杠桿工藝和工裝夾具課程畢業(yè)設(shè)計論文

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1、 武 威 職 業(yè) 學(xué) 院 機械制造與自動化 專業(yè)（?？疲? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 杠桿工藝和工裝設(shè)計 姓 名 向?qū)W校 學(xué) 號 xxxxxxxxxxxx 指 導(dǎo) 老 師 學(xué)習(xí) 完 成 日 期 2013.10.30 教 學(xué) 系 xxxxx 摘要 本設(shè)計的零件為杠桿零件，選用45號鋼。根據(jù)零件的形

2、狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益等各方面的詳細(xì)分析其加工工藝，多采鉆床加工。通過對零件的分析，此工件外形輪廓尺寸小，重量輕，加工要求不高，生產(chǎn)批量不大。因此在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，做到經(jīng)濟合理。 關(guān)鍵字：鉆床加工;杠桿零件;尺寸精度 目錄 摘要 I 關(guān)鍵字 I 目錄 II 前言 1 1.畢業(yè)設(shè)計的目的 2 2 畢業(yè)設(shè)計的基本任務(wù)與要求 2 2.1設(shè)計基本任務(wù) 2 2.2、設(shè)計要求 2 2.2.1工藝設(shè)計的設(shè)計要求 2 3 畢業(yè)設(shè)計說明書的編寫 2 3.1基本任務(wù) 2 3.2

3、設(shè)計要求： 3 3.3生產(chǎn)綱領(lǐng) 3 3.4零件圖審查 3 4任務(wù)實施 4 4.1設(shè)計任務(wù) 4 4.2 設(shè)計方法和步驟 6 4.3 夾緊裝置的設(shè)計 9 4.4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計及其他裝置結(jié)構(gòu).夾具體的確定 10 4.5 繪制夾具結(jié)構(gòu)圖 11 4.6 確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 11 4.7 夾具精度分析與計算 12 結(jié)論 14 致謝 15 參考文獻(xiàn) 16 II 前言 本設(shè)計的課題，不僅讓我們系統(tǒng)全面的鞏固了三年來所學(xué)的的理論知識，還使我們把所學(xué)的理論知識運用到實際操作中。理論結(jié)合實際從而達(dá)到對理論知識更加的鞏固與理解，為我們走向社會打

4、下堅實的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計主要步驟：杠桿零件夾具設(shè)計、設(shè)計夾具裝置、導(dǎo)向裝置、確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸、公差配合、夾具精度分析和計算、杠桿零件工藝設(shè)計、確定毛坯、確定工藝內(nèi)容。 1.畢業(yè)設(shè)計的目的 機械制造技術(shù)課程設(shè)計是培養(yǎng)機械工程類專業(yè)學(xué)生應(yīng)職應(yīng)崗能力的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生能全面綜合地運用所學(xué)的理論和實踐知識，進行零件機械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設(shè)計。其基本目的是：培養(yǎng)工程意識、訓(xùn)練基本技能、培養(yǎng)質(zhì)量意識、培養(yǎng)規(guī)范意識。 2 畢業(yè)設(shè)計的基本任務(wù)與要求 2.1設(shè)計基本任務(wù) (1)繪制零件圖一張

5、； (2)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一張； (4)編寫設(shè)計說明書一份； (5)收集資料,為夾具設(shè)計做好準(zhǔn)備； (6)進行必要的理論計算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案 2.2、設(shè)計要求 2.2.1工藝設(shè)計的設(shè)計要求 (1)保證零件加工質(zhì)量,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求； (2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率； (3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產(chǎn)安全； (4)盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備； (5)工藝規(guī)程應(yīng)正確，清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求； (6)工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求。 3 畢業(yè)設(shè)計說明書

