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機械制造技術基礎
課程設計說明書
設計題目： 操縱手柄及相關工序夾具的設計
設 計 者：
班 級：
學 號：
指導老師：
目錄
設計任務書
一、序言
二、零件分析
2.1零件的生產綱領與生產類型
2.2零件的作用
2.3零件的加工工藝分析
三、毛坯成形工藝方案設計
3.1 確定毛坯的成形方法
3.2確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差
3.3確定毛坯的熱處理方式
四、機械加工工藝規(guī)程工藝
4.1基準的選擇
4.1.1 粗基準的選擇
4.1.2 精基準的選擇
4.2確定加工余量及工序尺寸
4.3制訂工藝路線
4.4確定切屑用量及基本工時
五、夾具方案設計
5.1確定定位方案
5.2夾緊力計算
5.3定位誤差計算
六、總結心得
七、參考文獻
設計任務書
設計設計題目：
設計“操縱手柄”零件機械加工工藝規(guī)程（大批量）
設計要求：
1、未注圓角R2~3
2、去毛刺
3、材料45鋼
設計內容：
1、熟悉零件圖，
2、繪制零件圖1張，
3、繪制毛坯圖1張，
4、編寫工藝過程卡1張和工序卡片2張，
5.、夾具設計裝配圖1張，
6、主要零件圖1張，
7、課程設計說明書1份。
一、 序言
設計是在我們學完了大學全部基礎課程、技術基礎課程以及全部專業(yè)課之后進行的。這是對我們各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是我們在走進社會工作崗位前的一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。
本設計的內容是制訂操縱手柄加工工藝規(guī)程。詳細討論操縱手柄從毛坯到成品的機械加工工藝過程，分析總結操縱手柄的結構特點、主要加工表面，并制定相應的機械加工工藝規(guī)程；針對操縱手柄零件的主要技術要求，設計先端面用的銑床夾具。
本著力求與生產實際相結合的指導思想，本次畢業(yè)設計達到了綜合運用基本理論知識，解決實際生產問題的目的。由于個人能力所限、實踐經驗少、資料缺乏，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
二 零件分析
2.1 零件的生產綱型領及生產類
生產綱領是企業(yè)在計劃期內應當生產的產量。在畢業(yè)設計題目中，操縱手柄的生產綱領為5000件/年。生。產類型是企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產專業(yè)化程度的分類。操縱手柄輪廓尺寸小，屬于輕型零件。因此，按生產綱領與生產類型的關系確定，該零件的生產類型屬于中批生產。
2.2 零件的作用
課程設計題目給定的零件是車床操縱手柄，屬于板塊類零件，是機床操縱桿上的一個零件，該零件的功用是傳遞扭矩。工人操縱手柄即可使操縱桿獲得不同的轉動位置，從而使機床主軸正轉、反轉或停止轉動。
2.3 零件的加工工藝分析
該零件主要有平面、孔和鍵槽，是一個形狀比較簡單的零件。
⑴ 以工件的上下表面為中心加工孔和槽。鉆Φ10的孔，鉆Φ12H8的孔，銑16mm×8mm的槽。
⑵ 以Φ18 mm外圓為中心加工Φ24表面和孔，鉆Φ9H7，鉆Φ16H7的孔。
有以上的分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。
三、毛坯成形工藝方案設計
3.1 確定毛坯的成形方法
操縱手柄是一種常用的傳動件，要求具有一定的強度。零件材料采用45鋼。由于零件成批生產，輪廓尺寸不大，形狀也不復雜，考慮到其運用場合，選擇毛坯為鍛造成型。并且該零件年產量為5000件/年，采用模鍛比較合適，故可采用模鍛成形。此外應盡可能選擇各種已標準化、系列化的通用刀具、通用量檢具及輔助工具加工及檢驗工件。
3.2確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差
參考《金屬加工工藝及工裝設計》，鋼質模鍛件的公差及機械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及加工余量，應先確定如下各項因素。此處參考書《金屬加工工藝及工裝設計》
（1） φ24外圓的毛坯余量由表2-10得雙邊余量4±1mm，取單邊3.5mm，毛坯尺寸 mm，
（2） φ24外圓端面的毛坯余量由表2-10得單邊4±1mm，取3.5mm，毛坯尺寸 mm，
（3） D兩端面及螺紋孔端面的毛坯余量由表2-20得雙邊余量 mm，取單邊3.5mm，毛坯尺寸分別為 mm和 mm。
（4） 所有孔的毛坯尺寸均為實心。
3.3確定毛坯的熱處理方式
鋼質齒輪毛坯經鍛造后應安排正火，以消除殘余的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重結晶得到細化、均勻的組織，從而改善加工性。
四 機械加工工藝規(guī)程設計
4.1 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇得正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工過程中會問題百出，甚至造成零件大批量報廢，使生產無法正常進行。
4.1.1 粗基準的選擇
Φ18的外表面不需要加工，選擇為粗基準加工Φ24外圓，選擇Φ20外圓面作為粗基準，加工尺寸為18的端面。
4.1.2 精基準的選擇
主要考慮的是基準的中和問題。當設計與工序的基準不重合時，因該進行尺寸換算。選擇Φ24外圓中心線和端面以及D面作為精基準 。
4.2 確定機械加工方法和余量及工序尺寸
根據(jù)以上原始資料及機械加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸如下：
1. Φ12 mm的孔：
毛坯為實心，而Φ12 mm第5章 銑鍵槽夾具的設計
設計工序：銑8槽的夾具的設計
5.1 問題的提出
本夾具要用于銑8槽的設計夾具精度等級為IT12級，粗糙度為15.5。本道工序只銑一下即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應首先考慮保證銑8槽的設計夾具設計的各加工精度，如何提高生產效率，降低勞動強度。
5.2 夾具設計
5.5.1 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。φ16外圓和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ16外圓和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ16外圓的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。
5.5.2切削力和夾緊力計算
（1）刀具： YG6銑刀
機床： 銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=5.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
5.3零件加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
注：V型塊夾角α=90°。
基準位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出：
ΔY==
基準不重合誤差：
從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
5.4確定夾具體結構尺寸和總體結構
夾具體設計的基本要求
（1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。
（3）應有良好的結構工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
5.5夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。
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參考文獻
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致 謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設計進行了指導。在我畢業(yè)設計這段時間，無論在學習還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設計關鍵性的技術指導，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
畢業(yè)設計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經驗缺乏，設計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關心、幫助的老師和同學，正是有了大家的關懷、鼓力和我自己的努力，此設計才得以順利完成。
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