機床夾具課程設計---“搖桿”機械加工工藝規(guī)程及銑厚度10兩側面夾具設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　零件的分析……………………………………………………… 1</p><p>　　1.1 零件的功用及結構分析…………………………………………..1</p><p>　　1.2 零件的工藝分析…………………………………………………..2</p><p>

2、;　　第2章 搖桿零件機械加工工藝規(guī)程設計……………………………….3</p><p>　　2.1 毛坯的選擇………………………………………………………..3</p><p>　　2.2 基準的選擇………………………………………………………..3</p><p>　　2.3 工藝路線的擬定…………………………………………………..3</p><

3、p>　　2.3.1表面加工方法及加工方案的確定 </p><p>　　2.3.2加工順序的確定</p><p>　　2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的確定………………………..…4</p><p>　　2.5 切削用量及工時定額的確定…………………………………..…5</p><p>　　第3章 銑厚度10兩側面工序夾具設計 ….…

4、…………………………8</p><p>　　3.1 任務的提出……………………………………………………..…8</p><p>　　3.2 定位方案及定位裝置的設計計算………………………..………8</p><p>　　3.2.1定位方案的確定</p><p>　　3.2.2定位元件及裝置設計</p><p>　　3.

5、2.3定位誤差的分析計算</p><p>　　3.3 對刀或?qū)бㄑb置）設計…………………………………10</p><p>　　3.4 夾緊方案及裝置的設計計算……………………………………10</p><p>　　3.4.1夾緊方案的確定 </p><p>　　3.4.2夾緊力大小的分析計算</p><p>　　3

6、.4.3夾緊機構及裝置設計</p><p>　　3.5 連接元件及夾具體設計………………………………………….11</p><p>　　3.6 夾具操作及維護簡要說明……………………………………….11</p><p>　　第4章 銑厚度10兩側面工序夾具虛擬裝配……………………………12</p><p>　　4.1 Pro/E三維零件設計及

7、虛擬裝配技術………………………….…12</p><p>　　4.2夾具主要零件虛擬創(chuàng)建………………………………….………..12</p><p>　　4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定………………….…….….13</p><p>　　4.4夾具組件虛擬裝配及其分解……………. …………………….…13</p><p>　　參考文獻……

8、………………………………………………………………15</p><p>　　附錄Ⅰ 機械加工工藝過程卡片</p><p>　　附錄Ⅱ 機械加工工序卡</p><p>　　致謝…………………………………………………..……..………………19</p><p>　　結束語………………………………………………..……..………………20</p&

9、gt;<p>　　零件的功用及結構分析</p><p>　　課設題目：“搖桿”機械加工工藝規(guī)程及銑厚度10兩側面夾具設計</p><p><b>　　零件二維圖：</b></p><p><b>　　零件三維圖：</b></p><p>　　題目給定的是車床的搖桿零件。它位于車床上的變

10、速結構中，用來換擋，使主軸的回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，從而獲得所需要的速度和扭矩的作用。零件上的φ12H7孔與操作機構連接，φ20H7孔則是用于與控制齒輪所在的軸相配合。通過φ12H7孔所受的力撥動φ20H7孔這端的齒輪變速達到所需的作用。</p><p>　　搖桿零件圖樣的視圖正確、完整、統(tǒng)一，尺寸、公差及技術要求齊全，完全表達清楚了此零件的機構特點。圖中尺寸和技術要求都標注齊全、明確、幾何元素之間的關系也

11、完全符合國家標準。</p><p>　　1.2 零件的工藝分析</p><p>　　工藝分析主要是對尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度、及熱處理的要求分析，這些要求都影響零件的質(zhì)量和使用性能。在保證使用要求的前提下，結構簡單，工藝性好，滿足經(jīng)濟合理性。</p><p>　　此搖桿零件共有兩組加工平面：</p><p>　　1）以φ20H

