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1 序言 綜合模塊 機(jī)制工藝及夾具 課程設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造技 術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課 并進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個 實踐性教學(xué)環(huán)節(jié) 這次設(shè)計使我能綜合運用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的 基本理論 并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識 獨立地分析和解決 了零件機(jī)械制造工藝問題 設(shè)計了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝 備 提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計能力 為今后的課程設(shè)計及未來從事的工作打 下了良好的基礎(chǔ) 這次課程設(shè)計中 我所選的零件是 手柄 完成該零件的機(jī) 械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設(shè)計 在加工時 零件的配合 部分需進(jìn)行精加工 保證其配合準(zhǔn)確 提高車床的綜合性能 又因 為被加工零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 加工難度大 需進(jìn)行專用夾具的設(shè) 計與裝配 由于能力所限 經(jīng)驗不足 設(shè)計中還有許多不足之處 希望老 師多加指教 一 零件的分析及生產(chǎn)類型的確定 1 零件的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目知 Qn 5000 件 年 結(jié)合生產(chǎn)實際 備品率 和廢品率 可以取為 5 0 5 由此可得 該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 2 年件 513 0 5 1 5 0 Qn N 查表可知其屬輕型零件 生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn) 二 零件毛坯的設(shè)計 1 選擇毛坯 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)可知 手柄屬中大批量生產(chǎn) 零件形狀為全圓 柱體 可選零件材料為 45 毛坯制造選用鑄造毛坯 這樣毛坯與 成品相似 加工方便 省工省料 為了提高生產(chǎn)率 鑄造方法選 用砂型鑄造 且為機(jī)器造型 2 確定毛坯尺寸 適用于機(jī)械加工表面粗糙度 Ra 1 6 m Ra 6 3 m 的表 面 余量要適當(dāng)增大 分析零件 各加工表面均為 Ra 1 6 m 因此這些表面的 毛坯尺寸只需要將零件的尺寸加上余量值即可 圖 2 根據(jù)零件尺寸計算的毛坯尺寸 三 零件的加工工藝設(shè)計 1 定位基準(zhǔn)的選擇 本零件是不規(guī)則多孔零件體 其右端面是設(shè)計基準(zhǔn) 亦是裝配 基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn) 為了避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差 應(yīng)選右 端面為定位基準(zhǔn) 即遵循 基準(zhǔn)重合 的原則 2 零件表面加工方法的選擇 3 本零件有平面 內(nèi)孔 外圓柱面 螺紋等加工 材料為 45 以公差等級和表面粗糙度要求 參考本指南有關(guān)資料 其加工方法 選擇如下 1 右端面 右端面為精基準(zhǔn)加工其它表面 表面粗糙度為 Ra3 2 加工m 方法為先粗車后精車 2 左端面 未注公差尺寸 根據(jù) GB1800 79 規(guī)定其公差等級按 IT14 表 面粗糙度為 Ra6 3 由于毛坯上已經(jīng)鑄造出孔留出加工余量 所m 以選擇先擴(kuò)孔再鉸孔即可達(dá)到要求 3 未注公差尺寸 