【钻孔夹具】杠杆臂加工工艺及夹具设计（含全套CAD图纸）

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 XX学院 机械加工工序卡 产品型号及规格 图 号 名 称 工艺文件编号 4/5 杠杆臂 材料牌号及名称 毛坯外型尺寸 HT200杠杆臂 零件毛重 零件净重 硬 度 220HBS 设 备 型 号 设 备 名 称 Z525 钻床 专 用 工 艺 装 备 名 称 代 号 专用夹具 机动时间 单件工时定额 每合件数 5min 1 技 术 等 级 冷 却 液 中 工序号 工步号 工 序 及 工 步 内 容 刃 具 量 检 具 切 削 用 量 代 号 名 称 代 号 名称 切削速度（米/分） 切削深度（毫米） 进给量（毫米/转） 转速（转/分） 7 1 以ømm孔和端面定位，钻铰ømm孔 麻花钻，铰刀 游标卡尺 95.456 1.7 0.8 380 编 制 校 对 会 签 复 制 修改标记 处 数 文件号 签 字 日 期 修改标记 处 数 文件号 签 字 日 期 购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 说明书 作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 杠杆臂加工工艺及夹具设计 指导者： 评阅者： 2014 年 11 月 课程设计（论文）中文摘要 杠杆臂零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 购买后包含有CAD图纸和论文,咨询Q401339828 购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 课程设计（论文）外文摘要 Title： The deflector rod and the fixture design process Abstract： The deflector rod parts processing technology and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in. Keywords：process, cutting dosage, clamping, positioning I 目 录 目 录 II 1 序 言 4 2 零件的分析 5 2.1零件的形状 5 2.2零件的工艺分析 5 3 工艺规程设计 6 3.1 确定毛坯的制造形式 6 3.2 基面的选择 6 3.3 制定工艺路线 7 3.3.1 工艺路线方案一 7 3.3.2 工艺路线方案二 7 3.3.3 工艺方案的比较与分析 8 3.4 选择加工设备和工艺装备 9 3.4.1 机床选用 9 3.4.2 选择刀具 9 3.4.3 选择量具 9 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 3.6确定切削用量及基本工时 11 4 钻孔专用夹具设计 17 4.1问题的指出 17 4.2定位基准的选择 17 4.3夹具方案的设计 17 4.4.切削力和夹紧力计算 18 4.5夹紧力的计算 18 4.6定位误差分析 19 5 零、部件的设计与选用 20 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 22 总 结 24 致 谢 25 参 考 文 献 26 购买后包含有CAD图纸和论文,咨询Q401339828 1 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 杠杆臂零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 2 零件的分析 2.1零件的形状 题目给的零件是杠杆臂零件，主要作用是起传动连接作用。 零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 杠杆臂零件主要加工表面为：1.车端面，表面粗糙度值为3.2。2.车端面，表面粗糙度值3.2。3.车配合面，表面粗糙度值3.2。4.两侧面粗糙度值、12.5，法兰面粗糙度值6.3。 杠杆臂共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)．左端的加工表面：     这一组加工表面包括：左端面。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；粗糙度为12.5；其要求也不高，粗车可以达到精度要求。。 3 工艺规程设计 本杠杆臂来自假设年产量为12000台，每台需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为1班。 该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=12000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+α)（1+β)=17850件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像杠杆臂这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 1 铸造 木模，手工造型 2 冷作 清砂，浇冒口 3 热处理 人工时效 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 车 （1） 夹ø40外圆，找正不加工表面。钻扩铰ø孔至图纸要求，保证尺寸1mm;倒角C1； （2） 翻面车总长72mm,倒角至图纸要求 6 铣 以ømm孔和端面定位铣台阶，将尺寸12mm加工到图纸要求 7 钻 以ømm孔和端面定位，钻铰ø10mm孔至图纸要求 8 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣ø22凸台，将尺寸40mm加工到图纸要求 9 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣宽为8的槽，将尺寸32mm加工到图纸要求 10 钻 划ø5mm孔位置线，钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗，加工表面涂防锈油，入库 3.3.2 工艺路线方案二 1 铸造 木模，手工造型 2 冷作 清砂，浇冒口 3 热处理 人工时效 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 铣 （3） 夹ø40外圆，找正不加工表面外圆端面。钻扩铰ø孔至图纸要求，保证尺寸1mm;倒角C1； （4） 翻面铣总长72mmø40外圆端面,倒角至图纸要求 6 铣 以ømm孔和端面定位铣台阶，将尺寸12mm加工到图纸要求 7 钻 以ømm孔和端面定位，钻铰ø10mm孔至图纸要求 8 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣ø22凸台，将尺寸40mm加工到图纸要求 9 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣宽为8的槽，将尺寸32mm加工到图纸要求 10 钻 划ø5mm孔位置线，钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗，加工表面涂防锈油，入库 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工等等，需要换上相应的刀具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 1 铸造 木模，手工造型 2 冷作 清砂，浇冒口 3 热处理 人工时效 4 油漆 非加工表面涂红色底漆 5 车 （5） 夹ø40外圆，找正不加工表面。钻扩铰ø孔至图纸要求，保证尺寸1mm;倒角C1； （6） 翻面车总长72mm,倒角至图纸要求 6 铣 以ømm孔和端面定位铣台阶，将尺寸12mm加工到图纸要求 7 钻 以ømm孔和端面定位，钻铰ø10mm孔至图纸要求 8 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣ø22凸台，将尺寸40mm加工到图纸要求 9 铣 以ømm孔、孔端面和ømm孔定位铣宽为8的槽，将尺寸32mm加工到图纸要求 10 钻 划ø5mm孔位置线，钻孔至图纸要求 11 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 12 入库 清洗，加工表面涂防锈油，入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 ①.工序30、40、50、60、70是粗车、精车。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140１型卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。 ②.工序80、90是钻孔，选用Z525摇臂钻床。 3.4.2 选择刀具 ①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “杠杆臂” 零件材料为HT200，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，灰铸铁的硬度HB为143～269，表2.2-23 灰铸铁的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。 表3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 轻型 （零件重<100kg） 单件生产 5以下 10以下 100以下 小批生产 5~100 10~200 100~500 中批生产 100~300 200~500 500~5000 大批生产 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生产 1000以上 5000以上 50000以上 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。 根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。 表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级 铸造方法 公差等级CT 灰铸铁 砂型手工造型 11~13 砂型机器造型及壳型 8~10 金属型 7~9 低压铸造 7~9 熔模铸造 5~7 根据上表选择金属型公差等级为7级。 3-3 铸件尺寸公差数值 铸件基本尺寸 公差等级CT 大于 至 8 63 100 160 100 160 250 1.6 1.8 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100至160，公差等级为8级的公差数值为1.8。 表3-4 铸铁件机械加工余量（JB2854-80）如下 铸件基本尺寸 加工余量等级 6 浇注时位置 >120~250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《切削用量简明手册》（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与《机械制造设计工工艺简明手册》的表区别。 