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1、摘要机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3.减少劳动强度 采用
2、机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查
3、询有关设计资料的能力。我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。1.产前准备1.1年生产纲领依据设计题目知Q=2000台/年，n=1件/台。结合生产实际，备产率和废产率分别取10%和1%。代入公式得零件的成产纲领N=2000*1*（1+10%）*（1+1%）=2222件/年。 零件是机床的杠杆，质量为0.85kg，查表可知其属于轻型零件，生产型为大批生产。全套图纸，加15389
4、37061.2零件作用 题目所给的零件是CA6140车床杠杆。它位于箱体内部：主要作用是传递扭矩，帮助改变机床工作台的运动方向。零件主体成36度角，在主视图和右视图两方向均有8mm的筋半支撑，两件中均有直径25mm的孔，端面和左视图平面分别有M6和直径12.7的螺纹孔和沉头孔。中间孔上方视图方向有M8螺纹孔所有技术要求都是为了机床的总体装配。1.3零件工艺分析 图1-1 立体图 图1-2 毛坯尺寸它有四组加工面（水平底面1、两端面2和4、上端面3、左视平面5）,且有位置和精度要求,还有四组孔（中间孔、沉头孔、螺纹孔M8、M6）,也有位置和精度要求。 1). 零件底面2，它们是杠杆加工过程最主要
5、的定位基准，而且在许多工序中使用，所以它们应先加工出来，根据表面粗糙度为3.2。以毛坯水平底面1为粗基准，采用粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。 2). 加工中间孔+0.023，它是以底面2和面4为粗基准而加工的，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到精度要求采取在立式钻床上钻、扩、半精铰、精铰的工序过程。3). 杠杆的孔的轴线与底面2和面4有着垂直度的要求。在立式铣床上加工杠杆的30mm小平面和加工锥孔。工件以0.023 孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。粗精加工铣宽度为30mm的左视平面5、钻12.7的锥孔。其中主要的加工是孔12.7,要
6、用12.7钢球检查。 2 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。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔25夹具、铣宽度为30mm的下平台夹具及钻M8底孔夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为30mm的下平台将用于组合铣床，刀具为硬质合金端铣刀YG8对杠杆的25孔下表面进行加工。钻M8底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。2.1加工工艺孔25夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面
7、粗糙度为，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。2.1.1定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣25下表面工序的定位基准，
8、以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用45外圆面作为定位基准，用V型块定位限制4个自由度。再以25下表面加3个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔25进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔25进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。2.1.2夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用
9、带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图3.1所示。图2.1 带光面压块的压紧螺钉2.1.3钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔mm标准高速铰刀。根据参考文献11表2-1-47可查得钻套孔径结构尺寸如图3.2及表3.1所示。图2.2 快换钻套表2.1 铰工艺孔钻套结
10、构参数如下表：dHD公称尺寸公差222530+0.021+0.0084642125.5181829.555衬套选用固定衬套其结构如图3.3所示。图2.3 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表2.2所示。表2.2 固定衬套的结构尺寸dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差30+0.041+0.0202542+0.033+0.01713 固定V型块的结构及主要尺寸如图2.4及表2.3所示。图2.4 V型块表2.3 V型块的主要尺寸NDBHLllAA1dd1d2hb4245522068201426221011181012注：T=L+0.707D-0.5N钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及45外圆面分别
11、靠在夹具支架的定位快及V型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图ZJZ-01所示。2.1.4夹具设计及操作的简要说明钻铰25孔的夹具如夹具装配图ZJZ-01所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；再把工件向固定V行块靠拢，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。2.2粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计本夹具主要用来粗精铣杠杆宽度为30mm的下平台。由加工本道工序的工序简图可知。粗精铣杠杆宽度
12、为30mm的下平台时，杠杆宽度为30mm的下平台有粗糙度要求，杠杆宽度为30mm的下平台与工艺孔轴线分别有尺寸要求。本道工序是对杠杆宽度为30mm的下平台进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。2.2.1定位基准的选择由零件图可知25孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是10，从定位和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准是孔25的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度，来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对杠杆宽度为3
13、0mm的下平台同时进行粗精铣加工。同时为了采用手动夹紧。2.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献11带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图3.5所示。图2.5 带大端面的短圆柱销 固定挡销的结构如图2.6所示。图2.6 固定挡销主要结构尺寸参数如下表2.4所示。表2.4 固定挡销的结构尺寸1218142641242.2.3夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上
