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1、目錄引言第第 1 1 章章 等臂杠桿加工工藝規(guī)程設設計等臂杠桿加工工藝規(guī)程設設計.11.1 零件分析零件分析.11.1.1 零件的作用.11.1.2 等臂杠桿的主要加工表面及技術要求.11.2 工藝規(guī)程的設計工藝規(guī)程的設計.11.2.1 確定毛坯的制造形式.11.2.2 等臂杠桿機械加工定位基準的選擇.21.2.3 等臂杠桿的機械加工工藝過程.2第第 2 2 章章 等臂杠桿加工等臂杠桿加工2510mmmm、孔夾具設計孔夾具設計.42.1 加工加工2510mmmm、孔夾具設計孔夾具設計.42.1.2 定位誤差分析.42.1.3 切削參數(shù)和機動時間的計算與夾緊力分析.52.2 鉆套、襯套、鉆模板及
2、夾具體設計鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計.92.2.1 鉆套、襯套設計.92.2.2 鉆模板及夾具體設計.122.3 夾具精度分析夾具精度分析.122.4 本章小結本章小結.14結論結論.15參考文獻參考文獻.16附件附件 I I 機械加工工藝過程卡機械加工工藝過程卡.17附件附件 II 機械加工工序卡片機械加工工序卡片.18全套畢業(yè)設計，聯(lián)系全套畢業(yè)設計，聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有各專業(yè)都有引言引言機械的加工工藝及夾具的設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產品設
3、計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。同時，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以機械的加工工藝及夾具設計對即將進入工廠的機械類畢業(yè)生來說很有必要。在夾具設計過程中，通常是解決如下問題：表面加工方法的確定、定位基準及定位方法的選擇、夾緊機構的選擇
4、、夾具各零件的布置、加工精度的保證等。一個好的夾具是將這些問題很好的協(xié)調好的一個統(tǒng)一整體，在此次的夾具設計也正是向著這個目標靠近的。第第 1 章章 等臂杠桿加工工藝規(guī)程設計等臂杠桿加工工藝規(guī)程設計1.1 零件分析零件分析1.1.1 零件的作用零件的作用題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的，要求零件的配合要符合要求。1.1.2 等臂杠桿的主要加工表面及技術要求等臂杠桿的主要加工表面及技術要求如圖 1-1 所示，等臂杠桿的主要加工表面有：圓兩端面、凸臺40mm30mm表面、孔等，主要技術要求為：25mm10mm8mm1.由圓及 30mm 寬凸臺組成的上端面表面粗糙度為,40mm6
5、.3aRm外圓下端面表面粗糙度為，兩平面位置為。40mm3.2aRm00.04654mm2兩個凸臺表面粗糙度為，與外圓下端面位置分30mm6.3aRm40mm別為、，兩凸臺厚為 15mm。0.1204mm0.3058mm3.孔尺寸為，表面粗糙度為，并且后續(xù)各25mm0.052025mm1.6aRm孔對其軸線將有位置和平行度要求，即都以其為設計基準。4.孔尺寸為，表面粗糙度為，與其軸線與10mm0.015010mm3.2aRm孔軸線的平行度為。25mm0.1mm5.兩個孔尺寸為，孔軸線與孔軸線距8mm0.01508mm25mm，平行度分別為、。840.2mm0.15mm0.1mm圖 1-1 等臂
6、杠桿零件圖1.2 工藝規(guī)程的設計工藝規(guī)程的設計1.2.1 確定毛坯的制造形式。確定毛坯的制造形式。零件的材料 HT200?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年產量為 2000 件，達到中批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。1.2.2 等臂杠桿機械加工定位基準的選擇等臂杠桿機械加工定位基準的選擇 （1）粗基準的選擇： 由于表面粗糙度為的大外圓端面是其他三個平面的設計基準，加3.2aRm工精度要求較高，且
7、表面粗糙度為的另一端面切削面積較大，為保證6.3aRm此平面切削量的均勻，所以選用表面粗糙度要求為的外圓端面作為粗6.3aRm基準，先加工要求表面粗糙度為的表面，在后續(xù)各面的加工過程中以3.2aRm它為定位精基準，滿足了精基準中基準重合原則。 （2）精基準的選擇 為減小加工的誤差，在各工序中應盡量滿足基準重合的原則，即定位基準與設計精準重合，以消除基準不重合誤差。所以凸臺平面加工時應以表30mm面粗糙度為的大外圓端面為主要定位面，兩個孔的加工應以3.2aRm8mm的大孔內表面為主要定位面。25mm 1.2.3 等臂杠桿的機械加工工藝過程等臂杠桿的機械加工工藝過程(1) 等臂杠桿機械加工工藝過程
