手柄套設計說明書

1、第 17 頁 共 17 頁目錄目錄1設計任務書2序言3一、 零件的分析3（一） 零件的作用3（二） 零件的工藝分析3二、 工藝規(guī)程設計4（一） 確定毛坯的制造形式4（二） 基面的選擇41. 粗基準的選擇42. 精基準的選擇4（三） 制定工藝路線41. 工藝路線方案一52. 工藝路線方案二53. 工藝方案的比較和分析6（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定71. 機械加工余量82. 工序尺寸和毛坯尺寸的確定9三、 專用夾具的設計9（一） 設計主旨9（二） 夾具設計91. 定位基準的選擇92. 鉆銷力以及夾緊力的計算103. 定位誤差分析114. 夾具設計及操作說明14四、 課程設計心得體

2、會16參考文獻17序言 機械制造工藝與機床夾具課程設計是機械制造工藝與機床夾具課程設計課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是我們?nèi)孢\用課程及其有關(guān)選修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設計的一次重要實踐。我希望能通過這次設計鞏固我們前面所學的知識，并深化我對它的理解，為以后更好地走向工作打下基礎(chǔ)。因知識和能力有限，設計過程難免會有許多不足之處，還請老師指正。一、零件的分析圖1.1 手柄套零件圖（一） 零件的作用題目給出的是機床用“手柄套”，如圖1.1所示,它起著連接手柄和轉(zhuǎn)軸的作用，主要是用來傳遞轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而起到調(diào)控作用。其中Ø12孔用來安裝轉(zhuǎn)軸，并通過兩個

3、16;6H8mm孔進行軸向固定。Ø8孔則用于安裝手柄，借此來傳遞轉(zhuǎn)矩。Ø5H7mm孔只用于加工時的定位作用，通過它來保證3個徑向孔的位置精度。（二） 零件的工藝分析手柄套主要有兩組加工表面，她們相互間有一定的位置精度?，F(xiàn)分述如下：1. 以Ø12H7mm孔為中心的加工表面。它包括，Ø16mm孔，Ø12H7mm孔，左右兩端面，Ø45mm外圓面以及定位用的Ø5H7mm孔，它們在加工時互為基準，彼此相互聯(lián)系來保證形狀位置精度。另，工件的四個1x45°直角也可以并入該組加工表面。2. 以Ø8mm為主的加工表面它包括

4、，Ø8mm孔和兩個Ø6H8mm孔，即徑向的三個圓面加孔。這兩組表面以及表面組內(nèi)之間，有一定的位置要求，主要是：(1) Ø12mm孔軸線與Ø45mm右端面的垂直度公差為0.05mm；(2) 兩個Ø6mm孔與Ø12mm孔軸線的位置度公差為0.12mm。由上可知，對于這兩組表面，可以先加工一組（第一組）表面，然后借助專用夾具以及定位孔加工另一組表面（第一組），并且通過一次裝或互為基準來保證其位置精度。1、工藝規(guī)程設計（1） 確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼。考慮其耐磨性其受到的局部沖擊，選用鍛件。又因為零件年產(chǎn)量為4000件，可采用普通模

5、煅，以提高生產(chǎn)效率并保證加工質(zhì)量。（2） 基面的選擇基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高加工效率。否則，就會使加工工藝問題百出，嚴重影響零件加工質(zhì)量和效率。1. 粗基準的選擇因為此零件結(jié)構(gòu)簡單，選用Ø45mm外圓面作為粗基準即可。但加工時注意，因為零件短小，不能以粗基準一次定位即完成初步加工，而需要兩次使用粗基準，期間產(chǎn)生的二次定位誤差可通過后序的半精、精加工來彌補。2. 精基準的選擇因為該零件各加工面有一定的形位精度要求，所以精基準的選擇主要考慮基準重合和互為基準的原則。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。(3) 制定工

6、藝路線 零件的機械加工工藝過程是工藝規(guī)程設計的核心問題。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)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(chǎn)率。初次以外，還應考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。工藝路線如下：工序 1：普通模鍛；工序 2：正火；工序 3：粗車右端面和部分外圓面。以Ø45mm外圓面為基準，選用CA6140車床；工序 4：粗車左端面和剩余的Ø45mm外圓面部分，鉆Ø12mm孔。以Ø45mm外圓面為基準，選用C365L式轉(zhuǎn)塔式車床；工序 5：半精車，精車&

