杠杆夹具设计说明书Word格式文档下载.doc

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1.4加工工序设计………………………………………………………19

1.5夹具的设计…………………………………………………………10

1.5.1定位方案的确定…………………………………………………10

1.5.2选择定位元件……………………………………………………11

1.5.3计算夹紧力………………………………………………………11

1.5.4定位误差计算……………………………………………………12

第2章综合训练

2.1夹具体三维造型实现方法的概述…………………………………13

2.2夹具三维造型过程简述…………………………………………14

小结…………………………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………………23

铣床杠杆的机械工艺规程及机械装备设计

1.1零件的分析

设计的具体要求包括：

1.零件图1张

2.毛坯图1张

3.机械加工工艺过程卡片1套

4．机械加工工序卡片1套

5．夹具总装图1张

6．夹具三维造型图1张

7.夹具体零件图1张

7．课程设计说明书1份

1.1.1零件的作用

题目所给定的零件是铣床杠杆。

它的主要的作用是用来支承、固要求零件的配合符合要求。

图1-1为铣床杠杆的零件图，1-2为三维造型图。

图1-1杠杆的零件图

图1-2杠杆的三维图

1.1.2零件的工艺分析

杠杆的Φ25（H9）孔的轴线和两个端面垂直度的要求,2×

Φ8（H7）孔的轴线与Φ25H9孔的轴线有平行度要求.现分述如下:

本夹具用于在立式钻床上，加工Φ8（H7）孔。

工件以Φ25（H9）孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在定位销10、活动V形块上实现完全定位。

钻Φ8（H7）mm孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承7，当辅助支承7与工件接触后，用螺母2锁紧。

要加工的主要工序包括：

粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、粗精铣Φ30凸台的上下表面、钻Ф25（H9）的小孔、钻2×

Ф8（H7）的小孔、钻Φ10（H7）孔。

加工要求有：

Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。

2×

Φ8（H7）孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um（A）。

Φ10（H7）孔的平行度为0.1um（A）、Φ10（H7）孔为Ra3.6um。

杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。

其中主要的加工表面是孔Ф8（H7）,要用Ф8（H7）钢球检查。

1.2工艺规程的设计

1.2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料HT200。

考虑到零件在工作中处于润滑状态，因此采用润滑效果较好的铸铁。

由于零件年产量为5000件，达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。

又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率,保证加工质量。

1.2.2基准的选择

（1）粗基准的选择。

对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。

再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H9）的孔。

（2）精基准的选择。

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。

本工序中为了便于装夹，采用Φ25（H7）的孔作为精基准。

1.2.3工件表面加工方法的选择

本零件的加工表面有：

粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10（H7）孔、钻2×

Ф8+0.015的小孔、粗精铣Φ30凸台的平台。

材料为HT200，加工方法选择如下：

1、Φ40mm圆柱的上平台：

公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。

2、Φ40mm圆柱的下平台：

公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣→精铣的加工方法。

3、Ø

30mm的凸台上下表面：

公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。

4、钻Φ25（H9）内孔：

公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×

45°

内角。

5、钻Φ8（H7）内孔：

公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

6、钻Φ10（H7）内孔：

公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1µ

m（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

1.3确定工艺路线

由于该零件生产类型为大批量生产,所以应尽量使工序集中来提高生产率,除此之外,还应降低生产成本。

1、工艺路线方案一：

铸造

时效

涂底漆

工序Ⅰ：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台

工序Ⅱ：

钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm

工序Ⅲ：

扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm

工序Ⅳ：

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）

工序Ⅴ：

钻、粗、精铰2×

Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）

工序Ⅵ：

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序Ⅶ：

粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。

工序Ⅷ：

精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序Ⅸ：

检验入库。

2、工艺路线方案二：

工序Ⅰ：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。

钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

钻2×

Ф8（H7）的小孔使尺寸达到Ф8（H7）

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）

工序Ⅵ：

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm

工序Ⅶ：

粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm

粗铰2×

Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。

工序Ⅹ：

精铰2×

Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序Ⅺ：

3、工艺方案的比较和分析：

上述两种工艺方案的特点是：

方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H9）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×