8、的擬定： 等臂杠桿四個平面：粗銑半精銑精銑 等臂杠桿大孔：擴孔鉸孔精鉸25mm 等臂杠桿小孔：鉆孔鉸孔精鉸10mm 等臂杠桿小孔：鉆孔鉸孔精鉸8mm 檢驗 去毛刺(2) 等臂杠桿機械加工的主要工序：等臂杠桿加工生產線共 6 道工序，表 1-1 為其主要加工工序。表 1-1工序號工序名稱工序簡圖設備1銑兩平面立式銑床2銑凸臺臥式銑床3擴、鉸大孔鉆、鉸小孔立式鉆床4鉆鉸小孔立式鉆床第第 2 章章 等臂杠桿加工等臂杠桿加工孔夾具設計孔夾具設計2510mmmm、2.1 加工加工孔夾具設計孔夾具設計2510mmmm、本夾具主要用來擴、鉸大孔和小孔。其中孔尺寸精25mm10mm25mm度要求為，表面粗糙度
9、要求為，其軸線是以后、兩0.052mm1.6aRm10mm個孔的設計基準。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本道工8mm序為等臂杠桿加工的第三道工序，本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。2.1.1 定位方案的分析和定位基準的選擇定位方案的分析和定位基準的選擇由零件圖 2-1 可知，兩孔位于零件圓端面和寬臺肩上，其有40mm30mm尺寸精度要求和表面粗糙度要求并且孔中心軸線為后續(xù)各孔的設計基準，25mm因此需要其與端面有一定的垂直度要求。為了保證所擴、鉸的孔與側面垂直并保證孔能在后續(xù)的孔加工工序中使各孔的加工余量均勻，根據(jù)基
10、準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工、25mm孔的定位基準應選擇外圓端面及表面為主要定位基準限制工件的10mm40mm五個自由度，用一個活動 V 形塊限制另外一個自由度實現(xiàn)完全定位，采用與活動 V 形塊相連的螺旋夾緊機構夾緊。圖 2-1 定位分析圖2.1.22.1.2 定位誤差分析由本夾具的定位分析圖可看出孔的位置由外圓來保證而而25mm40mm而外圓由鑄造得到，所以良好的鑄造及端面銑削精度是孔壁厚40mm25mm均勻的保證。孔的位置和軸線對孔軸線的平行度要求由兩個鉆套10mm25mm之間的位置來
11、決定。2.1.3 切削參數(shù)和機動時間的計算與夾緊力分析切削參數(shù)和機動時間的計算與夾緊力分析孔加工25mm一、擴孔：（1）擴孔鉆選用標準高速鋼擴孔鉆，其幾何參數(shù)選擇為：、24.7mm00r 、01045rk 100t（2）擴孔切削用量： 1確定進給量：查表得取 0.70.84mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表取。0.8/fmm r 2. 確定切削速度 及vn 查表得22.3/minvm表 查表得修正系數(shù)：、1.0MVk1.0apvk故22.3/minMVapvvvkkm 表表010001000 22.3287.4 /min24.7vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇275 /m
12、innr這時實際擴孔速度為024.7 27521.3/min10001000d nvm3機動時間計算mt，1wfmllltf ncot32mwfrddlk12 4l 由，得24.7mdmm23wdmm24.723cot4533.852flmm又有 ，帶入公式得到：54wl 0.8/fmm r275 /minnr1wfmllltf n543.8530.28min0.8 275二、鉸孔（1）粗鉸 1 鉸刀：選用標準硬質合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：24.9mm、。05r 0105rk 2 粗鉸切削用量： 確定進給量：查表得取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表取。1.2/fm
13、m r . 確定切削速度 及vn 查表得15/minvm表 查表得修正系數(shù)：、1.0MVk1.05apvk故15 1.0 1.0515.75/minMVapvvvkkm 表表010001000 15.75201.3 /min24.9vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇195 /minnr這時實際擴孔速度為024.9 19515.25/min10001000d nvm機動時間計算mt，1wfmllltf ncot(310)2mfrddlk110 45l 由，得24.7mdmm24.9dmm24.924.7cot556.642flmm又有 ，帶入公式得到：54wl 1.2/fmm r195
