车床曲柄工艺及铣24槽夹具设计【9张CAD图纸+毕业论文】【2011定做独家】

车床曲柄工艺及铣24槽夹具设计24页 9600字数+论文说明书+任务书+9张CAD图纸【详情如下】压板.dwg夹具体.dwg定位键.dwg工序卡片.dwg工艺过程卡片1.dwg工艺过程卡片2.dwg车床曲柄工艺及铣24槽夹具设计说明书.doc车床曲柄零件图.dwg过程卡片.dwg铣槽夹具装配图.dwg目  录设计任务书一、夹具特点及零件的分析(3)1.1、夹具特点(4)1.2、零件的分析(9)二、工艺规程设计(10)2.1、确定毛坯的制造形式(12)2.2、基面的选择(16)      2.3、制订工艺路线(17)      2.4、机械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的确定(18)      2.5、确定切削用量及基本工时(19)三、夹具设计(21)四、参考文献(23)一、夹具特点1.1夹具的特点机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢!这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。结 束 语真是感慨万千。它使我从中学到了以前在课堂上根本就学不到的东西！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺学、公差与配合、机械制图、机械基础等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线、巩固所学的作用。在设计中掌握了如何利用AUTOCAD和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但现在已经可以熟练的运用了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。谢  辞首先感谢我的指导老师，在设计过程中，老师帮我指出了设计中的许多不足，细心帮我解答了许多疑难问题。感谢老师的悉心指教！在课题的研究过程中，得到了本班同学的大力支持，在此表示由衷的感谢!参 考 文 献1刘守勇,陈殿学，刘彦竹，机械制造工艺与机床夹具 ,机械工业出版社,1999.102徐嘉元,曾家驹，机械制造工艺学，机械工业出版社,2007.13文斌主编，管接头和管件选用手册，机械工业出版社,2006.14王光斗,王春福,张继信等，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社，1980.15邓昭铭，张莹，机械设计基础，高等教育出版社，第二版，2000.76陈于萍，周兆龙，何小龙，互换性与测量技术基础，第二版，2007.27王孝达主编，金属工艺学，高等教育出版社，1997.78刘小年,陈婷,崔建军,机械制图,第二版，机械工业出版社，2004.59丁树模,周骥平主编,液压传动,第二版，2006.110范厚军主编，紧固件手册，江西科学技术出版社，2004.111刘承启主编，新编铣工计算手册，机械工业出版社，2001.512孙靖民，米成秋主编，机械结构优化设计，哈尔滨工业大学出版社1986.5 机械制造基础课程设计 车床曲柄工艺及夹具设计 班 级： 学 生： 指导教师： - 1 - 目 录 设计任务书 一、 夹具特点及零件的分析 (3) 具特点 (4) 件的分析 (9) 二、 工艺规程设计 (10) 定毛坯的制造形式 (12) 面的选择 (16) 订工艺路线 (17) 械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的确定 (18) 定切削用量及基本工时 (19) 三、 夹具设计 (21) 四、 参考文献 (23) - 2 - 一、夹具特点 具的特点 机床夹具通常是指装夹工件用的装置 :至于装夹各种刀具用的装置 ,则一般称为“辅助工具 ” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围 ,一般可分为通用夹具 ,专用夹具和可调整式夹具等。 通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具 ,如车床上的卡盘 ,铣床上的回转工作台 ,分度头 ,顶尖座等。它们都一标准化了 ,具有一定的通用性 ,可以用来安装 一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是 ,在实际生产中 ,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要 ;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进 ;或者由于工件的形状 ,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具 ,以解决生产实际的需要。 专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的 ,其功用主要有下列几个方面 : 例如与其他表面间的距离精度 ,平行度 ,同轴度等。对于外行比较复杂 ,位置精度要求比较高的工件 ,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。 从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间 ,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后 ,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化 ,不再需要画线和找正 ,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序 ,从而提高了劳动生产率 使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具 ,可以在进行切削加工某个工件的同时 ,进行其它工件的装卸工作 ,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之 ,随 着专用夹具的采用和进一步改善 ,可以有效地缩短工序时间 ,满足生产不断发展的需要。 如在普通车床上附加镗模夹 - 3 - 具后 ,便可以代替镗床工作 ;装上专用夹具后可以车削成型表面等 ,以充分发挥通用机床的作用。 保障安全生产。根据生产需要 ,采用一些气动 ,液压或其它机械化 ,自动化程度较高的专用夹具 ,对于减轻工人的劳动强度 ,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时 ,例如加工车床床身上 ,下两面上的螺孔 ,需要把床身工件翻转几次进行加工 ,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后 ,就能够达到提高生产效率 ,减轻劳动强度 ,保障生产安全的目的。 专用夹具在生产上起着很大的作用 ,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢 !这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用 ,只是事物的一个方面。另一方面 ,由于夹具的设计 ,制造和所用的材料等须消耗一定的费用 ,增加了产品的成本。