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摘要
本設計的零件為杠桿零件，選用⒋⒌號鋼。根據零件的形狀、尺寸精度、生產的經濟效益等各方面的詳細分析其加工工藝，多采鉆床加工。通過對零件的分析，此工件外形輪廓尺寸小，重量輕，加工要求不高，生產批量不大。因此在保證質量和提高生產率的前提下，盡量簡化結構，做到經濟合理。
關鍵詞：鉆床加工，杠桿零件，尺寸精度。
Abstract
The design of parts for the lever parts of 45 steel. According to parts of shape, dimensional accuracy, cost-effective production areas such as a detailed analysis of its manufacturing processes, Most Drilling. Part of the analysis, the shape of the workpiece contour small size, light weight, low-processing, not mass production. Therefore the quality assurance and productivity, under the premise of the structure as simple as possible, so economically rational.
Keywords : Drilling, leveraged parts, dimensional accuracy 。
目 錄
摘要： 1
前 言 3
緒 言 4
1 畢業(yè)設計的目的 4
2 畢業(yè)設計的基本任務與要求 4
2.1 設計基本任務 4
2.2 設計要求 4
3 畢業(yè)設計說明書的編寫 5
杠桿零件工藝設計與工裝設計 5
1. 基本任務： 5
2. 設計要求： 6
3. 方法和步驟： 6
3.1 生產綱領 6
3.2 零件圖審查 6
4. 鉆床夾具設計 7
4.1 設計任務 7
4.2 設計方法和步驟 8
4.3 夾緊裝置的設計 12
4.4 導向裝置的設計及其他裝置結構.夾具體的確定 15
4.5 繪制夾具結構圖 17
4.6 確定夾具技術要求和有關尺寸，公差配合 17
4.7 夾具精度分析與計算 18
4.8 繪制夾具非標準零件 18
4.9 工藝卡 19
結 論 20
致 謝 21
參考文獻項目 21
前 言
本設計的課題，不僅讓我們系統(tǒng)全面的鞏固了三年來所學的的理論知識，還使我們把所學的理論知識運用到實際操作中。理論結合實際從而達到對理論知識更加的鞏固與理解，為我們走向社會打下堅實的基礎。
二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質是數控技術的競爭。
數控加工本身而言，具有設定數控程序后大批大量加工、效率高、質量控制穩(wěn)定等優(yōu)點，是加工的必然趨勢。關鍵是你承接的工件，是否適合你的數控機床，價格是否具有贏利。數控技術是一種集機、電、液、光、計算機、自動控制技術為一體的知識密集型技術，它是制造業(yè)實現現代化、柔性化、集成化生產的基礎，同時也是提高產品質量，提高生產率必不可少的物質手段。
本次設計主要步驟：杠桿零件夾具設計：設計夾具裝置,導向裝置,確定夾具技術要求和有關尺寸,公差配合,夾具精度分析和計算；杠桿零件工藝設計：確定毛坯,確定工藝內容。
緒 言
1.畢業(yè)設計的目的
機械制造技術課程設計是培養(yǎng)機械工程類專業(yè)學生應職應崗能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，它要求學生能全面綜合地運用所學的理論和實踐知識，進行零件機械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設計。其基本目的是：
(1)培養(yǎng)工程意識。
(2)訓練基本技能。
(3)培養(yǎng)質量意識。
(4)培養(yǎng)規(guī)范意識。
2 畢業(yè)設計的基本任務與要求
2.1設計基本任務
(1)繪制零件工作圖一張
(2)繪制毛坯零件圖一張
(3)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套
(4)編寫設計說明書一份
(5)收集資料,為夾具設計做好準備
(6)繪制草圖,進行必要的理論計算和分析以及夾具的結構方案(7)繪制總圖和主要非標準件零件圖,編寫設計說明書
(8)編制夾具的使用說明或技術要求
2.2、設計要求
2.2.1、工藝設計的設計要求
(1)保證零件加工質量,達到圖紙的技術要求
(2)在保證加工質量的前提下,盡可能提高生產效率
(3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產安全
(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內技術和裝備
(5)工藝規(guī)程應正確.清晰,規(guī)范化,標準化的要求
(6)工藝規(guī)程應滿足規(guī)范化、標準化要求。
3 畢業(yè)設計說明書的編寫
說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡練、文字通順、字跡工整、圖例清晰、圖文并茂，充分表達自己的見解，力求避免抄書.
