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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14
緒論
本次設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了相關(guān)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的這是我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)之前的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)和練習(xí)，我覺得是很有必要的，它對(duì)我們的理論提高有了一定啟發(fā)，讓我們知道了學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和怎么根據(jù)具體的情況設(shè)計(jì)出可行的夾具。也讓我提高了分析問題、解決問題的能力，為以后的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。
由于時(shí)間比較倉(cāng)促，設(shè)計(jì)尚有很多的不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
1 設(shè)計(jì)手柄座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程
1.1 零件工藝性分析
1.1.1 手柄座的作用
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(dòng)器，即同時(shí)控制主軸的開、停、換向和制動(dòng)。操作過程如下：當(dāng)手把控制手柄座向上扳動(dòng)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(dòng)，帶動(dòng)齒條軸往右移動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)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(dòng)斷開，此時(shí)齒條軸上的凸起部分正壓在制動(dòng)器杠桿的下端，制動(dòng)帶被拉緊，使主鈾制動(dòng)。
1.1.2 手柄座的技術(shù)要求
根據(jù)手柄座的零件圖紙將該手柄座的全部技術(shù)要求列于表中。
表1-1 手柄座零件技術(shù)要求表
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra(um)
形位公差
Φ25孔
25
IT8
3.2
Φ5.5孔
5.5
IT13
12.5
槽左表面
IT13
12.5
槽上表面
14
IT8
12.5
槽下表面
14
IT8
12.5
Φ45圓柱
45
IT13
6.3
Φ10孔
10
IT7
3.2
Φ14孔
14
IT7
3.2
槽內(nèi)表面
14
IT8
12.5
鍵槽
6
IT5
1
2.5
Φ5錐銷通孔
5
IT13
3.2
R13外圓
13
IT8
0.8
M10螺紋孔
10
IT7
12.5
1.1.3 審查手柄座的工藝性
手柄座的加工共有兩組加工表面，它們相互之間有一定的要求?，F(xiàn)分述如下：
（1）以工件的上下表面為中心加工孔和槽。鉆Φ10H7的孔，鉆Φ14H7的孔，鉆Φ5.5 mm的孔，銑14mm*43mm的槽，鉆Φ5mm，鉆M10H7并配加鉗工加工。。其中主要加工孔Φ10H7。
（2）以Φ25 mm的孔為中心加工表面和孔。銑上下表面，鉆Φ10H7，鉆Φ14H7的孔，鉆Φ5.5 mm的孔，鉆Φ5mm，鉆M10H7并配加鉗工加工。
有以上的分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于主要能夠夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。
1.1.4 確定手柄座的生產(chǎn)類型
由課程設(shè)計(jì)題目要求，該手柄座的生產(chǎn)類型為中批或大批生產(chǎn)。
1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.2.1 選擇毛坯
由零件要求可知，零件的材料為ZG230-450，考慮到本零件在具體工作的受力情況，手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動(dòng)，它的只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對(duì)工件的定位有一定的保證作用，
我們選擇砂型機(jī)器造型及殼型鑄造，足以滿足要求，又因?yàn)榱慵侵信虼笈可a(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
1.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-5，確定此鑄造毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量如下表所示：
表2-1 手柄座鑄造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量表