7、#216;45mm外圓面。以Ø12mm孔為基準，選用CA6140車床；工序 6： 半精車Ø45mm左端面，車Ø16mm孔，倒1x45°直角。以Ø45mm外圓面為基準，并選CA6140車床；工序 7：擴、鉸、精鉸Ø12mm孔，半精車，精車Ø45mm右端面，保證尺寸35mm，倒直角1x45°。以Ø45mm外圓面為基準，選用C365L轉(zhuǎn)塔式車床；工序 8：鉆，精鉸Ø5mm孔，使用專用夾具CJ01。以Ø45mm左端面和Ø12mm孔定位，選用Z525鉆床；工序9：鉆Ø8mm孔

8、，使用專用夾具CJ-02。以Ø45右端面Ø12mm孔、Ø5mm孔定位，選用Z525鉆床；工序10：鉆成90°的Ø6mm孔，保證13尺寸和相應位置度，使用專用夾具CJ-03.以Ø45mm右端面、Ø12mm孔、Ø5mm孔定位，選用Z525鉆床；工序11：去毛刺；工序12：清洗；工序13：終檢。以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程卡片”和“機械加工工序卡片”。（4） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“手柄套”零件材料為45鋼，硬度為207-241HBW，毛坯重量約為0.46kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用普通模鍛毛坯。

9、根據(jù)上述原始資料及加工工藝，結(jié)合實用機械制造工藝設計手冊，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.機械加工余量確定外圓表面沿軸線及徑向方向的加工余量（Ø45mm及35mm），查實用機械制造工藝設計手冊（以下簡稱手冊）表2-7及2-9，其中鍛件重量為0.4kg，鍛件復雜數(shù)為S1，鍛件輪廓尺寸315mm，采用一般加工精度F1,故軸向余量1.5mm2.0mm，取2mm，徑向余量1.5mm2.0mm，取1.9mm。2.工序尺寸和毛坯尺寸的確定（1）. 外圓表面（Ø45mm）分步加工余量查手冊表7-2/7-5，結(jié)合1所得結(jié)果，擬定加工余量，如下：粗 車： 

10、16;46.8mm 2Z=2mm半精車： Ø45.3mm 2Z=1.5mm精 車： Ø45.0mm 2Z=0.3mm（2）. 左右端面分步加工余量由上述已確定了毛坯的長度為39mm。查手冊表7-2/7-4，結(jié)合1所得結(jié)果，擬定加工余量如下：右端面左端面粗車：37.8mmZ=1.2mm粗 車： 36.4mmZ=1.4mm半精車： 35.8mmZ=0.6mm半精車：35.3mmZ=0.5mm精 車：35mmZ=0.3mm（3）. 內(nèi)孔Ø12mm毛坯為實心，不沖孔?？拙葹镮T7，參照手冊表7-11，可確定工序尺寸及余量為:鉆孔: Ø11.0mm擴孔：

11、6;11.85mm 2Z=0.85mm粗鉸：Ø11.95mm 2Z=0.1mm精鉸：Ø120+0.018mm 2Z=0.05mm（4）. 定位孔Ø5mm孔具有較高的位置精度，參照手冊表7-11，可確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Ø4.8mm精鉸：Ø5.0mm 2Z=0.2mm（5）. 兩個徑向孔Ø6mm Ø6mm孔具有較高的位置度，參照手冊表711，可確定其工序尺寸及余量為：鉆孔：Ø5.8mm精鉸：Ø6.0mm 2Z=0.2mm 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加

12、工余量。綜合以上分析，可確定毛坯長度為39mm，直徑為45.8 mm，如下圖4.2所示：圖4.2 零件毛坯圖5確定切削用量及基本時間切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。選擇兩個典型的工序，工序3粗車外圓和工序7加工12H7mm孔，進行鉆-粗鉸-精鉸進行計算。5.1工序30粗車外圓的切削用量及基本時間本工序為粗車外圓面。已知工件材料：45鋼，熱軋制型材；機床為CA6140臥式車床；刀具：硬質(zhì)合金，YT5。下面的相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)切削用量簡明手冊確定。CA6140機床中心高為200mm，查表1.1，選擇刀桿，刀片厚度4.5mm，由表1.3，選

13、擇車刀幾何形狀為平面帶倒棱型，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。5.1.1工序30切削用量的確定（1）確定切削深度 此工序直徑加工余量為1.3mm，單邊余量僅為0.65mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故。（2）確定進給量f 根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為，工件直徑為4060mm，查表1.31，選擇f=0.56mm/r.（3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度 由表1.9，車刀后面最大磨損限度選擇1.0mm，普通車刀壽命T=60min。（4）確定切削速度v 根據(jù)表1.10查得切削速度查表1.28得切削速度修正系數(shù)為修正后的切削速度為 按CA6140機床轉(zhuǎn)速，選擇n=11.8 ，則實際切削速

