0 目錄 引言 第 1 章 等臂杠桿加工工藝規(guī)程設設計 .1 1.1 零件分析 .1 1.1.1 零件的作用 .1 1.1.2 等臂杠桿的主要加工表面及技術要求 .1 1.2 工藝規(guī)程的設計 .1 1.2.1 確定毛坯的制造形式 .1 1.2.2 等臂杠桿機械加工定位基準的選擇 .2 1.2.3 等臂杠桿的機械加工工藝過程 .2 第 2 章 等臂杠桿加工 2510m、 孔夾具設計 .4 2.1 加工 510、 孔夾具設計 .4 2.1.2 定位誤差分析 .4 2.1.3 切削參數(shù)和機動時間的計算與夾緊力分析 .5 2.2 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 .9 2.2.1 鉆套、襯套設計 .9 2.2.2 鉆模板及夾具體設計 .12 2.3 夾具精度分析 .12 2.4 本章小結(jié) .14 結(jié)論 .15 參考文獻 .16 附件 I 機械加工工藝過程卡 .17 附件 II 機械加工工序卡片 .18 全套畢業(yè)設計，聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 1 引言 機械的加工工藝及夾具的設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一 次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以 后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì) 量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工 操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上 質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。同時，好的夾具設 計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以 擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。 當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高 的要求。所以機械的加工工藝及夾具設計對即將進入工廠的機械類畢業(yè)生來說 很有必要。 在夾具設計過程中，通常是解決如下問題：表面加工方法的確定、定位基 準及定位方法的選擇、夾緊機構的選擇、夾具各零件的布置、加工精度的保證 等。一個好的夾具是將這些問題很好的協(xié)調(diào)好的一個統(tǒng)一整體，在此次的夾具 設計也正是向著這個目標靠近的。 2 第 1 章 等臂杠桿加工工藝規(guī)程設計 1.1 零件分析 1.1.1 零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的，要求零件的 配合要符合要求。 1.1.2 等臂杠桿的主要加工表面及技術要求 如圖 1-1 所示，等臂杠桿的主要加工表面有： 圓兩端面、 凸臺40m30m 表面、 、 、 孔等，主要技術要求為：25m108m 1.由 圓及 30mm 寬凸臺組成的上端面表面粗糙度為 ,4 6.aR 外圓下端面表面粗糙度為 ，兩平面位置為 。03.2aR0.45 2兩個 凸臺表面粗糙度為 ，與 外圓下端面位置分36. 別為 、 ，兩凸臺厚為 15mm。.100.358 3. 孔尺寸為 ，表面粗糙度為 ，并且后續(xù)各m0.52m 1.6aRm 孔對其軸線將有位置和平行度要求，即都以其為設計基準。 4. 孔尺寸為 ，表面粗糙度為 ，與其軸線與.10 3.2 孔軸線的平行度為 。25 5.兩個 孔尺寸為 ，孔軸線與 孔軸線距8.1508 5 ，平行度分別為 、 。840.mm0.1 3 圖 1-1 等臂杠桿零件圖 1.2 工藝規(guī)程的設計 1.2.1 確定毛坯的制造形式。 零件的材料 HT200?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較 好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為 2000 件，達到中批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸 不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金 屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造 和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 1.2.2 等臂杠桿機械加工定位基準的選擇 （1）粗基準的選擇： 由于表面粗糙度為 的大外圓端面是其他三個平面的設計基準，加3.2aRm 工精度要求較高，且表面粗糙度為 的另一端面切削面積較大，為保證6.a 此平面切削量的均勻，所以選用表面粗糙度要求為 的外圓端面作為粗6.3aRm 基準，先加工要求表面粗糙度為 的表面，在后續(xù)各面的加工過程中以.a 它為定位精基準，滿足了精基準中基準重合原則。 （2）精基準的選擇 為減小加工的誤差，在各工序中應盡量滿足基準重合的原則，即定位基準 與設計精準重合，以消除基準不重合誤差。所以 凸臺平面加工時應以表30 面粗糙度為 的大外圓端面為主要定位面，兩個 孔的加工應以3.2aRm8m 的大孔內(nèi)表面為主要定位面。25 1.2.3 等臂杠桿的機械加工工藝過程 (1) 等臂杠桿機械加工工藝過程的擬定： 等臂杠桿四個平面：粗銑半精銑精銑 4 等臂杠桿 大孔：擴孔鉸孔精鉸25m 等臂杠桿 小孔：鉆孔鉸孔精鉸10 等臂杠桿 小孔：鉆孔鉸孔精鉸8 檢驗 去毛刺 (2) 等臂杠桿機械加工的主要工序： 等臂杠桿加工生產(chǎn)線共 6 道工序，表 1-1 為其主要加工工序。 