院 別： 機電學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 日 期： 2目錄機床夾具設計課程設計任務書 ..........................................2序言 ................................................................3一、零件的分析 ......................................................31、零件的生產類型 ...............................................32、零件的工藝分析 ...............................................4二、工藝規(guī)程設計 ....................................................51、毛坯的選擇及毛坯的余量確定 ...................................52、基準的選擇 ...................................................63、制定工藝路線 .................................................64、工序內容設計 .................................................8三、銑床夾具設計 ...................................................121、設計任務 ....................................................122、夾具方案分析 ................................................122.1 工件的定位方案分析 .......................................122.2 加緊方案分析 .............................................132.3 夾具體設計 ...............................................14四、設計小結 .......................................................15參考文獻 ...........................................................163機床夾具設計課程設計任務書一．設計題目： 設計連桿蓋銑下地面（連桿蓋與連桿體的剖分面）專用夾具設計（生產綱領：大批量）二．設計要求：（上交電子文件和紙資文件）零件圖 1 張工序圖 1 張專用夾具裝配圖 1 張夾具體零件圖 1 張課程設計說明書 1 份三、時間：二周(2010～2011 學年度第二學期的第十四、十五周)四、設計步驟及要求：第一部分 檢驗、分析1．檢驗、分極零件圖繪制零件圖，分析視圖是否完整，是否有不合理之處2．零件技術經濟分析哪些面是重要表面，哪些面的技術要求較高，哪些面有位置精度要求第二部分 制定工藝路線1．毛坯的選擇及毛坯余量確定2、基準的選擇3．制定工藝路線，填寫工藝過程卡第三部分．夾具的設計1．確定加工部位，分析技術要求2．確定定位方案1）.選擇定位元件，包括尺寸和公差42）.分析定位的合理性，判斷有無欠定位和過定位3．確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結構第四部分．夾具結構設計1. 夾具體及其它零件設計，確定夾具詳細結構。2. 定位誤差計算第五部分．夾具體繪制總裝圖繪制，零件圖繪制序言本課程設計是在學完了機械制造技術基礎和大部分專業(yè)課的基礎上進行的。本設計是根據學生的實際能力以及結合現(xiàn)代技術的發(fā)展趨勢綜合考慮而做的，主要培養(yǎng)學生綜合運用學過的知識，獨立地分析和擬定一個零件的合理工藝路線，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法。學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力，培養(yǎng)學生熟悉和應用各種手冊、圖片、設計表格等技術資料，以便掌握從事工藝文件的方法和步驟，培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教。5一、零件的分析1、零件的生產類型根據所給要求，以確定，本兩件加工屬大批量生產。2、零件的工藝分析圖 1.連桿蓋零件圖此零件為連桿合件之一——連桿蓋，連桿蓋的視圖完整，尺寸、公差及技術要求齊全。此零件形狀結構較為簡單，零件各表面的加工并不困難，但是基準孔 ?81+0.021 0mm 以及小頭孔要求表面粗糙度 Ra1.6μｍ偏高。基本思路6為先加工大頭孔再以其為基準來加工小頭孔。在小頭孔中間的大的溝槽需要用R67mm 刀具去加工，同樣在加工大頭孔內表面的溝槽時也要用特殊的 R25mm的刀具去加工。此外還應該注意：1.