Ф8小孔的圆跳动误差精度等。

而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×

Ф8的圆度跳动误差精度。

所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

具体工艺过程如下:

1、工艺路线方案一：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台（粗基准的选择如前所述）

工序Ⅴ：

Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）（以Ф25定位）

精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm

检验入库

1.3.1加工余量及毛坯尺寸的确定

根据工件的原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的加工余量及毛坯尺寸:

查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：

各加工表面表面总余量

加工表面

基本尺寸

加工余量等级

加工余量数值（mm）

说明

Ф40mm的上下平台

宽度30mm的平台

40

30

G

H

4

3

加工上下底面

加工上表面

Ø

30mm的凸台上下面

30

凸台上下面

Φ10（H7）孔

10

H

加工内孔

Φ8（H7）孔

8

Φ25（H9）孔

25

G

又由参考文献得出：

主要毛坯尺寸及公差

主要尺寸

零件尺寸

总余量

毛坯尺寸

公差CT

Φ8（H7）之间的中心距离

168

—

Φ10（H7）孔尺寸

10

2.0

3

Φ25（H9）孔尺寸

25

3.0

Φ8（H7）孔尺寸

8

3

图1-3零件的毛坯图

1.3.2选择加工设备及刀、量、夹具

由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。

其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。

工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

考虑到工件的定位

夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X5012立式铣床（参考文献：

机械工艺设计手册，主编：

李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=2mm的削平型立铣刀（参考文献：

李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。

采用X5021立式铣床，刀具选D=2mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。

采用Z535型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。

扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。

采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。

采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×

的倒角钻用铰夹具和专用检量具。

Ф8（H7）的小孔使尺寸达到7.8mm。

采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。

Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ7.96mm。

采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。

采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。

采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。

粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ9.96mm。

采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。

采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。

（参考资料和文献均来自：

李益民，机械工业出版社出版）

1.4加工工序设计

根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。

下面是对Φ40上端面的加工设计。

表1余量和工序尺寸及公差（mm）

加工方法

余量

公差等级

工序尺寸

Φ40上表面

粗铣

0.215

54.27

精铣

0.055

—

54

1、粗铣Φ40平面使尺寸达到54.27mm。

2、精铣Φ40平面使尺寸达到54.27mm。

这两道工序全都采用X5023机床来进行加工的，故：

（1）参考文献：

机械设计工艺简明手册，并参考X5023机床主要技术参数，取粗铣Φ40上表面的进给量f=0.3mm/r,求得Φ40上表面的切削速度为V=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:

n=1000v/d=1000×

26.1/3.14×

8r/min≈1039r/min

按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为V=3.14×

1000/1000m/min≈22m/min.

从参考文献得知：

=9.81×

42.7do（N）

M=9.81×

0.021（N.m）

求出铣Φ40平面的和M如下：

=9.81×

42.7×

8×

×

1=1279N

M=9.81×

0.021×

1=5N.m

根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求。

（2）参考文献：

机械设计工艺简明手册，并参考X5023机床主要技术参数，取粗铣Φ40平面的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：

切削速度为（—）V，故取Va=1/2V=1/2×

22m/min=11m/min,

由此算出转速n=1000v/d=1000×

11/3.14×

8r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。

（3）参考文献：

机械设计工艺简明手册，并参考Z5023机床主要技术参数，取精铣Φ40平面的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：

切削速度为V=0.3m/s=18m/min。

由此算出转速：

18/3.14×

8r/min=717r/min

按照机床的实际转速n=720r/min。

则实际切削速度为：

V=dn/1000=3.14×

720/1000m/min=18.1m/min

1.5夹具的设计

本次的夹具为—工序Ⅰ：

粗精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台而设计的。

确定设计方案:

这道工序所加工的面在Φ40凸台平面上，表面粗糙度为6.3。

1.5.1根据工件结构特点，其定位方案有：

工件以Φ40水平底面、Φ40的圆柱分别在圆形凸台、固定V形块上实现完全定位，转动活动扳手通过活动V形块对工件进行夹紧。

图1-4活动V形块夹

1.5.2选择定位元件

（1）选择圆形台阶面，以φ40下端面为定位基准。

（2）选择固定V形块，以φ30凸台下方、φ40圆柱外缘毛坯面定位,

转动活动扳手通过活动V形块对工件进行夹紧。

1.5.3计算夹紧力

参考文献（机械加工工艺手册），因夹具的的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力与切削力F之间的关系为：

=KF，式中的K为安全系数。

由参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3。

由前面的计算可知F=1279N。

所以，为防止工件在切削扭矩M（Nmm）的作用下打滑而转动所需的夹紧力=KF=1279×

3N=3837N，

为防止工件在轴向力F的作用下打滑而轴向移动所需的夹紧力

=2174.3N。

1.5.4定位误差计算

（1）加工φ40平台尺寸的定位误差计算，由于基准重合，故：

0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差为：

0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。

而基准位移误差为定位面（φ40下端面）与固定V形块的最大间隙，故：

定位凸台取直径为φ40H9，尽量减少位移误差。

故：

25-25=0，上偏差：

0.052-0.052=0mm，下偏差：

0-0=0mm。

其基准也符合设计要求。

由此可知此定位方案能满足尺寸84±

0.2mm的定位要求。

（2）加工φ40面时轴线平行度0.15mm的定位误差计算，由于基准重合，故：

0.015+0.015=0.03mm

而基准位移误差是定位面φ40下端面与定位面间的误差。

故:

0.052+0.052mm=0.104mm

所以有：

0.03+0.104mm=0.134mm

此方案能满足定位要求。

通过定位方案的确定，夹紧力与定位误差的计算和选择了可靠的定位元件以后，就设计出我们所需要的夹具。

第2章综合训练

2.1夹具体三维造型实现方法的概述

通过实体造型把夹具的三维图简要的三维图制作出来，下面的设计是铣床杆的钻孔夹具。

这个夹具可以通过Pro/E,UG,AutoCAD,Mastercam等三维造型软件实现，我是用UG来实现造型的。

下图是用AutoCAD画的夹具装配图。

2.2夹具三维造型过程简述

1．下面是用UG软件来实现三维造型步骤：

步骤一：

首先设计一个夹具体，形如下：

图2-1夹具体图

步骤二：

设计定位销，图形如下：

图2-2定位销

步骤三：

设计螺钉，图形如下：

图2-3螺钉

步骤四：

设计螺栓图形如下：

图2-4螺栓

步骤五：

设计六角螺母图形如下：

图2-5六角螺母

步骤六：

设计两个V形块，图形如下：

图2-6a固定V形块

图2-6b活动V形块

步骤七：

设计一个支撑板，图形如下：

图2-7支撑板

步骤八：

设计一个盖板，图形如下：

图2-8盖板

步骤九：

设计一个V形块，图形如下：

图2-9活动V形块

上面的三维造型都是为了夹具的整体装配做准备的下面我们就来实现夹具的三维图.

2．下面的是用UG软件来实现装配的过程：

步骤如下：

步骤一:

装配固定V形块

图2-11装配固定V形块

装配工件，图形如下：

图2-12装配工件

装配支撑板，图形如下：

图2-13装配支撑板

装配活动V形块，图形如下：

图2-14装配活动V形块

装配盖板，图形如下：

图2-15装配盖板

装配手柄，图形如下：

图2-16装配手柄

装配定位键，图形如下：

图2-17装配定位键

下面是图形的整体装配图：

图2-18整体装配图

小结

五个星期的机械制造工艺学课程设计马上就要划上句号，经过这五个星期的努力，我在老师的指导下，取得了自己满意的效果，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践相结合，加深了理论知识的理解，强化了在运用中的感性认识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。

学会了查相关手册、选择使用工艺装备以及更加熟练的运用三维软件造型等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。

提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；

在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。

参考文献

1、李益民，机械加工工艺简明手册[M