6、的編寫 說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡練、文字通順、字跡工整、圖例清晰、圖文并茂，充分表達(dá)自己的見解，力求避免抄書.杠桿零件工藝設(shè)計與工裝設(shè)計。 3.1基本任務(wù) （1）繪制零件圖一張； （2）編制機械加工工藝規(guī)程卡片一張； （3）收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計做好技術(shù)準(zhǔn)備。 （4）初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。 3.2設(shè)計要求 （1）應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計圖紙的技術(shù)要求； （2）在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率； （3）要盡量減輕工

7、人勞動強度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施； （4）盡可能采用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新裝備； （5）工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、簡潔、清晰； （6）工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求； （7）夾具設(shè)計保證工件的加工精度； （8）提高生產(chǎn)效率； （9）工藝性好、使用性好、經(jīng)濟性好。 3.3生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） 小批生產(chǎn) 中型零件（0.5~150kg) 10~200 3.4零件圖審查 有零件圖知，杠桿的加工主要是兩端面、Φ28H7孔、Φ10H9和Φ11孔加工，夾具的設(shè)計主要是保證上

8、下兩端面平面度和兩孔的平行度要求。 3.4.1了解零件的功用及技術(shù)要求 熟悉用途、性能及工作條件，明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和功用，審查圖樣的完整性和正確性 3.4.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個方面： ①零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟合理； ②各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單； ③有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工； （2）零件的工藝過程如下： 模鍛成形，（Φ28鍛成Φ22）其余實心； ①退火，消除殘余內(nèi)應(yīng)力； ②數(shù)控銑，銑左邊兩平面，再鉆鉸Φ28H7孔，用平虎鉗定位和裝

9、夾； ③數(shù)控銑，銑右邊兩平面，用平虎鉗定位和裝夾； ④鉆孔，用專用鉆夾具加工Φ10H9和Φ11孔； ⑤數(shù)控銑，銑36準(zhǔn)； ⑥數(shù)控銑，割開4.75槽； ⑦去毛刺. ⑧檢驗。 4任務(wù)實施 4.1設(shè)計任務(wù) （1）加工工件零件圖，完成設(shè)計鉆、擴、較杠桿Φ10H9孔和Φ11孔的鉆床夾具。 （2）生產(chǎn)類型：大中批量生產(chǎn)。 （3）毛胚：模鍛件。 模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法.模鍛與自由鍛相比,具有生產(chǎn)率高,鍛件外形復(fù)雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點,但模鍛件質(zhì)量受設(shè)備能力的限制一般不超過150kg,鍛模制造成本高.模鍛適合中小鍛件的大批量生產(chǎn).模

10、鍛方法較多,常用的有錘上模鍛. （4）工藝內(nèi)容：先銑端面,后完成鉆、擴、較Φ10H9孔和Φ11孔，工序如圖4.2所示。該工序所用設(shè)備為Z525立式鉆床。 （5） 工序的加工要求： 工序I :先將鍛件毛坯件進行調(diào)制處理； 工序II:以毛坯料的下表面為粗基準(zhǔn)，進行對要加工Φ10H9上表面進行銑削加 工，然后掉頭，再以剛加工表面為精基準(zhǔn)，加工上表面； 工序III：用麻花鉆鉆Φ10H9孔，擴寬，鉸孔； 工序IV：掉頭加工另外一個表面；Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距為（800.20）mm； 工序V:鉆Φ28H7孔，Φ10H9孔和Φ28H7孔平行

11、度允差Φ0.30mm； 工序VI:Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距為（800.20）mm； 工序VII：見零件卸下，用V型架為定位元件，對Φ11孔進行加工，使得Φ11孔與Φ28H7孔中心距為（150.25）mm； 工序VIII：卸下工件，去毛刺，檢驗； 4.2設(shè)計方法和步驟 4.2.1夾具類型的確定 及條件可知,工件的外形輪廓尺寸小,重量輕,加工要求不高,生產(chǎn)批量不大.因此,設(shè)計的夾具不宜復(fù)雜,在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下,盡量簡化結(jié)構(gòu),做到經(jīng)濟合理.根據(jù)被加工部位 的分布情況,擬采用翻轉(zhuǎn)式鉆夾具(快換鉆套). 4.2.2定位裝置的設(shè)計 （1） 定定位方案特點,其定