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
φ25孔
雙側(cè)加工1.0
1.2
表2.5-5
表2.3-6
上下面高度43
單側(cè)加工0.7
1.4
表2.5-5
表2.3-6
R13外圓
單側(cè)加工0.2
1.1
表2.5-5
表2.3-6
φ45軸
1.6
表2.5-5
表2.3-6
1.2.3 毛坯設(shè)計(jì)
1.2.3.1 確定圓角半徑
鑄造圓角為3—5mm.。
1.2.3.2 確定拔模斜度
拔模斜度為：5°。
1.2.3.3 確定分模位置
選擇在左視圖中中心平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。
。
1.2.4 繪制閘板鑄造毛坯簡(jiǎn)圖
由表2-1所得結(jié)果，繪制毛坯簡(jiǎn)圖如下所示：
圖3-1 閘板鑄造毛坯簡(jiǎn)圖
1.3 擬定手柄座工藝路線
1.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報(bào)廢，使用無法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
1.3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，主要考慮的是基準(zhǔn)的中和問題。當(dāng)設(shè)計(jì)與工序的基準(zhǔn)不重合時(shí)，因該進(jìn)行尺寸換算。
1.3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)于一般的箱體零件而言，以外表面作為粗基準(zhǔn)是合理的。但對(duì)于零件來說Φ25 mm作為粗基準(zhǔn)，則可造成鉆孔的垂直度和軸的平行度不能保證。對(duì)箱體零件應(yīng)以相關(guān)的表面作為粗基準(zhǔn)，現(xiàn)選取零件的上下表面互為基準(zhǔn)，再利用四爪卡盤卡住車Φ25 mm。利用內(nèi)孔Φ25 mm及鍵槽定位進(jìn)行鉆Φ10mm，在Φ25 mm中以長(zhǎng)心軸、鍵槽及零件的下表面進(jìn)行自由定位，達(dá)到完全定位。
1.3.2 表面加工方法的確定
表3-1 閘板零件各表面加工方法
加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/um
加工方案
備注
底面
IT13
6.3
粗銑
表1-8
Φ25孔
IT8
3.2
精車-半精車
表1-8
鍵槽各面
IT11
12.5
粗銑
表1-8
槽上下表面
IT8
12.5
粗銑
表1-8
Φ10孔
IT7
3.2
鉆-鉸
表1-8
Φ5.5孔
IT13
12.5
鉆
表1-8
Φ14孔
IT7
3.2
鉆-鉸
表1-7
Φ5孔
IT13
3.2
鉆-鉸
表1-8
M10螺紋孔
IT7
12.5
攻螺紋
表1-8
R13外圓
IT8
0.8
粗磨
表1-8
1.3.3 加工階段的劃分
可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工幾個(gè)階段。，
在粗加工階段。首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；
1.3.4 工序的集中與分散
選用工序集中原則，生產(chǎn)類型為大批或者中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。
1.3.5 工序順序的安排
1.3.5.1 機(jī)械加工工序
1.3.5.1.1 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則
1.3.5.1.2 遵循“先粗后精”原則
1.3.5.1.3 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面。
1.3.5.1.4 遵循“先面后孔”
1.3.6 確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表列出了閘板的工藝路線。
表3-2 閘板工藝路線及設(shè)備、工裝的選用
工序號(hào)
工序名稱
機(jī)床裝備
刀具
量具
1
粗銑下表面
臥式銑床X63
端銑刀
游標(biāo)卡尺
2
粗、精車Φ25H8 mm
立式車床C620
內(nèi)圓車刀
游標(biāo)卡尺
3
插鍵槽6H9
臥式銑床X63
鍵槽銑刀
游標(biāo)卡尺
4
銑槽14*43 mm
立式鉆床Z525
槽銑刀
游標(biāo)卡尺
5
鉆、拉孔Φ10H7
立式鉆床Z525
麻花鉆、拉刀
游標(biāo)卡尺
6
鉆孔Φ5.5 mm
立式鉆床Z525
麻花鉆
游標(biāo)卡尺
7
鉆、擴(kuò)Φ14H7
立式鉆床Z525
麻花鉆、擴(kuò)鉆
游標(biāo)卡尺
8
鉆、鉗Φ5 mm、M10--7H
立式鉆床Z525
麻花鉆
游標(biāo)卡尺
9
粗磨R13外圓
萬能外圓磨床
砂輪
游標(biāo)卡尺
10
去毛刺
11
清洗
清洗機(jī)
12
終檢
1.4 工序尺寸（工序9）
由零件圖及查表可得，此工序的工序尺寸為13mm，加工精度等級(jí)為IT8。
1.5 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算。（工序9）
1.5.1切削用量的計(jì)算
由于定位基準(zhǔn)是孔的軸線，固為保證最小尺寸=50mm+13mm=63mm,z=0.2mm為磨削余量,則加工前的尺寸=63mm+0.2mm=63.2mm。