12、7孔為中心的加工表面，包括φ40兩端面，φ20H7孔，M8螺紋孔。</p><p>　　2）以φ12H7孔為中心的加工表面，包括厚度10的兩側面，φ12H7孔</p><p>　　各加工表面又有一定的技術要求：φ20H7孔軸線和φ40的下端面垂直，φ12H7孔與φ40外圓的軸線平行，M8螺紋孔的軸線與φ40外圓的軸線垂直，φ20H7孔和φ12H7孔工作中具有配合要求，精度達到IT7，表面粗

13、糙度達到Ra1.6同時兩孔軸線又有位置，是安排工藝路線及夾具設計時的關鍵，A、B、C、D表面粗糙度值達到Ra3.2，且厚度10兩側面也有位置要求，加工時要注意。φ12H7孔和φ40兩端面采用通用夾具均可加工，M8螺紋孔，φ20H7孔，厚度10兩側面端面采用專用夾具進行加工。</p><p><b>　　2.1毛坯的選擇</b></p><p>　　零件材料為HT200

14、，零件在機床在運行過程中所受沖擊不大，零件結構比較簡單，毛坯為鑄件，鑄造方法為金屬模機械造型。已知零件生產(chǎn)批量為5000件，為中批生產(chǎn)，初步確定工藝安排基本傾向：加工過程劃分階段，工序適當集中，加工設備主要以通用設備為主，采用專用夾具，投資較少，投產(chǎn)快，生產(chǎn)率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)較容易。</p><p><b>　　2.2 基準的選擇</b></p><p>　　基準的選擇是工

15、藝規(guī)程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。</p><p>　　粗基準的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對工件的若干個不加工表面，則以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準。根據(jù)粗基準的選擇原則，現(xiàn)選取φ40的上端面作為粗基準來加工φ40的下端面，以φ40的不加工外圓柱面作為粗基準加工φ20H7的孔。</p><p&

16、gt;　　精基準的選擇：根據(jù)基準重合原則，應盡可能選擇被加工面的設計基準為精基準，此零件φ40的下端面是φ40的上端面和φ12H7孔兩端面的設計基準同時也是M8螺紋孔的設計基準，φ20H7孔的軸線是φ12H7孔的設計基準，為避免由于基準不重合引起的誤差，選擇φ40的下端面作為精基準，加工φ40的上端面，又以φ40的下端面和外圓為基準加工φ20H7孔，以φ40的下端面和φ20H7孔為精基準，加工厚度10的兩側面、φ12H7孔以及M8螺紋，

17、遵循基準重合原則。當設計基準和工序基準不重合時，應進行尺寸計算。</p><p>　　2.3 工藝路線的擬定</p><p>　　2.3.1表面加工方法及加工方案的確定 </p><p>　　此零件加工表面有φ40的兩端面，φ20H7孔，厚度10兩側面，φ12H7孔，M8螺紋孔，材料為灰鑄鐵。參考《機械制造工藝簡明手冊》相關資料，加工方案選擇如下：</p>

18、;<p>　　1）φ40的兩端面：為未注公差等級，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT14，表面粗糙度為，需要進行粗銑—精銑。</p><p>　　2）φ20H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為，毛坯孔未鑄出，根據(jù)手冊，選擇加工方法為鉆—擴—鉸。</p><p>　　3）厚度10兩側面：查得公差等級為IT12，表面粗糙度為，選擇加工方法為粗銑—精銑。</p>

19、;<p>　　4）φ12H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為，選擇加工方法為鉆—鉸。</p><p>　　5）M8螺紋孔：首先要鉆螺紋底孔，然后攻M8螺紋。</p><p>　　2.3.2加工順序的確定</p><p>　　按照先加工基準面及先粗后精的原則，加工路線如下：</p><p>　　工序一：以φ40上端面及外圓定位，