12、位方案有兩種: 方案一:如圖1所示,以Φ28H7孔及一組合面(K面與Φ10H9孔下端面組合)為定位面,限制工件的五個自由度,以Ф10H9孔端外緣毛胚一側(cè)為防轉(zhuǎn)定位面,限制工件Z自由度.該方案由于尺寸88MM的公差大,定位不穩(wěn)定,定位誤差大. 方案二:如圖2所示,以孔Ф28H7及端面K定位,限制工件5個自由度,以Ф11孔外緣定位,限制Z自由度.為增強剛性,在Ф10H9孔下端,增設(shè)一輔助支承.由于定位精度未受尺寸88MM的影響,定位誤差小.比較上述兩個方案,方案二為最佳方案. 圖1 方案一 圖2方案

13、二 (2)選擇定位元件 （1)選用帶臺階面的定位銷,作為Ф28H7孔及其端面定位的定位元件其結(jié)構(gòu)和尺寸按要求確定. (2)以Ф10H9孔端面外緣定位,采用的定位元件有兩種形式: ①選用可調(diào)支承釘作為以Ф10H9孔外緣定位的定位元件,其結(jié)構(gòu)和尺寸按表3.19和表3.20確定,它可限制Z自由度.該方案可克服毛胚精度對定位精度的影響,在使用過程中根據(jù)每批毛胚的精度進行調(diào)整. ②采用移動Ｖ形塊為定位元件,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影響,但受夾具結(jié)構(gòu)限制,并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,布局較難.Ｖ形塊除定位作用外,還有夾緊作用,根據(jù)本工件的結(jié)構(gòu)特點,易引起工件的變形. 比較上述兩種形式,確定采

14、用第一種形式. 圖3 定位件的選擇 (3)定位誤差分析計算 加工Ф10H9,要求保證中心距尺寸(800.20)mm及兩孔軸線平行度0.30mm. ①計算中心距尺寸(800.20)mm定位誤差△ο為 △ο=△B+△ν由圖4.4可知,△B=0 基準(zhǔn)位移誤差△ν等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號為Ф28H7,Ф28H7為Ф28,Ф28g6為Ф28 . 于是 Xmax=Dmax-dmin=28.021—27.98=0.041（mm） △D=△Y=Xmax=0.041

15、（mm) 其中：m =0.4mm △Dm=1/3m=0.13（mm) 則 △D∠△Dm 該定位方案滿足要求。 ②計算Φ10H9與Φ28H7兩孔軸線的平行度定位誤差。 同理 △D=△B+△Y，△B=0 由基準(zhǔn)位位移誤差定義可知 △Y=△1+△2 1是定位銷圓柱部分與臺階面的垂直度誤差。由于此兩表面是在一次安裝中加工出的，其誤差很小，也是可忽略不計△2=0。 因此 △D=△B+△Y=0 定位誤差的允許值允△D =1/3m=1/3*0.3=0.10（mm) 顯然 △D〈△D允 因而該

16、定位方案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。 2）加工Φ11孔，要求保證孔距尺寸（120.25）mm的定位精度。 同理 △D=△B+△Y，△B=0 而△Y與加工Φ10H9孔時相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。 △D=△Y=0.41（mm) 其中：m=0.5mm Dm=1/3m=1/3*0.5=.0.167(mm) 顯然 △D〈△Dm 該定位方案滿足要求。 由于上分析可知，該定位方案與定位裝置是可行的。 4.3 夾緊裝置的設(shè)計 4.3.1夾緊機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)類型，此夾具的夾緊機構(gòu)不宜復(fù)雜，采用螺旋夾緊方式。螺栓直徑暫用M12，為縮

