北交大机械工程机床夹具说明书Word文档格式.docx

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3、学会使用手册、图表及数据库资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。

1.2课程设计的题目

机制工艺课程设计题目：

设计C6140车床对开合螺母下座零件的机械加工工艺规程及工艺装备。

1.3课程设计的内容

C6140车床对开合螺母下座工艺规程；

钻2-Ø

12H7孔钻模（钻床夹具）设计；

编写课程设计说明书；

1.4课程设计的进度表

序号

内容

所用时间

1

明确任务，分析原始资料

1天

2

零件工艺的分析，绘制毛坯图

1.5天

3

制定工艺路线，编写工艺过程卡片

4

拟定夹具方案，绘制原理图及草图

2.5天

5

绘制夹具总图及零件图

4天

6

编写课程设计说明书

7

课程设计答辩

2天

合计

14天

第二章零件工艺性分析

2.1对开合螺母机构工作原理（如图所示）

2.2了解.分析产品的装配图和零件图

（1）部件的组成（如下图所示）

1）两半螺母（2件）

2）上下螺母座（各1件）

3）拨销（2件）

4）双离心拨盘（1件）

5）手柄（1件）

6）镶条与调节螺钉（各1件）

（2）零部件的作用

两半螺母分别镶在上下螺母座上，并由前述各零件组成对开合螺母机构。

1）起接通或断开加工时所需复合运动的进给传动链的作用；

2）起由旋转运动变为直线运动的作用；

3）起传递运动和动力的作用；

（3）性能要求

1）上下螺母同步的要求

2）螺母与丝杠的同轴度要求

3）两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求（两半螺母相互分离程度可调）

4）两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许的公差范围内

（4）主要技术要求与分析

1）Ø

52H7孔轴心线对C面平行度要求的分析；

2）Ø

52H7孔轴心线对两B面垂直度要求的分析；

3）E面对Ø

52H7孔轴心线的端面跳动要求的分析；

4）B1与B2面平行度要求的分析；

5）Ø

12H7孔对C面垂直度要求的分析；

2.3审查零件的结构工艺性

1）零件的类型：

中型支架类（切开后属叉架类）；

2）具有燕尾结构，是零件的主要设计基准之一；

3）Ø

52H7孔具有薄壁；

4）Ø

52H7孔两端面处相对燕尾有凸台；

5）调节螺钉孔M10底孔为深孔，且螺钉应保证和上螺母座接触面具有良好接触；

由以上分析加工时是否便于进刀、退刀；

是否便于装夹及减少装夹次数等。

2.4由零件的生产纲领决定生产类型

按中型机械，根据零件年生产纲领（500件/年），生产类型为成批生产中的中批生产范围。

第三章毛坯的选择

3.1毛坯制造方法

根据零件图所标出的零件材料，可知该零件为HT200；

铸造：

根据零件的生产纲领和生产类型，查手册可知应采用沙型

铸造—机器制模。

3.2毛坯精度等级选择

由手册查取毛坯精度为CT12

3.3毛坯加工余量与标注

轮廓最大尺寸在100~160范围内的铸件，要求的毛坯加工余量等级为H,要求的毛坯加工余量为3mm，且除非另有规定，对所有需机械加工的表面只规定一个值。

注意：

（1）预铸孔余量，不管浇注位置如何，应该比其它加工表面的余量等级低一级；

（2）不加工表面不加放余量，也不标注公差；

（3）查表时，表中的公称尺寸是零件图上对应的实际尺寸；

毛坯尺寸如图所示：

3.4毛坯浇注方式

毛坯浇注方式为两箱铸造侧面浇注

如图所示：

第四章工艺规程制定

4.1草拟工艺路线

（1）方案一（先粗后精，先面后孔等原则）：

•预先热处理——粗铣C面、B面、D面——铣1X3退刀槽——粗加工两E面——粗镗（Ø

52）孔

•——半精铣C面、B面——精铣C面、B面——刮研C面、B面[手工加工]

•——精加工两E面——半精镗（Ø

52）孔——精镗Ø

52H7孔——钻、铰Ø

12H7孔

•——铣切（5mm）分离上下螺母座——钻M10底孔（Ø

8.5）——攻M10螺纹——钻2-Ø

7及锪孔

（2）方案二（工序集中）：

•预先热处理——粗铣C面、B面、D面——半精铣C面、B面——铣2-1X3退刀槽——精铣C面、B面——刮研C面、B面[手工加工]

