KCSJ-01手柄的鉆φ38孔夾具設計及加工工藝裝備含3張CAD圖,kcsj,01,手柄,38,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,cad 目 錄 一、 前言 2 二、 零件的分析 2 2.1零件的作用 2 2.2零件的工藝分析 3 2.2.1孔的加工 3 2.2.2面的加工 3 2.2.3槽的加工 3 三、工藝規(guī)劃設計 3 3.1毛坯的制造形式 3 3.2基面的選擇 4 3.2.1粗基準的選擇 4 3.2.2精基準的選擇 4 3.3工藝路線的擬定 4 3.3.1工藝路線方案 4 3.3.2工藝方案的確定 5 3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 5 3.4.1兩側面毛坯尺寸及加工余量計算 5 3.4.2小頭孔毛坯尺寸及加工余量計算 6 3.4.3大頭孔毛坯尺寸及加工余量計算 7 3.5其他尺寸極其加工余量的確定 7 3.6確定各工序切削用量及基本工時 7 四、 專用夾具設計 16 ? 4.1定位方案的確定 16 4.1.1工序要求 16 ??4.1.2定位方案設計分析 16 4.1.2定位分析 16 ?4.1.3定位誤差分析 16 ? 4.1.4定位元件的型號，尺寸和安裝方式 17 4.2夾緊方案的確定 17 ?4.2.1夾緊裝置的設計 17 ?4.2.2夾具的操作及維護 18 小結 18 參考文獻 18 一、 前言 機械制造技術基礎課程設計是我們學完了大學全部基礎課，技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的，這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所有各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 本次課程設計內(nèi)容包括零件的分析，工藝路線的制定，工藝規(guī)劃設計，某道工序的夾具設計以及該道工序的工序卡，機械加工綜合卡片，夾具裝配圖以及夾具底座零件圖的繪制等等。其目的如下： ①培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設計，熟練運用機械技術基礎課程中的基本理論及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設計一個中等復雜程度零件的能力。 ②培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 ③進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運用和編寫技術文件等基本技能。 2、 零件的分析 2.1零件的作用 該零件為典型的桿類零件，而且為連桿類。因此，其主要的要素包括兩側面，大、小頭孔。另外，還有其它輔助要素：小頭的槽盒大頭的徑向孔以及桿身的部分的鍛造機構。手柄一頭通過φ38mm孔連接，另一頭通過φ22mm孔其它部件連接，即該手柄的作用是實現(xiàn)運動的傳遞作用。 2.2零件的工藝分析 該手柄的加工表面分三種，主要是孔的加工，兩側面的加工，槽的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下： 2.2.1孔的加工 該零件共有3個孔要加工：φ38mm孔是零件的主要加工面，多組面，大頭孔與兩側面的垂直度為0.08，孔口倒角為1X45°，尺寸精度為φ38H8，因而是后續(xù)工序的主要精基準面，需精加工且盡早加工出來；φ22mm小頭孔與φ38mm大頭孔有中心距為128±0.2，小頭孔孔口倒角為1X45°，尺寸精度為φ22H9，也要精加工；φ4mm注油孔是通孔，通過兩孔中心連線及對兩側對稱面，沒有位置尺寸度要求，只需要轉床粗加工。 2.2.2面的加工 該零件共有2個側面要加工：兩個側面是配合φ38mm孔后續(xù)工序的主要精基準面，需要精加工。 2.2.3槽的加工 該零件僅有1個槽需加工：φ22mm小頭孔鍵槽兩側面粗糙度為Ra6.3um，尺寸精度為10H9，需精加工。 三、工藝規(guī)劃設計 3.1毛坯的制造形式 零件材料為45，根據(jù)選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用普通模鍛。 由于零件上兩孔都較大，且都有嚴格的表面精度要求，故都要留出足夠的加工余量。 3.2基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 3.2.1粗基準的選擇 粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于兩側面較平整且加工精度較高，故以2個主要側面為基準。? 3.2.2精基準的選擇 精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，該零件上重要表面是大頭孔φ38H8，由于其與底面有垂直度關系，所以底面自然成為精基準面，考慮到第二基準面選擇的方便性，將其精度由原來的φ37H11提高到φ38H8，該定位基準組合在后續(xù)孔的加工中，以及孔上徑向孔的加工中都將作為精基準面。 3.3工藝路線的擬定 擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1工藝路線方案 10.