根據(jù) GB1800 79 規(guī)定其公差等級按 IT14 表 面粗糙度為 Ra3 2 只需用 6mm 麻花鉆直接在其位置鉆孔即m 可 4 公差等級為 IT6 表面粗糙度為 Ra1 6 加工方法可采用粗 車 精車 精磨 5 這兩個孔用于聯(lián)接油管 用于輸通油液 密封性需要比較 高 連結(jié)部分采用螺紋聯(lián)接 由于毛坯中這兩孔是鑄為實心 所 以此部分的加工為先锪沉頭孔 然后在其位置鉆 13 孔 接著擴(kuò) 孔到 14 深 13mm 4 3 擬訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點 應(yīng)當(dāng)是使其零件的幾何形狀 尺寸 精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)中已 經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下 可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾 具 除此之外 應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果 以便使生產(chǎn)成本盡量下降 濾油器體加工包括各圓柱面 孔及端面的加工 按照先加工 基準(zhǔn)面及先粗后精的原則 該零件加工可按下述工藝路線進(jìn)行 工序 機(jī)器砂型鑄造毛坯 工序 檢驗 清砂 工序 熱處理 工序 粗車外圓 工序 粗車左端面 工序 粗車右端面 工序 擴(kuò) 6 孔 工序 擴(kuò) 2 4 孔 工序 擴(kuò) 10 孔 工序 精車外圓 工序 锪平 26 工序 精車內(nèi)孔 10 工序 精車內(nèi)孔 13 工序 銳邊倒角 工序 檢驗 5 4 工藝方案的比較與分析 四 是分散工序 工藝安排合理 能滿足用通用機(jī)床加工并達(dá) 到精度的要求 除了選擇萬能性通用機(jī)床加工外 還要設(shè)計一 些專用夾具 提高加工要求和質(zhì)量工序設(shè)計 1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 1 選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床 工序 屬于備坯階段 不屬于切削加工 由專門的 車間負(fù)責(zé) 工序 粗車左端面 選用臥式車床就能滿足要求 本零件外廓尺寸 不大 精度要求不是很高 根據(jù)工廠內(nèi)的現(xiàn)有設(shè)備一般最常用 CA6140 型臥式車床加工 工序 先锪 30 內(nèi)孔面 再擴(kuò) 38 內(nèi)孔 精度要求不高 選用立式 鉆床進(jìn)行加工 工序 粗車 48 外圓柱面 在切退刀槽 加工中需要換刀具 刀架 最好是換位的 所以選擇 CA6140 最經(jīng)濟(jì) 工序 鉸 38 內(nèi)孔 內(nèi)孔倒角 選鉆床進(jìn)行加工 6 工序 精車 48 外圓 選用 CA6140 進(jìn)行加工 工序 鉆 3 9 通孔 由于是通孔 刀具進(jìn)給深度可以不嚴(yán)格控制 在其位置鉆通孔即可 選用立式加工中心 只要在專用夾具上設(shè) 計好對刀塊 然后執(zhí)行程序就可以加工出 3 個 9 通孔了 工序 x 磨左端面 表面粗糙度 Ra1 6mm 沒有要求與中心線的垂直 度 所以選用普通的端面磨床即可加工達(dá)到要求 工序 加工進(jìn) 出 油口孔 選用搖臂鉆床進(jìn)行加工 工序 精磨 48 外圓 公差等級為 IT6 表面粗糙度為 Ra1 6mm 精度要求比較高 所以這里選用外圓磨床進(jìn)行加工 2 選擇夾具 工序 選用三爪自定心卡盤 工序 都選用專 用夾具 3 選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具 7 在車床上加工的工序 一般選用硬質(zhì)合金車刀 切刀槽宜選用高速鋼 為提高生 產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性 應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位車刀架 在鉆床上機(jī)加工的工序 麻花鉆 锪頭鉆 倒孔鉆等 3 選擇量具 加工部分的量具 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 工序 卡尺 