14、 /minnr1wfmllltf n546.64 150.33min1.2 195(2) 精鉸 1 鉸刀：選用標準硬質合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：0.0440.02625mm、。05r 0105rk 2 精鉸切削用量： 確定進給量：查表得并根據(jù) Z535 機床說明書，取ff表。0.9/fmm r . 確定切削速度 及vn 查表得8/minvm表 查表得修正系數(shù)：、1.0MVk1.08apvk故8 1.0 1.088.64/minMVapvvvkkm 表表010001000 8.64110.1 /min25vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇100 /minnr這時實際擴孔速度為025
15、 1007.8/min10001000d nvm機動時間計算mt，1wfmllltf ncot(310)2mfrddlk110 45l 由，得24.9mdmm25dmm2524.9cot555.572flmm又有 ，帶入公式得到：54wlmm0.9/fmm r100 /minnr1wfmllltf n545.57 100.78min0.9 100 根據(jù)以上計算，切削用量及機動時間如下： 擴孔：24.7,0.8/ ,275 /min,21.3/min,0.28minmdmm fmm r nrvmt粗鉸：24.9,1.2/ ,195 /min,15.64/min,0.33minmdmm fmm r
16、 nrvmt精鉸：25,0.9/ ,100 /min,7.8/min,0.78minmdmm fmm r nrvmt孔加工10mm一、鉆孔 （1） 、鉆頭：選用標準高速鋼鉆頭9.8mm（2）鉆孔切削用量： 1確定進給量：查表得=0.360.44mm/r，ff表由，所以，故/2.5l d 1.0lfk ff 表表根據(jù) Z535 鉆床說明書，取。0.43/fmm r 2. 確定切削速度 、軸向力、扭矩及切削功率vFMmP 查表得, 13/minvm表2880FN表 ，10.7N m表M0.45mPKW表 查表得 的修正系數(shù)：、v1.0MVk1.0lvk 故13 1.0 1.013/minMVapv
17、vvkkm 表表010001000 13422.4 /min9.8vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇400 /minnr這時實際擴孔速度為09.8 40012.3/min10001000d nvm3.切削力及扭矩的修正系數(shù)，查表得：、1.0MFk1.0MMk故2880FFN 表表 10.7MMN m表 4.校驗機床功率切削功率400/)0.451.00.43422.4mMMmPPn nKKW表（ 機床有效功率4.5 0.813.65EEPPKW 由此可知，選擇的鉆削用量可用 即9.8,0.43/ ,400 /min,12.3/mindmm fmm r nrvm此時2880,10.7,
18、0.43mFN MN m PKW5機動時間計算mt，取切入長度 1wfmllltf n12 4l 5flmm又有 ，帶入公式得到：25wlmm0.43/fmm r400 /minnr1wfmllltf n25540.20min0.43 400 二、鉸孔（1）粗鉸 1 鉸刀：選用標準硬質合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：9.92mm、。05r 0105rk 2粗鉸切削用量： 確定進給量：查表得取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，ff表取。1.2/fmm r . 確定切削速度 及vn 查表得15/minvm表 查表得修正系數(shù)：、1.0MVk1.08apvk故15 1.0 1.0816
19、.2/minMVapvvvkkm 表表010001000 16.2520.1 /min9.92vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇530 /minnr這時實際切削速度為09.92 53016.5/min10001000d nvm機動時間計算mt，1wfmllltf ncot(310)2mfrddlk110 45l 由，得9.92dmm9.8mdmm9.929.8cot555.692flmm又有 ，帶入公式得到：25wlmm1.2/fmm r530 /minnr1wfmllltf n255.69 1041.2 530s（2）精鉸 1 鉸刀：選用標準硬質合金機鉸刀，其幾何參數(shù)選擇為：0.0
