手柄座零件機(jī)械加工工藝及典型夾具設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：手柄座零件機(jī)械加工工藝和典型夾具設(shè)計(jì) 手柄座零件機(jī)械加工工藝和典型夾具設(shè)計(jì)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(dāng)于一個(gè)連桿，車床外部手柄的運(yùn)動是通過車床手柄座傳遞到車床內(nèi)部實(shí)現(xiàn)人為對機(jī)床的操縱。在設(shè)計(jì)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(jìn)行典型夾具的設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)一方面使我們更進(jìn)一步熟悉了產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)的全過程，在制定加工方案的時(shí)候，充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和可行性。另一方面通過對手柄座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和鉆孔用夾具設(shè)計(jì)，試圖找出一種簡單、實(shí)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 DesignAbstractHandle seat parts is one of the component parts of lathe parts manipulation, the handle seat ACTS 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 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, 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 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11.1前言11.2題目背景及意義11.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況11.4本課題研究內(nèi)容21.5夾具分類22零件的分析42.1生產(chǎn)綱領(lǐng)42.2零件作用42.3零件工藝分析53工藝規(guī)程設(shè)計(jì)63.1毛坯制造63.2基面選擇63.2.1粗基準(zhǔn)選擇63.2.2精基準(zhǔn)選擇63.3制定工藝路線63.3.1工藝路線方案一63.3.2工藝路線方案二73.3.3工藝方案分析73.4加工余量確定83.5確立切削用量及基本工時(shí)84鉆螺紋孔夾具設(shè)計(jì)184.1 任務(wù)提出184.2 定位方案及定位裝置設(shè)計(jì)184.2.1 定位方案確定184.2.2定位元件設(shè)計(jì)184.2.3定位誤差分析184.3導(dǎo)引元件（裝置）設(shè)計(jì)184.4夾緊方案設(shè)計(jì)194.4.1 夾緊方案確定194.4.2 夾緊力大小分析194.4.3 夾緊機(jī)構(gòu)及裝置設(shè)計(jì)194.5夾具操作及維護(hù)簡要說明195鉆孔夾具設(shè)計(jì)215.1任務(wù)提出215.2定位方案及定位裝置設(shè)計(jì)215.2.1定位方案確定215.2.2定位元件及裝置設(shè)計(jì)215.2.3確定最佳定位方式225.2.4定位誤差分析225.2.5定位元件型號尺寸和安裝方式225.3夾緊方案確定235.4夾具的操作及維護(hù)246結(jié)論26參考文獻(xiàn)28致謝29畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明30畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)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(jī)械制造的機(jī)械加工、檢驗(yàn)、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(jī)械制造中采用大量的夾具，機(jī)床夾具就是夾具中的一種。它裝在機(jī)床上，使工件相對刀具與機(jī)床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機(jī)床夾具的作用主要有以下幾個(gè)方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因?yàn)橛脢A具裝夾工件時(shí)，工件相對機(jī)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?yàn)椴捎脢A具后，工件不需要?jiǎng)澗€找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。因?yàn)槭褂脤Ｓ脢A具可以改變機(jī)床的用途、擴(kuò)大機(jī)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(jìn)行鏜削加工。改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因?yàn)槭褂脤Ｓ脵C(jī)床夾具可以減輕工人的勞動強(qiáng)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(shè)計(jì)機(jī)床夾具顯得尤為重要1。1.2題目背景及意義 機(jī)械加工工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，也是一個(gè)國家發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)來源。在機(jī)械零件的加工過程中，機(jī)械加工工藝是相當(dāng)重要的一環(huán)。因?yàn)闄C(jī)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(jià)格的高低。所以作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)者，應(yīng)該具備以下基本要求：零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本合理；制定良好的加工工藝路線；在此基礎(chǔ)上盡可能優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高生產(chǎn)率。 對于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可以從到零件到裝配有一個(gè)完整的了解和初步的掌握。以進(jìn)一步的熟練掌握Pro/E和CAD的運(yùn)用。鍛煉自己的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力，進(jìn)一步將所學(xué)知識和實(shí)踐結(jié)合，為更好更快的適應(yīng)工作作準(zhǔn)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(jī)械行業(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(jī)械設(shè)計(jì)制造日漸受到人們的廣泛關(guān)注，已形成一個(gè)熱門行業(yè)。但是我國機(jī)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(yīng)求的現(xiàn)狀。目前存在的主要問題是： （1）從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上看，我們的設(shè)計(jì)還不夠細(xì)致，許多細(xì)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(jī)械加工行業(yè)起步時(shí)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(gè)別品種諸如高速鋼具有較好的質(zhì)量，但應(yīng)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。 （3）從加工工藝水平看，主要是設(shè)備水平不高，專門設(shè)備使用的少，加工出來的零件表面精度很難達(dá)到國外水平，檢測手段落后，裝配水平不高，導(dǎo)致容易出現(xiàn)報(bào)廢或裂痕現(xiàn)象。為了提高企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和加工能力，國家推薦適合于機(jī)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(yīng)用。而國外購買的雖有強(qiáng)大的三維曲面造型能力、強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)有限元分析能力、強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造能力、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難以支持。 