螺紋塞規(guī) 工序 卡尺 螺紋塞規(guī) 工序 千分尺 檢驗部分的量具 檢查內(nèi)容 測量工具 砂眼 清砂是否干凈 裂縫 觀察表面及磁力探傷 軸向尺寸 卡尺 外圓徑向尺寸 外徑千分尺 8 角度 角度卡尺 孔內(nèi)徑 內(nèi)徑千分尺 檢查粗糙度 專用儀器 檢查配合表面精度 專用儀器 確定工序尺寸 根據(jù)各原始資料及制定的零件加工工藝路線 采用計算與查 表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量 中間工序公差按經(jīng)濟(jì)精度選 定 上下偏差按入體原則標(biāo)注 確定各加工表面的機(jī)械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 手柄 零件材料為 45 毛坯的重量約為 1 1 千克 生產(chǎn)類型 為中批或大批 采用機(jī)械砂型鑄造毛坯 1 確定圓柱面的工序尺寸 38 30 11 3 9 由于無特殊加工精度等 在滿足其表 面粗糙度的條件下直接鉆孔或擴(kuò)孔來完成 外圓柱面 46h6 和 46 46 粗糙度為 Ra6 3 精度等級為 IT14 考慮其長度為 14mm 因 為砂型鑄造等級為 IT14 左右 能滿足加工需求 因此直接鑄造成型 48h6 所需精度要求高 需進(jìn)行粗車 精車 精磨 精車此時 直徑余量為 0 9mm 精磨此時直徑余量為 0 1mm 剩下的粗車時直 徑余量為 52 4 48 0 9 3 4mm 能滿足加工要求 考慮 48h6 長度 9 為 40 精度等級為 14 由鑄造直接完成 48h6 的外圓柱面的加工 余量表如下 表 3 48h6 外圓柱面的加工工序尺寸 單位 mm 工序名稱 工序雙邊余量 工序公差 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 精磨 0 1 IT6 0 0 016 48 016 48 精車 0 9 IT7 0 0 025 48 1 025 粗車 3 4 IT11 0 0 160 49 16 9 毛坯 F 0 3 6 52 4 84 2 確定軸向工序尺寸 如圖 4 所示 圖中尺寸均未標(biāo)注公差 均按毛坯公差等級確定為 IT14 圖 4 工序軸向尺寸 10 L2 工序尺寸按 L1 的工序尺寸確定 粗車余量為 2 8mm 工序 尺寸為 102 5mm 粗糙度精度為 Ra6 3 精磨端面余量為 0 5mm 工序尺寸為 102mm 粗糙度為 Ra1 6 L3 和 L4 由鑄造直接完成 L3 40mm L4 14mm L6 由 锪 30 孔工序一次加工 L6 70mm L5 由第一次擴(kuò) 38 孔完成 L5 65mm 五 夾具的設(shè)計 本夾具是工序 XI 的專用夾具 所設(shè)計的夾具裝配圖如附圖 3 所示 夾具體零件圖如附圖 4 所示 有關(guān)說明如下 1 工件的定位 1 定位方案 本工序加工要求保證的位置精度主要是 11 中心線與 26 沉頭 孔平面的交點 F 到 A 面的尺寸 94IT14 即 根據(jù)基準(zhǔn)重m435 09 合原則 應(yīng)選端面 A 為主要定位基準(zhǔn) 該工序鉆斜孔時受力不大 但受力不平衡 所以要實現(xiàn)完全定位 在此可以用 一面兩孔 定 位原則 已知端面 A 為主要定位基準(zhǔn) 然 圖 6 工件的定位與夾緊 后可以再選 38 孔和下面的 9 孔作為定位孔 端面 A 可以限制 3 個 自由度 38 孔與定位銷配合可以限制 2 個自由度 9 孔與定位銷 配合可限制 1 個自由度 即實現(xiàn)完全定位 11 2 計算定位銷尺寸 a b 圖 7 定位銷 38 孔選用圓柱銷定位 9 孔選用菱形銷定位 下面只計算定 位銷的配合尺寸 其余尺寸按標(biāo)準(zhǔn)查表 確定兩銷中心距 按 IT14 查表 得 9 孔的公差為 0 36mm 38 孔的公差為 0 62mm 取孔的中心偏差等于孔的公差的 1 5 則 9 孔的中心偏差 為 38 孔的中心偏差為 那么兩m072 5136 m124 056 孔中心距偏差為 兩孔偏差較大 那么兩mLD098 214 07 銷中心距的偏差為 Ld 33 確定圓柱定位銷直徑尺寸 1d 取 mk08 2162 確定菱形銷寬度 b 和 B 值 如圖 7 b 所示的菱形銷 查表可得 b 4mm B 7mm 計算菱形銷的直徑尺寸 2d mDbL 16 09 3 08 4 22min d 84 16 min22 取偏差為 g6 查表得 mm21 0305 284 d 上述式中的 12 