•——粗加工两E面与粗镗（Ø

52）孔——精加工两E面与半精镗、精镗（Ø

52）孔——钻、铰Ø

•——铣切（5mm）分离上下螺母座——钻M10底孔（Ø

8.5）与攻M10螺纹——钻2-Ø

4.2定位基准选择与分析

（1）精基准选择与分析

主要加工表面有C、B面和Ø

52H7孔及Ø

12H7孔，按先面后孔的原则，先选择加工Ø

52H7孔的精基准。

选择：

精加工过的C、B面与一侧面为定位基准，其中C面限制3个自由度，为主要定位基准面，B面限制2个自由度，为第二定位基准。

B

C

（2）粗基准选择与分析

1）加工燕尾导轨面（ＣＢＤ）的基准

　　　方案一：

以预铸孔Ø

44为主要定位基准，这样加工C、B后以它们为精基准加工Ø

52孔时，使孔的加工余量均匀。

　　　方案二：

44的外壁为主要定位基准，采用对中性定位元件定位，这样加工C、B后以它们为精基准加工Ø

52孔时，使孔加工后的壁厚均匀。

（如下图所示）

２）Ø

52H7孔与2-E面的加工基准

　　　　采用以车代镗加工方式，先加工一端面和内孔，再掉头加工另一端面。

采用C面限制3个不定度，B面限制2个不定度，活动V形块限制1个不定度（对中）的定位方案

　　　３）加工燕尾上2-Ø

12H7孔的定位基准

１.C面为第一定位基准，限制3个自由度（保证与C面垂直度的要求）；

　　２.B面为第二定位基准，限制2个自由度（保证两孔连线与Ø

52H7孔轴线在水平面的垂直度要求）；

３.Ø

52H7孔以削边销定位，限制1个自由度（保证两孔对中）。

４）铣开上下螺母座时的定位基准

５）钻螺纹底孔、攻M10螺纹时的定位基准

4.３加工方案选择与分析

方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔Ø

52Ｈ７，遵循了先面后孔，先粗后精，先主后次的加工原则；

而方案二是采用工序集中的原则，但是每一道工序都是粗加工，半精加工，精加工，工序之间违背了先粗后精的原则，并且两种方案相比较，先加工燕尾及空刀槽，然后再以此为基准加工孔Ø

52Ｈ７，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。

故方案一好。

4.4确定加工方法

1、平面加工[主要是燕尾导轨的加工]：

采用刨削加工方式

2、孔加工[主要是Ø

52H7、2-Ø

12H7孔的加工]：

采用片状铣刀，工件旋转一偏转角。

3、加工余量与精度等级

粗刨：

1.5IT11

精刨：

0.85IT8～9

刮研：

0.15IT6～7

4、Φ52H7孔与2个E面的加工（以车代镗在车床上加工）

采用以车代镗加工方式，先加工一端面和内孔，再掉头加工另一端面。

采用C面限制3个不定度，B面限制2个不定度活动V形块限制1个不定度（对中）的定位方案

粗镗（IT11）--半精镗（IT9）--精镗（IT8）--精铰（IT7）

5、2-Φ12H7孔的加工

钻套：

固定钻套、可换钻套、快换钻套

由于需要钻底孔孔径、粗铰孔、精铰孔步骤，所以使用快换钻套进行加工。

6、2-Φ12H7孔的加工

按照工序集中的原则，选择一次安装、多工序内容加工的工艺安排工艺过程[对应加工过程所达到的经济精度和相应定尺寸刀具参数]：

钻孔（IT1111mm）--扩孔（IT1011.85mm）--粗铰（IT911.95mm）--精铰（IT712mm）

４.5草拟各个工序内容

1.Ø

52Ｈ７孔

选择：

采用C面限制3个不定度，B面限制2个不定度，活动V啊形块限制1个不定度（对中）的定位方案。

加工过程：

粗镗孔:

第一次粗镗至Φ47，第二次粗镗至Φ50,精镗啊孔至Φ51.5，粗铰孔至Φ51.92，精铰孔至Φ52H7，表面粗糙度为啊啊啊Ra1.6μm,工序余量为0.08mm。