b. 國外的發(fā)展情況 進(jìn)入21世紀(jì)，發(fā)達(dá)國家把機(jī)械制造工藝裝置置于更為優(yōu)先發(fā)展的重要地位，機(jī)械制造工藝的基礎(chǔ)地位毫不動搖。機(jī)械制造工藝位居工業(yè)的核心地位，擔(dān)負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的責(zé)任，是工業(yè)化國家的主導(dǎo)地位。工業(yè)發(fā)達(dá)國家不斷加大對機(jī)械制造工藝的研發(fā)投入，持續(xù)加強(qiáng)核心技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)高技術(shù)在機(jī)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(jī)械制造工藝對于推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性。1.4本課題研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)題目為：設(shè)計(jì)手柄座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計(jì)。零件圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)條件是設(shè)計(jì)的主要原始資料，由指導(dǎo)教師提供給學(xué)生。零件復(fù)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(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計(jì)題目，按照所給零件編寫出相應(yīng)的加工工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)出其中由教師指定的一道重要工序（如：工藝規(guī)程中所要求的車、銑、鉆夾具中的一種）的專用夾具，并撰寫說明書。并在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，參考相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，認(rèn)真地、有計(jì)劃地、獨(dú)立按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1、對零件進(jìn)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(jī)械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)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(jī)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)說明書1份。1.5夾具分類 a通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件供應(yīng)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(shè)計(jì)的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)2。專用夾具通常由使用廠家根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)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(jī)床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)使用。組合夾具的應(yīng)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(shí)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(jī)床夾具。數(shù)控機(jī)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(jìn)步，擴(kuò)大了組合夾具的應(yīng)用范圍。組合夾具具有以下特點(diǎn)：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個(gè)夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對象時(shí)，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(jìn)行任何補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)組裝，以應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、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(gè)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(shè)計(jì)的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個(gè)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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)并實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。通用可調(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(shè)計(jì)，往往具有較大的適應(yīng)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(shè)計(jì)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(lǐng) 任務(wù)書上的題目內(nèi)容為：加工一個(gè)手柄座零件，該零件年產(chǎn)量為20000臺，設(shè)其備品率為10%，機(jī)械加工廢品率為1%，試進(jìn)行該零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)?，F(xiàn)制定該手柄座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。該零件的年產(chǎn)量為22220件，根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教材中生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)3。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(jī)構(gòu)中，可同時(shí)操縱離合器和制動器，即同時(shí)控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當(dāng)手把控制手柄座向上扳動時(shí)，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時(shí)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(dāng)手把控制手柄座向下扳動時(shí)，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手把在中間位置時(shí)，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(shí)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。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25H8為中心的加工表面 這一組的加工表面有25H8的孔，以及上下端面，下端面為45的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與25H8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(gè)尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。2.3.2以14H7為中心的加工表面 該組的加工表面有14H7的螺紋孔(有位置要求)，加工時(shí)測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個(gè)5配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。2.3.3以10H7為中心的加工表面 本組的加工表面有10H7的孔(兩個(gè))，及其兩個(gè)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25H8孔壁之間的平行度公差為0.2)。2.3.4以5.5為中心的加工表面 這組的加工表面有5.5的孔，該孔通至25H8上的槽，并有位置要求4。由上面的分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。