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序言
綜合模塊（機制工藝及夾具）課程設計是在學完了機械制造技術基礎和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的課程設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。
這次課程設計中，我所選的零件是“手柄”，完成該零件的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設計。在加工時，零件的配合部分需進行精加工，保證其配合準確，提高車床的綜合性能，又因為被加工零件的結構比較復雜，加工難度大，需進行專用夾具的設計與裝配。
由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計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
依設計題目知：Qn=5000件/年；
結合生產(chǎn)實際，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
查表可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn)。
二、 零件毛坯的設計
1、 選擇毛坯
根據(jù)生產(chǎn)綱領可知，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，且為機器造型。
2、 確定毛坯尺寸
適用于機械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra6.3m的表面，余量要適當增大。
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)零件尺寸計算的毛坯尺寸
三、 零件的加工工藝設計
1、 定位基準的選擇
本零件是不規(guī)則多孔零件體，其右端面是設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為了避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應選右端面為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。
2、 零件表面加工方法的選擇
本零件有平面、內孔、外圓柱面、螺紋等加工，材料為45。以公差等級和表面粗糙度要求，參考本指南有關資料，其加工方法選擇如下：
（1） 、右端面
右端面為精基準加工其它表面，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，所以選擇先擴孔再鉸孔即可達到要求。
（3）
未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按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）、
這兩個孔用于聯(lián)接油管，用于輸通油液，密封性需要比較高。連結部分采用螺紋聯(lián)接。由于毛坯中這兩孔是鑄為實心，所以此部分的加工為先锪沉頭孔，然后在其位置鉆13孔，接著擴孔到14深13mm。
3、 擬訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使其零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領中已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，除此之外，應當考慮經(jīng)濟效果，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。按照先加工基準面及先粗后精的原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。
工序ⅰ 機器砂型鑄造毛坯；
工序ⅱ 檢驗，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6孔；
工序ⅷ 擴2-4孔；
工序ⅸ 擴10孔；
工序ⅹ 精車外圓。
工序ⅹⅰ 锪平26；
工序ⅹⅱ 精車內孔10；
工序ⅹⅲ 精車內孔13；
工序ⅹⅳ 銳邊倒角。
工序ⅹⅴ 檢驗。
4、工藝方案的比較與分析
四、 是分散工序，工藝安排合理，能滿足用通用機床加工并達到精度的要求，除了選擇萬能性通用機床加工外，還要設計一些專用夾具，提高加工要求和質量工序設計
1、 選擇加工設備與工藝裝備
（1）、選擇機床
根據(jù)不同的工序選擇機床。
① 工序ⅰ、ⅱ、ⅲ
屬于備坯階段，不屬于切削加工，由專門的 車間負責。
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)工廠內的現(xiàn)有設備一般最常用CA6140型臥式車床加工。
③ 工序ⅴ
先锪30內孔面，再擴38內孔，精度要求不高，選用立式鉆床進行加工。
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。
⑤ 工序ⅶ
鉸38內孔，內孔倒角，選鉆床進行加工。
⑥ 工序ⅷ
精車48外圓，選用CA6140進行加工。
⑦ 工序ⅸ
鉆3-9通孔，由于是通孔，刀具進給深度可以不嚴格控制，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計好對刀塊，然后執(zhí)行程序就可以加工出3個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到要求。
⑨ 工序ⅹⅰ、ⅹⅱ
加工進（出）油口孔，選用搖臂鉆床進行加工。
⑩ 工序ⅹⅳ
精磨48外圓，公差等級為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
一般選用硬質合金車刀。切刀槽宜選用高速鋼。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應選用可轉位車刀架。
②在鉆床上機加工的工序
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 檢驗部分的量具
檢查內容 測量工具
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；
孔內徑 內徑千分尺；
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，采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，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孔來完成。
②外圓柱面46h6和46：
46粗糙度為Ra6.3,精度等級為IT14，考慮其長度為14mm,因為砂型鑄造等級為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，需進行粗車—精車—精磨。精車此時直徑余量為0.9mm，精磨此時直徑余量為0.1mm， 剩下的粗車時直徑余量為52.4-48-0.9=3.4mm，能滿足加工要求，考慮48h6長度為40，精度等級為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，圖中尺寸均未標注公差，均按毛坯公差等級確定為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38孔完成，L5=65mm。
五、 夾具的設計
本夾具是工序XI的專用夾具，所設計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F到A面的尺寸94IT14；即。根據(jù)基準重合原則，應選端面A為主要定位基準。該工序鉆斜孔時受力不大，但受力不平衡，所以要實現(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，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個自由度，38孔與定位銷配合可以限制2個自由度，9孔與定位銷配合可限制1個自由度，即實現(xiàn)完全定位。
（2） 計算定位銷尺寸
（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。下面只計算定位銷的配合尺寸，其余尺寸按標準查表。
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，這是專門設計的夾緊元件。參見夾具裝配圖，把夾緊元件套入零件的外圓柱面，然后順時針旋轉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計的，可讓兩翼受力時產(chǎn)生摩擦力而自鎖，達到夾緊作用。
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到左端面A的尺寸。
由于左端面A是主要定位基準，那么定位基準與工序基準重合；
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，把鉆模板設計成鉸鏈翻開式的。
已知生產(chǎn)類型為中大批量生產(chǎn)，而且鉆好11孔后好要進行擴孔與攻絲，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現(xiàn)夾緊。通過鉆模板連接套筒和夾具體，實現(xiàn)對刀。這樣該夾具便有機連接起來，實現(xiàn)了定位、夾緊、對刀等功能。
6、 結構特點
該夾具結構簡單，操作方便。
自鎖實現(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，又可以進行16擴孔和M18X1.5mm攻絲的工位。
六、 設計小結
這是我大學期間，在學完全部課程和生產(chǎn)實習之后的又一次實踐性學習。經(jīng)過了3個星期努力，我終于完成了任務。
在這次課程設計中，使我懂得了運用學過的知識，把理論融入到實踐中。以前在課本中不明白的很多問題，也得到了徹底的解決。
這次課程設計主要是根據(jù)要求設計工藝和某道工序的專用夾具。設計工藝與設計夾具，我都是第一次實踐，經(jīng)過老師的指導，我都順利完成了。
在課程設計中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實事求是，要以花錢少辦好事為原則，這樣才能成為一名優(yōu)秀的設計人員。
在此，感謝學校和各位老師給了我這個難得的學習機會，我將會更努力地完成我的學業(yè)，為校爭光！
2008年12月18日
七、 參考文獻
〈〈機械制造技術基礎課程設計指南〉〉
主編：宗凱 化學工業(yè)出版社
〈〈機械制造工藝學〉〉
主編：陳明 機械工業(yè)出版社
〈〈機械制造技術基礎課程設計指導教程〉〉
主編：鄒青 機械工業(yè)出版社
〈〈機械設計課程設計手冊〉〉
主編：吳宗澤、羅圣國 高等教育出版社
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