2.2×

Φ12孔

C面为第一定位基准，限制3个不定度（保证与C面垂直度的要求）；

B面为第二定位基准，限制2个不定度（保证两孔连线与Ø

52H7孔轴线在水的垂直度要求）；

Ø

52H7孔以削边销定位，限制1个不定度（保证两孔对中）。

钻至Φ11；

半精铰，精铰至Φ12。

3.一端面

粗车至99；

半精车至97.8；

精车至97。

4.另一端面

粗车至96；

半精车至95.5；

精车至95。

第五章钻2-Φ12H7孔钻模设计

5.1定位方案分析与设计

为保证Φ12孔中心轴线与C面垂直度达到0.05，应限制X旋转，Y旋转；

为保证Φ12孔的轴向位置应限制Z移动；

为保证Φ12孔相对于Φ52孔中心线的对称度应限制X移动；

为保证Φ12孔与Φ7孔垂直分布应限制Z旋转；

为保证Φ12孔与E面间的距离应限制Y移动；

综合结果应限制所有六个自由度，完全定位。

（1）定位块（在C面限制3个自由度；

在左侧定位块侧面限制2个自由度）

（2）削边销（限制1个自由度）

（3）待加工面为两个Ø

12H7孔，定位基准为特殊表面定位，采用两梯形块和菱形销定位，其定位精度高，工件装卸和排屑方便。

5.2定位元件的结构设计

（1）定位块：

左定位块：

一块，上底：

28mm下底：

44mm高：

22mm长：

130mm

左定位块中间有一方块凸起，长130mm，高2.5mm，宽5mm;

右侧定位块：

两块，上底：

18mm下底：

28mm高：

50mm

（2）削边销：

菱形销宽b=8mm;

B=D2-5=52-5=47；

δLg/2=0.05δLg=0.1

δLx=（1/5～1/3）×

δLg=0.02

△2=2×

b（δLx+δLg-△2/2）/D2=0.04

d2=D2-△2=52-0.04=51.96

配合选用g6

5.3对刀导向元件设计

两个Ø

12H7孔的加工，在钻孔后还需铰孔。

因此应采用快换钻套，以便换刀后能迅速更换钻套。

（1）快换钻套（JB/T8045.3—1999）尺寸如图所示：

d=12;

D1=30;

D2=26;

;

h=10;

h1=4;

H=16

（2）配合螺钉M6（JB/T8045.5-1999）

（3）衬套（JB/T8045.4—1999）尺寸如图所示：

5.4夹紧方案设计

根据加紧装置设计的基本要求，加紧力的方向应垂直于主要定位平面。

由于该零件加工属于中批生产，加工表面尺寸小，故可以考虑手动加紧方式。

而夹具体为钢板焊接结构，考虑装卸工件方便，采用螺旋加紧机构。

（1）夹紧方案设计如下图所示

（2）夹紧螺钉（JB/T8006.3—1999）及其手柄设计如下图：

M12;

d0=10;

D=20;

H=16;

L1=100;

L=120

（3）手柄球选用A型M6，手柄球尺寸如下图所示：

为增强手柄球的使用寿命将其材料改为45钢，螺纹攻丝形成。

（4）夹紧力分析

PZ=427Df0.8KP=427*11.80*0.80.8*1=4214.85NFZ=PZ=4214.85N

T=120D2.2f0.8KP=120*11.802.2*0.80.8*1=22897.79N.m

W=T/L=22897.79/（42/2）=1090.37NFX=W=1090.37N

5.5夹具整体设计

（1）钻模类型选择

根据待加工面的位置情况，需要在平面上相隔36mm的两个位置上进行钻孔，因此钻模类型可采用固定式钻模。

固定式钻模夹具设计要考虑工件装卸、排屑等操作方便。

在保证足够强度的条件下，重量要尽量轻以及制造工艺性好等要求。

为此采用了钢板焊接而成的夹具体。

（2）钻模板的选择

由于采用钢板焊接型夹具体，钻套可直接装在夹具体上。

夹具体上侧壁厚取22mm，安置钻套处加凸台厚6mm，左右两侧钢板根据强度要求壁厚取14mm，底部钢板壁厚取10mm，且在底部开一个80*90的排屑槽。

（3）夹具体其它结构设计

1）手拉式定位器如下图：

1.定位销（T8，JB/T8021.1—1999）

2.导套（45钢，JB/T8021.1—1999）

3.螺钉（45钢，GB/T67—2000）

4.弹簧（碳素弹簧钢丝II，GB/T68—2000）

5.销（45钢，GB/T119.1—2000）

6.把手（Q235，GB/T221—1991）

I.定位销尺寸

d1=8;

d2=3;

l3=40;

l4=77;

l1=130

II.螺钉

选用M5开槽盘头螺钉

III.弹簧

根据工作要求，弹簧选用D=10，d=1.0，t=3.5,

圈数n=12的弹簧,弹簧长度：

1*12+5+25=42

弹簧的其他参数:

P1=30,P2=34.3,f=2.25.