表 1-1 工序 號 工序名 稱 工序簡圖 設備 1 銑兩平 面 立式 銑床 2 銑凸臺 臥式 銑床 5 3 擴、鉸 大孔 鉆、鉸 小孔 立式鉆 床 4 鉆鉸小 孔 立式鉆 床 第 2 章 等臂杠桿加工 孔夾具設計2510m、 2.1 加工 孔夾具設計510m、 本夾具主要用來擴、鉸 大孔和 小孔。其中 孔尺寸精525m 度要求為 ，表面粗糙度要求為 ，其軸線是以后 、兩.6aR10 個 孔的設計基準。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本道工8 序為等臂杠桿加工的第三道工序，本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸 精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 2.1.1 定位方案的分析和定位基準的選擇 由零件圖 2-1 可知，兩孔位于零件 圓端面和寬 臺肩上，其有40m30m 尺寸精度要求和表面粗糙度要求并且 孔中心軸線為后續(xù)各孔的設計基準，25 6 因此需要其與端面有一定的垂直度要求。為了保證所擴、鉸的孔與側(cè)面垂直并 保證孔能在后續(xù)的孔加工工序中使各孔的加工余量均勻，根據(jù)基準重合、基準 統(tǒng)一原則。在選擇孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂 面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工 、25m 孔的定位基準應選擇 外圓端面及表面為主要定位基準限制工件的10m40m 五個自由度，用一個活動 V 形塊限制另外一個自由度實現(xiàn)完全定位，采用與活 動 V 形塊相連的螺旋夾緊機構夾緊。 圖 2-1 定位分析圖 2.1.2 定位誤差分析 由本夾具的定位分析圖可看出 孔的位置由 外圓來保證而而25m40m 而 外圓由鑄造得到，所以良好的鑄造及端面銑削精度是 孔壁厚40m 25 均勻的保證。 孔的位置和軸線對 孔軸線的平行度要求由兩個鉆套1 之間的位置來決定。 2.1.3 切削參數(shù)和機動時間的計算與夾緊力分析 孔加工25 一、擴孔： （1）擴孔鉆選用 標準高速鋼擴孔鉆，其幾何參數(shù)選擇為： 、24.7m 0r 、 、 、05rk10t （2）擴孔切削用量： 1確定進給量 ：查表得 取 0.70.84mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表 取 。.8/fr 2. 確定切削速度 及vn 查表得 2.3/mi表 查表得修正系數(shù)： 、1.0MVk.apvk 7 故 2.3/minMVapvvk表 表 01874.nrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 5/i 這時實際擴孔速度為 02.71.3/min1dnv 3機動時間 計算mt ， ，1wfmlltncot2wf rk14l 由 ， 得24.7d3d.723cot53.8fl 又有 ， ， 帶入公式得到：5wl0.8/fr/minr1fmtn5.27 二、鉸孔 （1）粗鉸 1 鉸刀：選用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：24.9m 、 、 。05r05rk 2 粗鉸切削用量： 確定進給量 ：查表得 取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表 取 。1./fr . 確定切削速度 及vn 查表得 5/miv表 查表得修正系數(shù)： 、1.0MVk.5apvk 故 7/minVapv表 表 01.72.3/i49nrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 15n 這時實際擴孔速度為 04.915.2/indv 機動時間 計算mt ， ，1wfmlltncot(30)2mf rk14l 由 ， 得24.7d4.9d24.97cot56.fl m 又有 ， ， 帶入公式得到：5wl1/fr5/inrfmtn6.0.32 8 (2) 精鉸 1 鉸刀：選用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：0.4265m 、 、 。05r0rk 2 精鉸切削用量： 確定進給量 ：查表得 并根據(jù) Z535 機床說明書，取ff表 。.9/fr . 確定切削速度 及vn 查表得 8/miv表 查表得修正系數(shù)： 、1.0MVk.8apvk 故 64/minVapv表 表 01.64./i25nrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 10n 這時實際擴孔速度為 257.8/indv 機動時間 計算mt ， ，1wfmlltncot(310)2mf rk45l 由 ， 得24.9d5d524.9cot.7fl m 又有 ， ， 帶入公式得到：5wl0.9/fr/inr1fmtn718i. 根據(jù)以上計算，切削用量及機動時間如下： 擴孔： 24,0./,275/in,1.3/minidfrvt 粗鉸： 9,.,19m,5.63 精鉸： 2,0./,0/in,7.8/in78imdfrvt 孔加工10m 一、鉆孔 （1） 、鉆頭：選用 標準高速鋼鉆頭9.8 （2）鉆孔切削用量： 1確定進給量 ：查表得 =0.360.44mm/r，ff表 由 ，所以 ，故/.5ld1.0lfk表 表 根據(jù) Z535 鉆床說明書，取 。.43/fmr 9 2. 