手柄夾具設(shè)計(jì),手柄,夾具,設(shè)計(jì) 序言 綜合模塊（機(jī)制工藝及夾具）課程設(shè)計(jì)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(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)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(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)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(jì)能力，為今后的課程設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 這次課程設(shè)計(jì)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(jì)。在加工時(shí)，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?yàn)楸患庸ち慵慕Y(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(jì)與裝配。 由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)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(jì)題目知：Qn=5000件/年； 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)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) 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(jì) 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Ra1.6m。Ra6.3m的表面，余量要適當(dāng)增大。 分析零件，各加工表面均為Ra1.6m，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(jì)算的毛坯尺寸 三、 零件的加工工藝設(shè)計(jì) 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(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)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 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(jí)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(jí)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(jí)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可。 （4）、 公差等級(jí)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(gè)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(shí)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。 3、 擬訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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ⅰ 機(jī)器砂型鑄造毛坯； 工序ⅱ 檢驗(yàn)，清砂； 工序ⅲ 熱處理； 工序ⅳ 粗車外圓； 工序ⅴ 粗車左端面； 工序ⅵ 粗車右端面； 工序ⅶ 擴(kuò)6孔； 工序ⅷ 擴(kuò)2-4孔； 工序ⅸ 擴(kuò)10孔； 工序ⅹ 精車外圓。 工序ⅹⅰ 锪平26； 工序ⅹⅱ 精車內(nèi)孔10； 工序ⅹⅲ 精車內(nèi)孔13； 工序ⅹⅳ 銳邊倒角。 工序ⅹⅴ 檢驗(yàn)。 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(jì)一些專用夾具，提高加工要求和質(zhì)量工序設(shè)計(jì) 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。 ① 工序ⅰ、ⅱ、ⅲ 屬于備坯階段，不屬于切削加工，由專門的 車間負(fù)責(zé)。 ② 工序ⅸ 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。 ③ 工序ⅴ 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。 ④ 工序ⅵ 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)。 ⑤ 工序ⅶ 鉸38內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，選鉆床進(jìn)行加工。 ⑥ 工序ⅷ 精車48外圓，選用CA6140進(jìn)行加工。 ⑦ 工序ⅸ 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(jì)好對(duì)刀塊，然后執(zhí)行程序就可以加工出3個(gè)9通孔了。 ⑧ 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。 ⑨ 工序ⅹⅰ、ⅹⅱ 加工進(jìn)（出）油口孔，選用搖臂鉆床進(jìn)行加工。 ⑩ 工序ⅹⅳ 精磨48外圓，公差等級(jí)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ⅳ 選用三爪自定心卡盤。 工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ 都選用專用夾具。 （3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。 ①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。 ②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 ① 加工部分的量具 工序ⅳ 卡尺； 工序ⅴ 卡尺； 工序ⅵ 卡尺； 工序ⅶ 卡尺； 工序ⅷ 卡尺； 工序ⅸ 卡尺； 工序ⅹ 卡尺； ； 工序ⅹⅰ 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序ⅹⅱ 卡尺，螺紋塞規(guī)； 工序ⅹⅳ 千分尺。 ② 檢驗(yàn)部分的量具 檢查內(nèi)容 測(cè)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； 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(jì)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 ①38，30，11，3-9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。 ②外圓柱面46h6和46： 46粗糙度為Ra6.3,精度等級(jí)為IT14，考慮其長(zhǎng)度為14mm,因?yàn)樯靶丸T造等級(jí)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(shí)直徑余量為0.9mm，精磨此時(shí)直徑余量為0.1mm， 剩下的粗車時(shí)直徑余量為52.4-48-0.9=3.4mm，能滿足加工要求，考慮48h6長(zhǎng)度為40，精度等級(jí)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 精車 0.9 IT7(0-0.025) 48.1 粗車 3.4 IT11(0-0.160) 49 毛坯 F(0-3.6) 52.4 (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(jí)確定為IT14. 圖4：工序軸向尺寸 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(jì) 本夾具是工序XI的專用夾具，所設(shè)計(jì)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(diǎn)F到A面的尺寸94IT14；即。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選端面A為主要定位基準(zhǔn)。該工序鉆斜孔時(shí)受力不大，但受力不平衡，所以要實(shí)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(gè)自由度，38孔與定位銷配合可以限制2個(gè)自由度，9孔與定位銷配合可限制1個(gè)自由度，即實(shí)現(xiàn)完全定位。 （2） 計(jì)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(jì)算定位銷的配合尺寸，其余尺寸按標(biāo)準(zhǔn)查表。 ①、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。那么兩孔中心距偏差為。兩孔偏差較大，那么兩銷中心距的偏差為。 ②、確定圓柱定位銷直徑尺寸 取 ③、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 ④計(jì)算菱形銷的直徑尺寸 取偏差為g6，查表得mm 上述式中的： ——削邊銷與孔配合的最小間隙，單位為mm; 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，單位為mm； ——工件上削邊銷定位孔直徑，單位為mm； ——削邊銷直徑尺寸，單位為mm。 2、 夾緊裝置 入圖8所示，這是專門設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)的，可讓兩翼受力時(shí)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(diǎn)到左端面A的尺寸。 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)重合； 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(dòng)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)方向的定位誤差由9菱形銷確定，9孔的尺寸為，菱形銷為mm，那么。由上述得，由三角函數(shù)關(guān)系換算成尺寸方向得。那么，該方案的定位誤差小于該工序尺寸制造公差087mm的1/3 （），該定位方案可行。 4、 對(duì)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(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)夾緊。通過鉆模板連接套筒和夾具體，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀。這樣該夾具便有機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)了定位、夾緊、對(duì)刀等功能。 6、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。 自鎖實(shí)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(jì)小結(jié) 這是我大學(xué)期間，在學(xué)完全部課程和生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的又一次實(shí)踐性學(xué)習(xí)。經(jīng)過了3個(gè)星期努力，我終于完成了任務(wù)。 在這次課程設(shè)計(jì)中，使我懂得了運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，把理論融入到實(shí)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(jì)主要是根據(jù)要求設(shè)計(jì)工藝和某道工序的專用夾具。設(shè)計(jì)工藝與設(shè)計(jì)夾具，我都是第一次實(shí)踐，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，我都順利完成了。 在課程設(shè)計(jì)中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實(shí)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(jì)人員。 在此，感謝學(xué)校和各位老師給了我這個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，我將會(huì)更努力地完成我的學(xué)業(yè)，為校爭(zhēng)光！ 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(jì)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(jì)指導(dǎo)教程〉〉 主編：鄒青 機(jī)械工業(yè)出版社 〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉 主編：吳宗澤、羅圣國 高等教育出版社 15