PAGEII機制工藝及工裝夾具課程設(shè)計說明書設(shè)計題目調(diào)整臂外殼零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆M10螺紋孔專用夾具設(shè)計下屬學(xué)院機械工程及自動化學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師20XX年月日摘要本設(shè)計涉及機械制造技術(shù)與夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差匹配與測量等知識。本設(shè)計包括工藝設(shè)計、工序設(shè)計和專用夾具設(shè)計三個部分。在工藝設(shè)計中，首先要對零件進行分析，了解零件的工藝流程，然后設(shè)計毛坯的結(jié)構(gòu)，選擇零件的加工基準(zhǔn)，然后設(shè)計零件的工藝路線;然后計算各工序零件的尺寸，關(guān)鍵是確定各工序的工藝設(shè)備和切削參數(shù);然后設(shè)計專用夾具，選擇并設(shè)計夾具。定位元件、夾緊元件、導(dǎo)向元件、夾具本體、機床連接部件等各部件，計算夾具定位的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性和不足，并在今后的設(shè)計中注意改進。關(guān)鍵詞：夾具；工序；切削用量；分析；全套圖紙加V信153893706或扣3346389411AbstractThedesigninvolvesmechanicalmanufacturingtechnologyandfixturedesign,metalcuttingmachinetools,tolerancematchingandmeasurementknowledge.Thedesignincludesprocessdesign,processdesignandspecialfixturedesignthreeparts.Intheprocessdesign,firstofall,toanalyzetheparts,understandthepartsoftheprocessflow,andthendesignthestructureoftheblank,selectthepartsoftheprocessingbenchmark,andthendesignthepartsoftheprocessline;Thencalculatethesizeofeachprocesspart,thekeyistodeterminetheprocessequipmentandcuttingparametersofeachprocess;Thendesignspecialfixture,selectanddesignfixture.Thepositioningelements,clampingelements,guidingelements,jigbody,machinetoolconnectingpartsandotherparts,calculatethepositioningerrorofthejigpositioning,analyzetherationalityandshortcomingsofthejigstructure,andpayattentiontotheimprovementinthefuturedesign.Keywords:Fixture;Process;Cuttingamount;Analysis;

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IIAbstract III第1章前言 5第2章零件的分析 62.1零件的作用 62.2零件的技術(shù)要求 62.3零件的工藝分析 62.4生產(chǎn)類型的確定 7第3章毛坯的確定 83.1毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定 83.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量 83.3繪制毛坯圖 10第4章擬定加工工藝路線 114.1基準(zhǔn)的選擇 114.2加工工藝路線的確定 11第5章切削用量及切削時間的確定 14第6章夾具設(shè)計 166.1設(shè)計類型及機床選擇 166.2定位方案的確定 166.3夾緊方案的確定 176.4定位誤差分析 176.5切削力和夾緊力的計算 186.6夾具設(shè)計簡要操作說明 19設(shè)計小結(jié) 20參考文獻 21PAGE10第1章前言使用夾具的最根本目的是獲得好的經(jīng)濟效益。所以設(shè)計夾具也和其它技術(shù)工作一樣，不僅是一個技術(shù)問題，而且是個經(jīng)濟問題。每當(dāng)設(shè)計一套夾具之前，都要進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，使所設(shè)計的夾具獲得最佳的經(jīng)濟效果。