14、度5.1.2檢驗機床功率由表1.24，查得Pc=2.4k W。切削功率的修正系數(shù)-，故實際切削時功率為,而機床主軸允許功率為，故選用的切削用量可在CA6140機床上進行。最后確定切削用量為：。5.1.3基本時間的確定根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表6.2-1，車外圓的基本時間為，式中取，查表6.22取，則基本時間5.2工序70加工12H7mm孔的切削用量及基本時間本工序為加工孔加工，要求：加工12H7mm孔，進行鉆-粗鉸-精鉸。先鉆孔再粗鉸、精鉸孔，尺寸保證到。機床：Z525立式鉆床，刀具：高速鋼的標準鉆頭和標準鉸刀。查表2.12，直柄麻花鉆直徑，刀具壽命T=45min；標準鉸刀,刀具壽命T=4

15、0min。5.2.1鉆孔5.2.1.1確定進給量f 根據(jù)表2.7，查得f=0.250.31mm/r，由Z525鉆床參數(shù)確定f=0.28mm/r。5.2.1.2確定切削速度v 根據(jù)表2.14，表2.13查得，由表2.31得切削速度修正系數(shù)，故按機床轉(zhuǎn)速參數(shù)，選擇n=392r/min，則實際切削速度5.2.1.3檢驗扭矩功率 根據(jù)表2.32，表2.33，鉆孔時扭矩及功率 ，式中，則。而轉(zhuǎn)速為n=392r/mim的Z525型立式鉆床能傳遞的扭矩為。經(jīng)計算 ，檢驗成立。5.2.2鉸孔5.2.2.1確定進給量f 根據(jù)表2.11查得f=0.651.4mm/r，按Z525鉆床選擇三、專用夾具的設計專用夾具能

16、大大提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，在批量和大量生產(chǎn)重意義重大。經(jīng)過設計任務要求，我需要設計的是第9道工序，即Ø8mm孔加工用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為一個高速鋼麻花鉆。(一) 設計主旨本夾具主要用來鉆Ø8mm通孔，技術(shù)要求不高，沒有形位精度限制，且孔徑不大，可一次鉆銷完成。因此，本道工工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。(二) 夾具設計1. 定位基準的選擇由零件圖可知，零件對于Ø8mm孔的加工并沒有位置及公差要求。但考慮到零件右端面與Ø12H7mm中心孔的垂直度，右端面的精度較高以及

17、右端面采用一面兩銷定位方式的方便性，此處的定位基準選擇Ø12H7mm中心孔的右端面。2. 鉆銷力以及夾緊力的計算（1） 鉆銷力的計算：材料為高速鋼，則據(jù)機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表34，查得鉆銷時軸向力、轉(zhuǎn)矩計算公式為：Ff=CFfdZFffYFfKFfMc=CMfdZMcfYMcKMc式中, CFf=600,d=8mm,ZFf=1.0, f=195r/min,YFf=0.7,KFf=1, CMf=0.305,ZMc=2.0,f=195r/min,YMc=0.8,KMc=1代入數(shù)據(jù)，得：Ff = 600X0.008X(195/60)0.7X1 = 11N Mc = 0.305

18、X0.0082.0X(195/60)0.8X1 = 5X10-6N·m由于轉(zhuǎn)矩的值太小，對工件的定位加工影響不大，故可以忽略不計。（1） 夾緊力的計算： 左端面及右端面與夾具上的開口墊圈及夾具體的摩擦系數(shù)分別為0.3及0.1，所以理論上，夾緊力：F= Ff/u=11/(0.3+0.1)=27.5N在計算鉆銷力時必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4。式中：K1基本安全系數(shù)，K1=1.5；K2加工性質(zhì)系數(shù)，K2=1.1；K3刀具鈍化系數(shù)，K3=1.1；K4斷續(xù)切銷系數(shù)，K4=1.1；于是:F=K X Ff=1.5X1.1X1.1X1.1X27.5=55N。此時，F(xiàn)已大于所需的2

19、7.5N夾緊力，故本夾具可以安全地工作。3. 定位誤差分析（1） 定位元件及公差的確定<1> 本夾具采用一面兩銷定位，由于用于定位的兩孔直徑分別為5mm及12mm，故主要定位元件為一圓柱銷和一菱形銷。1） 確定兩銷的中心距 兩銷中心距的偏差一般取兩孔中心距偏差的1/51/3，當孔距公差大時，取小值；反之，取大值，以便于制造。因此處孔距公差為0.08mm，故取0.026mm。2） 確定第一個定銷直徑尺寸d1 取d1min=D1max，定位銷的直徑公差一般按g6、h7配合選取，最后取d1=12.008h7mm。3） 確定菱形銷寬度b和B 菱形銷的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)標準化，查機械制造工藝學表5