因之 ,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的 ,这是一个大问题 ,特别对于重大的 ,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的 ,专用夹具也存在缺点 ,即专用夹 具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序 ,因而随着产品品种的不断增多 ,夹具数量也不断上升 ,造成存放和管理上的困难 ;而当某产品不再进行生产时 ,原来的夹具一般都无法重新利用 ,造成浪费 专用夹具的设计生产时间周期长 ,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中 ,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。 可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围 ,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点 ,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具 ,成组夹具和组合夹具等。 标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件 ,如夹具体 ,以及定位元件 ,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等 ,经过标准化 ,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件 ,成批加工 ,这样可使夹具的设计 ,制造工作加快 ,节省费用。另外 ,当产品更改 ,夹具不再使用时可以拆开 ,把标准零件保存起来 ,备以后使用。 - 4 - 多品种 ,小批量生产的机械加工车间中 ,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法 ,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具 ,夹具等工艺装备的 共性分组 ,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类 ,套类 ,盘类 ,齿轮 ,杠杆 ,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的 ,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位 ,夹紧件 ,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。 组合夹具是有一套专门设计制造 ,便于组装和拆卸的有各种不同的形状 ,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件 ,根据加工工件的需要可以组装成车 ,磨 ,铣 ,刨 ,钻 ,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完 毕 ,可以方便的拆开 ,洗净元件存放起来 ,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题 ,其设计原理基本相同。 在实际生产中应用的夹具很多 ,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具 ,铣床夹具等 ;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类： (1)车床类夹具 :包括车床 ,内外圆磨床 ,螺纹磨床用夹具 ,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。 (2)铣床类夹具 :包括铣床 ,刨床 ,平面磨床等机床用夹具 ,其特点是夹具固定字工作台上 ,只作纵向或横向往复运动 或回转运动。 (3)钻 ,镗床类夹具 :用于在钻床上钻 ,扩 ,铰等工序或在镗孔工序 ,其实就是夹具固定在机床上 ,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。 上述的各种夹具都是固定在机床上的 ,但是在自动线加工中 ,有的夹具带着工件由生产线的输送装置 ,挨着每台机床逐步向前输送 ,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位 ,支承和夹紧外 ,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位 (相对于每台机床的刀具位置 ),夹紧 ,待加工完了再自动送至下一台机床加工 ,以便通过自动线的各台机床 ,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要 适用于采用组合机床自动线加工 ,但又无良好的输送基面和定位基面的工件 ,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行 - 5 - 夹具上 ,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件 ,虽然具有良好的输送基面 ,但为了保护工件的基面不受划伤 ,有时也采用随行夹具。 通用可调夹具 ,若产品中有若干零件具有相似性 ,有选用通用可调整夹具的可能 ,应进一步探索 ,应用下面三方面分析判断： (1)工件结构要素的相似性 ,主要是被加工表面形式和部位的相似 ,工序内容和技术要求基本相似 ;能有相似或相同的定位基准和定位方式。 (2)有可能采用功能 相同的定位方式和夹紧方式 (包括夹紧动力源 )。 (3)工件尺寸要素相似 ,如定位基准和外廓尺寸的近似程度 ,看能否使用 ,可调夹具结构紧凑 ,布局协调的夹具。 综上所述 ,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展 ,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。 具的发展趋势 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的 “ 工艺美术运动 ” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工 业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。 1980 年国际工业设计协会理事会（ 工业作了明确定义： “ 就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料 、结构 、 构造 、 形态 、 色彩 、 表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业 设计师对包装 、 宣传 、 展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力 时，这也属于工业设计的范畴 ” 。 材料 、 结构 、 工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计； - 6 - 另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的 “ 功能 ” 。 任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料， 加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。 