該連桿蓋為整體鑄造成型，其外形可不再加工，根據 GB/T 6414-1999 的規(guī)定，鑄件尺寸公差代號為 CT 公差等級分為 16 級，由于零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復雜，為大批量生產，從減少加工難度來說，經查機制工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。2.連桿小頭孔對 A 基準的平行度公差為 0.01mm。3.大頭孔兩端的臺階面對 B 基準的對稱度公差為 0.3mm。4.小頭孔中間的溝槽，對基準 B 的對稱度為 0.2mm。5.鑄件毛坯需要經過人工時效處理。6.材料 QT450-10 。7.連桿大小頭孔平行度的檢驗，可采用穿入專用心軸，在平臺上用等高的 V 型塊支撐連桿大頭孔心軸，測量大頭孔心軸在最高位置時兩端的差值，其差值一半即為平行度誤差。二、工藝規(guī)程設計1、毛坯的選擇及毛坯余量確定在各類機械中，連桿蓋為為傳動件,由于其在工作時處于運動中，經常受沖擊和高壓載荷，要求具有一定的強度和韌性。該零件的材料選擇 QT450-10，零件的輪廓尺寸不大，形狀不是很復雜，為成批量生產模型，從減少加工難度來說，經查機制工藝手冊，毛坯采用鑄造成型。因為零件形狀并不復雜，但為減小加工時的切削用量和提高生產效率，節(jié)約毛坯材料，毛坯形狀可以與零件形狀接近。即外形做成臺階形，內部孔鑄造出。 確定機械加工余量，及毛坯尺寸：71）確定機械加工余量（1）鑄件質量：零件表面無明顯的裂紋等缺陷。（2）加工精度：零件除孔以外的各表面為一般加工精度。(3) 機械加工余量。根據鑄件質量、形狀，以及各個加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下表：毛坯尺寸和余量加工表面 基本尺寸 mm 毛坯尺寸 mm 單邊總加工余量 mm小頭孔直徑 ? 20 ? 10 5大頭孔直徑 ? 81 ? 70 5.5零件厚度 43 46 1.5大頭孔兩端深度 3.5 0 1.75鑄造圓角 R3-R52、基準的選擇該零件是帶孔的盤狀零件，孔是其設計基準，為避免由于基準不重合而產生誤差，應選孔為定位基準，即選 ?81+0.021 0mm 孔及一端面為加工精基準。由連桿蓋有孔、溝槽等都需加工，而孔作為精基準應先加工，因此選外圓及一端面為粗基準。3、制定工藝路線1）.表面加工方法的確定8該零件的加工面有內孔、端面、小孔及槽等，材料為 QT450-10。參考有關資料，其加工方法的選擇如下:毛坯的兩端面應該互為基準加工，表面粗糙度為 Ra3.2μｍ，需粗銑-半精銑。大頭孔 ?81+0.021 0mm：內表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進行粗鏜-精鏜。小頭孔 ?20+0.023 0mm：內表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需進行擴-半精鉸。大頭孔內溝槽：表面粗糙度為 Ra6.3μｍ，一次成型磨即可。切割面：表面粗糙度為 Ra1.6μｍ，需精銑。兩臺階面:底面為 Ra6.3μｍ，側面為 Ra1.6μｍ，故采用粗銑臺階面后，對側面進行精銑并保證距離尺寸 94 0 +0.02mm，以及對稱度 0.3mm A。兩個螺紋孔的加工：鉆-鉸孔。小頭孔的大溝槽采用 R67mm 的成型銑刀去加工。大頭孔內表面的溝槽采用 R25 的砂輪磨削。小頭孔里面的溝槽用精細的鏜刀加工。3）.確定工藝路線連桿的加工工藝路線一般是先進行外形的加工，再進行孔、槽等加工。連桿的加工包括各側面和端面的加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，連桿蓋加工可按下面工藝路線進行。工序 1：鑄造毛坯。工序 2：無損探傷，查是否有夾渣，氣孔，疏松等缺陷。工序 3：清理毛刺、飛邊，涂漆。工序 4：人工時效處理。9工序 5: 精銑連桿大小頭兩平面，互為基準（加工中多翻轉幾次）至尺寸 43-0.20 -0.36 mm。工序 6：粗鏜大小頭孔，分別為 ?78±0.05mm, ?17±0.05mm.工序 7：選擇一個面為基面，以基面定位，精鏜大頭孔到 ?81+0.021 0mm。并定其軸線為基準 A。工序 8：以大頭孔、基面定位，借助側面裝夾工件，精鏜小頭孔至?20+0.023 0mm。并保證中心距為 85+0.1 0mm，以及對基準 A 的平行度為 0.01mm。工序 9：磨大頭孔內表面的溝槽，砂輪為 R25mm，磨削深度 2.5mm。車倒角 1*45度。工序 10：以基面、連桿體側面和分割面裝夾工件，銑削兩個臺階面，保證臺階面的距離為 94 0 -0.023mm，深度 8.5+0.05 0mm，以及對基準 A的對稱度為 0.3mm。工序 11：鉆兩邊的底孔 ?10mm，保證中心距為 110±0.15。工序 12：由鉗工鉸孔 2-M12-6H。工序 13：以連桿臺階面、基面定位裝夾，銑削溝槽 寬 15+0.15 +0.05mm，R67mm 的盤形銑刀。對基準 B 的對稱度為 0.2mm。工序 14：用精細的鏜刀鏜內溝槽 直徑 ?21+0.28 0mm，寬 1.1+0.12 0 mm，兩溝槽距離 37+0.15 0mm。工序 15：車倒角 0.5*45 度。工序 16：檢查各個部分的尺寸和精度。工序 17：組裝入庫。104、工序內容設計1) 選擇加工設備與工藝裝備。(1) 選擇機床。a.工序 9、15、是車倒角。該零件外廓尺寸不大，選用 CA6140 臥式車床即可。b.工序 5、10 為粗銑、半精銑、精銑。由于加工的零件輪廓尺寸不大， ，故宜在普通銑床就可以。選用立式銑床 X5020B 型銑床。