20、1選?。篵=2mm，B=4.5mm。4） 計算菱形銷直徑尺寸 先按下式計算出菱形銷與孔配合的最小間隙，再計算菱形銷直徑尺寸d2，并按g6或f7選取偏差，然后圓整處理：2min2b（LD+Ld）/D2d2=D2-2min式中 2min菱形銷與孔配合的最小間隙，單位為mm； b菱形銷的寬度，單位為mm；LD、Ld為工件上兩孔中心距公差和夾具上兩銷中心距公差，單位為mm； D2工件上菱形銷定位孔直徑，單位為mm； D2菱形銷直徑尺寸，單位為mm。分別代入數(shù)據(jù)，得：2min 2X2（0.08+0.026）/5 = 0.0848mm d2 = 5-0.0848 = 4.9152mm<2> 定

21、位銷的設計查機床夾具設計手冊手冊圖2-1-3及表2-1-3，得定位銷的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)如下圖3.3.1.2所示：圖3.3.1.2 定位銷的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)<3> 鉆套的設計查機床夾具設計手冊手冊圖2-1-146及表2-1-146，得鉆套的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)如下圖3.3.1.3所示：圖3.3.1.3 鉆套的結(jié)構(gòu)其中，d=8F7mm，D=12m6mm，D1=22mm，D2=18mm，H=20mm，h=10m，h1=6mm，h2=12mm，h3=14mm，r=16mm，r1=1mm，m=7mm，m1=7mm，a=0.5mm，b=2mm，=50°，=0.008mm，配鉆套螺釘M6。<4>

22、鉆套襯套的計設計查機床夾具設計手冊手冊圖2-1-174及表2-1-174，得鉆套襯套的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)如下圖3.3.1.4所示：圖3.3.1.4 鉆套襯套的結(jié)構(gòu)其中：d=18F7mm，D=26n6mm，D1=30mm，H=16mm，h=4mm，C=1mm,C1=2mm,C2=1.5mm,a=0.5mm,b=2mm, =0.008mm。<5>手柄的設計查機床夾具設計手冊手冊圖2-1-224及表2-1-222，得手柄的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)如下圖3.3.1.5所示：圖3.3.1.5 手柄的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)（2） 零件的位置誤差零件圖上并沒有對孔的公差及配合等進行規(guī)定，故孔的定位精度并不高。即在實際工作過程中，

23、夾具體對工件的一般誤差，并不影響鉆床對工件的加工。1> 由于Ø8mm孔的軸向定位是以右端面為基準的，而此處夾具的設計同樣是以右端面為基準，即符合基準重合原則，誤差為0。2> 從零件圖上可知，Ø12mm孔與右端面的垂直度最大偏差為0.05mm。所以，Ø8mm孔與右端面的垂直度最大偏差也為0.05mm。3> 圓柱位銷的定位誤差 ：由于是孔的誤差引起，故此誤差為0.08mm。4> 磨損造成的誤差一般不超過0.005mm。5> 鉆模對刀誤差：因加工孔的孔徑D等于鉆頭孔徑d，由于鉆套孔徑D的約束，一般情況下，D大于D,即加工孔中心實際上與轉(zhuǎn)套中

24、心重合，因此，鉆模對刀誤差趨于0。6> 夾具相對于刀具的誤差取0.01mm。4. 夾具設計及操作說明本夾具用于在鉆床上加工孔,采用了一面兩銷定位，六個自由度完全限制。外加左端面的夾緊，夾具對工件在加工過程中的固定完全能達到要求。因本工件的加工量為大批量生產(chǎn)，故夾具要盡量簡單，且方便拆卸。所以夾具又采用了手動螺旋壓板機構(gòu)對工件左端面的夾緊方式。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。四、課程設計心得體會經(jīng)過兩個星期的艱苦奮斗，夾具設計結(jié)束了。在我完成的那一剎那，心里是百感交集，心曠神怡，豁然開朗。在兩周的設計中，我遇到了很多的困難，我沒有氣餒，沒有放棄，沒有妥協(xié)。而是通過一次又一次的計算，一次又一次的修改，反復的推敲，分析。不懂的就看書，看不懂的就去問。最終是，山重水復疑無路，柳暗花明又一村。此次設計是對手柄套的加工工藝和夾具設計，其零件為模鍛，具有體積小，零件簡單的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工Ø8mm孔工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設計簡單，方便且能滿足要求?；仡欉@兩周的設計，總體上說我還是學到了很多的東西。通過這次課程設計，使我對零件制造過