手柄座零件機械加工工藝及典型夾具設計

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1、 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：手柄座零件機械加工工藝和典型夾具設計 手柄座零件機械加工工藝和典型夾具設計 摘要 手柄座零件是車床操縱部分的組成零件之一，該手柄座的作用相當于一個連桿，車床外部手柄的運動是通過車床手柄座傳遞到車床內(nèi)部實現(xiàn)人為對機床的操縱。在設計中，主要目的是根據(jù)零件選擇合理的工藝路線，然后制定出一套可行的夾具。本文涉及兩大部分，第一部分是對手柄座零件的分析及工藝規(guī)程的制定；第二部分是對于零件中的兩次鉆孔加工采用不同的定位、夾緊方式進行典型夾具的設計。通過設計一方面使我們更進一步熟悉了產(chǎn)品加工設計的全過程

2、，在制定加工方案的時候，充分考慮其經(jīng)濟性和可行性。另一方面通過對手柄座零件的機械加工工藝規(guī)程設計和鉆孔用夾具設計，試圖找出一種簡單、實用的加工方法，以供生產(chǎn)同類零件的企業(yè)參考。 關(guān)鍵字：手柄座；工藝；夾具 Handle Parts Machining Process and Typical Fixture Design Abstract Handle seat parts is one of the component parts of lathe parts manipulation, the handle seat ACTS

3、as a connecting rod. Movement is handle by lathe external handles to the lathe internal implementation artificial control for machine tools. In the design, the main task is according to the parts during the design and calculation, including processing machine tools, spindle speed, the three elements

4、 of cutting the reasonable selection of the processing technology, as well as the typical fixture design. This article involves two parts, the first part is the analysis of the handle seat parts and processing procedures. Two drilling in the second part is for parts with different way of positioning

5、, clamping typical fixture design. Through the design on the one hand, make us more familiar with the whole process of the product processing design, at the time of processing plan formulation, give full consideration to its economical efficiency and feasibility. On the other hand through the handle

6、 parts of the machining process planning design and drilling fixture design, trying to find out a simple and practical processing methods, to provide the reference for the manufacture of similar parts. Key words: the handle seat; process; fixture 目錄 1緒論 1 1.1前言 1 1.2題目背景及意義 1 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研

7、究情況 1 1.4本課題研究內(nèi)容 2 1.5夾具分類 2 2零件的分析 4 2.1生產(chǎn)綱領 4 2.2零件作用 4 2.3零件工藝分析 5 3工藝規(guī)程設計 6 3.1毛坯制造 6 3.2基面選擇 6 3.2.1粗基準選擇 6 3.2.2精基準選擇 6 3.3制定工藝路線 6 3.3.1工藝路線方案一 6 3.3.2工藝路線方案二 7 3.3.3工藝方案分析 7 3.4加工余量確定 8 3.5確立切削用量及基本工時 8 4鉆螺紋孔夾具設計 18 4.1 任務提出 18 4.2 定位方案及定位裝置設計 18 4.2.1 定位方案確定 18 4.2.2定位

8、元件設計 18 4.2.3定位誤差分析 18 4.3導引元件（裝置）設計 18 4.4夾緊方案設計 19 4.4.1 夾緊方案確定 19 4.4.2 夾緊力大小分析 19 4.4.3 夾緊機構(gòu)及裝置設計 19 4.5夾具操作及維護簡要說明 19 5鉆孔夾具設計 21 5.1任務提出 21 5.2定位方案及定位裝置設計 21 5.2.1定位方案確定 21 5.2.2定位元件及裝置設計 21 5.2.3確定最佳定位方式 22 5.2.4定位誤差分析 22 5.2.5定位元件型號尺寸和安裝方式 22 5.3夾緊方案確定 23 5.4夾具的操作及維護 24 6結(jié)論

9、26 參考文獻 28 致謝 29 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 30 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 31 如需要完整文檔及cad圖等其他文件，請加球球：一九八五六三九七五五 1 緒論 1.1前言 在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件

10、相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度,提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率，擴大機床的使用范圍。因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工。改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全，所以設計機床夾具顯得尤為重要[1]。 1.2題目背景及意義 機械加工工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，也是一個

11、國家發(fā)展的重要經(jīng)濟來源。在機械零件的加工過程中，機械加工工藝是相當重要的一環(huán)。因為機械工藝對產(chǎn)品的質(zhì)量控制起著重要作用，直接影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率，以及價格的高低。所以作為一名機械設計者，應該具備以下基本要求：零件的結(jié)構(gòu)設計基本合理；制定良好的加工工藝路線；在此基礎上盡可能優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高生產(chǎn)率。 對于機械產(chǎn)品的設計可以從到零件到裝配有一個完整的了解和初步的掌握。以進一步的熟練掌握Pro/E和CAD的運用。鍛煉自己的獨立思考能力和創(chuàng)造能力，進一步將所學知識和實踐結(jié)合，為更好更快的適應工作作準備。 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況 a. 國內(nèi)發(fā)展情況 目前國內(nèi)機械行