20、130.00810mm、。05r 0105rk 2 精鉸切削用量： 確定進給量：查表得取 0.91.4mm/r，根據(jù) Z535 機床說明書，取ff表。0.9/fmm r . 確定切削速度 及vn 查表得8/minvm表 查表得修正系數(shù)：、1.0MVk0.65apvk故8 1.0 0.655.2/minMVapvvvkkm 表表010001000 5.2165.6 /min10vnrd 表根據(jù) Z535 機床說明書，選擇195 /minnr這時實際擴孔速度為010 1956.123/min10001000d nvm機動時間計算mt，1wfmllltf ncot(310)2mfrddlk110 4
21、5l 由，得10dmm9.92mdmm109.92cot555.462flmm又有 ，帶入公式得到：25wlmm0.9/fmm r195 /minnr1wfmllltf n255.46 100.23min0.9 195根據(jù)以上計算，切削用量及機動時間如下： 鉆孔：9.8,0.43/ ,400 /min,12.3/min,0.20minmdmm fmm r nrvmt粗鉸：9.92,1.2/ ,530 /min,16.5/min,4mdmm fmm r nrvmts精鉸：10,0.9/ ,195 /min,6.123/min,0.23minmdmm fmm r nrvmt本道工序加工時，由于孔支
22、撐面與擴、鉸進給方向相同、2510mmmm、25mm對于孔這一懸臂結構采用了推引式輔助支承，使得夾緊力只需提供用于平衡加工10mm時的扭矩即可，又由于夾緊采用了可提供較大夾緊力的螺旋夾緊機構，因此進行夾緊力計算可以省略。2.2 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計2.2.12.2.1 鉆套、襯套設計鉆套、襯套設計1、孔鉆套的設計25mm孔的加工需擴、粗鉸、精鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快259H換鉆套。其結構如下圖 2-2 所示，以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：孔分擴、粗、鉸三個工步完成加工。即先用標準高速鋼擴孔鉆25mm24.7mm擴孔，再用標準硬質合金
23、機鉸刀粗鉸孔,根據(jù) GB1133-84 可知，最后用24.9mm硬質合金機鉸刀精鉸孔。0.0440.02525mm圖 2-2 快換鉆套圖鉸孔鉆套結構參數(shù)如下表：表 2-1 鉸工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表(mm)dHD1D2Dh1hm1mr公稱尺寸允差2525350.0250.0095246125.5212132.5552、孔襯套的設計25mm依據(jù)鉆套的設計可選擇襯套，固定襯套其結構如圖 2-3 所示：圖 2-3 固定襯套圖其結構參數(shù)如下表：表 2-2 固定襯套數(shù)據(jù)表(mm)dD公稱尺寸允差H公稱尺寸允差C 1C35+0.050+0.0251648+0.033+0.01713夾具體的設計主要考慮零件的形狀及
24、將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖所示。3、孔鉆套的設計10mm孔的加工需鉆、粗鉸、精鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快107H換鉆套，其結構如下圖 2-4 所示，以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：孔分鉆、粗鉸、精鉸三個工步完成加工。即先用標準高速鋼鉆10mm9.8mm頭鉆孔，再用標準硬質合金機鉸刀粗鉸孔，根據(jù) GB1132-84,最后用9.92mm硬質合金機鉸刀精鉸孔。0.0120.00610mm圖 2-4 快換鉆套圖鉸孔鉆套結構參數(shù)如下表：表 2-3 鉸工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表(mm)DdH公稱尺寸允差1D2Dh1hm1
25、mr102515+0.018+0.00726221049918554、孔襯套的設計10mm依據(jù)鉆套的設計可選擇襯套，固定襯套其結構如圖 2-5 所示圖 2-5 固定襯套圖其結構參數(shù)如下表：表 2-4 固定襯套數(shù)據(jù)表(mm)dD公稱尺寸允差H公稱尺寸允差C 1C15+0.034+0.0061622+0.028+0.0150.522.2.2、鉆模板及夾具體設計、鉆模板及夾具體設計鉆模板用于固定襯套、確定鉆孔位置，其形狀尺寸與夾具體密切相關。夾具體需要考慮零件的形狀并將零件的定位、夾緊元件在滿足加工要求的基礎上聯(lián)成一個整體。夾具圖如圖 2-6 所示圖 2-6 夾具體2.3 夾具精度分析夾具精度分析利
