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1、目 录目 录1第1章 绪论11.1课题背景11.2目的11.3夹具设计中的特点11.4夹具设计需保证的条件21.5夹具的发展趋势2第2章 零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工艺分析3第3章 工艺规程设计43.1确定毛坯的制造形式43.2基面的选择43.2.1粗基准的选择43.2.2精基准的选择53.3制订工艺路线63.4机械加工余量的确定63.5 确定切削用量及基本工时8第4章 专用夹具设计164.1 问题的提出164.2 定位基准的选择164.3 定位误差分析164.4 切削力的计算与夹紧力分析174.5夹具设计及操作简要说明18参 考 文 献19结束语20心得体会21第1章 绪论1
2、.1课题背景制定操纵杆的加工工艺，设计钻孔的钻床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 全套图纸加1538937061.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程
3、设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的
4、影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2.保证工件的精度。 3.保证使用方便与安全。 4.正确处理作用力的平衡问题。 5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势 1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。 2.发展调整式夹具。 3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 4.加强专用夹具的标准化和规范化。 5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。 6.采用新结构、新工艺、新
5、材料来设计和制造夹具。第2章 零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是操纵杆。操纵杆的基本原理是将塑料杆的运动转换成计算机能够处理的电子信息。这种基本的设计包括一个安放在带有弹性橡胶外壳的塑料底座上的操纵杆。在底座中操纵杆正下方位置装有一块电路板。电路板由一些“印刷线路”组成，并且这些线路连接到几个接触触点。然后，从这些触点引出普通电线连接到计算机。2.2零件的工艺分析零件的结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性与经济性。零件结构工艺性审查如下所述：1、 车床小刀架作出工艺凸台，以便加工下部燕尾槽导轨面时装夹方便。2、 锥形零件应作出装夹工艺面以便装夹。3、 避免设
6、置倾斜的加工面，以便减少装夹次数。4、 改为通孔或扩大中间孔可减少装夹次数，保证孔的同轴度。5、 被加工表面设置在同一平面，可一次走刀加工，缩短调整时间。6、 锥度相同只需作一次调整。7、 轴上的沉割槽、键槽或过渡圆角应尽量一致，以减少刀具种类。8、 底部为圆形弧，只能单件垂直进刀加工，改为平面可多件连续加工。9、 需多刀加工的零件，各段长度应相近的整数倍，车刀按间距设置，刀架移动即可。 第3章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为Q235-A。考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT8级，已知此操纵杆零
7、件的生产纲领中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程工序划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。3.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等
8、。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程
9、设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。3.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基
10、准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.3制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序01：铸造工序02：退火处理工序03：粗铣、半精铣底面工序04：钻16孔工序05：铣17端面工序06：铣上端面和17上端外圆面工序07：钻M
11、101-6H螺纹底孔9工序08：铣四周面；右侧端口；倒角145工序09：攻M101-6H螺纹孔工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求并入库3.4机械加工余量的确定 工件毛坯为铸件，查相关资料知，采用金属模机械砂型铸造，铸造精度等级IT8，加工余量等级MA-G。1、 底面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，两步铣削（即粗铣、半精铣）即可满足其精度要求。2、 16孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，表面
12、粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，一步钻削即可满足其精度要求。3、 17端面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即可满足其精度要求。4、 上端面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即
13、可满足其精度要求。5、 17外圆面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即可满足其精度要求。6、 M101-6H螺纹的加工余量 因螺纹孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，首先钻M101-6H螺纹底孔9，然后再攻M101-6H螺纹即可满足其精度要求。7、 四周面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设
14、计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即可满足其精度要求。8、 右侧端口的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra12.5，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即可满足其精度要求。3.5 确定切削用量及基本工时工序01：铸造工序02：退火处理工序03：粗铣、半精铣底面工步一：粗铣底面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。
15、 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工二：半精铣底面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra3.2，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中
16、等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序04：钻16孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 498r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工序05：铣17端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚
17、度。根据表查出 ，则按机床标准选取475当475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序06：铣上端面和17外圆面1、选择刀具刀具选取硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工序07：钻M101-6H螺纹底孔9选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216
18、查得 （切削表2.15） 531r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工序08：铣四周面；铣右侧端口；倒角145工步一：铣四周面1、选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步二：铣右侧端口1、选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，。 2. 决定铣削用
19、量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，且表面粗糙Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀内铣完， 则2）决定每次进给量及切削速度 根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取4753）计算工时切削工时： ，则机动工时为 工步三：倒角145工序09：攻M101-6H螺纹孔选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.5mm/r354r/min 按机床选取n=392r/min切削工时： ，则机动工时为工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求并入库第4章 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
20、由指导老师的分配，决定设计工序07：钻M101-6H螺纹底孔9的夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻M101-6H螺纹底孔9，表面粗糙度Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主发考虑如何提高生产效率。4.2 定位基准的选择选择已加工好的底面和16孔及17外圆面来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和衬套及支承钉。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和衬套及支承钉，夹紧则是在心轴的螺杆上用螺母进行夹紧。1、 底面与心轴和衬套相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 16孔与心轴相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3、 17外圆面与支承钉相配合，限制和个自由度
21、，即Z轴转动工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3 定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以底面和16孔及17外圆面来定位，钻M101-6H螺纹底孔9，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移
22、误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.017mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =4.4 切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧
23、，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择在心轴的螺杆上用螺母进行夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 参 考 文 献1.邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2.赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23.孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2
24、002，12 4.李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125.邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 20006.黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，77.丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 19978.储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，129.廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，110.乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，1211.李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，412.陶济贤 主编 机床夹具设计 北京：
25、机械工业出版社 1986，413.机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，714.龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出版社，1981,715.李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江： 哈儿滨工业大学出版社 1984, 716.周永强等 主编 高等学校毕业设计指导 北京： 中国建材工业出版社 2002,12结束语 通过这次的课程设计，我学到了许多新的知识，同时加深，对旧知识的理解. 一、综合素质的提高 此次课程设计，本人将二年内学到的知识与教学中遇到的问题结合起来，能解决一些以前不能解决的问题，对机械制造有了更深的了解与认识。 二、独立工作能力的提高课程设计要求每个学生
26、均能独立思考，提出自己的独特见解，这是常规教学所无法比拟的。 三、计算机应用能力的提高 此次课程设计，所有的图纸都是通过CAD系统软件设计绘出，这让我学会了用CAD系统绘图，还学会了各系统之间的联接与转换，提高了自己的计算机应用能力。 在这次设计过程中，多次得到黄老师的指导与关心，才使本人有这么大的提高，本人深表感谢。 由于时间关系，在设计中难免出现一些不足，恳请老师及时指出。心得体会在老师的指导下顺利地完成了夹具座的夹具设计，并且认真地、有计划地按时完成设计任务。尽管整个设计在技术上不够先进，但是在经济上合理、在生产上可行。此次设计，以机械加工工艺路线为主线，通过对零件图纸分析，初步拟订加工
27、表面方法，进一步拟订加工方法并选择机械加工装备。确定加工路线后，熟悉并运用相关手册查工艺参数，计算切削用量和加工工时。将计算的数据以及加工方法、刀具、机床设备，填入工艺文件。在设计中，体会到先前所修课程的重要性，并从此设计中得到巩固和扩展，也提高我们独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。“逝者如斯夫，不舍昼夜”转眼间。本次课程设计即将结束。纵观整个课程设计过程，我们每个小组的成员齐心合作，共同完成总的工艺设计，其后各自夹具的设计，在小组成员间的相互协作及老师的帮助下，我们也终于基本完成的设计任务，课程设计作为我们机械制造与自动化专业学生的重点，它使理论与实践结合，让我们对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。机械加工工艺规程设计运用了基准选择等知识，夹具设计的运用了工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。这次设计，是对我们平时上课所学理论知识的一次深刻理解与总结，让理论与实际相结合，才能真正掌握相关知识，虽然这次做的还不尽完美，但我还会继续努力。22
机械制造技术课程设计操纵杆零件机械加工工艺规程及其钻M螺纹底孔夹具设计全套图纸