c.工序 6、7、8 為粗鏜、精鏜。從加工要求及尺寸大小考慮，選用臥式鏜床 T611A。 d.工序 9 是用 ?50mm 的砂輪去磨，需要組合夾具，用內圓磨床考慮到孔的大小用 M2110 內圓磨床。e.工序 10 因為要將連桿鋸斷，工件尺寸不是很大，用臥式銑床 X6012。f.工序 11 鉆孔考慮孔的尺寸等技術要求，采用立式鉆床 Z5125A。g.工序 13 考慮到加工位置和技術要求需要用臥式銑床 X6012。h.工序 14 加工內溝槽，用微型鏜刀加工，由于是回轉體 采用車床CA6140。 (2) 夾具。組合夾具和普通的三抓、四爪卡盤就可以。(3) 選擇刀具。在工序 9 需用到 R25mm 的砂輪。工序 15 需要刃口小于1.1mm 的細小鏜刀。(4) 選擇量具。本零件屬于大批量生產，采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的精確度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。a.各工序的量具見下表工序 加工面尺寸 尺寸公差 量 具115、9、14、1543 0.16 分度值 0.02，測量范圍 0~150 游標卡尺6 ?78、?17 0.05 普通游標卡尺7、8、12 ?81 0.021 分度值 0.001，測量范圍 0~150 游標卡尺b.選擇加工槽所用量具。均可選用分度值 0.02mm，測量范圍 0~150mm游標卡尺進行測量。2）確定工序尺寸(1)確定圓柱面的工序尺寸。查表可以得出該零件圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表工序雙邊余量/mm 工序尺寸及公差/mm 表面粗糙度/μｍ加工表面粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精精毛坯兩側面 1.5 0.5 43.5+0.02 -0.0243-0.20 -0.366.3 3.2大頭孔 2.5 0.5 ?80+0.05 -0.05?81+0.021 06.3 1.6小頭孔 2.5 0.5 ?19.5+0.33 -0.05?20+0.023 06.3 1.6臺階側面 0.5 94 0 -0.0231.612臺階底面 3.5 3.5+0.05 06.3根據生產綱領和零件結構選擇毛坯：零件毛坯材料選擇為 QT450-10, 生產類型為大量生產，采用鑄造毛坯。毛坯兩側面的加工余量：鑄造件的機械加工余量查表《機械加工工藝手冊》表 2.3—5，其單邊余量規(guī)定為：1 mm精銑兩側面：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3—39，其余量值規(guī)定為0.5mm鑄造毛坯的基本尺寸為 根據《機械加工工藝手冊》表。m46123??2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差為 。m0.1粗銑外圓根據《機械制造工藝學》表 1-9，選得經濟精度為 IT12，再查《互換性與技術測量》表 1-8 和表 1-10 查的公差為-300 ?零件基本尺寸為： 43?零件粗銑后的尺寸：46—2=44mm零件精銑后的尺寸：44—1=43mm精銑后的尺寸與零件圖的尺寸相同： mm43?大頭孔的加工余量：鑄造件的機械加工余量查表《機械加工工藝手冊》表 2.3—5，其單邊余量規(guī)定為：2.5mm精車孔：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3—43，其余量值規(guī)定為 0.5mm鑄造毛坯的基本尺寸為 根據《機械加工工藝手冊》表m701258???2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差為 。m9.0粗車端面根據《機械制造工藝學》表 1-9，選得經濟精度為 IT9，再查《互換性與技術測量》表 1-8 和表 1-10 查的公差為-100 ?零件基本尺寸為： 81毛坯的名義尺寸為： m70??粗車后的尺寸： 07?精車后的尺寸應與圖紙要求尺寸相同： 81mm小頭孔的加工余量：13鑄造件的機械加工余量查表《機械加工工藝手冊》表 2.3—5，其單邊余量規(guī)定為：2.5mm精車內孔：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3—48，其余量值規(guī)定為 m.0粗車內孔根據《機械制造工藝學》表 1-9，選得經濟精度為 IT12，再查《互換性與技術測量》表 1-8 和表 1-10 查的公差為 250 m?零件基本尺寸為： 20m毛坯的名義尺寸為： 19??所以工序尺寸為：粗車后的尺寸： 1?精車后的尺寸應與圖紙要求尺寸相同： 20mm臺階底面銑臺端面：參照《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取 。表 3.2-27 粗銑平面時厚度偏差取 。m0.4~725.3 m28.0?精銑臺階面使其加工尺寸為 m023.94?零件基本尺寸：134mm鉆孔： m10?加工孔 1/8_12 管牙螺紋。毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表 2.3-71，現(xiàn)確定其余量為：g.確定銑小頭溝槽的工序尺寸。精銑可達到要求，則該工序尺寸：槽寬15+0.15 +0.05mm，槽深 R67。