杠桿零件工藝設計與工裝設計
1．基本任務：
（1）繪制零件工件圖一張；
（2）繪制毛坯—零件合圖一張；
（3）編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套；
（4）編寫設計說明書一份；
（5）收集和研究原始資料，為夾具結構設計做好技術準備。
（6）初步擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結構方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術要求。
（7） 繪制夾具總圖和主要非標準件零件圖，編寫設計說明書。（8）編制夾具特殊使用維護、操作、制造方面的說明或技術要求。
2．設計要求：
（1）應保證零件的加工質量，達到設計圖紙的技術要求；
（2）在保證加工質量的前提下，盡可能提高生產效率；
（3）要盡量減輕工人勞動強度，必須考慮生產安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施；
（4）在立足本企業(yè)的生產條件基礎上，盡可能采用國內外新技術、新工藝、新裝備；
（5）工藝規(guī)程應正確、完整、簡潔、清晰；
（6）工藝規(guī)程應滿足規(guī)范化、標準化要求；
（7）夾具設計保證工件的加工精度；
（8）提高生產效率；
（9）工藝性好；
（10）使用性好；
（11）經濟性好
3．方法和步驟：
3．1 生產綱領
生產綱領的計算與生產類型的確定
生產類型
生產綱領（件/年）
小批生產 中型零件（0.5~150kg)
10~200
3．2零件圖審查
3．2．1了解零件的功用及技術要求
熟悉用途、性能及工作條件，明確被加工零件在產品中的位置和功用，審查圖樣的完整性和正確性
3．2．2分析零件的結構工藝性
零件的結構工藝分析主要應考慮以下幾個方面：
（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應經濟合理；
（2）各加工表面的幾何形狀應盡量簡單；
（3）有相互位置要求的表面應盡量在一次裝夾中加工；
零件的工藝過程如下（具體參考各工序卡）（另附頁）：
（1） 模鍛成形，（Φ28鍛成Φ22）其余實心；
（2） 退火，消除殘余內應力；
（3） 數控銑，銑左邊兩平面，再鉆鉸Φ28H7孔，用平虎鉗定位和裝夾；
（4） 數控銑，銑右邊兩平面，用平虎鉗定位和裝夾；
（5） 鉆孔，用專用鉆夾具加工Φ10H9和Φ11孔；
（6） 數控銑，銑36準；
（7） 數控銑，割開4.75槽；
（8） 去毛刺.檢驗。
4.1設計任務
（1）加工工件零件圖如圖4-1所示（見零件圖），完成設計鉆、擴、較杠桿Φ10H9孔和Φ11孔的鉆床夾具。
（2）生產類型：中批量生產。
（3）毛胚：模鍛件。
模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法.模鍛與自由鍛相比,具有生產率高,鍛件外形復雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點,但模鍛件質量受設備能力的限制一般不超過150kg,鍛模制造成本高.模鍛適合中小鍛件的大批量生產.模鍛方法較多,常用的有錘上模鍛.
（4）工藝內容：先銑端面,后完成鉆、擴、較Φ10H9孔和Φ11孔，工序如圖4-2所示。該工序所用設備為Z525立式鉆床。
圖4—2
（5）工序的加工要求：Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距為（80±0.20）mm；平行度允差Φ0.30mm；Φ11孔與Φ28H7孔中心距為（15±0.25）mm。
4.2 設計方法和步驟
1.夾具類型的確定
由設計任務及條件可知,工件的外形輪廓尺寸小,重量輕,加工要求不高,生產批量不大.因此,設計的夾具不宜復雜,在保證質量和提高生產率的前提下,盡量簡化結構,做到經濟合理.根據被加工部位 的分布情況,擬采用翻轉式鉆夾具(快換鉆套).
2.定位裝置的設計
(1)確定定位方案
根據工件結構特點,其定位方案有兩種:
方案一:如圖4-3所示,以Φ28H7孔及一組合面(K面與Φ10H9孔下端面組合)為定位面,限制工件的五個自由度,以Ф10H9孔端外緣毛胚一側為防轉定位面,限制工件Z自由度.該方案由于尺寸88MM的公差大,定位不穩(wěn)定,定位誤差大.
方案二:如圖4-4所示,以孔Ф28H7及端面K定位,限制工件5個自由度,以Ф11孔外緣定位,限制Z自由度.為增強剛性,在Ф10H9孔下端,增設一輔助支承.由于定位精度未受尺寸88MM的影響,定位誤差小.
比較上述兩個方案,方案二為最佳方案.
圖4-3 方案一
圖4-4 方案二
(2)選擇定位元件
1)選用帶臺階面的定位銷,作為Ф28H7孔及其端面定位的定位元件(見夾具總圖4-8).其結構和尺寸按要求確定.
