手柄座夹具设计设计说明书.docx

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手柄座夹具设计设计说明书

序言

综合模块（机制工艺及夹具）课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

这次课程设计中，我所选的零件是“手柄套”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计。

在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。

一、零件的分析及生产类型的确定

1、零件的生产类型

依设计题目知：

Qn=5000件/年；

结合生产实际，备品率

和废品率

可以取为

=5%,

=0.5%。

由此可得，该零件的生产纲领

查表可知其属轻型零件，生产类型为中大批量生产。

二、零件毛坯的设计

1、选择毛坯

根据生产纲领可知，手柄套属中大批量生产，零件形状为全圆柱体，可选零件材料为45，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。

为了提高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。

2、确定毛坯尺寸

适用于机械加工表面粗糙度Ra

1.6

m。

Ra

6.3

m的表面，余量要适当增大。

分析零件，各加工表面均为Ra

1.6

m，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。

图2：

根据零件尺寸计算的毛坯尺寸

三、零件的加工工艺设计

1、定位基准的选择

本零件是不规则多孔零件体，其右端面是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选右端面为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

2、零件表面加工方法的选择

本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为45。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：

（1）、右端面

右端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为Ra3.2

，加工方法为先粗车后精车。

（2）、左端面

未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3

，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选择先扩孔再铰孔即可达到要求。

（3）、2-

6孔

未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra3.2

，只需用

6mm麻花钻直接在其位置钻孔即可。

（4）、

12

公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6，加工方法可采用粗车——精车——精磨。

（5）、

14

这两个孔用于联接油管，用于输通油液，密封性需要比较高。

连结部分采用螺纹联接。

由于毛坯中这两孔是铸为实心，所以此部分的加工为先锪沉头孔，然后在其位置钻

13孔，接着扩孔到

14深13mm。

3、拟订工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。

按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工序ⅰ机器砂型铸造毛坯；

工序ⅱ检验，清砂；

工序ⅲ热处理；

工序ⅳ粗车外圆；

工序ⅴ粗车左端面；

工序ⅵ粗车右端面；

工序ⅶ扩

6孔；

工序ⅷ扩2-

4孔；

工序ⅸ扩

10孔；

工序ⅹ精车外圆。

工序ⅹⅰ锪平

26；

工序ⅹⅱ精车内孔

10；

工序ⅹⅲ精车内孔

13；

工序ⅹⅳ锐边倒角。

工序ⅹⅴ检验。

4、工艺方案的比较与分析

四、是分散工序，工艺安排合理，能满足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量工序设计

1、选择加工设备与工艺装备

（1）、选择机床

根据不同的工序选择机床。

1工序ⅰ、ⅱ、ⅲ

属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的车间负责。

2工序ⅸ

粗车左端面，选用卧式车床就能满足要求。

本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140型卧式车床加工。

3工序ⅴ

先锪

30内孔面，再扩

38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。

4工序ⅵ

粗车

48外圆柱面，在切退刀槽。

加工中需要换刀具，刀架最好是换位的，所以选择CA6140最经济。

5工序ⅶ

铰

38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。

6工序ⅷ

精车

48外圆，选用CA6140进行加工。

7工序ⅸ

钻3-

9通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在其位置钻通孔即可。

选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好对刀块，然后执行程序就可以加工出3个

9通孔了。

8工序x

磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。

9工序ⅹⅰ、ⅹⅱ

加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。

10工序ⅹⅳ

精磨

48外圆，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6mm，精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。

（2）、选择夹具

工序ⅳ选用三爪自定心卡盘。

工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ都选用专用夹具。

（3）选择刀具

根据不同的工序选择刀具。

①在车床上加工的工序

一般选用硬质合金车刀。

切刀槽宜选用高速钢。

为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀架。

②在钻床上机加工的工序

麻花钻，锪头钻，倒孔钻等。

（3）选择量具

1加工部分的量具

工序ⅳ卡尺；

工序ⅴ卡尺；

工序ⅵ卡尺；

工序ⅶ卡尺；

工序ⅷ卡尺；

工序ⅸ卡尺；

工序ⅹ卡尺；；

工序ⅹⅰ卡尺，螺纹塞规；

工序ⅹⅱ卡尺，螺纹塞规；

工序ⅹⅳ千分尺。

2检验部分的量具

检查内容测量工具

砂眼、清砂是否干净、裂缝观察表面及磁力探伤；

轴向尺寸卡尺；

外圆径向尺寸外径千分尺；

角度角度卡尺；

孔内径内径千分尺；

检查粗糙度专用仪器；

检查配合表面精度专用仪器。

确定工序尺寸

根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

“手柄套”零件材料为45，毛坯的重量约为1.1千克。

生产类型为中批或大批，采用机械砂型铸造毛坯。

（1）、确定圆柱面的工序尺寸

①

38，

30，

11，3-

9由于无特殊加工精度等，在满足其表面粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成。

②外圆柱面

46h6和

46：

46粗糙度为Ra6.3,精度等级为IT14，考虑其长度为14mm,因为砂型铸造等级为IT14左右，能满足加工需求，因此直接铸造成型。

48h6所需精度要求高，需进行粗车—精车—精磨。

精车此时直径余量为0.9mm，精磨此时直径余量为0.1mm，剩下的粗车时直径余量为

52.4-

48-0.9=3.4mm，能满足加工要求，考虑

48h6长度为40，精度等级为14，由铸造直接完成。

48h6的外圆柱面的加工余量表如下。

表3:

48h6外圆柱面的加工工序尺寸（单位：

mm）

工序名称

工序双边余量

工序公差

工序基本尺寸

工序尺寸及公差

精磨

0.1

IT6（0-0.016）

48

精车

0.9

IT7（0-0.025）

48.1

粗车

3.4

IT11（0-0.160）

49

毛坯

F（0-3.6）

52.4

（2）确定轴向工序尺寸

如图4所示，图中尺寸均未标注公差，均按毛坯公差等级确定为IT14.