確定切削速度 、軸向力 、扭矩 及切削功率vFMmP 查表得 , 13/min表 280N表 ，0.7N表M.45PKW表 查表得 的修正系數(shù)： 、v1MVk.lvk 故 .3/inVapvk表 表 01342/i9.8nrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 0mn 這時實際擴孔速度為 9.8412.3/in1dv 3.切削力及扭矩的修正系數(shù)，查表得： 、1.0MFk.Mk 故 28N表 表 .7m表 4.校驗機床功率 切削功率 40/).51.432MPnKKW表 （ 機床有效功率 4.836E 由此可知，選擇的鉆削用量可用 即 9.8,0.43/,0/min,./indmfrv 此時 217.FNPW 5機動時間 計算t ， ，取切入長度 1wfmlltn245fl 又有 ， ， 帶入公式得到：5l0.3/fmr40/inr1wfmt in.4 二、鉸孔 （1）粗鉸 1 鉸刀：選用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：9.2m 、 、 。05r05rk 2粗鉸切削用量： 確定進給量 ：查表得 取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表 取 。1./fr . 確定切削速度 及vn 查表得 5/mi表 查表得修正系數(shù)： 、1.0MVk.8apvk 10 故 15.0816.2/minMVapvvk表 表 0162/i9.nrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 3n 這時實際切削速度為 09.25016./in1dv 機動時間 計算mt ， ，1wfmlltncot(3)2mf rk145l 由 ， 得9.2d9.8d9.28cot.69fl m 又有 ， ， 帶入公式得到：5wl1/fr50/inr1fmtn.6043s （2）精鉸 1 鉸刀：選用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：0.138m 、 、 。05r05rk 2 精鉸切削用量： 確定進給量 ：查表得 取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，取ff表 。.9/fr . 確定切削速度 及vn 查表得 8/mi表 查表得修正系數(shù)： 、1.0MVk.65apvk 故 2/minVapvv表 表 015.26./inrd表 根據(jù) Z535 機床說明書，選擇 195n 這時實際擴孔速度為 06.123/indv 機動時間 計算mt ， ，1wfmlltncot(0)2mf rk145l 由 ， 得0d9.9.2cot.6fl m 又有 ， ， 帶入公式得到：25wl0/fr5/inr1fmtn.461.3i 根據(jù)以上計算，切削用量及機動時間如下： 11 鉆孔： 9.8,0.43/,40/min,12/min2idfrvt 粗鉸： .,.,5,65s 精鉸： 0,.9/,1/in,.123/in0.23imdfrvt 本道工序加工 時，由于 孔支撐面與擴、鉸進給方向相同、 5 對于 孔這一懸臂結(jié)構采用了推引式輔助支承，使得夾緊力只需提供用于平衡加工10m 時的扭矩即可，又由于夾緊采用了可提供較大夾緊力的螺旋夾緊機構，因此進行夾緊力計 算可以省略。 2.2 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 2.2.1 鉆套、襯套設計 1、 孔鉆套的設計25m 孔的加工需擴、粗鉸、精鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快9H 換鉆套。其結(jié)構如下圖 2-2 所示，以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求： 孔 分擴、粗、鉸三個工步完成加工。即先用 標準高速鋼擴孔鉆24.7m 擴孔，再用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀粗鉸孔,根據(jù) GB1133-84 可知，最后用24. 硬質(zhì)合金機鉸刀精鉸孔。0.45m 圖 2-2 快換鉆套圖 鉸孔鉆套結(jié)構參數(shù)如下表： 表 2-1 鉸工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表(mm) d H D 12Dh1m1r 12 公稱尺寸 允差 25 25 35 0.025 0.009 52 46 12 5.5 21 21 32.5 5 2、 孔襯套的設計5m 依據(jù)鉆套的設計可選擇襯套，固定襯套其結(jié)構如圖 2-3 所示： 圖 2-3 固定襯套圖 其結(jié)構參數(shù)如下表： 表 2-2 固定襯套數(shù)據(jù)表(mm) d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺 寸 允差 C 1 35 +0.050 +0.025 16 48 +0.033 +0.017 1 3 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這 些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構見夾具裝 配圖所示。 3、 孔鉆套的設計10m 孔的加工需鉆、粗鉸、精鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快7H 換鉆套，其結(jié)構如下圖 2-4 所示，以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求： 孔 分鉆、粗鉸、精鉸三個工步完成加工。即先用 標準高速鋼鉆9.8m 頭鉆孔，再用 標準硬質(zhì)合金機鉸刀粗鉸孔，根據(jù) GB1132-84,最后用9.2 硬質(zhì)合金機鉸刀精鉸孔。