模鍛毛坯; 20.粗銑端面B; 30.粗銑端面A; 40.精銑端面B; 50.精銑端面A; 60.粗鉆小頭孔; 70.粗鉆大頭孔; 80.粗銑小頭槽; 90.精銑小頭槽; 100.鉆大頭徑向孔φ4; 110.精鉆小頭孔φ22; 120.精鉆大頭孔φ38; 130.倒角; 140.檢驗入庫。 3.3.2工藝方案的確定 10.模鍛毛坯; 20.粗銑端面B，以端面A為定位基準; 30.粗銑端面A，以端面B為定位基準; 40.精銑端面B，以端面A為定位基準; 50.精銑端面A，以端面B為定位基準; 60.粗鉆小頭孔，利用端面A，大頭孔和小頭孔定位，保證128mm; 70.粗鉆大頭孔，定位與Ⅵ工序相同; 80.粗銑小頭槽，利用端面A，大頭孔和小頭孔槽定位，保證85mm; 90.精銑小頭槽，定位與Ⅷ工序相同; 100.鉆大頭徑向孔φ4，利用兩端面，大頭孔和小頭孔中心連線定位; 110.精鉆小頭孔φ22，定位與Ⅵ工序相同; 120.精鉆大頭孔φ38，定位與Ⅵ工序相同; 130.倒角，手工倒角，去毛刺; 140.檢驗入庫。 3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 手柄零件材料為45,毛坯重量約為1.56kg，生產(chǎn)類型為中批或大批生產(chǎn)，采用普通模鍛生產(chǎn)。 查表確定加工余量： 普通模鍛，材料為45鋼，分模線平直對稱，材質(zhì)系數(shù)M1,復雜系數(shù)=1.56/1.8≈0.87,為S1級，厚度為26mm，普通級，查的上下偏差分別為+1.4和-0.6，確定毛坯尺寸為29mm。 3.4.1兩側面毛坯尺寸及加工余量計算 根據(jù)工序要求，兩側面經(jīng)過四道工序，先粗銑端面B，再粗銑端面A，精銑端面B，最后精銑端面A，各步余量如下： 粗銑：由《機械加工工藝手冊第一卷》表3.2-23，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為1.0mm。 精銑：由《機械加工工藝手冊第一卷》表3.2-25，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為0.5mm。 故鍛造造毛坯的基本尺寸為26＋1＋1＋0.5＋0.5＝29mm?。又根據(jù)前面鑄件尺寸公差標準值，取尺寸公差的上偏差為1.4mm，下偏差為-0.4mm。故： 毛坯的名義尺寸：26＋1.0＋1.0＋0.5＋0.5＝29mm； 毛坯的最小尺寸：29―0.4＝28.6mm； 毛坯的最大尺寸：29＋1.4＝30.4mm； 粗銑端面B后的最大尺寸：26＋1.0＋0.5＋0.5＋1.4＝29.4mm； 粗銑端面B后的最小尺寸：26＋1.0＋0.5＋0.5―0.4＝27.6mm； 粗銑端面A后的最大尺寸：:26＋0.5＋0.5＋1.4＝28.4mm； 粗銑端面A后的最小尺寸：: 26＋0.5＋0.5―0.4＝26.6mm。 精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按《機械加工工藝手冊》表5.29，粗銑→精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為26mm。 3.4.2小頭孔毛坯尺寸及加工余量計算 根據(jù)工序要求，φ22H9mm孔由粗鉆到精鉆得到，查《機械加工工藝手冊》得粗鉆的公差上偏差0.21mm，下偏差為0，故： 毛坯的名義尺寸：22－0.8－3.2＝18mm； 毛坯的最大尺寸：18＋1.4＝19.4mm； 毛坯的最小尺寸：18－0.4＝17.6mm； 粗鉆小頭孔后的最大尺寸：18＋3.2＋0.4＋0.21＝21.81 mm； 粗鉆小頭孔后的最小尺寸：18＋3.2－1.4＝19.8 mm。 精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按《機械加工工藝手冊》表5.29，粗銑→精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為φ22H9mm。 3.4.3大頭孔毛坯尺寸及加工余量計算 根據(jù)工序要求，φ38H8mm孔由粗鉆到精鉆得到，查《機械加工工藝手冊》得粗鉆的公差上偏差0.25mm，下偏差為0故： 毛坯的名義尺寸：38－1－3＝34 mm； 毛坯的最大尺寸：34＋1.4＝35.4mm； 毛坯的最小尺寸：34－0.4＝33.6mm； 粗鉆大頭孔后的最大尺寸：34＋3＋0.4＋0.25=37.65mm； 粗鉆大頭孔后的最小尺寸：34＋3－1.4＋0.25=35.85mm。 精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按《機械加工工藝手冊》表5.29，粗銑→精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為φ38H8mm。 3.5其他尺寸極其加工余量的確定 其他工序尺寸包括1個孔，1個槽，現(xiàn)僅分析主要的1個槽的加工余量及尺寸偏差。 精銑槽，Ra＝6.3um； 根據(jù)《機械加工工藝手冊》，按粗銑到精銑的加工為： 粗銑：9H11mm； 精銑：精銑。 3.6確定各工序切削用量及基本工時 3.6.1?工序20：粗銑端面B ?????機床：X52立式銑床 ??????刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 ?????銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： ?3.6.2?工序30：粗銑端面A ?????機床：X52立式銑床 ??????刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 ?????銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.6.3工序40：精銑端面B ???? 機床：X52立式銑床 ??????刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 3.6.4工序50：精銑端面A ?????機床：X52立式銑床 ??????刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 本工序機動時間 3.6.5工序60：粗鉆小頭孔 ?????機床：Z525鉆床 ??????刀具：鉆頭 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.6.6工序70：鉆、擴、鉸大頭孔 ? 機床：Z525鉆床 ??????刀具：鉆刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 刀具：麻花鉆、擴孔鉆 鉆孔(先由毛坯孔，鉆至) 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 擴孔 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.52，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.53，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 加工加油孔機動時間： 由于 本工序機動時間 鉸孔 切削深度： 進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.58，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.60，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 加工機動時間： 3.6.7工序80：粗銑小頭槽 ???? 機床：X62W立式銑床 ??????刀具：鋸片銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.6.8工序90：精銑小頭槽 ???? 機床：X62W立式銑床 ??????刀具：鋸片銑刀 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 由工序3可知： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.6.9工序100：鉆大頭徑向孔φ4?????? 機床：Z525鉆床 ??????刀具：麻花鉆 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 切削深度： 進給量：根據(jù)參考文獻[7]中表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]中表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（2-1）有： ，取 實際切削速度，由式（2-2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： ，式（2-8） 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 3.6.12工序：倒角 ?????機床：Z525鉆床 ??????刀具：倒角鉆頭 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 4、 專用夾具設計 由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設計專用夾具。 ? 4.1定位方案的確定 4.1.1工序要求 本次設計主要是針對鉆,鉸φ38孔的夾具，它將用于Z525鉆床。 該工序要求中心線與端面（有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經(jīng)過精銑，精度比較高，因而工序基準為端面A，為了便于臥式轉床加工，選取適當?shù)亩ㄎ换鶞?，保證其加工要求。夾具設計應首先滿足這些要求，在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下，還應考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性。加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，并且夾具體應具有較好的剛性。 ??4.1.2定位方案設計分析 如圖所示，為了加工通孔，必須使其完全定位。