图4：

工序轴向尺寸

L2工序尺寸按L1的工序尺寸确定。

粗车余量为2.8mm，工序尺寸为102.5mm，粗糙度精度为Ra6.3；精磨端面余量为0.5mm，工序尺寸为102mm,粗糙度为Ra1.6。

L3和L4由铸造直接完成，L3=40mm,L4=14mm。

L6由锪

30孔工序一次加工，L6=70mm。

L5由第一次扩

38孔完成，L5=65mm。

五、夹具的设计

本夹具是工序XI的专用夹具，所设计的夹具装配图如附图3所示，夹具体零件图如附图4所示。

有关说明如下：

1、工件的定位

（1）、定位方案

（2）计算定位销尺寸

（a）（b）

图7：

定位销

38孔选用圆柱销定位，

9孔选用菱形销定位。

下面只计算定位销的配合尺寸，其余尺寸按标准查表。

①、确定两销中心距

按IT14查表，得

9孔的公差为0.36mm，

38孔的公差为0.62mm。

取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5，则

9孔的中心偏差为

，

38孔的中心偏差为

。

那么两孔中心距偏差为

。

两孔偏差较大，那么两销中心距的偏差为

。

②、确定圆柱定位销直径尺寸

取

③、确定菱形销宽度b和B值

如图7（b）所示的菱形销。

查表可得

b=4mm，B=7mm

④计算菱形销的直径尺寸

取偏差为g6，查表得

mm

上述式中的：

2、夹紧装置

入图8所示，这是专门设计的夹紧元件。

参见夹具装配图，把夹紧元件套入零件的外圆柱面，然后顺时针旋转将套筒的两翼卡入夹具体的契形口中，契形口是按一定角度设计的，可让两翼受力时产生摩擦力而自锁，达到夹紧作用。

图8：

契形双翼套筒

3、定位误差分析

如图6所示。

所加工的是

11斜孔，本工序加工要求保证的位置精度主要是

11孔中心线与沉头孔平面的交点到左端面A的尺寸

。

由于左端面A是主要定位基准，那么定位基准与工序基准重合

；

由于定位副制造误差引起的定位误差是受两定位销影响的；在左端面A平面方向移动的定位误差由

38圆柱销确定，由于圆柱销与

38孔为过盈配合，所以

。

绕端面A的垂直线旋转方向的定位误差由

9菱形销确定，

9孔的尺寸为

，菱形销为

mm，那么

。

由上述得

，由三角函数关系换算成

尺寸方向得

。

那么

，该方案的定位误差小于该工序尺寸制造公差087mm的1/3（

），该定位方案可行。

4、对刀装置

如装配图所示，由专用夹具的定位与夹紧，

11变为竖直孔，只要让钻头竖直进给加工就可以了。

由于零件是斜着安装到夹具上的，为了方便装卸工件，把钻模板设计成铰链翻开式的。

已知生产类型为中大批量生产，而且钻好

11孔后好要进行扩孔与攻丝，就需要更换刀具，所以选用快换钻套比较合适。

5、夹具体

工件的定位是由夹具体的斜面和两个可换定位销连接起来的。

然后通过双翼套筒卡在夹具体的契形口里实现夹紧。

通过钻模板连接套筒和夹具体，实现对刀。

这样该夹具便有机连接起来，实现了定位、夹紧、对刀等功能。

6、结构特点

该夹具结构简单，操作方便。

自锁实现的，而钻模板用铰链翻开式，解决了空间问题，使工件装卸变得方便。

本夹具更换钻套后，又可以进行

16扩孔和M18X1.5mm攻丝的工位。

六、设计小结

这是我大学期间，在学完全部课程和生产实习之后的又一次实践性学习。

经过了3个星期努力，我终于完成了任务。

在这次课程设计中，使我懂得了运用学过的知识，把理论融入到实践中。

以前在课本中不明白的很多问题，也得到了彻底的解决。

这次课程设计主要是根据要求设计工艺和某道工序的专用夹具。

设计工艺与设计夹具，我都是第一次实践，经过老师的指导，我都顺利完成了。

在课程设计中，我懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理，要实事求是，要以花钱少办好事为原则，这样才能成为一名优秀的设计人员。

在此，感谢学校和各位老师给了我这个难得的学习机会，我将会更努力地完成我的学业，为校争光！

2008年12月18日

七、参考文献

〈〈机械制造技术基础课程设计指南〉〉

主编：

宗凯化学工业出版社

〈〈机械制造工艺学〉〉

主编：

陈明机械工业出版社

〈〈机械制造技术基础课程设计指导教程〉〉

主编：

邹青机械工业出版社

〈〈机械设计课程设计手册〉〉

主编：

吴宗泽、罗圣国高等教育出版社

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