17、短裝卸工件的時間，采用開口墊圈。 4.3.2夾緊力的計算 （1）加工Φ10H9時受力分析，加工時，鉆削軸向力F與夾緊力F1同向，作用在定位支承上，而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調(diào)支承之勢，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對加工此孔來說，夾緊是可靠的，不必進行夾緊力校核。 （2）加工Φ11孔,加工時，鉆削軸向力F有使工件繞O點旋轉(zhuǎn)的趨勢，而鉆削扭矩T2又有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢，為防止上述兩種趨勢的發(fā)生，夾具的夾緊機構(gòu)具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進行夾緊的校核。 ①鉆削軸向力F F=9.81N 設(shè)f=0.25mm，已知d0=11mm其余參數(shù)查文獻(xiàn)[5]得：

18、 F=9.8161.2110.250.70.866=2167.15（N） ②鉆削力距T2 T=9.81=9.810.0311110.250.866=9.866（Nm） ③使工件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)距T3和使工件翻轉(zhuǎn)的力距M0 T3=FL M0=F0L1 式中：F0為翻轉(zhuǎn)力，F(xiàn)0=T2/L1，L1為翻轉(zhuǎn)力臂，L1=L=d0/2—D0/2 得T3=FL=2167.150.015=32.51（Nm） M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（Nm） ④防轉(zhuǎn)夾緊力F3和防轉(zhuǎn)夾緊力F3 根據(jù)力學(xué)平衡原理： F3fr+2Fnfr≥KT3

19、 F3D/2≥FM0 其中，r為當(dāng)量摩檫半徑，查表得： r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm) 得 F3=KT3/2rf=1.532.51/20.0180.15=9.30.56(NF3=2KM0/D=21.50.48/0.028=51.42(N) ⑤夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊為F3。 根據(jù)初步選用螺栓直徑為M12mm,由參考文獻(xiàn)[9]查得，采用M12的螺栓十，許用夾緊力F3=5800N。F3〈F3”，顯然M12螺栓無法滿足要求。現(xiàn)改用M16螺栓，許用夾緊力F3=10500N，F(xiàn)3〉F3”。M1

20、6螺栓可滿足夾緊要求，同時，M16螺母的最大直徑也小于定位孔Φ28H7的尺寸，不妨礙工件的裝卸。 4.4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計及其他裝置結(jié)構(gòu).夾具體的確定 4.4.1加工Φ10H9孔導(dǎo)向裝置的確定 為適應(yīng)鉆、擴、鉸的要求，現(xiàn)選用快換鉆套及與之相適應(yīng)的襯套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由表1和表2選取.具體尺寸如表1所示。 表1 快換鉆套及襯套尺寸 鉆套端面至加工面間的距離一般?。?.3~1）d(d為鉆頭直徑），取8mm. 4.4.2加工Φ11孔的導(dǎo)向裝置的確定 為維修方便，不采用固定鉆套，而選用可換鉆套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由參考文獻(xiàn)[1]選取。其主要尺寸如表2所示。

21、 表2 可換鉆套及襯套尺寸 鉆套端面至加工表面的距離，選取原則與ΦH9孔相同，因加工精度低，為排屑方便取12mm. 各導(dǎo)向件至定位元件（Φ28H7孔中心）間的位置尺寸公差按工件相應(yīng)公差的1/2~1/5選取。因此，它們分別為（150.05）mm,(800.05）mm，10H9孔鉆套軸心線對基準(zhǔn)面垂直度允差Φ0.05mm,Φ11孔鉆套軸心線對基準(zhǔn)面平行度允差Φ0.05mm. 4.4.3其他裝置的確定 為便于排屑，輔助支承采用螺旋套筒式；為便于夾具的制造和維修，鉆模板與夾具體的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式，使加工、觀察、