具的设计步骤 按在夹具中的作用 ,地位结构特点 ,组成夹具的元件可以划分为以下几类 : (1)定位元件及定位装置； (2)夹紧元件及定位装置 (或者称夹紧机构 )； (3)夹具体； (4)对刀 ,引导元件及装置 (包括刀具导向元件 ,对刀装置及靠模装置等 )； (5)动力装置； (6)分度 ,对定装置； (7)其它的元件及装置 (包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉 ,销钉 ,键和各种手柄等 )； 每个夹具不一定所 有的各类元件都具备 ,如手动夹具就没有动力装置 ,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夹具上还需要设有其它装置及机构 ,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。 在专用夹具设计中，除要考虑工件的定位、夹紧和夹具结构外，还需要进行夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注，工件在夹具中的加工的精度分析，夹具的经济分析等。 - 7 - （ 1）保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求 。 （ 2）提高生产率 专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效定位与夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。 （ 3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。 专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置修配结构，如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。 （ 4）使用性好 专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠，排屑方便，必要时应设置排屑结构。 （ 5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外， 还应根据生产纲领对夹具方案惊醒必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 - 8 - 车床曲柄这个零件从零件图上可以看出，加工任务如下： 1 以 为中心的加工表面加工。 2. 钻 10， 30。 3. 铣槽 24 - 9 - 一、 工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为大批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。 （二）基面的 选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除 z ， x ， y 三个自由度，用以消除 x ， y ， z 三个自由度，达到完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 （三） 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 工序 铣端面。 工序 钻 、扩孔 30， 10。 工序 倒角。 工序 钻 。 工序 粗精铣上表面。 工序 粗精铣两端面。 工序 铣槽 24 。 工序 攻螺纹 工序 去毛刺。 工序 检查。 - 10 - 四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “车床曲柄”零件材料为 坯重量约为 产类型为大批生产， 采用金属砂型铸造。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 铣端面 考虑左端面的粗糙度 照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册”，表 1 43， 确定工序尺寸为 Z=中粗加工的加工余量 Z=加工的加工余量 Z=端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 2. 钻、扩孔 30， 10。 钻孔 10 ： 钻孔： 20 扩钻： 30 2Z=10 3铣表面 根据“手册”表 1 49，取上表面的机械加工余量为 ，下表面的余量为 粗铣上表面 Z= 精铣上表面的台阶面 Z= 粗铣下表面 Z= 4. 铣槽 24 粗铣 20 2Z= 半精铣 24 2Z= 毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。 （五）确定切削用量及基本工时 工序：铣端面。 1）粗铣左端面 f= (表 3 =s（ 21m/ (表 3 - 11 - 采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (按机床选取 s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=751753mm = 17557 =）粗铣右端面 粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相 同。 切削工时 l=451753mm = 17554 =）精铣左端面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (按机床选取 s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=751753- 12 - = 17557 =序：钻、扩孔 30， 10 孔 1）钻孔 10 f=r (表 3 38) =s （ 21m/ （表 3 42） ns= v = =s (334r/按机床选取 38r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=80 102mm tm=f0108 =23s （ 2）扩孔 30 f= (表 3 54) =s （ ns= v = =s (按机床选取 36r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=80 3tm=f=35s （ - 13 - 工序：倒角 f=(表 3 17) =s （参照表 3 21） ns= v = =s (378r/按机床选取 80r/s 切削工时 l= tm=f =14s （ 工序 ：钻 f= (表 3 54) =s （ ns= v = =s (按机床选取 36r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=82 3tm=f=38s （ 工序 ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 - 14 - ns= v = =s (33r/按机床选取 0r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=801753mm = 17580 =215s=）精铣台阶面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (33r/按机床选取 0r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=801753mm = 17580 =467s=）粗铣下表面保证尺寸 35 本工步的切削用量与工步 1）的切削用量相同 切削工时 l=401753- 15 - = 17540 =序 ：钻 2孔（ ） f= /r (表 3 38) =s （参照 表 3 42） ns= v = =s (按机床选取 60r/6r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时（表 7 5） l= 43 tm= =（ 工序 ：铣槽 24 1）粗铣 f =(表 3 =s（ 21m/ (表 3采用粗齿直柄立铣刀， 6数 Z=3。 