12、業(yè)的基本情況是，隨著工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，機械設計制造日漸受到人們的廣泛關(guān)注，已形成一個熱門行業(yè)。但是我國機械加工行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在制造周期長、壽命短、供不應求的現(xiàn)狀。 目前存在的主要問題是： （1）從設計結(jié)構(gòu)上看，我們的設計還不夠細致，許多細節(jié)考慮的欠周到，以至于零件使用受命不長，特別是加工工藝和熱處理技術(shù)，在這方面與國外的差距更大。 （2）從零件材料看，我國的機械加工行業(yè)起步時間不長，而國際上產(chǎn)品的材料品種則有很多可供選擇。目前，我國雖然也有個別品種諸如高速鋼具有較好的質(zhì)量，但應用較少，主要是國產(chǎn)的鉆頭、端銑刀等切削工具難以切削，諸如HRC40等很硬的鋼。

13、 （3）從加工工藝水平看，主要是設備水平不高，專門設備使用的少，加工出來的零件表面精度很難達到國外水平，檢測手段落后，裝配水平不高，導致容易出現(xiàn)報廢或裂痕現(xiàn)象。為了提高企業(yè)的設計水平和加工能力，國家推薦適合于機械企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但國內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，只有少數(shù)適合應用。而國外購買的雖有強大的三維曲面造型能力、強大的結(jié)構(gòu)有限元分析能力、強大的計算機輔助制造能力、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價格昂貴，一般企業(yè)難以支持。 b. 國外的發(fā)展情況 進入21世紀，發(fā)達國家把機械制造工藝裝置置于更為優(yōu)先發(fā)展的重要地位，機械制造工藝的基礎地位毫不動搖。機械制造工藝位居工業(yè)的

14、核心地位，擔負著為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設提供技術(shù)裝備的責任，是工業(yè)化國家的主導地位。工業(yè)發(fā)達國家不斷加大對機械制造工藝的研發(fā)投入，持續(xù)加強核心技術(shù)創(chuàng)新，增強高技術(shù)在機械制造工藝發(fā)展的影響力和滲透力，從而更加凸顯了現(xiàn)代機械制造工藝對于推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要性。 1.4本課題研究內(nèi)容 本設計題目為：設計手柄座零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計。零件圖樣、生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)條件是設計的主要原始資料，由指導教師提供給學生。零件復雜程度以中等為宜，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。根據(jù)教師設計任務書中規(guī)定的設計題目，按照所給零件編寫出相應的加工工藝規(guī)程，設計出其中由教師指定的一道重要工序（如：工藝規(guī)程

15、中所要求的車、銑、鉆夾具中的一種）的專用夾具，并撰寫說明書。并在指導教師的指導下，參考相關(guān)內(nèi)容的設計指導書，認真地、有計劃地、獨立按時完成設計任務。 具體設計內(nèi)容如下：1、對零件進行工藝分析，擬定工藝方案，繪制零件工作圖1張。2、確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖1張。3、擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、輔具），確定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。編制機械加工工藝規(guī)程卡片（工藝過程卡片和工序卡片）1套。4、設計重要工序中的一種專用夾具，繪制夾具裝配總圖和大件零件圖（通常為夾具體）各1張。5、撰寫設計說明書1份。 1.5夾具分類 a．通用夾具

16、 通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標準化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應給用戶。 b．專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點[2]。專用夾具通常由使用廠家根據(jù)要求自行設計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 c．組合夾具 組合夾具是在機床夾具零部件標準化的基礎上，由一整套預先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標準

17、元件和組件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。組合夾具的應用范圍十分廣泛，它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求，用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進步，擴大了組合夾具的應用范圍。 組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用

18、夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標準元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應生產(chǎn)之急。 d．拼裝夾具 拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標準化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設計與制造周期，而且當產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種

19、、小批量生產(chǎn)中。 e．通用可調(diào)夾具 通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 f．成組夾具 成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組的工件，適用于成組加工。 通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可以有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標準化、系列化和通用化。 通用可

20、調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設計，往往具有較大的適應性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中 一組零件而專門設計的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。 2 零件的分析 2.1生產(chǎn)綱領 任務書上的題目內(nèi)容為：加工一個手柄座零件，該零件年產(chǎn)量為20000臺，設其備品率為10%，機械加工廢品率為1%，試進行該零件的工藝規(guī)程設計。 現(xiàn)制定該手柄座零件的機械加工工藝規(guī)程。 該零件的年產(chǎn)量為22220件，根據(jù)機械制造技術(shù)基礎教材中生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)[3]。

21、 2.2零件作用 題目所給的零件是CA6140車床的手柄座，它位于車床操作機構(gòu)中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當手把控制手柄座向上扳動時，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。零件的三維圖如圖2.1所示。

22、 圖2.1 CA6140車床手柄座零件三維模型圖 2.3零件工藝分析 CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 2.3.1以Φ25H8為中心的加工表面 這一組的加工表面有Φ25H8的孔，以及上下端面，下端面為Φ45的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與Φ25H8孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。 2.3.2以Φ14H7為中心的加工表面 該組的加工表面有Φ14H7的螺紋孔(有位置要求)，加工時測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個Φ5配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。 2.3.3以Φ10H7為中心的加工表面 本組的加工表面有Φ10H7的孔(兩個)，及其兩個內(nèi)端面(對稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與Φ25H8孔壁之間的平行度公差為Φ0.2)。 2.3.4以Φ5.5為中心的加工表面 這組的加工表面有Φ5.5的孔，該孔通至Φ25H8上的槽，并有位置要求[4]。 由上面的分析可知，加工時應先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準加工另外一組。