3.6.1 工序5 夹ø40外圆，找正不加工表面B。钻扩铰、ø孔至图纸要求，保证尺寸1mm;倒角C1； 翻面车总长45mm,倒角至图纸要求 所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。 ①.确定切削深度 由于单边余量可在一次走刀内完成 ②.确定进给量 根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4 刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时， 进给量=0.5～1.0 按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知： =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。 根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=950。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为： =950=1111.5 （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。 ③.选择刀具磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。 ④.确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～219的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根据CA6140车床说明书选择 =125 这时实际切削速度为： == （3-5） ⑤.校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时， = 切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6） 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 ⑦. 计算基本工时 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+= == （3-8） 工序6 以ømm孔和端面定位铣台阶，将尺寸12mm加工到图纸要求 已知工件材料为HT200，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10°，a=12°，β=45°已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用X52K立式铣床。 1.确定每齿进给量f 根据资料所知，X52K立式卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.16～0.24mm/z、现取f=0.16mm/z。 2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。 3.确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据X52K立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。 则实际切削： Vc = Vc==56.52m/min 实际进给量： f= f==0.16mm/z 3.校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据X52K型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= P×P P=7.5×0.8=6＞P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t==3.6min 工序7 以ømm孔和端面定位，钻铰ø10mm孔至图纸要求 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。 根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.20～0.35。 则取 确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9 切削速度计算公式为 （3-20） 查得参数为，刀具耐用度T=35 则 ==1.6 所以 ==72 选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） = 工序10 划ø5mm孔位置线，钻孔至图纸要求 本工序采用计算法。 表3-5高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花钻 2.0～20.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1437-85 直柄长麻花钻 1.0～31.5 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1438-85 锥柄麻花钻 3.0～100.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1439-85 锥柄长麻花钻 5.0～50.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （º） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径d0（mm） ≤20 高速钢 铸铁 0.5～0.8 （2）单刃加工刀具耐用度T min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径d0（mm） 11～20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.确定进给量 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。 ②.确定切削速度 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在灰铸铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = = =11.8 ③.确定切削时间 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 则： t= =9.13 4 钻孔专用夹具设计 4.1问题的指出 由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。 由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。 本次设计选择设计是针对钻φ10孔，它将用于Z525钻床。 4.2定位基准的选择 该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。 据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。 4.3夹具方案的设计 如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下, 方案： 首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。 在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制 根据上面叙述选择方案。 4.4.切削力和夹紧力计算 （1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头 机床： Z525机床 切削力公式： 式中 D=10 查表得： 其中：, 即： 实际所需夹紧力：由参考文献[5]表得： 有： 安全系数K可按下式计算有： 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献[5]表 可得： 所以 4.5夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料铝合金钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅： 许用应力幅： 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 4.6定位误差分析 （1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献[5]可得： ⑴ 两V型块定位误差 ： 其中： ， ， ， 且：L=100mm ，得： ⑵ 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 5 零、部件的设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 .尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 极限偏差F7 基本尺寸 极限偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 铝合金 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 铝合金 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。 夹具体设计的基本要求 （1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 （2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。 （3）应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。 （4）应便于排除切屑 在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。 （5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。 工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。 本章小结: 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 总 结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。 这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 [1] 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1980。 [2] 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导［Ｍ］。机械工业出版社，1995。 [3] 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