22、清理切屑均方便。 4.5 繪制夾具結(jié)構(gòu)圖 具結(jié)構(gòu)圖一般分兩步，首先對夾具精度進行分析和計算后，若需修改的，修改后再按國標(biāo)繪制夾具圖。 4.6 確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配偶和是根據(jù)教材和、有關(guān)資料，手冊規(guī)定的原則和方法確定的，本例的技術(shù)要求和公差配合如下： 4.6.1技術(shù)要求 ⑴定位元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03mm。 ⑵導(dǎo)向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.05mm ⑶導(dǎo)向元件（件11）與夾具底面（F）的平行度誤差允許值為0.05mm 4.6.2公差配合 ⑴Φ10H9孔鉆套，襯套，鉆模

23、板上內(nèi)孔之間的配合代號及精度分別為： Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套) ⑵Φ11孔鉆套，襯套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號及精度分別為： Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套 ⑶其余部分的公差配合代號及精度不要求。 4.7 夾具精度分析與計算 由圖可知，所設(shè)計夾具需保證的加工要求有：尺寸（150.25）mm，尺寸（800.2）mm，尺寸14mm及Φ10H9孔和Φ28H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項。其中尺寸14mm和尺寸（150.25）mm要求較低，不必驗算，其余各項精度要求分別驗算如下

24、： ⑴尺寸（800.2）mm； ⑵定位誤差△D，由前計算可知△D=0.041mm； ⑶定位元件對底面的垂直度誤差△A=0.03mm ⑷鉆套與襯套間的最大配合間隙△T1=0.033mm； ⑸襯套孔的距離公差△T2=0.1mm； ⑹襯套軸線對底面（F）的垂直度誤差為△T3=0.05mm； ⑺麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙X=0.050； 可得： J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X = 0.04+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050 =0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26

25、 因而夾具能保證尺寸這項加工要求。 同理可完成Φ10H9孔軸線對Φ25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。 由于夾具設(shè)計的各部分分析與計算已進行，結(jié)果符合要求，在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，繪制正式的總裝配圖。 結(jié)論 經(jīng)過兩個月的分析零件、在設(shè)計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關(guān)機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實際，理論知識有待實際的檢驗。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我鞏固了以前所學(xué)的知識它的全面性和系統(tǒng)性，使我對機械加工產(chǎn)生了更進一步的興趣，并讓我主觀上認(rèn)識了加工過程中如何找定位，，也為我以后的工作打下了很好

26、的基礎(chǔ)。這篇畢業(yè)設(shè)計雖然已經(jīng)完成了，但由于本人缺少實際經(jīng)驗，在實際利用中次設(shè)計肯定還存在不少的問題，需要改進。希望老師能給我提點意見和建議從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導(dǎo)實際，理論知識有待實際的檢驗，理論知識與實際操作是相輔相。 致謝 在這里，在這本設(shè)計即將完成之際，我要感謝一直幫助我的徐寶導(dǎo)師，他們在我的設(shè)計中給了我很多的指導(dǎo)，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指示，幫我除去了許多不必要的麻煩,在這里表示真摯問候和真誠感謝。

27、 參考文獻(xiàn)項目 [1]主編：吳熊彪，《機械制造技術(shù)課程設(shè)計》，浙江大學(xué)出版社，2005 [2]主編：薛源順，《機床夾具設(shè)計》，北京：電子工業(yè)出版社，2003 [3]主編：李啟炎，《計算機繪圖（初級）AUTOCAD2004版》，同濟大學(xué)出版社，2004 [4]主編：夏鳳芳，《數(shù)控機床》，高等教育出版社，2002.7 [5]主編：艾興、肖詩剛，《切削用量簡明手冊》，北京出版社 [6]主編：成大先，《機械設(shè)計手冊》北京：機械工業(yè)出版社 [7]主編：甘永立，《幾何量公差與檢測》上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993 [8]主編：蘇建修，《機械制造基礎(chǔ)》 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [9]主編：《機床夾具手冊》 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990 [10]主編：許德珠，《工程材料 》北京：高等教育出版社，2001 [11]主編：陳于萍，高曉康，《互換性與測量技術(shù)》北京：高等教育出版社，2002 [12] Mastri A R. Neuropathy of diabetic neurogenic bladder[J]. Ann Intern Med, 1980, 92(2):316-318 16