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哈爾濱理工大學(xué)
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計 說 明 書
設(shè)計題目：軸承杠桿設(shè)計及加工M8螺紋孔夾具設(shè)計夾具
設(shè) 計 者：
指導(dǎo)教師：
.
目 錄
機械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書………………..3
序 言 ………………………………………………4
零件的分析……………………………………………..4
零件的作用……………………………………....4
零件的工藝分析…………………………………..4
工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………..5
確定毛坯的制造形式…………………………….5
基準(zhǔn)面的選擇…………………………………..5
制定工藝路線…………………………………..5
機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…..6
確定切削用量及基本工時……………………..7
夾具設(shè)計……………………………………………..12
問題提出……………………………………… 12
夾具設(shè)計……………………………………….12
參考文獻(xiàn)……………………………………………...23
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：軸承杠桿設(shè)計加工M8螺紋孔夾具
設(shè)計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備
設(shè)計時間：
設(shè)計內(nèi)容：1、熟悉零件圖；
2、繪制零件圖（一張）；
3、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）；
4、繪制夾具總裝圖；
5、繪制夾具體圖；
6、說明書
班 級：
設(shè) 計 者：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
序 言
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一零件的分析
（一） 零件的作用：
題目所給的零件是軸承杠桿。它位于廂體內(nèi)部：主要作用是傳遞紐距，幫助改變機床工作臺的運動方向。零件在主視方向支撐，上平面分別有M8的螺紋孔.,所有技術(shù)要求都是為了機床總體裝配.。
(二)零件的工藝分析：
本零件可從零件圖中可知,它有三組加工面,而有位置要求,還有兩組孔,也有位置和精度要求。
1、零件左端面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個面，此面將作為初基準(zhǔn)，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、零件頂面，它是以底面為粗基準(zhǔn)而加工的，它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的孔加工，為達(dá)到題目要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，表面粗糙度為3.2。.最終達(dá)到要求。
二、工藝規(guī)程設(shè)計
（一）確定毛坯的制造形式。
由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因為零件是中批量生產(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
（二） 基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要過程之一。基面的選擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對于本撥叉來說是至關(guān)重要的，對于一般零件而言，應(yīng)以出加工的表面為粗基準(zhǔn)，本零件正好符合要求，對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，
制定工藝路線的出發(fā)點，是應(yīng)該使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量集中工序，除此之外我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效益，工藝簡單工序集中，盡量降低成本。
（三） 公藝路線制定
銑?35孔兩端面
鉆，擴，粗鉸，精鉸?35孔
銑尺寸為35的一端面
銑尺寸為35的另一端面
鉆，擴，鉸 12的孔
粗銑，精銑槽13
鉆孔，擴孔 ?12
鉆孔，攻螺紋孔M8
（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“杠桿”零件的材料為HT200，,生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，13級精度以下。（批量生產(chǎn)）
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對個加工表面的機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：
?35孔兩端面
由《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-92及公式（6-16）計算底面加工余量。
e=C
式中 e ——余量值；
——鑄件的最大尺寸；
A ——加工表面最大尺寸；
C ——系數(shù)
e=2mm
滿足《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-93的要求。
2． 頂面.35面：
因為表面粗糙度要求高，根據(jù)零件圖中可以看出加工余量為 e=3mm
滿足《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表6-93的要求。
3、中間35孔
毛坯為實心，不沖出孔，孔精度為IT7—IT8之間，根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》確定尺寸和余量。
4.銑13mm槽
毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知e=18mm
5、M8螺紋孔
毛坯為實心，不沖出孔，根據(jù)《機械制造工藝手冊》查知M4底孔為3.2為零件滿足要求確定尺寸余量如下。
鉆M8底孔φ6.8；
攻絲M8； e= 0.8mm
（五） 確定切削用量及基本工時
1、工序I 銑?35孔兩端面
a/加工條件：機床：X62W臥式銑床
刀具：高速鋼圓柱銑刀 GB1106-85
其中d=35mm, L=82mm , l=22mm
b/計算切削用量：=2.5mm
由《機械加工工藝手冊》表15.53可知：
f=
由《切削用量手冊》表9.4-8可知：
vt =0.34m/s nt=1.35r/s vft=1.70m/s
各休整系數(shù)為Kmv=Kmn=Kmf=0.69
Ksv=Ksn=Ksf=0.8
所以有 V==0.19m/s
V==0.75r/s
V==0.94mm/s
由X62W機床取 nt=0.792r/s=47.5r/min vfc=1.0mm/s
所以實際切削速度 v==0.20m/s=12m/min
afc.=.