ns= v = =s (358.2/按机床选取 80r/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=3420- 16 - = 234 =19s 因为要走刀两次，所以切削工时为 38s。 2）精铣槽 f =s(表 3 =0. 25m/s（ 15m/ (表 3采用细齿直柄立铣刀， 2数 Z=5。 ns= v = =按机床选取 80r/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000 nd =削工时 l=3520mm = 235 =16s 因为走刀两次，所以切削工时为 64s。 ：攻螺纹 M6 v=s (表 3 42) ns= v = =834按机床选取 50r/ 故实际切削速度 =1000 nd =s。 - 17 - 三、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。利用本夹具主要用来铣槽 24根据连杆尺寸，形状和位置精度要求，工件定位时需限制六个自由度。工件的定位基准和夹紧位置已经规定，但在拟定定位、夹紧方案时，仍然应对其进行分析研究， 考查定位基准的学则是否能满足工件位置精度的要求，夹具的结构能否实现。 在保证角度方面，以孔为定位基准，可以做到基准重合，而且操作方便。为了避免发生不比样的过定位现象，采用一个圆柱销和一个菱形销做定位元件。工件以一面两孔为定位基准。而定位元件采用一面两销，分别限制了工件的六个自由度，属于完全定位。 机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，机床夹具应设有夹紧装置，将工件压紧夹牢。夹紧装置是否合理、可靠及安全，对工件加工的精度、生产率和工人的 劳动条件有着重大的影响，为此提出下列基本要求： 1）夹紧过程中，不能改变工件定位后占据的正确位置。 2）夹紧力的大小要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 3）夹紧装置的自动化和复杂程度应富裕生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，便于制造和维修。 4）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。 5）夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证源动力暴动或消失后，仍能保持夹紧状态。 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或 伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。 夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置 - 18 - 概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性 ,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特 征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。 夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定 位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。 设计夹紧装置时 ,应满足下述主要要求： 应破坏工件的定位 ,为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。 当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。 紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 对刀元件主要由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具和刀具的相对位置，对刀元件的结构形式取决于加工表面的形状。本夹具采用侧装对刀块。用对刀块调整刀具与工件待加工面的相对位置，适用于加工精度不超过 方案采用侧装对刀块，用螺钉，销钉固定在夹具体上。 - 19 - 使用对刀元件对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。本次设计采用平塞尺，其基本尺寸 s 为 5差按 标准对刀块的材料为 20钢，渗碳深度为 火硬度为 55 标准塞尺的材料为 火硬度为 55 计算夹紧力时，通常是把夹具体和工件看成是一个刚性系统。根据工件所受的切削力、夹紧力（大型工件应考虑工件重力、惯性力）的作用状况，找出加工中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际夹紧力。即 式中 实际所需夹紧力（ N） F 理论夹紧力（ N） K 安全系数 在 精加工时， 在一面两孔定位中，理论夹紧力的计算公式为 式中 为工件与限位基面之间的摩擦力 由表 3 = 表 3擦系数的选用 摩擦条件 工件为加工过的平面 件为未加工过的毛坯表面，固定支承为球面 紧元件和支承表面有齿纹，并在较大相互作用力下工作 防止圆柱销受力而造成不必要 的定位误差，而令 。则 ( 0 - 20 - 选取铣床的背吃刀量 =3转进给量 f=r。因待加工工件为钢材，故单位切削力 P=2000 则铣床的切削力 =2000*3*3000（ N） 故 F=3000/0（ 0*0（ 结论 本夹具所需实际夹紧力为 30 具加工误差的分析 使用夹具加工时产生的误差有下列四个方面： 1与工 件定位有关的误差 定位误差 D 2与夹具在机床上安装有关的误差 安装误差 A 3与刀具调整有关的误差 T 4与加工过程有关的误差 G D+ T+ A+ G k 上式即为定位误差不等式。 A： 定位误差 基准重合： B =0 D= Y= D+ d+ D= B： 夹具在铣床上安装的不准确并不影响加工槽的位置尺寸，所以 A 可不考虑。 C：加工方法有关误差 对刀块的制造与对刀调整误差铣刀的跳动，机床工作台的倾斜等因素所引起的加工方法误差，可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定。 - 21 - 综上所述： = D+ A+ T+ G = k =夹具满足加工要求。 2对槽深精度的分析计算 影响槽尺寸精度（ 10 主要因素有： A：基准重合 B=0 D= Y= D+ d+D= B：夹具安装误差 由于夹具定位面 N 和夹具底面 引 起工件倾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而会影响槽深的尺寸精度。夹具技术要求的第一条规定为不大于 100： 么在工件约 105C:加工方法有关的误差 对刀块的制造和对刀调整误差，铣刀的跳动，机床工作台的倾斜等因素所引起的加工方法误差，可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定，综上 ： = D+ A+ T+ G =k=此，此夹具满足加工要求。 - 22 - 结 束 语 真是感慨万千。它使我从中学到了以前在课堂上根本就学不到的东西！ 在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足 之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。 这次设计将我以前学过的机械制造工艺学、公差与配合、机械制图、机械基础等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线、巩固所学的作用。 