對設(shè)計夾具進行經(jīng)濟技術(shù)分析時，應(yīng)從精度設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面考慮。?精度設(shè)計技術(shù)分析：一般來說，夾具的精度都應(yīng)比工件要求的精度高，才能加工出合格的工件。但是盲目的提高夾具精度會造成人力的浪費，所以夾具精度的設(shè)計準(zhǔn)則是：應(yīng)使夾具的設(shè)計精度與工件的加工精度要求相適應(yīng)，不可盲目地提高夾具的精度要求。通過這次設(shè)計與學(xué)習(xí)，使我對制造加工過程有一個總體的、全面的了解與把握，了解當(dāng)今先進制造技術(shù)和先進制造模式的發(fā)展概況，初步具備對制造系統(tǒng)、制造模式選擇決策的能力。能掌握金屬切削過程的基本規(guī)律，掌握機械加工的基本知識，能選擇加工方法與機床、刀具、編程及加工參數(shù)，具備制訂工藝規(guī)程的能力和掌握機械加工精度和表面質(zhì)量的基本理論和基本知識，初步具備分析解決現(xiàn)場工藝問題的能力。由于能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。

第2章零件的分析2.1零件的作用CA10B解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼，主要是對前剎車調(diào)整臂進行支撐保護。圖2.1零件圖2.2零件的技術(shù)要求1.鑄造起模斜度不大于2%d。2.鑄件無缺陷。3.未注明鑄造圓角半徑R3。2.3零件的工藝分析零件加工過程中，要保證側(cè)孔φ13.8，φ13，φ16在同一個中心線上，中心軸線距定位基準(zhǔn)φ60孔為39.5±0.2的位置精度要求；另外，上端R11孔對右側(cè)凸臺端面有70±0.25的位置精度要求；零件大端兩側(cè)端面相對中心線有320-0.17的尺寸要求等。2.4生產(chǎn)類型的確定根據(jù)設(shè)計要求可知：Q=5000臺/年，且零件總體尺寸適中，為輕型零件，不防設(shè)該零件的備品率為4%，機械加工的廢品率為1%，現(xiàn)在定制該殼體零件的生產(chǎn)規(guī)模。式中N：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)；Q：產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，Q=5000件/年；n:每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量n=1；α：零件的備品率，一般情況下為α=3%～5%取4%β：零件的平均廢品率，取β=1；已知該產(chǎn)品為小型機械，根據(jù)《機械設(shè)計制造工藝設(shè)計簡明手冊》生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。

第3章毛坯的確定3.1毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定毛坯的甚至一般也只要一下幾個方面：鍛件、鑄件、焊接件、型材。在選擇毛坯時應(yīng)考慮以下因素:（1）加工余量不足、零件材料不足、對材料組織性能的要求:設(shè)計圖紙中規(guī)定的零件材料在很大程度上決定了坯料的類型。例如，鑄鐵零件必須鑄造才能產(chǎn)生毛坯。對于鋼件，在選擇毛坯時應(yīng)考慮材料的力學(xué)性能。例如，應(yīng)該盡可能選擇鍛件或焊接件，以確保制造高壓閥門的材料具有良好的機械性能。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸:零件的外形和結(jié)構(gòu)是對毛坯的形狀最大的影響因素，比如結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的零件那就需要進行鑄造。大尺寸閥體可在砂模中澆注，小尺寸閥體可在投資模中澆注。（3）跟生產(chǎn)規(guī)模不同：零件的生產(chǎn)要求越大，就需要我們用更加高效和精準(zhǔn)度高的制造方式進行，可以提高經(jīng)濟效益。（4）根據(jù)實際生產(chǎn)條件：要分析設(shè)計生產(chǎn)過程中的實際現(xiàn)場的情況，生產(chǎn)車間有什么設(shè)備和方法，最好是用較先進方式進行毛坯的生產(chǎn)。零件的材料為KT350,零件承受的沖擊載荷不是很大，且零件的輪廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，又為大批量生產(chǎn)，而且表面粗糙度質(zhì)量要求也不是很高，故可采用鑄件，以提高生產(chǎn)效率和效益。3.