IV.把手（JB/T8023.1-1999）

材料：

Q235A按GB/T700规定

其他技术条件按JB/T8044规定

规格尺寸：

D=35;

L=30;

SR=35;

r1=8;

d1=18;

d2=15;

l=l2=20;

l2=3;

l3=8

5.6绘制夹具总图

（1）机床夹具装配图应标注的尺寸

夹具最大轮廓尺寸；

零件间的配合尺寸；

零部件间的相互位置要求（可在技术要求中注明）；

可动零部件的最大位移尺寸；

定位元件间的相互位置尺寸（夹具的功能尺寸）；

定位元件与对刀导向元件的相互位置尺寸（夹具的功能尺寸）；

（2）机床夹具装配图的技术要求

定位元件工作表面C面相对于夹具对定表面的平行度要求；

钻套轴心线相对于夹具对定表面C面的垂直度要求；

定位元件工作表面C面间的平面度要求；

钻套轴心线相对于定位元件表面C面的垂直度要求；

钻套轴心连线相对于定位元件B面的平行度要求；

钻模板工作表面相对于对定表面的平行度要求；

心得体会

为期两周的课程设计已近尾声，但是关于工艺学的学习之路并未结束，感觉工艺学是一门很实用的科目，只恨自己还有很多没有弄懂弄透。

而这次的课程设计则为我提供了发觉我自身不足并及时学习的平台。

当老师布置下工艺卡的任务时，感觉无从下手，一直在等待着，希望能有一个先行者先开辟出道路来，然后我可以踩着先行者的足迹前进。

后来，发现大家都抱着和我一样的心态，都在等待着，眼看上交工艺卡的日期临近了，我在也坐不住了，决定自己动手去做。

在反复学习了老师布置任务是给的课件之后，才有了一些思路。

其实很多东西都是看起来很难，实际上并不如此，关键看自己对待它的态度：

积极应对事情就变得简单，消极懈怠，困难就会被无限放大。

制定好工艺卡就该着手设计工装夹具了。

老师在布置任务时已经给出了设计思路，而我们要做的就是沿着思路，做一些相关的计算，查询一些资料，找到合适的方案。

而在方案的制定中需要考虑很多方面的问题，诸如怎样能够满足定位要求和加工精度要求，怎样优化设计减轻工人的劳动量，怎样选择合适的标准件尽量增大互换性，怎样创新设计改进生产现状等。

这次的课程设计就给了我们这样一个学习的机会：

学习缜密的思考，学习合理地安排工艺，学习考虑设计的可行性和经济性，当然，也认识到独立思考和虚心求教的重要性。

后来，绘制正式图的时候，我眼前呈现了两种选择：

手绘还是电脑绘图，手绘很辛苦，每天都要站十几个小时，有时候还可能半天甚至一天都做的是无用功，电脑绘图方便快捷，省时省力，我很想尝试一下，可是我对于二维绘图软件并不熟悉，CAD和CAXA都已经搁置很久很久了，我不敢确定自己能否用它们顺利完成任务，最终，在一番苦思之后我选择了相对保守安全的路径：

手绘。

虽然这样很辛苦，但是轻车熟路，即使跌倒了也知道该怎样爬起来。

假如用软件绘图，在规定的时间内没有完成，那可就求助无门了。

当我做好决定的时候才发现自己已经落后很多很多，有一部分同学已经画完了三视图。

我只得加班加点，努力追赶，当其他人已经完成说明书准备答辩的时候，我还在绘制正式图……

在正式图的绘制过程中，我经受了肉体和精神上的双重折磨，在完成课设之后，我进行了深刻的反思，我发现自己在做选择的时候总是由于不决，浪费了很多时间，我要尝试着去改变，做一个果断的人，还有一个不好的习惯就是做事不够专一，绘图的时候总会开小差，这也是我绘图速度慢的一个主要原因，绘图速度慢的另一个原因则是自己绘图基础知识的欠缺，不能正确安排绘制顺序，而且大脑里对设计的夹具的整体认识不够清晰，这些短板我要逐步补上。

对于课程设计，我是又爱又恨，我不喜欢它带来精疲力尽,夜不能寐；

但是我更喜欢课设期间克服困难收获知识的带来的快感，希望以后能多做一些贴合实际应用的设计。

参考文献

[1]王先逵.机械加工工艺手册.第二版.北京：

机械工业出版社.2006

[2]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第三版.北京：

高等教育出版社.2006

[3]梁艳书.工程制图.北京：

高等教育出版社.2004

[4]朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册.北京：

机械工业出版社