在设计中掌握了如何利用 一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但现在已经可以熟练的运用了。 图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。 - 23 - 谢 辞 首先感谢我的指导老师，在设计过程中，老师帮我指出了设计中的许多不足，细心帮 我解答了许多疑难问题。感谢老师的悉心指教！ 在课题的研究过程中，得到了本班同学的大力支持，在此表示由衷的感谢 ! 参 考 文 献 1刘守勇 ,陈殿学，刘彦竹，机械制造工艺与机床夹具 ,机械工业出版社 ,2徐嘉元 ,曾家驹，机械制造工艺学，机械工业出版社 ,3文斌主编，管接头和管件选用手册，机械工业出版社 ,4王光斗 ,王春福 ,张继信等，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社， 5邓昭铭，张莹，机械设计基础，高等教育出版社，第二版， 6陈于萍，周兆龙，何小龙，互换性与测量技术基础，第二版， 7王孝达主编，金属工艺学，高等教育出版社， 8刘小年 ,陈婷 ,崔建军 ,机械制图 ,第二版，机械工业出版社， 9丁树模 ,周骥平主编 ,液压传动 ,第二版， 10范厚军主编，紧固件手册，江西科学技术出版社， 11刘承启主编，新编铣工计算手册，机械工业出版社， 12孙靖民，米成秋主编，机械结构优化设计，哈尔滨工业大学出版社 1986.5 机械制造基础课程设计 车床曲柄工艺及夹具设计 班 级： 学 生： 指导教师： - 1 - 目 录 设计任务书 一、 夹具特点及零件的分析 (3) 具特点 (4) 件的分析 (9) 二、 工艺规程设计 (10) 定毛坯的制造形式 (12) 面的选择 (16) 订工艺路线 (17) 械加工余量工序尺寸及毛坯尺才的确定 (18) 定切削用量及基本工时 (19) 三、 夹具设计 (21) 四、 参考文献 (23) - 2 - 一、夹具特点 具的特点 机床夹具通常是指装夹工件用的装置 :至于装夹各种刀具用的装置 ,则一般称为“辅助工具 ” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围 ,一般可分为通用夹具 ,专用夹具和可调整式夹具等。 通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具 ,如车床上的卡盘 ,铣床上的回转工作台 ,分度头 ,顶尖座等。它们都一标准化了 ,具有一定的通用性 ,可以用来安装 一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是 ,在实际生产中 ,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要 ;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进 ;或者由于工件的形状 ,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具 ,以解决生产实际的需要。 专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的 ,其功用主要有下列几个方面 : 例如与其他表面间的距离精度 ,平行度 ,同轴度等。对于外行比较复杂 ,位置精度要求比较高的工件 ,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。 从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间 ,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后 ,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化 ,不再需要画线和找正 ,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序 ,从而提高了劳动生产率 使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具 ,可以在进行切削加工某个工件的同时 ,进行其它工件的装卸工作 ,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之 ,随 着专用夹具的采用和进一步改善 ,可以有效地缩短工序时间 ,满足生产不断发展的需要。 如在普通车床上附加镗模夹 - 3 - 具后 ,便可以代替镗床工作 ;装上专用夹具后可以车削成型表面等 ,以充分发挥通用机床的作用。 保障安全生产。根据生产需要 ,采用一些气动 ,液压或其它机械化 ,自动化程度较高的专用夹具 ,对于减轻工人的劳动强度 ,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时 ,例如加工车床床身上 ,下两面上的螺孔 ,需要把床身工件翻转几次进行加工 ,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后 ,就能够达到提高生产效率 ,减轻劳动强度 ,保障生产安全的目的。 专用夹具在生产上起着很大的作用 ,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢 !这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用 ,只是事物的一个方面。另一方面 ,由于夹具的设计 ,制造和所用的材料等须消耗一定的费用 ,增加了产品的成本。因之 ,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的 ,这是一个大问题 ,特别对于重大的 ,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的 ,专用夹具也存在缺点 ,即专用夹 具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序 ,因而随着产品品种的不断增多 ,夹具数量也不断上升 ,造成存放和管理上的困难 ;而当某产品不再进行生产时 ,原来的夹具一般都无法重新利用 ,造成浪费 专用夹具的设计生产时间周期长 ,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中 ,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。 可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围 ,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点 ,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具 ,成组夹具和组合夹具等。 标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件 ,如夹具体 ,以及定位元件 ,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等 ,经过标准化 ,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件 ,成批加工 ,这样可使夹具的设计 ,制造工作加快 ,节省费用。另外 ,当产品更改 ,夹具不再使用时可以拆开 ,把标准零件保存起来 ,备以后使用。 - 4 - 多品种 ,小批量生产的机械加工车间中 ,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法 ,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具 ,夹具等工艺装备的 共性分组 ,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类 ,套类 ,盘类 ,齿轮 ,杠杆 ,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的 ,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位 ,夹紧件 ,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。 组合夹具是有一套专门设计制造 ,便于组装和拆卸的有各种不同的形状 ,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件 ,根据加工工件的需要可以组装成车 ,磨 ,铣 ,刨 ,钻 ,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完 毕 ,可以方便的拆开 ,洗净元件存放起来 ,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题 ,其设计原理基本相同。 在实际生产中应用的夹具很多 ,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具 ,铣床夹具等 ;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类： (1)车床类夹具 :包括车床 ,内外圆磨床 ,螺纹磨床用夹具 ,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。 (2)铣床类夹具 :包括铣床 ,刨床 ,平面磨床等机床用夹具 ,其特点是夹具固定字工作台上 ,只作纵向或横向往复运动 或回转运动。 (3)钻 ,镗床类夹具 :用于在钻床上钻 ,扩 ,铰等工序或在镗孔工序 ,其实就是夹具固定在机床上 ,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。 上述的各种夹具都是固定在机床上的 ,但是在自动线加工中 ,有的夹具带着工件由生产线的输送装置 ,挨着每台机床逐步向前输送 ,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位 ,支承和夹紧外 ,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位 (相对于每台机床的刀具位置 ),夹紧 ,待加工完了再自动送至下一台机床加工 ,以便通过自动线的各台机床 ,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要 适用于采用组合机床自动线加工 ,但又无良好的输送基面和定位基面的工件 ,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行 - 5 - 夹具上 ,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件 ,虽然具有良好的输送基面 ,但为了保护工件的基面不受划伤 ,有时也采用随行夹具。 通用可调夹具 ,若产品中有若干零件具有相似性 ,有选用通用可调整夹具的可能 ,应进一步探索 ,应用下面三方面分析判断： (1)工件结构要素的相似性 ,主要是被加工表面形式和部位的相似 ,工序内容和技术要求基本相似 ;能有相似或相同的定位基准和定位方式。 (2)有可能采用功能 相同的定位方式和夹紧方式 (包括夹紧动力源 )。 (3)工件尺寸要素相似 ,如定位基准和外廓尺寸的近似程度 ,看能否使用 ,可调夹具结构紧凑 ,布局协调的夹具。 综上所述 ,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展 ,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。 具的发展趋势 工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的 “ 工艺美术运动 ” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工 业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。 1980 年国际工业设计协会理事会（ 工业作了明确定义： “ 就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料 、结构 、 构造 、 形态 、 色彩 、 表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业 设计师对包装 、 宣传 、 展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力 时，这也属于工业设计的范畴 ” 。 材料 、 结构 、 工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计； - 6 - 另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的 “ 功能 ” 作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的 “ 功能 ” 。 任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料， 加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。 具的设计步骤 按在夹具中的作用 ,地位结构特点 ,组成夹具的元件可以划分为以下几类 : (1)定位元件及定位装置； (2)夹紧元件及定位装置 (或者称夹紧机构 )； (3)夹具体； (4)对刀 ,引导元件及装置 (包括刀具导向元件 ,对刀装置及靠模装置等 )； (5)动力装置； (6)分度 ,对定装置； (7)其它的元件及装置 (包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉 ,销钉 ,键和各种手柄等 )； 每个夹具不一定所 有的各类元件都具备 ,如手动夹具就没有动力装置 ,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之 ,按照加工等方面的要求 ,有些夹具上还需要设有其它装置及机构 ,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。 在专用夹具设计中，除要考虑工件的定位、夹紧和夹具结构外，还需要进行夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注，工件在夹具中的加工的精度分析，夹具的经济分析等。 - 7 - （ 1）保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求 。 （ 2）提高生产率 专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效定位与夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。 （ 3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。 专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置修配结构，如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。 （ 4）使用性好 专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠，排屑方便，必要时应设置排屑结构。 （ 5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外， 还应根据生产纲领对夹具方案惊醒必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 - 8 - 车床曲柄这个零件从零件图上可以看出，加工任务如下： 1 以 为中心的加工表面加工。 2. 钻 10， 30。 3. 铣槽 24 - 9 - 一、 工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为大批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。 （二）基面的 选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两 侧面作为粗基准，以消除 z ， x ， y 三个自由度，用以消除 x ， y ， z 三个自由度，达到完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 （三） 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 工序 铣端面。 工序 钻 、扩孔 30， 10。 工序 倒角。 工序 钻 。 工序 粗精铣上表面。 工序 粗精铣两端面。 工序 铣槽 24 。 工序 攻螺纹 工序 去毛刺。 工序 检查。 - 10 - 四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “车床曲柄”零件材料为 坯重量约为 产类型为大批生产， 采用金属砂型铸造。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 铣端面 考虑左端面的粗糙度 照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册”，表 1 43， 确定工序尺寸为 Z=中粗加工的加工余量 Z=加工的加工余量 Z=端面没有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位 2. 钻、扩孔 30， 10。 钻孔 10 ： 钻孔： 20 扩钻： 30 2Z=10 3铣表面 根据“手册”表 1 49，取上表面的机械加工余量为 ，下表面的余量为 粗铣上表面 Z= 精铣上表面的台阶面 Z= 粗铣下表面 Z= 4. 铣槽 24 粗铣 20 2Z= 半精铣 24 2Z= 毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。 （五）确定切削用量及基本工时 工序：铣端面。 1）粗铣左端面 f= (表 3 =s（ 21m/ (表 3 - 11 - 采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (按机床选取 s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=751753mm = 17557 =）粗铣右端面 粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相 同。 切削工时 l=451753mm = 17554 =）精铣左端面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (按机床选取 s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=751753- 12 - = 17557 =序：钻、扩孔 30， 10 孔 1）钻孔 10 f=r (表 3 38) =s （ 21m/ （表 3 42） ns= v = =s (334r/按机床选取 38r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=80 102mm tm=f0108 =23s （ 2）扩孔 30 f= (表 3 54) =s （ ns= v = =s (按机床选取 36r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=80 3tm=f=35s （ - 13 - 工序：倒角 f=(表 3 17) =s （参照表 3 21） ns= v = =s (378r/按机床选取 80r/s 切削工时 l= tm=f =14s （ 工序 ：钻 f= (表 3 54) =s （ ns= v = =s (按机床选取 36r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=82 3tm=f=38s （ 工序 ：铣上、下表面 1）粗铣上表面的台阶面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 - 14 - ns= v = =s (33r/按机床选取 0r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=801753mm = 17580 =215s=）精铣台阶面 f= (表 3 =s（ 18m/ (表 3采用高速三面刃铣刀， 75数 Z=16。 ns= v = =s (33r/按机床选取 0r/s （表 4 17） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=801753mm = 17580 =467s=）粗铣下表面保证尺寸 35 本工步的切削用量与工步 1）的切削用量相同 切削工时 l=401753- 15 - = 17540 =序 ：钻 2孔（ ） f= /r (表 3 38) =s （参照 表 3 42） ns= v = =s (按机床选取 60r/6r/s 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时（表 7 5） l= 43 tm= =（ 工序 ：铣槽 24 1）粗铣 f =(表 3 =s（ 21m/ (表 3采用粗齿直柄立铣刀， 6数 Z=3。 ns= v = =s (358.2/按机床选取 80r/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000 nd =s 切削工时 l=3420- 16 - = 234 =19s 因为要走刀两次，所以切削工时为 38s。 2）精铣槽 f =s(表 3 =0. 25m/s（ 15m/ (表 3采用细齿直柄立铣刀， 2数 Z=5。 ns= v = =按机床选取 80r/s （表 4 16） 故实际切削速度 =1000 nd =削工时 l=3520mm = 235 =16s 因为走刀两次，所以切削工时为 64s。 ：攻螺纹 M6 v=s (表 3 42) ns= v = =834按机床选取 50r/ 故实际切削速度 =1000 nd =s。 - 17 - 三、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。利用本夹具主要用来铣槽 24根据连杆尺寸，形状和位置精度要求，工件定位时需限制六个自由度。工件的定位基准和夹紧位置已经规定，但在拟定定位、夹紧方案时，仍然应对其进行分析研究， 考查定位基准的学则是否能满足工件位置精度的要求，夹具的结构能否实现。 在保证角度方面，以孔为定位基准，可以做到基准重合，而且操作方便。为了避免发生不比样的过定位现象，采用一个圆柱销和一个菱形销做定位元件。工件以一面两孔为定位基准。