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量CA10B解放牌汽車前剎車調(diào)整臂外殼的材料為KT350，σb=350MPa，毛坯重量2.5kg，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。試確定各加工表面的機械加工余量及毛坯尺寸如下：1）非加工表面考慮其零件非加工表面，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造可成。2）大端端面及小端端面沿軸線方向的加工余量查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》（以下稱《設(shè)計指南》）表5-4，取鑄件的機械加工余量等級為F時的機械加工余量RAM均為1.5mm；查表5-1取公差等級為CT11，再查表5-3得出尺寸公差CT為3.6mm。由《設(shè)計指南》表達式5-1,5-2,5-3；則毛坯鑄造時，工件兩側(cè)總共需要的留出的金屬余量(雙側(cè)加工)ΔR=2RAM+CT/2=21.5+3.6/2=4.8mm，以單側(cè)為2.4mm余量加工，單側(cè)工序余量如下：粗車：2mm；半精車：0.4mm；3）內(nèi)孔φ60（已鑄φ50孔），φ12（已鑄φ6孔）仿照2），查《設(shè)計指南》，得鑄件留出的金屬余量(雙側(cè)加工)φ60是10mm，φ12是6mm；現(xiàn)制定單側(cè)工序余量如下：①φ60粗車：3.5mm；半精車：1.5mm；②φ12鉆：2.5mm；擴：0.5mm；鉸：0mm；4）方槽同上，取方槽端面鑄造余量為2.5mm，工序余量如下：粗銑：2mm；半精銑：0.5mm；5）三個凸臺同上，取凸臺的鑄造加工余量均為2mm，則工序余量如下：粗銑：1.5mm；半精銑：0.5mm；6）其他尺寸直接鑄造得到由于零件的粗糙度要求不是很高，且為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時都應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。3.3繪制毛坯圖使用CAD制圖軟件對毛坯圖進行繪制，毛坯圖如下：圖3.2毛坯圖PAGE21第4章擬定加工工藝路線4.1基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，對零件的生產(chǎn)是非常重要。1）粗基準(zhǔn)的選擇按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，應(yīng)選取盡量不加工的表面為粗基準(zhǔn)，故選用R41外圓面及大端端面為粗基準(zhǔn)。以V型塊定位并進行壓緊。2）精基準(zhǔn)的選擇粗加工進行后，以一端端面為精基準(zhǔn)，加工另一側(cè)端面。仍然以外圓用V型塊定位，加工一側(cè)端面和內(nèi)孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。4.2加工工藝路線的確定制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。1）工藝路線方案一工序1粗,精車φ60孔,φ60孔前后兩端面；工序2粗、精車φ60孔左右兩端面；工序3鉆、擴、鉸φ12孔,鉆、鉸5×φ4.3孔；工序4粗、精車φ12孔前后兩端面；工序5粗、精車φ60孔上方槽內(nèi)表面,鉆、鉸M10X25螺孔；.工序6擴、鉸φ13.8孔、鉆、擴、鉸φ16孔,φ13孔；工序7鉆鉸Rc1/8錐孔；工序8去毛刺，檢查。按此工藝加工不太合理，我們知道對于一般零件采用基準(zhǔn)先行原則應(yīng)該先加工面后加工孔，才可滿足零件的加工要求，因此換方案如下：2）工藝路線方案二工序1粗車大端前后兩端面；工序2精車φ12孔前后端面；工序3粗車大端左右兩端面；工序4鉆、擴、鉸φ12孔；工序5鉆、擴、鉸5×φ4.3孔；工序6鉆、擴、鉸φ60孔；工序7粗車、精車槽端面；工序8車螺紋孔頂面，鉆攻M10螺紋；工序9鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16孔；工序10攻Rc1/8錐孔；工序11去毛刺，檢驗。此方案較上述方案更加合理了，但是仍有些不足，例如前幾個工序裝夾反復(fù)次數(shù)較多，生產(chǎn)效率較低，影響經(jīng)濟效益，不適合大批量生產(chǎn)；工序6中的φ60孔，由于鑄件孔徑已經(jīng)達到φ50，直徑較大，而精度要求不高，用車削即可。特此修改如下：3）工藝路線方案三工序1車大端兩端面；車φ60孔，采用C620-1車床，使用專用夾具；工序2銑小端兩端面；工序3鉆、擴φ12孔；工序4一面兩銷，銑方槽；工序5以φ60孔，φ12孔與端面一面兩銷，銑三個凸臺；工序6一面兩銷，鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16的孔；工序7鉆、攻M10螺紋；工序8一面兩銷，鉆、擴、鉸5×φ4.3；工序9攻Rc1/8錐孔；工序10去毛刺；工序11檢驗。此工藝路線裝夾重復(fù)次數(shù)少，加工工序能夠滿足零件的生產(chǎn)要求，生產(chǎn)效率較高，適合大批量生產(chǎn)，就此采用。

