1、設計題目：“手柄”零件機械加工工藝鉆孔夾具設計設計條件：批量生產設計內容：1 產品零件圖（一張，CAD圖，打印）2 產品毛坯圖（鍛造毛坯）（一張，CAD圖打印）3 機械加工工藝過程卡片（該零件完整的工藝過程，手寫或打印）4 機械加工工序卡片（所設計夾具對應的工序，一張，手寫或打印）5 夾具設計（裝配圖一張，主要零件圖三張，全部為1：1鉛筆圖）6 工藝、夾具設計說明書（6000字以上，用專用紙撰寫）目錄1. 序言2. 零件分析零件圖零件工藝3. 工藝規程設計確定毛坯制造形式基面的選擇制定工藝路線機械加工余量、工序尺墳及毛坯尺寸的確定4. 專用夾具設計設計主旨夾具設計切銷力及夾緊力的計算誤差分析與

2、計算夾具設計操作及操作的簡要說明5.課程設設心得體會6. 參考文獻序言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的。這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自已將來從事的工作一次較為全面的適應性訓練，從中鞏固了自已的專業知識、鍛煉自已分析問題、解決問題的能力，為今后的畢業設計及走向社會打下了一個堅實、良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處,敬請見諒.。一、 零件分析1 零件圖。手柄（KCSJ01

3、）零件圖手柄零件實體圖2 零件的工藝。 該零件共有6個待加工的地方：平面加工包括零件上、下平面，孔系加工包括38mm、22mm,另外還有深48mm高10mm的半圓鍵槽。現對其分析如下：1 上、下平面的表面加工:粗銑、半精銑該兩表面，其表面粗糙度的要求達到Ra=6.3;孔表面的加工：鉆、半精鏜38中心孔及其倒角C1X45°,位置要求是與下表面垂直 度達到0.08,粗糙度要求達到Ra=3.2；3 鉆、半精鏜22中心孔，粗糙度要求達到Ra=3.2；4精銑、半精銑半圓槽，粗糙度要求達到Ra=6.3。5.鉆、精鉸4孔。 二、 工藝規程設計1 確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼。批量生產，故采用

4、模鍛成型,這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。2 基面的先擇 基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證質量，提高生產效率，否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報費，使生產無法進行，經濟蒙受損失。1).粗基準的選擇 粗基準,采用未經加工過的鑄造，鍛造或軋制得到的表面作為定位基準面。選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應當滿足以下要求： 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，

5、則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置

6、，能保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。選取零件的圓孤外表面作為粗基準。2）.精基準的選擇 精基準，用加工過的表面作為定位基準面。 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統一原則，應盡可能選用統一的定位基準。基準的統一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準的原則。

7、選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。選取零件的上、下表面為零件的精基準。3.制定工藝路線 制定工藝路線的出發點，應當是使零件

8、的幾何形狀、尺寸精度及定位精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以采用萬能機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率,除此以外,還應考慮經濟效果,以便降低生產成本。遵循粗精分開和先面后孔的原則。工藝路線總體方案:工序1:粗銑零件上、下端面、半圓槽，以圓孤端面為粗基準，用X 6132型臥式升降臺銑床及專用夾具；工序2：半精銑零件上、下端面、半圓槽，以下端面為精基準, 半圓槽銑刀選用凸半圓銑刀,糙度要求達到Ra=6.3；工序3：鉆38、22兩孔，選用Z 535及專用鉆模；工序4：半精鏜38、22兩孔，并且38倒角C1X45°，選用T 740型臥式鏜床

9、及專用夾具加工,粗度要求達到Ra=3.2；工序5:鉆、精鉸4孔, 選用Z 535及專用鉆模；工序6：沖箭頭；工序7:終檢。 個人認為此工藝路線設計比較合理,遵循了先精后精、先面后孔、先主后次、基準先行。4. 機械加工余量、工序尺墳及毛坯尺寸的確定手柄材料為45鋼,硬度為207241HBW,45鋼材料密度為7.85g/m3 ,經粗略計算毛坯重量約為1320g,生產為批量生產，可以采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。鍛件形狀復雜系數S是鍛件重量mf與相對應的鍛件外廓包容體的重量mN 之比,即S=mf/mN ,經粗略計算得S=0.85.因為根據S值的大小, 鍛件形狀復雜系數可分為4個等級:S1級(簡單):0.