20、粗銑φ40下端面</p><p>　　工序二：以φ40下端面及外圓定位，粗銑φ40上端面</p><p>　　工序三：以φ40上端面及外圓定位，精銑φ40下端面</p><p>　　工序四：以φ40下端面及外圓定位，精銑φ40上端面</p><p>　　工序五：以φ40下端面及外圓定位，鉆孔</p><p>　　工序六

21、：以φ40下端面及外圓定位，擴孔</p><p>　　工序七：以φ40下端面及外圓定位，鉸至φ20</p><p>　　工序八：以φ40端面及外圓定位，倒角1×45°</p><p>　　工序九：以φ40下端面及φ20孔定位，粗銑厚度10兩側面</p><p>　　工序十：以φ40下端面及φ20孔定位，精銑厚度10兩側面&

22、lt;/p><p>　　工序十一：以φ40下端面及φ20孔定位，鉆孔</p><p>　　工序十二：以φ40下端面及φ20孔定位，鉸孔至φ12</p><p>　　工序十三：以φ40下端面及φ20孔定位，鉆螺紋底孔</p><p>　　工序十四：以φ40下端面及φ20孔定位，攻螺紋M8</p><p>　　2.4 加工余量

23、、工序尺寸及其公差的確定</p><p>　　根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》中工序間余量，查得：</p><p>　　平面加工余量：粗加工后精銑的加工余量為1.0mm，基孔制7級精度孔的加工余量：鉆φ11—鉸至φ12，鉆φ18—擴至φ19.8—鉸至φ20，攻螺紋加工余量：攻M8螺紋前鉆孔用麻花鉆直徑為Φ6.8。</p><p><b>　　工序尺寸：<

24、/b></p><p>　　工序一：粗銑φ40下端面48mm—45mm</p><p>　　工序二：粗銑φ40上端面45mm—42mm</p><p>　　工序三：精銑φ40下端面42mm—41mm</p><p>　　工序四：精銑φ40上端面41mm—40mm</p><p><b>　　工序五：鉆φ

25、18孔</b></p><p>　　工序六：擴孔至φ19.8</p><p><b>　　工序七：鉸至φ20</b></p><p>　　工序八：倒角1×45°</p><p>　　工序九：粗銑厚度10兩側面15mm—12mm</p><p>　　工序十：精銑厚度1

26、0兩側面12mm—10mm</p><p>　　工序十一：鉆孔φ11</p><p>　　工序十二：鉸孔至φ12</p><p>　　工序十三：鉆螺紋底孔φ6.8</p><p>　　工序十四：攻螺紋M8</p><p><b>　　最終確定如下：</b></p><p>

27、　　2.5 切削用量及工時定額的確定</p><p>　　已知加工材料為HT200，鑄件，批量生產(chǎn)，選擇機床為X62型臥式銑床，使用專用夾具裝夾工件，所選刀具為高速鋼三面刃盤狀銑刀，兩把同時加工。</p><p>　　1、粗銑厚度10兩側面：</p><p>　　查《機械制造工藝簡明手冊》選取高速鋼錯齒三面刃GB1128-85，銑刀直徑。</p>&l

28、t;p>　　已知銑削深度為銑削寬度。</p><p>　　1）確定每齒進給量 </p><p>　　X62型臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性中等，細齒盤銑刀加工灰鑄鐵，查《切削用量手冊》得，每齒進給量，現(xiàn)取每齒進給量。</p><p>　　2）確定切削速度和工作臺進給速度 </p><p>　　查《切削用量手冊》得銑削速度計

29、算公式</p><p>　　則機床主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇主軸轉(zhuǎn)速，實際切削速度為；工作臺進給速度，根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》X62型銑床工作臺進給速度表，選擇，則實際每齒進給量。</p><p><b>　　3)校驗機床功率</b></p><p>　　查《機械加工工藝設計手冊》得高速鋼三面刃盤