削邊銷與孔配合的最小間隙 單位為 mm min2 b 削邊銷的寬度 單位為 分別為工件上兩孔中心距公差和夾具上兩銷中心距公差 LdD 單位為 mm 工件上削邊銷定位孔直徑 單位為 mm 2 削邊銷直徑尺寸 單位為 mm d 2 夾緊裝置 入圖 8 所示 這是專門設(shè)計的夾緊元件 參見夾具裝配圖 把 夾緊元件套入零件的外圓柱面 然后順時針旋轉(zhuǎn)將套筒的兩翼卡入 夾具體的契形口中 契形口是按一定角度設(shè)計的 可讓兩翼受力時 產(chǎn)生摩擦力而自鎖 達(dá)到夾緊作用 圖 8 契形雙翼套筒 3 定位誤差分析 如圖 6 所示 所加工的是 11 斜孔 本工序加工要求保證的位置精度主要是 11 孔中心線與沉頭孔平面的交點到左端面 A 的尺寸 m435 09 由于左端面 A 是主要定位基準(zhǔn) 那么定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重 13 合 0 jb 由于定位副制造誤差引起的定位誤差是受兩定位銷影響的 在 左端面 A 平面方向移動的定位誤差由 38 圓柱銷確定 由于圓柱 銷與 38 孔為過盈配合 所以 繞端面 A 的垂直線旋轉(zhuǎn) 01 jw 方向的定位誤差由 9 菱形銷確定 9 孔的尺寸為 菱 m180 9 形銷為 mm 那么 由上述得12 039 jw3 82 由三角函數(shù)關(guān)系換算成mjwjjw31 0 21 尺寸方向得 那么m45 0 jw7 該方案的定位誤差小于該工序尺jwjbdw7 寸制造公差 087mm 的 1 3 該定位方案可行 m29 038 4 對刀裝置 如裝配圖所示 由專用夾具的定位與夾緊 11 變?yōu)樨Q直孔 只要讓鉆頭豎直進(jìn)給加工就可以了 由于零件是斜著安裝到夾具上的 為了方便裝卸工件 把鉆模 板設(shè)計成鉸鏈翻開式的 已知生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn) 而且鉆好 11 孔后好要進(jìn)行擴(kuò) 孔與攻絲 就需要更換刀具 所以選用快換鉆套比較合適 5 夾具體 工件的定位是由夾具體的斜面和兩個可換定位銷連接起來的 然后通過雙翼套筒卡在夾具體的契形口里實現(xiàn)夾緊 通過鉆模板連 接套筒和夾具體 實現(xiàn)對刀 這樣該夾具便有機(jī)連接起來 實現(xiàn)了 14 定位 夾緊 對刀等功能 6 結(jié)構(gòu)特點 該夾具結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 自鎖實現(xiàn)的 而鉆模板用鉸鏈翻開式 解決了空間問題 使工件裝卸 變得方便 本夾具更換鉆套后 又可以進(jìn)行 16 擴(kuò)孔和 M18X1 5mm 攻絲 的工位 六 設(shè)計小結(jié) 這是我大學(xué)期間 在學(xué)完全部課程和生產(chǎn)實習(xí)之后的又一次實 踐性學(xué)習(xí) 經(jīng)過了 3 個星期努力 我終于完成了任務(wù) 在這次課程設(shè)計中 使我懂得了運用學(xué)過的知識 把理論融入 到實踐中 以前在課本中不明白的很多問題 也得到了徹底的解決 這次課程設(shè)計主要是根據(jù)要求設(shè)計工藝和某道工序的專用夾具 設(shè)計工藝與設(shè)計夾具 我都是第一次實踐 經(jīng)過老師的指導(dǎo) 我都 順利完成了 在課程設(shè)計中 我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理 要實事求是 要以花錢少辦好事為原則 這樣才能成為一名優(yōu)秀的 設(shè)計人員 在此 感謝學(xué)校和各位老師給了我這個難得的學(xué)習(xí)機(jī)會 我將 會更努力地完成我的學(xué)業(yè) 為校爭光 15 2008 年 12 月 18 日 七 參考文獻(xiàn) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 主編 宗凱 化學(xué)工業(yè)出版社 機(jī)械制造工藝學(xué) 主編 陳明 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 主編 鄒青 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊 主編 吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社