14、定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 定向键的结构如图2.7所示。图2.7 定向键 夹具U型槽的结构如图2.8所示。图2.8 U型槽主要结构尺寸参数如下表2.5所示。表2.5 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成杠杆宽度为30mm下平台的粗精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图2.9所示。图2.9 直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图2.10所示。图2.10 平塞尺塞尺尺寸如
15、表2.6所示。表2.6 平塞尺结构尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.252.2.4夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工杠杆的小平面和加工12.7。工件以孔及端面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动A型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。一次加工小平面和加工12.7，如夹具装配图ZJX-02所示。2.3钻M8螺纹孔夹具设计2.3.1定位基准的选择在加工M8螺纹孔工序时，25孔和宽度为30mm的下平台已经加工到要求尺寸。因此选用和25孔及25孔下表面加上宽度为30mm的作为定位基准。选择25孔限制了工件的3个自由度，
16、选择45外圆面定位时，限制了3个自由度。即一面两销定位。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为25孔下表面，两销为短圆柱销和固定挡销。2.3.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和固定挡销进行设计可查得短圆柱销的结构和尺寸，如图2.12所示。图2.12 短圆柱销固定定位销的结构及主要尺寸如图2.13所示。图2.13 固定定位销主要结构尺寸参数如表2.8所示。表2.8 固定定位销的结构尺寸1218142641242.3.3钻套、衬套、钻模板及夹具体设计M8螺纹孔的加工需钻、攻螺纹
17、两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8螺纹孔分钻、攻螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8的丝锥。可查得钻套孔径结构如图2.14所示。图2.14 快换钻套钻M8孔钻套结构参数如表2.9所示。表2.9dHD公称尺寸允差72012+0.018+0.0072218104771650可得衬套选用固定衬套其结构如图2.15所示。图2.15 固定衬套其结构参数如表2.10所示。表2.10dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差12+0.034+0.0162018+0.023+0.0120
18、.52 夹具U型槽的结构如图2.16所示。图2.16 U型槽主要结构尺寸参数如表2.11所示。 表2.11螺栓直径121430202.3.4夹紧装置的设计夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。其结构如图2.17所示。图2.17 移动压板主要结构尺寸参数如表2.12所示表2.121203011365081641.5122.3.5夹具设计及操作的简要说明本套夹具用于加工M8螺纹孔。定位采用常见的一面两销定位方案。以25孔下表面（一面）及其内孔（带大端面的长圆柱销），加上宽度为30mm的下平台（固定定位销）来实现完全定位
19、。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用移动压板夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动压板前移，压在工件上，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。如夹具装配图ZJZ-03所示。3.定位误差设计3.1误差分析 销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案
20、是可行的。3.1.1定位误差以杠杆底平面定位，孔的尺寸公差由文献金属切削机床设计手册表712可得：公差等级为8级23,故其表面的公差为15mm3.1.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机
21、床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2定位误差的计算计算钻套中心线与工作台的垂直度误差：钻套外径与衬套孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。定位销轴与夹具体孔的最大间隙为：夹具体孔的长度为14mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为：0.034/14，即0.24/100。总结为期两周的机械制造技术基础程课程设计已经完成。课程设计作为机械制造
22、技术基础课程的重要环节，使理论与实践联系更加接近，加深了我对理论知识的理解，强化了我在生产实习中的感性认识。在这两周的课程设计过程中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入。在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计
23、，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。总的来说，这次设计，让我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。致谢为期两周的课程设计转眼就过去了。通过这两个星期的课
24、程设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识。在课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。首先，感谢学校给我们提供这次难得的实习机会，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我今后的机械制造技术设计思路奠定了基础。从次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，感谢学校为我们提供的宝贵学习机会！我非常感谢我的指导教师张福老师。两周来，我时刻体会着老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不论天气有多么的炎热，都会在我们身边细心指导。在课外时间，我们不明白一些设计的问题
25、和有关画图方面的问题时，每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问题，有时还会和我坐下来一起讨论设计的方案。当我的提出的方案不是经济实用的时候老师会细心讲解给予更好的意见。整个过程，老师都倾注了大量的心血。正是在老师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺利进行，这篇论文也才得以顺利完成。两位老师不仅在学习上对我严格要求，在我们的思想行为上都给予了教育与指导。这次课程设计虽然我完成的不是很成熟，但是通过老师的帮助和自己的努力完成课程设计还是让我有一种自豪感，这是我自己真的去思考，设计，查询资料得来的成果。在这次课程设计结束的时候，我感到有一种轻松感，不是因为课程设计不用再做了，而是
26、因为我从这次课程设计中获得了知识，有所学、有所用。更加知道我们将来能做什么，会做什么，该做什么。让我们对行业有了了解，让我们对自己的未来有了规划。最后，感谢张福老师在这两周对我的细心指导与培养！参考文献1 作者：吴宗泽，罗圣国，书名机械设计课程设计手册，出版者：高等教育出版社，出版年：1999，引用部分起止页：3746。2 作者：李庆余，书名机械制造装备设计，出版者：机械工业出版社，出版年：2008年，版次：2版 3 作者：张海华，书名机械制造装备设计指导书 ，出版者：机械工程系，引用部分起止页：4446页。4 作者：薛源顺，书名机床夹具图册 ，出版者：机械工业出版社， 出版年2003年，版次：1版