30、銑刀銑削力計算公式為</p><p>　　故所選用的切削用量可以采用。</p><p>　　則所確定的切削用量為</p><p>　　根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》查得，三面刃銑刀的基本時間為</p><p><b>　　其中，，，，，則。</b></p><p>　　2、精銑厚度10兩側面：<

31、;/p><p>　　根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》選取高速鋼錯齒三面刃GB1128-85，銑刀直徑。</p><p>　　已知銑削深度為銑削寬度。</p><p>　　1）確定每齒進給量 </p><p>　　本道工序要求保證兩側面的表面粗糙度為，查《機械加工工藝設計實用手冊》得，高速鋼三面刃銑刀銑削灰鑄鐵，每轉(zhuǎn)進給量，現(xiàn)取，則。</p&g

32、t;<p>　　2）確定切削速度和工作臺進給速度 </p><p>　　查《切削用量手冊》得銑削速度計算公式</p><p>　　則機床主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇主軸轉(zhuǎn)速，實際切削速度為；工作臺進給速度，根據(jù)《機械制造工藝簡明手冊》X62型銑床工作臺進給速度表，選擇，則實際每齒進給量</p><p>　　根據(jù)

33、《機械制造工藝簡明手冊》查得，三面刃銑刀的基本時間為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　3 定位方案及定位裝置的設計計算</p><p>　　3.1定位方案的確定</p><p>　　定位是指確定工件在機床（工作臺）上或夾具中占有正確位置的過程。</p><p>　　銑削

34、厚度10兩側面，這兩側面相互位置有一定技術要求，分工序加工可能會帶來一定的定位誤差，且對對刀元件要求較高，因此選用兩把三面刃盤銑刀，在臥式銑床上同時加工，因為φ20孔已經(jīng)加工完成，選用φ40下端面定位限制三個自由度，φ20孔限制兩個自由度，用支承釘定位搖桿側面限制了一個自由度，實現(xiàn)完全定位。 </p><p>　　繪制零件夾具定位示意圖如下：</p><p>　　3.1定位元件及裝置設計&

35、lt;/p><p>　　使用心軸與工件φ20孔配合來實現(xiàn)三自由度定位，心軸軸肩與φ40下端面接觸實現(xiàn)兩自由度定位，考慮到臥式銑床，為實現(xiàn)精度要求，工件豎直放置，所以側面存在傾斜，選用球頭支承使定位更精確。各定位元件多為標準件，便于夾具設計。</p><p>　　3.2定位誤差的分析計算</p><p>　　定位誤差實質(zhì)上就是工序基準在加工尺寸方向上的位置最大變動量。&l

36、t;/p><p>　　定位誤差的來源主要兩方面：由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起的基準位置誤差和由于工件的工序基準與定位基準不重合引起的基準不重合誤差，計算定位誤差首先要找出工序尺寸的工序基準，然后求其在加工尺寸方向上的最大變動量。</p><p>　　1）根據(jù)《互換性與測量技術基礎》查得，工件以圓孔，用心軸定位，零件定位方案如右圖：</p><p>

37、　　由于心軸水平放置，工件上定位孔的上母線總與夾具心軸保持固定接觸，此時定位基準為工件孔的上母線，參考《機床夾具設計》可得，</p><p>　　顯然基準位置誤差為，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　由于工件該方向加工誤差為IT14，T=0.62mm，</p><p>　　定位誤差比加工誤差小

38、的多，所以可以保證加工精度。</p><p>　　2）零件定位方案如右圖：</p><p>　　零件與定位心軸配合，左側以心軸軸肩平面定位，工序基準為零件薄處左側面，而定位基準為工件φ20孔端面，定位基準與工序基準不重合，尺寸a的誤差會帶來加工方向上定位誤差。</p><p>　　所以，為了保證加工精度，設計夾具時，使對刀塊到定位心軸軸肩面的公差為0.03mm，定位