10、63<S<=1S2級(一般):0.32<S<=0.63S3級(較復雜):0.16<S<=0.32S4級(復雜):0<S<=0.16 本鍛件S=0.85屬S1級(簡單),由此可得鍛件的上偏差為+1.4,下偏差為-0.6.根據以上資料及加工工藝，分別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：1).毛坯的結構工藝要求手柄為鍛造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應力求簡單、平

11、直的對稱，盡量避免模鍛件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 模鍛件的結構中應避免深孔或多孔結構。 模鍛件的整體結構應力求簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要素統一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。(8)鍛件不允許有裂紋、皺折、飛邊、砂眼、毛刺等缺陷。在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，可據此繪出

12、毛坯圖。 手柄毛坯圖2）.零件上、下端面 零件的長度為170mm,其厚度為26mm經查表可知,零件的第一次加工余量為2mm,半精銑的余量為1mm,因此毛坯的厚度取32mm.3).孔38mm 毛坯為實心,不沖孔。參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 20mm鉆孔: 36mm 2Z=16mm半精鏜: 38mm 2Z=2mm4).孔22mm 毛坯為實心,不沖孔。參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 20mm半精鏜: 22mm 2Z=2mm5). 半圓槽此半圓槽的尺寸精度和表面粗糙度分別為H9，Ra6.3，銑刀選用凸半圓銑刀，分兩次加工，即粗銑和半精銑，其工藝尺寸及機械加工余量如下：粗銑：9mm 半精

13、銑：10H9mm 2Z=1mm6).孔4mm參照資料確定工序尺寸及余量為:鉆孔: 3.9mm 粗鉸：4mm 2Z=0.1mm 由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差,因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量.實際上,加工余量有最大及最小之分.由于本設計規定的零件為批量生產,應該采用調整法加工,因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式矛以確定。三、 專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。 據本題目要求，設計4孔鉆模專用夾具計。1 設計主旨本夾具主要用來鉆4孔,設計時主要應考慮如何提高勞動生產率,降低勞動強度,而精度則不是主要

14、問題.2. 夾具設計1).定位基準的選擇 由零件圖可知, 針對4鉆模,用立式鉆床,以零件下端面為精基準,采用類似圓柱定位銷的軸對38孔定位,再用棱形銷對22孔定位，最后采用回轉開口壓板壓緊工件。2）.夾具的設計1.鉆套的選擇。據題意可知,選用固定鉆套,鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上,其外圓與鉆模板采用H7/n6或H7/r6,d=4mm<26mm,因此材料為T10A,熱處理:HRC5864,鉆套的極限偏差為+0.022mm, +0.010mm,基本尺寸D=7mm,極限偏差為+0.019mm,+0.010mm,D1=10mm,H=16mm,h=2.5mm,C=0.5mm,C1=1mm,C2=1

15、mm,a=0.5mm,b=2mm,=0.008mm,所以其標記為鉆套A4X16GB 2262-1991。2.鉆模板厚度。模板的厚度一般在1530mm之間,往往由鉆套的高度來確定,必要時可將鉆模板局部加厚和適當設置加強筋以增強剛性.鉆模板上安裝鉆套的孔的精度(尺寸、形狀和位置精度)應合理規定，如孔中心距的公差一般取工件相應公差的1/31/5。3.鉆模板與零件之間的距離。鉆模板與零件的距離通常為0.30.7d,這里取0.5d,因為d=4mm,則距離為2mm。4.軸。由零件圖可知需要定位的孔徑大小為38mm,上、下偏差為+0.041、+0.028,和夾具體孔配合為H7/r6或H7/n6,則查表可知D

16、=38mm,H=18mm,基本尺寸d=18mm,取h=8mm,L=42mm,h1=3mm,B=D-5=33mm,b=6mm,b1=4mm,c=6mm,c1=1.5mm。材料選45鋼,選配合為H6/h5,其對對定套孔和導向套孔的同軸度為0.02。具體設計請見軸零件圖。5.菱形銷。菱形銷亦稱銷邊銷,由零件圖可知菱形銷的d=22mm,d的上、下偏差為+0.034mm、+0.023mm,因為d>18mm,則材料選20鋼，20鋼滲碳深度為0.81.2mm,HRC5560,b=5mm,B=D2-3=22-3=19mm,H=22mm,L=38mm,h1=2mm,b1=3mm,c=5mm,c1=1mm,

17、選配合為H6/h5,其對對定套孔和導向套孔的同軸度為0.02。6.回轉壓板。材料為45鋼，熱處理為HRC3540。回轉壓板總長為205mm,寬度為20mm,兩長端面的粗造度為Ra=3.2,相配的為螺釘，螺釘中心孔的位置距低面高度為15mm，孔內粗糙度要求達到Ra=3.2,通孔直徑為16mm,上、下偏差分別為0和-0.28mm,并采用圓孤環形開口，具體見零件圖。7.回轉壓板處螺母。選用帶肩六角螺母,螺母M16X1.5GB 2148-1991，則其D=30mm，H=25mm,基本尺寸S=24mm,上偏差為0,下偏差為-0.280mm,D127.7mm,D223mm,h=4mm。8.手柄。手柄選擇圓

