗入庫1.3.1加工余量及毛坯尺寸的確定根據(jù)工件的原始資料及加工工藝, 分別確定各加工表面的加工余量及毛坯尺寸 :查參考文獻（機械加工工藝簡明手冊）得：各加工表面表面總余量加工表面基 本 尺加工余量等級加工余量數(shù)值說明寸(mm) 40mm的上下平臺40G4寬度 30mm的平臺30H3?30mm的凸臺上下30H3面 10(H7) 孔10H3 8（ H7）孔8H3 25（H9）孔25G

13、4又由參考文獻得出：主要毛坯尺寸及公差加工上下底面加工上表面凸臺上下面加工內孔加工內孔加工內孔主要尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差 CT2 8（ H7）之間的1681684中心距離 10（H7）孔尺寸102.0103 25（H9）孔尺寸253.0254 8（ H7）孔尺寸82.0839圖 1-3零件的毛坯圖1.3.2選擇加工設備及刀、量、夾具由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 故加工設備宜以采用通用機床為主， 輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主， 輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各級床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。粗精銑寬度為 40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺?？紤]

14、到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑，選擇 X5012 立式銑床（參考文獻：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版社） ，刀具選 D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標卡尺。粗精銑寬度為 30mm的凸臺表面。采用 X5021 立式銑床，刀具選 D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標卡尺。鉆孔 25（H9）使尺寸達到 23mm。采用 Z535 型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄 2 號刀） D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。擴孔鉆鉆孔 25(H9) 使尺寸達到 24.8mm。采

15、用立式 Z535 型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴孔鉆（莫氏錐度 3 號刀），專用鉆夾具和專用檢具。10鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9) 。采用立式 Z535 型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機用鉸刀，并倒1 45的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。鉆 2 8(H7) 的小孔使尺寸達到7.8mm。采用立式Z518 型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。粗鉸 2 8(H7) 小孔使尺寸達到 7.96mm。采用立式 Z518 型鉆床，選擇刀具為 D=8mm直柄機用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。精鉸 2 8(H7) 小孔使尺寸達到 8（H7）。采用立式 Z5

16、18 型鉆床，選擇刀具為 D=8mm的直柄機用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。鉆 10（ H7）的內孔使尺寸達到 9.8mm。采用立式 Z518 型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。粗鉸 10(H7) 內孔使尺寸達到 9.96mm。采用立式Z518 型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。精鉸 10（H7）內孔使尺寸達到 10（ H7）mm。采用立式Z518 型鉆床，選擇刀具 D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。（參考資料和文獻均來自：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）1.4加工工序設計根據(jù)本次設計的要求，

17、工序設計只設計老師所給出工序的計算。下面是對 40 上端面的加工設計。表 1 余量和工序尺寸及公差（mm）加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸 40 上表面粗銑0.21554.27 40 上表面精銑0.055541、粗銑 40 平面使尺寸達到 54.27mm。2、精銑 40 平面使尺寸達到 54.27mm。這兩道工序全都采用X5023 機床來進行加工的，故：（1）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊， 并參考 X5023 機床主要技術參數(shù)，取粗銑 40 上表 面的進給 量 f=0.3mm/r, 求得 40 上表面 的切削速 度為11V=0.435m/s=26.1m/min, 由此算出轉速為 :n=1

18、000v/ 錯誤！未找到引用源。 d=1000 26.1/3.14 8r/min 1039r/min按 機 床 實 際 轉 速 取 n=1000r/min ， 則 實 際 切 削 速 度 為 V=3.14 1000/1000m/min 22m/min.從參考文獻得知：錯誤！未找到引用源。 =9.81 42.7do 錯誤！未找到引用源。(N)M=9.810.021 錯誤！未找到引用源。(N.m)求出銑 40 平面的錯誤！未找到引用源。和 M如下：錯誤！未找到引用源。 =9.81 42.7 8 錯誤！未找到引用源。 1=1279N M=9.810.021 錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。

19、 1=5N.m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)， 它們均少于機床的最大扭轉力矩和最大進給力， 故滿足機床剛度需求。（2）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊， 并參考 X5023 機床主要技術參數(shù)，取粗銑 40 平面的進給量 f=0.3mm/r, 參考文獻得：切削速度為（ 錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。 ） V，故取 Va=1/2V=1/222m/min=11m/min,由此 算 出轉 速 n=1000v/ 錯 誤 ！ 未找 到 引用 源 。 d=1000 11/3.14 8r/min=438r/min, 取機床實際轉速 n=450r/min 。（3）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊， 并參考 Z5023

20、 機床主要技術參數(shù)，取 精 銑 40 平 面 的 進 給 量 f=0.3mm/r, 參 考 文 獻 得 ： 切 削 速 度 為V=0.3m/s=18m/min。由此算出轉速：n=1000v/ 錯誤！未找到引用源。 d=1000 18/3.14 8r/min=717r/min 按照機床的實際轉速 n=720r/min 。則實際切削速度為：V=錯誤！未找到引用源。 dn/1000=3.14 8 720/1000m/min=18.1m/min1.5夾具的設計本次的夾具為工序： 粗精銑寬度為 40mm的上平臺和寬度為 30mm的平臺而設計的。確定設計方案 :這道工序所加工的面在 40 凸臺平面上，表面