39、誤差為，其為加工誤差的，可以保證加工精度。</p><p>　　3.3 對刀或?qū)бㄑb置）設計</p><p>　　對刀塊可分為圓形對刀塊，直角對刀塊和側裝對刀塊，對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。根據(jù)銑床夾具的工藝要求及選用的錯齒三面刃銑刀，專用夾具沿工件加工平面方向不知對刀塊，采用標準側裝對刀塊。</p><p>　　3.4 夾緊方案

40、及裝置的設計計算</p><p>　　3.4.1夾緊方案的確定 </p><p>　　根據(jù)夾緊力方向應與工件的定位情況相適應，不應破壞工件在定位時所獲得的位置，夾緊力的作用點應盡量靠近工件的加工表面，使切削力對夾緊力作用點的力矩最小，以減少工件的轉(zhuǎn)動趨勢和震動。</p><p>　　根據(jù)以上原則，選擇φ40上端面作為夾緊面，使用快換墊圈螺旋夾緊；選擇零件側面為夾緊面

41、，稍低于加工面的位置，與球頭支承相對應，使用壓緊螺釘壓緊。</p><p>　　3.4.2夾緊力大小的分析計算</p><p>　　根據(jù)之前計算，查《機械加工工藝設計手冊》得高速鋼三面刃盤銑刀銑削力計算公式為</p><p>　　工序設計為順銑，查《機械加工工藝設計手冊》得</p><p><b>　　，取</b><

42、;/p><p><b>　　，取</b></p><p>　　采用順銑，使銑削力作用在球頭支承上，與夾緊力在同一方向上，減少夾緊力，水平方向上壓緊螺釘強度足可以抵御震動，保證加工精度。而豎直方向上靠螺母擰緊力產(chǎn)生的摩擦力來抵御豎直方向銑削力，查《機械制造工藝學課程設計指導書》，工件與支撐塊及夾緊元件接觸表面的摩擦系數(shù),取。一般情況下，加工不使定位心軸受力，所以夾緊力，查《

43、機床夾具設計》知，單個螺旋壓緊M10可產(chǎn)生壓緊力，設計滿足加工要求。</p><p>　　3.4.3夾緊機構及裝置設計</p><p>　　選擇φ40上端面作為夾緊面，使用快換墊圈螺旋夾緊；選擇零件側面為夾緊面，稍低于加工面的位置，與球頭支承相對應，使用壓緊螺釘壓緊。</p><p>　　零件夾緊均采用手動夾緊，經(jīng)驗算，均可保證定位，達到加工要求，且簡單易操作，縮短

44、設計周期，降低成本。</p><p>　　3.5 連接元件及夾具體設計</p><p>　　夾具體上采用Q235A焊接而成，其他零件主要采用標準件組裝而成，可減少夾具的總體成本，并且可實現(xiàn)良好的互換性，對刀塊通過圓柱銷和開槽圓柱頭螺釘連接在鋼板上，鋼板又通過六角頭螺栓連接在夾具體上，夾具底面裝有一對定位鍵，可以使夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p>&

45、lt;p>　　3.6 夾具操作及維護簡要說明</p><p>　　安裝夾具時，是定位鍵與機床鍵槽配合良好，保證平行度，通過螺栓和耳座將夾具固定在機床上；安裝工件時，先將工件通過φ20孔裝到定位心軸上，轉(zhuǎn)動工件，使其與左側球頭支承接觸，插入快換墊圈，擰緊螺母，擰緊側面壓緊螺釘；拆卸工件時，放松側面壓緊螺釘，放松螺母，拔出快換墊圈，，將工件從定位心軸上拆下， </p><p>　　4.1

46、 Pro/E三維零件設計及虛擬裝配技術</p><p>　　三維實體設計技術為企業(yè)實現(xiàn)基于并行工程的產(chǎn)品設計和改型提供了強有力的技術支持，為生產(chǎn)者更加形象的了解零件的各個性能提供了便利。</p><p>　　基于虛擬現(xiàn)實的產(chǎn)品虛擬拆裝技術在新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品的維護以及操作培訓方面具有獨特的作用。在交互式虛擬裝配環(huán)境中，用戶使用各類交互設備（數(shù)據(jù)手套/位置跟蹤器、鼠標/鍵盤、力反饋操作設備等）