粗銑時，為半精銑留有加工余量：槽寬雙邊余量為 2mm，槽深余量為 2mm。則粗銑的工序尺寸：槽寬為 13mm，槽深為 R65mm 的圓。將以上結果填入機械加工工序卡內。14三、銑床夾具設計1、設計任務此次設計主要分為兩部分，一是對零件的機加工進行工藝規(guī)程設計，二是對工序進行專用夾具設計。此次夾具設計選擇連桿蓋臺階面下端面加工進行專用夾具設計。本夾具主要作來銑連桿體和連桿蓋分割面的臺階面底面，臺階底面與小頭孔軸心線有尺寸精度要求，臺階底面與螺栓孔應有垂直度要求和臺階底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。2、夾具方案分析2.1 工件的定位方案分析由零件圖可知，在銑臺階面之前，連桿的兩個端面、小頭孔及大頭孔的兩側都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選?81 小頭孔與連桿的端面為基準，但由于大頭孔不完整，難以用來較好的定位，所以采用小頭孔 ?20 定位。因為大小孔軸向方向不影響臺階面銑削精度，所以此方向可以不定位，而靠加緊機構固定，所以連桿蓋以大小頭孔及側面的 “兩孔”定位，屬于不完全定位，其中大頭孔做成與削邊銷作用相同的定位板，以避免過定位。由于大頭孔尺寸 ?81,沒有相應的削邊銷，由于是大批量生產，所以可以自制一個作用與削邊銷相同作用的“定位板” ，如下圖所示：15而小頭孔用定孔芯軸定位，元件如下圖所示：2.2 夾緊方案分析由于零件小，所以采用有壓緊手柄機構的螺母壓緊機構與壓板，裝卸工件方便、迅速。加緊機構用壓緊手柄機構與壓塊，如下圖所示：162.3 夾具體設計夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體圖如圖：夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。4) 切削力及夾緊力的計算切削力的計算：，由《組合機床》 （表 7-24）得：P= 24.05a= 2.=1902.538N夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》 （表 1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。定位誤差的計算: 由加工工序知，加工面為連桿的剖分臺階面。臺階底面對連接螺栓孔中心線應有垂直度要求；對剖分出來的臺階底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基準為小頭孔中心線，其設計計算如下：（1）確定定位銷中心與大頭孔中心的距離及其公差。此公差取工件相應尺寸的平均值，公差取相應公差的三分之一（通常取 1/5~1/3） 。故此尺寸為85?0.015。（2）確定定位銷尺寸及公差本夾具的主要定位元件為一固定銷，結構簡單，但不便于更換。該定位銷17的基本尺寸取工件孔下限尺寸 Φ20。公差與本零件在工作時與其相配孔的尺寸與公差相同，即為 Φ20 0 -0.012。（3）小頭孔的確定考慮到配合間隙對加工要求中心距 85?0.015 影響很大，應選較緊的配合。另外小頭孔的定位面較短，定位銷有錐度導向，不致造成裝工件困難。故確定小頭定位孔的孔徑為 20+0.023 0。5) 定位誤差分析對于連桿體蓋剖分臺階面深度 8.5+0.05 0 的要求，以 Φ20+0.023 0的中心線為定位基準，而其設計基準為大頭孔軸心線，屬“基準不重合” ，基準不重合誤差 Δjb=0.1，且由于定位面與定位間存在間隙，造成的基準位置誤差即為定位誤差，其值為：ΔDw=0.1+δD+δd+Δmin=0.1+0.023+0.012+0=0.135 mmΔDw－－剖分面的定位誤差δD――工件孔的直徑公差δd――定位銷的直徑公差Δmin――孔和銷的最小保證間隙因此工件在加工過程中能夠保證加工精度要求。四、設計小結此次機械設計制造工藝及機床夾具課程設計主要是對連桿蓋加工工藝規(guī)程與夾具設計，在設計過程中要通過對零件進行分析，選擇基準，擬定合理的工藝路線，再次選擇加工設備及切削用量，即而確定主要表面不同加工時的工序尺寸及公差，填寫過程卡，工序卡，通過相關文獻手冊的查閱，擬定合理的工件定位方案，并分析夾具方案，對刀方案的確定，設計出一套針對于工件銑削臺階底面定位專用夾具，并完成對夾具體裝配圖，零件圖的繪制。通過本次的課程設計，我將學到的理論知識，應用于實踐，學以致用，從中受益匪淺，使我明白了對零件加工時的流程，并大致了解了對相關標準件的查找及繪制，我更從此次設計中學到一絲不茍的工作作風，嚴謹，細致的工作18態(tài)度。在此要感謝在我課程設計過程中給我關心和幫助的老師同學們，謝謝！參考文獻[1]李旦等.機床專用夾具圖冊.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2005.[2]孫己德.機床夾具圖冊.北京.機械工業(yè)出版社.1984.[3]王啟平.機床夾具設計.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學出版社.2005.[4]吳拓等.機械制造工藝與機床夾具課程設計指導.北京.機械工業(yè)出版社.2005.[5]孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導.北京.冶金工業(yè)出版社.2002.