26、用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。本道工序加工中主要保證大孔尺寸及其表面粗糙度、小0.052025mm1.6 m孔尺寸及其表面粗糙度，以及兩孔平行度公差。0.015010mm3.2 m0.1mm孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸為所以滿足要25mm0.052025mm0.0440.02525mm求，由于采用粗、精鉸加工能滿足表面粗糙度的要求。1.6 m孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸為所以滿足要10mm0.015010mm0.0120.006
27、10mm求，由于采用粗、精鉸加工能滿足表面粗糙度的要求。3.2 m如圖 2-7 所示，為鉆套的極限最大直徑，為鉸刀的最小極限尺寸，maxDmind為兩者之間的最大間隙，為鉆套長度，為由于鉆套和鉸刀之間存在間隙L而產生的軸線間最大夾角。則兩孔軸線間平行度誤差計算如下：圖 2-7 鉸刀與鉆套間隙關系兩孔軸線品行度誤差為=+Y1y2y其中為兩孔之間鉆套裝配后允許的平行度誤差，為由于10.04ymm2y兩鉸刀與鉆套間存在間隙而產生的平行度誤差，下面對進行計算2y對于小孔有：10mm ，由前面分析知，則arctan(/)Lmax10.028Dmmmin10.006dmm，。計算后得到0.022mm 33
28、Lmmarctan(0.022/33)0.0382對于 大孔有：25mm，由前面分析知，則arctan(/)Lmax25.061Dmmmin25.025dmm，。計算后得到0.036mm 33Lmmarctan(0.036/33)0.0625由此得到兩孔軸線的最大夾角為2510mmmm、算得，則兩孔的平行度誤差為：max1025max0.1=2ytan(0.1 )小孔全長25 tan(0.1 )0.044mm則=+=0.04+0.044=滿足要求。 Y1y2y0.0840.1mmmm2.4 本章小結本章小結在本章中，夾具主要用來加工等臂杠桿兩個孔。首先應明2510mmmm、確本夾具中的夾緊定位
29、機構，在進行等臂杠桿兩個孔加工工序2510mmmm、時，外圓端面已經精銑。本道工序的定位基準應選擇表面粗糙度為40mm的外圓端面和外圓表面以此限制工件的五個自由度，3.2aRm40mm40mm用一個活動 V 形塊限制另一個自由度的同時加緊工件，采用螺旋夾緊機構。然后按照有關公式進行切削參數(shù)的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套及鉆模板和夾具體進行設計，還應對夾具精度進行分析。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。結論結論本次課程設計主要是對 CA6140 機床等臂杠桿的加工工藝
30、及夾具設計。等臂杠桿的加工工藝設計主要是進行零件的加工工藝路線，機械加工余量、切削用量、基本工時的確定，夾具的設計主要是要設計出正確的定位夾緊機構。在本設計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構也能達到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。此次設計在老師的指導下，通過多次對定位夾緊機構的分析最終選擇采用 V 形塊和螺旋夾緊機構來實現(xiàn)零件的定位夾緊。在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設計有關的知識有了更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。 參考文獻1 王秀倫，邊文義等. 機床夾具設計. 北京：中國鐵道出版社
31、，1984.2 孫巳德. 機床夾具圖冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1983.3 孟少農. 機械加工工藝手冊第 2 卷. 北京:機械工業(yè)出版社，1991.4 張耀宸. 機械加工工藝設計手冊. 北京:航空工業(yè)出版社，1987.5 楊昂岳.，鄒湘軍等. 機械制造工程學. 長沙:國防科技大學出版社，2004.6 彭如恕，周榮安等. 現(xiàn)代工程制圖. 北京:國防工業(yè)出版社，2006.7 寇尊權，王多. 機械設計課程設計. 北京: 機械工業(yè)出版社，2008.8 楊叔子. 機械加工工藝師手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.9 謝鐵邦，李柱等. 互換性與技術測量. 武漢:華中科技大學出版社，2008.10 上海柴油機廠工藝設備研究所. 金屬切削機床夾具設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1984.
機械加工工藝及夾具課程設計等臂杠桿加工工藝規(guī)程設計及夾具設計含全套CAD圖紙