2)以Ф10H9孔端面外緣定位,采用的定位元件有兩種形式(如圖4-5所示):
①選用可調支承釘作為以Ф10H9孔外緣定位的定位元件,其結構和尺寸按表3-19和表3-20確定,它可限制Z自由度.該方案可克服毛胚精度對定位精度的影響,在使用過程中根據每批毛胚的精度進行調整,結構如圖4-5(a)所示.
②采用移動Ｖ形塊為定位元件,如圖4-5(b)所示,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影響,但受夾具結構限制,并且結構復雜,布局較難.Ｖ形塊除定位作用外,還有夾緊作用,根據本工件的結構特點,易引起工件的變形.
比較上述兩種形式,確定采用第一種形式.
圖4-5 定位件的選擇
(3)定位誤差分析計算
1)加工Ф10H9,要求保證中心距尺寸(80±0.20)mm及兩孔軸線平行度0.30mm.
①計算中心距尺寸(80±0.20)mm定位誤差△ο為
△ο=△B+△ν
由圖4-4可知,△B=0
基準位移誤差△ν等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號為Ф28H7,Ф28H7為Ф28,Ф28g6為Ф28 .
于是 Xmax=Dmax-dmin=28.021—27.98=0.041（mm）
△D=△Y=Xmax=0.041（mm)
其中：δG=0.4mm
△D允=1/3δG=0.13（mm)
則 △D∠△D允
該定位方案滿足要求。
②計算Φ10H9與Φ28H7兩孔軸線的平行度定位誤差。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
由基準位位移誤差定義可知 △Y=△1+△2
△1是定位銷圓柱部分與臺階面的垂直度誤差。由于此兩表面是在一次安裝中加工出的，其誤差很小，也是可忽略不計△2=0。
因此 △D=△B+△Y=0
定位誤差的允許值△D允=1/3δG=1/3*0.3=0.10（mm)
顯然 △D〈△D允
因而該定位方案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。
2）加工Φ11孔，要求保證孔距尺寸（12±0.25）mm的定位精度。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
而△Y與加工Φ10H9孔時相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。
△D=△Y=0.41（mm)
其中：δG=0.5mm
△D允=1/3δG=1/3*0.5=.0.167(mm)
顯然 △D〈△D允
該定位方案滿足要求。
由于上分析可知，該定位方案與定位裝置是可行的。
4.3 夾緊裝置的設計
1.夾緊機構
根據生產類型，此夾具的夾緊機構不宜復雜，采用螺旋夾緊方式。螺栓直徑暫用M12，為縮短裝卸工件的時間，采用開口墊圈。
2.夾緊力的計算
（1）加工Φ10H9時受力分析如圖4—6所示，加工時，鉆削軸向力F與夾緊力F1同向，作用在定位支承上，而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調支承之勢，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對加工此孔來說，夾緊是可靠的，不必進行夾緊力校核。
圖4-6 加工Φ10H9孔時工件受力圖
圖4-7 加工Φ11孔時工件受力圖
（2）加工Φ11孔時受力分析如圖4—7所示，加工時，鉆削軸向力F有使工件繞O點旋轉的趨勢，而鉆削扭矩T2又有使工件翻轉的趨勢，為防止上述兩種趨勢的發(fā)生，夾具的夾緊機構具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進行夾緊的校核。
1）鉆削軸向力F
F=9.81Cd
設f=0.25mm，已知d0=11mm其余參數查文獻[5]得：
F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.866=2167.15（N）
2）鉆削力距T2
T=9.81=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866（N·m）
3）使工件轉動的轉距T3和使工件翻轉的力距M0
由圖4-7知
T3=FL
M0=F0L1
式中：F0為翻轉力，F0=T2/L1，L1為翻轉力臂，L1=L=d0/2—D0/2
得T3=FL=2167.15×0.015=32.51（N·m）
M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（N·m）
4）防轉夾緊力F3和防轉夾緊力F3
根據力學平衡原理，由圖4-7知：
F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0
其中，r為當量摩檫半徑，查表3-3得：
r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm)
得
F3=KT3/2rf=1.5×32.51/2×0.018×0.15=9.30.56(N)
F3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N)
5)夾緊機構產生的夾緊為F3。
根據初步選用螺栓直徑為M12mm,由參考文獻[9]查得，采用M12的螺栓十，許用夾緊力F3=5800N。F3〈F3”，顯然M12螺栓無法滿足要求?，F改用M16螺栓，許用夾緊力F3=10500N，F3〉F3”。M16螺栓可滿足夾緊要求，同時，M16螺母的最大直徑也小于定位孔Φ28H7的尺寸，不妨礙工件的裝卸。
4.4 導向裝置的設計及其他裝置結構.夾具體的確定
1.加工Φ10H9孔導向裝置的確定
為適應鉆、擴、鉸的要求，現選用快換鉆套及與之相適應的襯套，它們的主要尺寸和結構由表3—57和表3—58選取.