第5章切削用量及切削時間的確定工序：鉆、攻M10螺紋(1)加工條件加工要求：鉆、攻M10螺紋；機床：Z535鉆床刀具：根據(jù)《工藝手冊》選擇麻花鉆d=9.2mm；(2)切削用量1）鉆孔φ9.21.確定進給量由《設(shè)計指南》表5-127可查，當(dāng)鑄鐵的σb>200Pb，選d=15時，則每轉(zhuǎn)進給量f=0.31-0.39mm/r?，F(xiàn)根據(jù)《設(shè)計指南》表5-66，選擇Z535鉆床的進給量為0.32mm/r。2.確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查《工藝手冊》）為0.6mm，壽命。3.確定切削速度根據(jù)《設(shè)計指南》表5-134，取切削速度v=12.8m/min，所以鉆床的轉(zhuǎn)速根據(jù)《設(shè)計指南》表5-65可選Z535的轉(zhuǎn)速接近407r/min的是392r/min，則實際的切削速度v=12.3m/min。（3)基本工時2)絲錐攻M10螺紋(1)確定切削速度根據(jù)《工藝手冊》表7.2-13，取切削速度v=15m/min，所以鉆床的轉(zhuǎn)速根據(jù)《設(shè)計指南》表5-65可選Z535的轉(zhuǎn)速接近477.5r/min的是392r/min，則實際的切削速度v=12.3m/min。(2)基本工時

第6章夾具設(shè)計6.1設(shè)計類型及機床選擇由指導(dǎo)老師的分配了工序鉆M10螺紋孔的鉆床床夾具。根據(jù)本次設(shè)計要求，設(shè)計一套鉆孔的專用夾具。選用Z525立式鉆床（如下圖）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴孔、絞孔、锪平面及攻絲加工，操作簡單，夾具一次裝夾就可加工所有孔。圖6.1立式鉆床6.2定位方案的確定選擇定位面時應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時保證不得有變形現(xiàn)象。在本次鉆床夾具設(shè)計中，盡可能的選用工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，即遵循所謂的基準(zhǔn)重合原則。當(dāng)用多個表面定位時，應(yīng)選擇其中一個較大的表面為主要定位基準(zhǔn)，有利于工件裝夾的平穩(wěn)，保證夾具能有效夾緊以及保證工件不至于變形等。本次鉆床夾具設(shè)計中，根據(jù)在制訂工藝規(guī)程所選用的定位基準(zhǔn)，用底面和Φ60孔作為定位基準(zhǔn)。定位元件限制不定度分析：任何物體在空間上確定位置需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉(zhuǎn)自由度。對于本次設(shè)計的鉆孔夾具，芯軸作為定位元件，芯軸軸肩端面限制兩個旋轉(zhuǎn)自由度和一個移動自由度，芯軸外圓限制兩個移動自由度，菱形銷限制一個旋轉(zhuǎn)自由度，這個時候，空間的6個自由度全部限制，零件完全定位。6.3夾緊方案的確定設(shè)計夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：工件不移動原則；工件不變形原則；工件不振動原則；安全可靠原則；經(jīng)濟實用原則；從夾具圖上可以看出，零件只有在水平移動方向有偏移的趨勢，所以我們考慮夾緊這個位置就能完成零件的夾緊。夾緊元件有：開口墊圈、六角螺母。圖6.2夾緊機構(gòu)6.4定位誤差分析內(nèi)孔及端面表面定位，工件定位面是內(nèi)孔表面，定位元件的定位工作面是芯軸的外圓，定位基準(zhǔn)是外圓中心線，當(dāng)工件外圓直徑發(fā)生變化時其中心線在芯軸對稱面上上下移動。定位誤差計算如下：△jb=1/2T(d)=1/2x0.022=0.011△db=0.707(Td)=0.707x0.022=0.016△dw=△db-△jb=0.005分析計算孔中心線與側(cè)板中心線的重合度誤差：△jb=0△db=0△dw=06.5切削力和夾緊力的計算采用的是高速鋼鉆頭，故而進給力計算公式查《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計》表4-19得：式中——鉆削進給力（N）；——修正系數(shù)；——鉆頭直徑（mm）；——系數(shù)，由被加工的材料性質(zhì)和鉆削條件決定。此工序鉆Ф8.2mm孔，由文獻查表得安全系數(shù)為：所以，鉆削力為：中其他參數(shù)查表得：所以，6.6夾具設(shè)計簡要操作說明螺母的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于批量生產(chǎn)。將零件內(nèi)孔與定位芯軸放置到一起，旋轉(zhuǎn)零件，使零件孔與菱形銷接觸，此時完成零件的定位，擰緊螺母使螺母