18、頭回轉手柄。經查表選手柄螺母M16GB 2156-1991，則D=32mm,L=125mm,H=58mm,h=26mm,d1=16mm,d1上、下偏差為+0.019mm和0mm,d2=5mm,D1=20mm,D212.8mm,H=22mm,h=10mm,f=1mm,螺母為材料為45，M16GB 2156（1）-1991，彈簧片為65Mn,直徑為18mm,GB 2156(2)-1991,手柄材料為45，120GB2156(3)-1991,長度為120mm,D2=32mm,基本尺寸b2=16mm,上偏差為-0.050mm,下偏差為-0.160mm,d3=18mm,d4=12mm,d5=8.2mm,

19、l2=105.1mm,h3=14.5mm,基本尺寸h4=14.8mm,上偏差為0，下偏差為-0.100mm,銷材料為45,GB119-1986，規格為8n6X30。9.防松螺母。防松螺母選型六角螺母,材料為45鋼,參照GB/T6170-2000,d=16mm,c=0.8mm,da=16mm,e=26.75mm,m=14.1mm,m=9.9mm,s=23.67mm，成對使用。10.墊圈。選用十字墊圈，材料為45鋼，HRC4045，d=22.5mm,D=38mm,H=4mm規格為20GB2169-1991。11.各種襯套的內外圓同軸度公差為0.003mm。12回轉壓板處螺釘。回轉壓板處螺釘選用開槽

20、螺釘，材料選用45鋼，直徑D=10m,長度選25mm,參照M10X25GB/T65-2000。13鉆模板與夾具體處螺釘。鉆模板與夾具體處螺釘選用開槽螺釘,材料選用45鋼,直徑D=10mm,長度選16mm,參照M10X16GB/T65-2000.3).切銷力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：臺式鉆床Z 535，刀具選用高速鋼刀具。切削力公式：Ff=667D1.2f0.7Kp 式中 D=4mm,f=0.22mm/r Kp=(b/736)0.75 其中：b=0.6,Kp=0.0048 即：Ff =585.5(N)實際所需夾緊力：Wk=F*K/(u1+u2) 有：u1=0.7,u2=0.16安全系數K可按

21、下式計算有：K=K0*K1*K2*K3*K4*K5*K6式中:K0K6為各種因素的安全系數，得： K=1.2*1.0*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=1.56 所以 Wk=K*Ff=585.5*1.56=913.38(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。取K=1.56,u1=0.7,u2=0.16圓頭回轉手柄手動螺綻夾緊機構螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：W0=QL/rttgj1+rztg(+j2)式中參數可查得：rt =6.22, rz =2.76, j1 =90°, j2 =9°50, =2&#

22、176;29其中:L=128mm,Q=80N螺旋夾緊力：W0=18417.3N由上述計算易得：W0>> Wk 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。4).誤差分析與計算該夾具以端面、兩銷為定位基準。該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為128±0.2mm。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規定的尺寸公差。j+W<=g與機床夾具有關的加工誤差j，一般可用下式表示：j=1+2+3+Y+a 由參考文獻可得： 一面兩孔的定位誤差 ：在任意方向中：Y=D1+d1+1min-1max a=arctan(1max+2max)/2Lmin和max分別是定位

23、副配合間隙的最小值與最大值 其中：D1 =0.052mm, D2 =0mmd1 =0.041mm, d2 =0.034mm1max=0.011mm, 1min=0mm, 2max=0.2mm， 得Y=0.082mma=0.047mm 夾緊誤差 ：1=(ymax-ymin)cos 其中接觸變形位移值：1=(KRazRaz+KHB/HB+c1)(Nz/19.62l)n查表有KRaz=0.004, KHB=-0.0016,C1=0.412,n=0.71=1 cos=0.0028mm 磨損造成的加工誤差：2通常不超過0.005mm 夾具相對刀具位置誤差：3取0.01mm誤差總和：j+w=0.1468mm<0.3mm從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。5).夾具設計操作及操作的簡要說明 由于本零件相對說比較簡單,因此夾具也比較簡單。操作如下：先將零件裝在夾具體上,通過圓柱軸和菱形銷還有回轉壓板起一面兩銷定位，操作者手動夾緊左端帶肩六角螺母,再通過旋轉右端的圓頭回轉手柄，圓頭回轉手柄通過與圓柱軸的螺紋旋合拉動圓柱軸往右移動，從而迫使左端帶肩六角螺母壓緊回轉壓板，回轉壓板壓緊工作起到夾緊效果；當零件加工完成后，旋轉右端的圓頭回轉手柄，同