確定主軸轉(zhuǎn)速：l1+l2=17mm l=75mm
n==7r/s=420r/min
切削工時：
2、工序II鉆，擴φ35孔
(1) 鉆φ20孔
a/加工條件：機床：Z525立時鉆床..
刀具：麻花鉆 其中d=18mm,
.b/計算切削用量：=18mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：
.f=0.36mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==.334r/min
. 按機床選取：
實際機床選?。?v=
切入 切出 l=80mm
切削工時： .
（2）擴φ34.8孔
a/加工條件：機床：Z525立時鉆床..
刀具：擴孔鉆 其中d=19.8mm,
.b/計算切削用量：=1.8mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：
.f=0..81mm/r v=0.14m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==.121.5r/min
. 按機床選?。?
實際機床選取： v=
切削工時： .
(3)鉸φ35
4、兩邊分別倒角1X45 t=0.4min
5粗銑 ?12凸端面，凹端面 t=0.5min
6鉆孔，攻螺紋M8深10
(1) 鉆φ6.8孔
a/加工條件：機床：Z525立時鉆床..
刀具：麻花鉆 其中d=9mm,
.b/計算切削用量：=9mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：
.f=0.36mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==.334r/min
. 實際機床選?。?v=
切入 切出 l=80mm
切削工時： .
(2)攻絲φ10 2z=1mm
8. 精銑 ?12孔凸端面
1.加工條件：
工件材料：HT200，=200MPa、鑄造
加工要求：粗銑底面
刀具：端面銑刀
機床：X5032A立式銑床
2. 計算切削用量及加工工時
由參考文獻(xiàn)[1]表15-53
f=0.2-0.4mm/z 取f=0.3 mm/z
由參考文獻(xiàn)[1]表15-55
v=0.25-0.35m/s 取v=0.3m/s
n===1.19r/s=71.7r/min
按機床參數(shù)和文獻(xiàn)[3]表2-12選取n=71 r/min=1.18r/s
實際切削速度v===0.297m/s
切削深度a=2.5mm（按加工余量分配）
切削工時：
L=120mm L為加工長度
l1=80mm(刀具直徑)
由文獻(xiàn)[2]表20取銑削入切量和超切量y+△=18mm
t===77s=1.1min
9. 鉆， ?8H7的孔
(1)鉆?7的孔 2z=1.5 tm=0.5min
(2)攻螺紋孔?8的螺紋 tm=0.4min
10. 銑13mm槽
a/加工條件：機床：x62w臥式銑.床..
刀具：直齒三面刃銑刀 其中d=80mm, z=18
b/計算切削用量：=8mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-55可知：
.af=0..20mm/z v=0.3m/s
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==71.6r/min
. 按機床選?。?
實際機床選?。?v=
.
11.粗銑，精銑?20端面
12鉆孔，擴孔 ?8H8
(1) 鉆M8孔φ6.7孔.
a/加工條件：機床：Z525立時鉆床..
刀具：麻花鉆 其中d=6.7mm,
.b/計算切削用量：=6.7mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：
.f=0.13mm/r v=0.35m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==.998r/min
. 按機床選?。?
實際機床選?。?v=
切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm
切削工時： .
(2) 擴M8
a/加工條件：機床：Z525立時鉆床..
.b/計算切削用量：=1.3mm
由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：
.f=1mm/r v=0.12m/s
.
確定主軸轉(zhuǎn)速： n==286r/min
. 按機床選?。?
實際機床選取： v=
切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm
切削工時： ...
3 鉆M8孔夾具設(shè)計
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工鉆M8孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗進行了加工，兩側(cè)面等為粗定位基準(zhǔn)來設(shè)計夾具，從而保證其尺寸公差要求。
3.3切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z3040，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
切削力公式：
式中D=3MM
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和2個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時
式中為定位孔與定位銷間的最小間隙
通過分析可得：
因此：當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
尺寸表
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
3.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總 結(jié)
本次設(shè)計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在本次設(shè)計中已無大的問題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1．
[2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1．
[3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．
[4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000．
[5] 徐鴻本．機床夾具設(shè)計手冊[M] ．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003．10．
[6] 都克勤．機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4
[7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5．
[8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003．
[9] 王先逵．機械制造工藝學(xué)[M]．機械工業(yè)出版社，2000．
[10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．12．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2007
[12] 王光斗．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002．8．
致謝
在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計就會做得很困難。
這次畢業(yè)設(shè)計是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。XX老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計的過程中也遇到了不少的問題，XX老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設(shè)計的進展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計。
在論文工作中，得到了機電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計之時，我再次感謝對我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！
4、
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