因此初步的設計方案如下,首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣水平放置，便于臥式鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。 4.1.2定位分析 如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。 在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉，y軸的旋轉三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉，這樣6個自由度全部被限制。定位面板如附圖A1圖紙——手柄座夾具體裝配圖所示。 ?4.1.3定位誤差分析 定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對于夾具設計中采用的定位方案，，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的1/3—1/2，即可認為定位方案符合加工要求。 對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證油孔軸線距側面13mm，保證油孔軸線通過兩孔軸線及兩側面的對稱面。 對于本工序要求，定位基準與工序基準同為兩孔中心線，故基準不重合誤差為0?；鶞饰恢谜`差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔的表面精度都達到Ra3.2mm，都經(jīng)過精鉆，故基準位置誤差也可以忽略，只要兩V型塊的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是很小的。 綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。 ? 4.1.4定位元件的型號，尺寸和安裝方式 4.1.4.1支撐面 在定位板面上做成一個支撐面，經(jīng)過精銑得到精度較高的平面。 4.1.4.2 V型塊 本設計方案選用一個固定V型塊和一個滑動V型塊，查《課程設計指導教程》，確定v型塊為GB2205-1999標準，其相關尺寸見下圖3： 4.2夾緊方案的確定 ?4.2.1夾緊裝置的設計 夾緊力方向原則： （1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置； （2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小； （3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。 夾緊作用點原則： （1）夾緊里的作用點應正對夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉； （2）夾緊力的作用點應正對工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理分布夾緊點位置等措施來實現(xiàn)； （3）夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減少工件的夾緊力，防止加工過程中可能產(chǎn)生振動。 根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定夾緊方式。 本設計方案選用的是螺旋夾緊機構，夾緊方向水平向右，通過螺栓的轉動，帶動固定在滑動V型塊上面的方塊螺母向右移動，進而作用在工件φ30mm外圓面上，實現(xiàn)夾緊，具體夾緊裝置的布置見A1圖紙。這種夾緊方式和夾緊裝置簡單實用，且對于大批量生產(chǎn)能較快裝夾工件，勞動強度較小，成本低，簡單可靠。 ?4.2.2夾具的操作及維護 安裝工件時，應先將螺栓轉動退出足夠的行程空間以便于安裝工件，然后使工件的φ30mm外圓面套在滑動V型塊上，外φ54mm外圓面套在固定V型塊上，將端面A緊靠在定位板上的支撐面上，這樣工件以端面A為定位基準安裝。工件裝好后，轉動螺栓，使滑動V型塊靠緊φ30mm外圓面并夾緊工件。加工完成后松開工件，只需反向轉動螺栓，即可取下工件。 夾具在使用中，應注意檢查鉆套的磨損情況，如果磨損后不能精確保證加工精度，則需要更換鉆套。本夾具V型塊是受力部件，夾緊時檢查其是否發(fā)生受力變形，如有變形，應及時設法修正，才能保證加工精度。為使其變形減小，需要嚴格控制螺桿的夾緊力。 小結 本次課程設計是在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性復習，是一次對我們所學的專業(yè)基礎知識的掌握情況的重要考察和檢驗，更是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際，分析并解決問題能力的重要內(nèi)容和階段。使我更好的掌握了CAD制圖軟件。 參考文獻 1??徐洪本 ．機床夾具設計手冊．遼寧科技大學出版社．2004.3 2??鄧文英等．金屬工藝學．高等教育出版社．2008.4 3??付風嵐等．公差與檢測技術．科學出版社．2006.9 4??王先逵等．機械加工工藝手冊．機械工業(yè)出版社．2007.9 5??陳宏鈞．金屬切削速算手冊．機械工業(yè)出版社．2007.9 19