47、象在真實環(huán)境中一樣對產(chǎn)品的零部件進行各類裝配操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等功能，從而使得用戶能夠?qū)Ξa(chǎn)品的可裝配性進行分析、對產(chǎn)品零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃、對裝配操作人員進行培訓等。</p><p>　　虛擬裝配是一種零件模型按約束關系進行重新定位的過程，是有效分析產(chǎn)品設計合理性的一種手段。該定義強調(diào)虛擬裝配技術是一種模型重新進行定位、分析過程。虛擬裝配是根據(jù)產(chǎn)品設

48、計的形狀特性、精度特性，真實地模擬產(chǎn)品三維裝配過程，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實模擬裝配過程，以檢驗產(chǎn)品的可裝配性。</p><p>　　4.2夾具主要零件虛擬創(chuàng)建</p><p>　　夾具的主要零件為焊接夾具體，定位心軸，壓緊螺釘，壓緊螺母，定位鍵，對刀塊，零件三維設計時，主要以二維裝配草圖為參考依據(jù)，建立三維模型。下面簡要介紹夾具體的三維創(chuàng)建：使用PRO/E4.0，畫草圖時，

49、盡量遵循自然規(guī)律，按照三視圖選擇基準面來開始，便于后來裝配，主要以拉伸，創(chuàng)建孔來生成零件，拉伸底板、支撐板、拉伸切除耳座、拉伸切除定位鍵槽、創(chuàng)建定位心軸孔及各種螺紋孔。</p><p>　　夾具體三維零件圖如下：</p><p>　　4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定</p><p>　　夾具裝配時，以焊接夾具體為基礎零件，根據(jù)其上的各面、銷孔、軸孔、螺紋孔為主

50、要參照，通過面與面的匹配或?qū)R和對應軸線的對齊建立約束實現(xiàn)夾具裝配。</p><p>　　裝配時將畫好的各虛擬零件按一定順序調(diào)入并組裝。裝配順序如下：</p><p>　　夾具體（約束缺?。ㄎ绘I（孔軸線對齊面重合）→圓柱頭螺釘（軸線對齊面重合）→定位心軸（軸線對齊面重合）→六角螺母（軸線對齊面重合）→球頭支承（軸線對齊面重合）→六角頭壓緊螺釘（軸線對齊）→連接鋼板（軸線對齊面重合）→六

51、角頭螺栓（軸線對齊面重合）→對刀塊（軸線對齊面重合）→圓柱銷（軸線對齊面重合）→圓柱頭螺釘（軸線對齊面重合）→工件（面重合）→快換墊圈（軸線對齊面重合）→帶肩螺母（軸線對齊面重合）</p><p>　　4.4夾具組件虛擬裝配及其分解</p><p>　　夾具裝配時的爆炸圖如下：</p><p>　　工件裝入夾具時的爆炸圖如下：</p><p>

52、;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　1 趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書．（第2版）．機械工業(yè)出版社，2000年10月</p><p>　　2 王先逵．機械制造工藝學．（第2版）．機械工業(yè)出版社，2007年8月</p><p>　　3 王益民．機械制造工藝設計簡明手冊．（第1版）．機械工業(yè)出版社，1999年10月</p

53、><p>　　4 艾興，肖詩綱．切削用量手冊．機械工業(yè)出版社，1985年1月</p><p>　　5 王紹?。畽C械制造工藝設計手冊．機械工業(yè)出版社，1985年11月</p><p>　　6 張耀宸．機械加工工藝設計實用手冊．航空工業(yè)出版社，1993年12月</p><p>　　7 王秀倫，邊文義，張云祥．機床夾具設計．中國鐵道出版社，1984年1