21、粗糙度為6.3 。1.5.1根據(jù)工件結構特點，其定位方案有：工件以 40 水平底面、 40 的圓柱分別在圓形凸臺、固定V 形塊上實現(xiàn)完全定位，轉動活動扳手通過活動V 形塊對工件進行夾緊。12圖 1-4活動 V 形塊夾1.5.2選擇定位元件（1）選擇圓形臺階面，以 40 下端面為定位基準。（ 2）選擇固定 V 形塊，以 30 凸臺下方、 40 圓柱外緣毛坯面定位 , 轉動活動扳手通過活動 V 形塊對工件進行夾緊。1.5.3計算夾緊力參考文獻（機械加工工藝手冊） ，因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 錯誤！未找到引用源。 與切削力 F 之間的關系為： 錯誤！未找到引用源。 =KF，式

22、中的 K 為安全系數(shù)。由參考文獻得，當夾緊力與切削力方向相反時，取 K=3。由前面的計算可知 F=1279N。所以，為防止工件在切削扭矩 M（N mm）的作用下打滑而轉動所需的夾緊力 錯誤！未找到引用源。 =KF=12793N=3837N，為防止工件在軸向力F 的作用下打滑而軸向移動所需的夾緊力錯誤！未找到引用源。 =2174.3 N 。1.5.4定位誤差計算（ 1 ） 加工 40 平 臺尺 寸的定位 誤差 計算 ，由于基準重合， 故：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm ，上下偏差為：0.215-（-0.185 ）=0.4mm，符合尺寸要求。而基準位移誤差

23、為定位面 ( 40 下端面 ) 與固定 V 形塊的最大間隙，故：定位凸臺 取直 徑為 40H9， 盡量 減少位移 誤差 。 故 ： 25-25=0 ， 上偏 差：0.052-0.052=0mm，下偏差： 0-0=0mm。其基準也符合設計要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84 0.2mm 的定位要求。（2）加工 40 面時軸線平行度0.15mm 的定位誤差計算，由于基準重合，故 ： 0.015+0.015=0.03mm而 基 準 位 移 誤 差 是 定 位 面 40下 端 面 與 定 位 面 間 的 誤 差 。故 :0.052+0.052mm=0.104mm所以有： 0.03+0.104mm=

24、0.134mm13此方案能滿足定位要求。通過定位方案的確定， 夾緊力與定位誤差的計算和選擇了可靠的定位元件以后，就設計出我們所需要的夾具。第 2 章綜合訓練2.1夾具體三維造型實現(xiàn)方法的概述通過實體造型把夾具的三維圖簡要的三維圖制作出來，下面的設計是銑床桿的鉆孔夾具。 這個夾具可以通過Pro/E,UG,AutoCAD,Mastercam 等三維造型軟件實現(xiàn)， 我是用 UG來實現(xiàn)造型的。 下圖是用 AutoCAD畫的夾具裝配圖。142.2夾具三維造型過程簡述1下面是用 UG軟件來實現(xiàn)三維造型步驟：步驟一：首先設計一個夾具體，形如下：圖 2-1夾具體圖步驟二：設計定位銷，圖形如下：圖 2-2定位銷

25、步驟三：設計螺釘，圖形如下 ：15圖 2-3螺釘步驟四：設計螺栓圖形如下：圖 2-4螺栓步驟五：設計六角螺母圖形如下：16圖 2-5六角螺母步驟六：設計兩個 V 形塊，圖形如下：圖 2-6a固定 V 形塊17圖 2-6b 活動 V 形塊步驟七：設計一個支撐板，圖形如下：圖 2-7 支撐板步驟八： 設計一個蓋板，圖形如下：18圖 2-8 蓋板步驟九：設計一個 V 形塊，圖形如下：圖 2-9 活動 V 形塊上面的三維造型都是為了夾具的整體裝配做準備的下面我們就來實現(xiàn)夾具的三維圖 .192下面的是用 UG軟件來實現(xiàn)裝配的過程：步驟如下：步驟一 :裝配固定 V 形塊圖 2-11 裝配固定 V 形塊步驟

26、二： 裝配工件，圖形如下：圖 2-12 裝配工件步驟三： 裝配支撐板，圖形如下：20圖 2-13裝配支撐板步驟四：裝配活動 V 形塊，圖形如下：圖 2-14裝配活動 V 形塊步驟五：裝配蓋板，圖形如下：21圖 2-15裝配蓋板步驟六：裝配手柄，圖形如下：圖 2-16裝配手柄步驟七：裝配定位鍵，圖形如下：22圖 2-17裝配定位鍵下面是圖形的整體裝配圖：圖 2-18整體裝配圖23小結五個星期的機械制造工藝學課程設計馬上就要劃上句號，經(jīng)過這五個星期的努力，我在老師的指導下，取得了自己滿意的效果，課程設計作為機械制造工藝學、機床夾具設計課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐相結合，加深了理論知識的理解，強化了

27、在運用中的感性認識。通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、 選擇使用工藝裝備以及更加熟練的運用三維軟件造型等等。24總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、 解決問題創(chuàng)新設計的能力， 為以后的設計工作打下了較好的基礎。同時，廣泛地運用設計手冊，學會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作； 在整個零件的加工過程是和其他同學分工完成，所以在設計過程中需要和同學一起討論分析，在夾具設計過程中也想同學征求了意見，是設計更加符合實際要求。參考文獻1、李益民，機械加工工藝簡明手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社，19942、李洪，機械加工工藝手冊M ，北京：北京出版社， 19903、廖念釗等，互換性與技術測量（第四版）M ，北京：中國計量出版社，19904、于駿一、鄒青，機械制造技術基礎M ，北京：機械工業(yè)出版社，20045、劉華明，刀具設計手冊M ，北京：機械工業(yè)出版社，19996、艾興、肖詩鋼 , 切削用量手冊 M,北京：機械工業(yè)出版社，19857、上海柴油機廠工藝設備研究所, 金屬切削機床夾具設計手冊M,北京：機25械工業(yè)出版社， 198426