0.126m 13 圖 2-4 快換鉆套圖 鉸孔鉆套結(jié)構參數(shù)如下表： 表 2-3 鉸工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表(mm) D d H 公稱尺寸 允差 12 Dh1m1r 10 25 15 +0.018 +0.007 26 22 10 4 9 9 18 5 4、 孔襯套的設計10m 依據(jù)鉆套的設計可選擇襯套，固定襯套其結(jié)構如圖 2-5 所示 圖 2-5 固定襯套圖 其結(jié)構參數(shù)如下表： 表 2-4 固定襯套數(shù)據(jù)表(mm) 14 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 15 +0.034 +0.006 16 22 +0.028 +0.015 0.5 2 2.2.2、鉆模板及夾具體設計 鉆模板用于固定襯套、確定鉆孔位置，其形狀尺寸與夾具體密切相關。夾 具體需要考慮零件的形狀并將零件的定位、夾緊元件在滿足加工要求的基礎上 聯(lián)成一個整體。夾具圖如圖 2-6 所示 圖 2-6 夾具體 2.3 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加 工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此 在夾具設計中，當結(jié)構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計 15 算。 本道工序加工中主要保證大孔尺寸 及其表面粗糙度 、小0.52m 1.6m 孔尺寸 及其表面粗糙度 ，以及兩孔平行度公差 。0.15m 3.0 孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸為 所以滿足要20.52 .425 求，由于采用粗、精鉸加工能滿足表面粗糙度 的要求。1.6 孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸為 所以滿足要100.15 0.16 求，由于采用粗、精鉸加工能滿足表面粗糙度 的要求。3.2m 如圖 2-7 所示， 為鉆套的極限最大直徑， 為鉸刀的最小極限尺寸，maxDind 為兩者之間的最大間隙， 為鉆套長度， 為由于鉆套和鉸刀之間存在間隙L 而產(chǎn)生的軸線間最大夾角。則兩孔軸線間平行度誤差計算如下： 圖 2-7 鉸刀與鉆套間隙關系 兩孔軸線品行度誤差為 = +Y1y2 其中 為兩孔之間鉆套裝配后允許的平行度誤差， 為由于10.4ym 2y 兩鉸刀與鉆套間存在間隙而產(chǎn)生的平行度誤差，下面對 進行計算2y 對于 小孔有： ，由前面分析知 ， ，則arctn(/)Lmax10.8Dmin10.6d ， 。計算后得到0.23rct(/3)8 對于 大孔有：5m ，由前面分析知 ， ，則arct(/)max25.6min25. ， 。計算后得到.36Lrct(0/)06 由此得到 兩孔軸線的最大夾角為210、 算得 ，則兩孔的平行度誤差為：max105max. = =2ytn()小 孔 全 長 25tan(.1).4 則 = + =0.04+0.044= 滿足要求。 Y12y80m 2.4 本章小結(jié) 16 在本章中，夾具主要用來加工等臂杠桿兩個 孔。首先應明2510m、 確本夾具中的夾緊定位機構，在進行等臂杠桿兩個 孔加工工序、 時， 外圓端面已經(jīng)精銑。本道工序的定位基準應選擇表面粗糙度為40m 的 外圓端面和 外圓表面以此限制工件的五個自由度，3.2aR40 用一個活動 V 形塊限制另一個自由度的同時加緊工件，采用螺旋夾緊機構。然 后按照有關公式進行切削參數(shù)的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套 及鉆模板和夾具體進行設計，還應對夾具精度進行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都 有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質(zhì)零件的保證。所以對夾具 設計也是非常重要的。 17 結(jié)論 本次課程設計主要是對 CA6140 機床等臂杠桿的加工工藝及夾具設計。等臂 杠桿的加工工藝設計主要是進行零件的加工工藝路線，機械加工余量、切削用 量、基本工時的確定，夾具的設計主要是要設計出正確的定位夾緊機構。在本 設計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構也能達到定位夾緊 的目的，能保證加工工件的精度。此次設計在老師的指導下，通過多次對定位 夾緊機構的分析最終選擇采用 V 形塊和螺旋夾緊機構來實現(xiàn)零件的定位夾緊。 在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設計有關的知識有了更深的理解，增強 了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高， 為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。 18 參考文獻 1 王秀倫，邊文義等. 機床夾具設計. 北京：中國鐵道出版社，1984. 2 孫巳德. 機床夾具圖冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1983. 3 孟少農(nóng). 機械加工工藝手冊第 2 卷. 北京:機械工業(yè)出版社，1991. 4 張耀宸. 機械加工工藝設計手冊. 北京:航空工業(yè)出版社，1987. 5 楊昂岳.，鄒湘軍等. 機械制造工程學. 長沙:國防科技大學出版社，2004. 6 彭如恕，周榮安等. 現(xiàn)代工程制圖. 北京:國防工業(yè)出版社，2006. 7 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