具體尺寸如表4—1所示。
表4—1 快換鉆套及襯套尺寸
鉆套端面至加工面間的距離一般?。?.3~1）d(d為鉆頭直徑），取8mm.
2.加工Φ11孔的導向裝置的確定
為維修方便，不采用固定鉆套，而選用可換鉆套，它們的主要尺寸和結構由參考文獻[1]選取。其主要尺寸如表4—2所示。
表4—2 可換鉆套及襯套尺寸
鉆套端面至加工表面的距離，選取原則與ΦH9孔相同，因加工精度低，為排屑方便取12mm.
各導向件至定位元件（Φ28H7孔中心）間的位置尺寸公差按工件相應公差的1/2~1/5選取。因此，它們分別為（15±0.05）mm,(80±0.05）mm，10H9孔鉆套軸心線對基準面垂直度允差Φ0.05mm,Φ11孔鉆套軸心線對基準面平行度允差Φ0.05mm.
3.其他裝置的確定
為便于排屑，輔助支承采用螺旋套筒式；為便于夾具的制造和維修，鉆模板與夾具體的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式，使加工、觀察、清理切屑均方便。
4.5 繪制夾具結構圖
繪制夾具結構圖一般分兩步，首先繪制草圖，待對夾具精度進行分析和計算后，若需修改的，修改后再按國際正式繪制夾具總裝圖，如圖4-8所示。
4.6 確定夾具技術要求和有關尺寸，公差配合
夾具技術要求和有關尺寸，公差配偶和是根據教材和、有關資料，手冊規(guī)定的原則和方法確定的，本例的技術要求和公差配合如下：
1.技術要求
⑴定位元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03mm。
⑵導向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.05mm
⑶導向元件（件11）與夾具底面（F）的平行度誤差允許值為0.05mm
2.公差配合
⑴Φ10H9孔鉆套，襯套，鉆模板上內孔之間的配合代號及精度分別為：
Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套)
⑵Φ11孔鉆套，襯套，鉆模板上內孔之間的配合代號及精度分別為：
Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套)
⑶其余部分的公差配合代號及精度如圖4-8所示。
4.7 夾具精度分析與計算
由圖4-1可知，所設計夾具需保證的加工要求有：尺寸（15±0.25）mm，尺寸（80±0.2）mm，尺寸14mm及Φ10H9孔和Φ28H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項。其中尺寸14mm和尺寸（15±0.25）mm要求較低，不必驗算，其余各項精度要求分別驗算如下：
⑴尺寸（80±0.2）mm；
⑵定位誤差△D，由前計算可知△D=0.041mm；
⑶定位元件對底面的垂直度誤差△A=0.03mm；
⑷鉆套與襯套間的最大配合間隙△T1=0.033mm；
⑸襯套孔的距離公差△T2=0.1mm；
⑹襯套軸線對底面（F）的垂直度誤差為△T3=0.05mm；
⑺麻花鉆與鉆套內孔的間隙X=0.050；
有式3-2可得：
△ J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X
=0.0412+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050
=0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26
因而夾具能保證尺寸這項加工要求。
同理可完成Φ10H9孔軸線對Φ25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。
由于夾具設計的各部分分析與計算已進行，結果符合要求，在結構草圖的基礎上，繪制正式的總裝配圖。
4.8 繪制夾具非標準零件(見圖)
4.9 工藝卡（見后表）
結 論
經過兩個月的分析零件、在設計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗。
經過這次畢業(yè)設計，讓我鞏固了以前所學的知識它的全面性和系統(tǒng)性，使我對機械加工產生了更進一步的興趣，并讓我主觀上認識了加工過程中如何找定位，，也為我以后的工作打下了很好的基礎。這篇畢業(yè)設計雖然已經完成了，但由于本人缺少實際經驗，在實際利用中次設計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗，理論知識與實際操作是相輔相。
在 謝
在這里，在這本設計即將完成之際，我要感謝嘉興恒諾微電子有限公司的領導，是他們給了我設計的空間；我還要感謝一直幫助我的楊偉超、繆飛軍兩位導師，他們在我的設計中給了我很多的指導，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指明，幫我除去了許多不必要的麻煩；感謝我的同學，是他們不遺余力的幫助，才使我有充足的時間來完成本設計，謝謝，謝謝你們，因為有你們才有本設計的實現，謝謝?。?！
參考文獻項目
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[2]主編：薛源順，《機床夾具設計》，北京：電子工業(yè)出版社，2003
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