而定位元件采用一面两销，分别限制了工件的六个自由度，属于完全定位。 机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，机床夹具应设有夹紧装置，将工件压紧夹牢。夹紧装置是否合理、可靠及安全，对工件加工的精度、生产率和工人的 劳动条件有着重大的影响，为此提出下列基本要求： 1）夹紧过程中，不能改变工件定位后占据的正确位置。 2）夹紧力的大小要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。 3）夹紧装置的自动化和复杂程度应富裕生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，便于制造和维修。 4）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。 5）夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证源动力暴动或消失后，仍能保持夹紧状态。 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或 伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。 夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置 - 18 - 概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性 ,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特 征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。 夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定 位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。 设计夹紧装置时 ,应满足下述主要要求： 应破坏工件的定位 ,为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。 当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。 紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 对刀元件主要由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具和刀具的相对位置，对刀元件的结构形式取决于加工表面的形状。本夹具采用侧装对刀块。用对刀块调整刀具与工件待加工面的相对位置，适用于加工精度不超过 方案采用侧装对刀块，用螺钉，销钉固定在夹具体上。 - 19 - 使用对刀元件对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。本次设计采用平塞尺，其基本尺寸 s 为 5差按 标准对刀块的材料为 20钢，渗碳深度为 火硬度为 55 标准塞尺的材料为 火硬度为 55 计算夹紧力时，通常是把夹具体和工件看成是一个刚性系统。根据工件所受的切削力、夹紧力（大型工件应考虑工件重力、惯性力）的作用状况，找出加工中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际夹紧力。即 式中 实际所需夹紧力（ N） F 理论夹紧力（ N） K 安全系数 在 精加工时， 在一面两孔定位中，理论夹紧力的计算公式为 式中 为工件与限位基面之间的摩擦力 由表 3 = 表 3擦系数的选用 摩擦条件 工件为加工过的平面 件为未加工过的毛坯表面，固定支承为球面 紧元件和支承表面有齿纹，并在较大相互作用力下工作 防止圆柱销受力而造成不必要 的定位误差，而令 。则 ( 0 - 20 - 选取铣床的背吃刀量 =3转进给量 f=r。因待加工工件为钢材，故单位切削力 P=2000 则铣床的切削力 =2000*3*3000（ N） 故 F=3000/0（ 0*0（ 结论 本夹具所需实际夹紧力为 30 具加工误差的分析 使用夹具加工时产生的误差有下列四个方面： 1与工 件定位有关的误差 定位误差 D 2与夹具在机床上安装有关的误差 安装误差 A 3与刀具调整有关的误差 T 4与加工过程有关的误差 G D+ T+ A+ G k 上式即为定位误差不等式。 A： 定位误差 基准重合： B =0 D= Y= D+ d+ D= B： 夹具在铣床上安装的不准确并不影响加工槽的位置尺寸，所以 A 可不考虑。 C：加工方法有关误差 对刀块的制造与对刀调整误差铣刀的跳动，机床工作台的倾斜等因素所引起的加工方法误差，可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定。 - 21 - 综上所述： = D+ A+ T+ G = k =夹具满足加工要求。 2对槽深精度的分析计算 影响槽尺寸精度（ 10 主要因素有： A：基准重合 B=0 D= Y= D+ d+D= B：夹具安装误差 由于夹具定位面 N 和夹具底面 引 起工件倾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而会影响槽深的尺寸精度。夹具技术要求的第一条规定为不大于 100： 么在工件约 105C:加工方法有关的误差 对刀块的制造和对刀调整误差，铣刀的跳动，机床工作台的倾斜等因素所引起的加工方法误差，可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定，综上 ： = D+ A+ T+ G =k=此，此夹具满足加工要求。 - 22 - 结 束 语 真是感慨万千。它使我从中学到了以前在课堂上根本就学不到的东西！ 在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足 之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。 这次设计将我以前学过的机械制造工艺学、公差与配合、机械制图、机械基础等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线、巩固所学的作用。 在设计中掌握了如何利用 一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但现在已经可以熟练的运用了。 图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。 - 23 - 谢 辞 首先感谢我的指导老师，在设计过程中，老师帮我指出了设计中的许多不足，细心帮 我解答了许多疑难问题。感谢老师的悉心指教！ 在课题的研究过程中，得到了本班同学的大力支持，在此表示由衷的感谢 ! 参 考 文 献 1刘守勇 ,陈殿学，刘彦竹，机械制造工艺与机床夹具 ,机械工业出版社 ,2徐嘉元 ,曾家驹，机械制造工艺学，机械工业出版社 ,3文斌主编，管接头和管件选用手册，机械工业出版社 ,4王光斗 ,王春福 ,张继信等，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社， 5邓昭铭，张莹，机械设计基础，高等教育出版社，第二版， 6陈于萍，周兆龙，何小龙，互换性与测量技术基础，第二版， 7王孝达主编，金属工艺学，高等教育出版社， 8刘小年 ,陈婷 ,崔建军 ,机械制图 ,第二版，机械工业出版社， 9丁树模 ,周骥平主编 ,液压传动 ,第二版， 10范厚军主编，紧固件手册，江西科学技术出版社， 11刘承启主编，新编铣工计算手册，机械工业出版社， 12孙靖民，米成秋主编，机械结构优化设计，哈尔滨工业大学出版社 1986.5