1.5.1.1 背吃刀量的確定
由于是一次加工完成，固背吃刀量即為磨削的加工余量即=z=0.2mm。
1.5.1.2 進(jìn)給量的確定
由《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-35查得，取f=0.033mm/r。
1.5.1.3 磨削速度的計(jì)算
由表5-35，取v=16.67m/min。
1.5.2 時(shí)間定額的計(jì)算
1.5.2.1.作業(yè)時(shí)間的計(jì)算
采用砂輪斷面粗麼的方法工件的
則，磨削R13端面的作業(yè)基本時(shí)間可由該公式來計(jì)算
Tj=
=3.14*（13-0.2+8）*0.98/[1000*/60]
=38.15s
a----磨削的加工余量，在這里一次走刀
v----工件的運(yùn)動(dòng)速度
y----磨床的機(jī)械效率
w----砂輪的轉(zhuǎn)速
d-----砂輪的直徑
r-----工件的半徑
1.5.2.2.輔助時(shí)間Tf的計(jì)算:
輔助時(shí)間一般為作業(yè)時(shí)間的0.15~0.2左右，在這里取值0.2.
所以，Tf=0.2*38.15=7.63s
1.5.2.3.布置工作時(shí)間的計(jì)算
布置工作時(shí)間一般可以由經(jīng)驗(yàn)得知為工作時(shí)間的0.02~0.07倍，在這里取0.5
Tb=0.5*38.15=19.1s
1.5.2.4.準(zhǔn)備于終結(jié)時(shí)間
（1）.準(zhǔn)備時(shí)間，因?yàn)樵诠ぜ纳a(chǎn)方式是大批量生產(chǎn)方式，所以，準(zhǔn)備時(shí)間分配大每個(gè)工件上的部分可以忽略不計(jì)
（2）.終結(jié)時(shí)間T為各部分時(shí)間的總和
即：T=Tj+Tf+Tb+Tz=38.15+7.63+19.1+0=64.88
2.相關(guān)工序夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設(shè)計(jì)工序9。
2.1 定位方案
工件以下端面面及R13軸線為定位基準(zhǔn)，采用支撐板、定位銷組成定位方案，其中定位銷限制工件的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)平動(dòng)4個(gè)自由度，支撐板限制工件的一個(gè)平動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度。這些定位裝置可以保證對(duì)零件六個(gè)自由度的限制，工件在夾具中定位，若六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱為完全定位。
2.2 定位誤差分析
零件的工序尺寸用定位銷定位，選工件的定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都在圓形截面的圓心上。由于基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)移位誤差=0.02mm
2.3 夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)要求，選用氣動(dòng)壓板夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，利用壓板直接夾緊工件。使用氣動(dòng)夾緊裝置，適應(yīng)工件的大批量生產(chǎn)要求，并有效的提高了工作效率。
確定夾緊力的基本原則，夾緊力包括大小，方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素，它們的確定是夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先要解決的問題。應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等中和考慮。
1，夾緊力方向的選擇
夾緊力的方向與工件定位基準(zhǔn)所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時(shí)注意，應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。以保證工件夾緊的穩(wěn)定性，最好與切削力和工件重力的方向一致，這樣所需夾緊力最小，應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致，以減少變形。
2，夾緊力作用點(diǎn)的選擇
夾緊力作用點(diǎn)的選擇對(duì)夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時(shí)注意：應(yīng)落在支撐元件上或幾個(gè)支撐元件所形成的支承面內(nèi)，應(yīng)落在工件剛度好的部位上，應(yīng)盡量靠近加工面。
3，夾緊力的計(jì)算
（1）選擇氣動(dòng)夾緊裝置的氣缸
選擇氣缸類型為QGB無緩沖的普通氣缸（查《機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-196），缸徑為40mm,工作壓力為0.4Mpa,周圍介質(zhì)溫度為-10 +80攝氏度，輸出力（在壓力為0.4Mpa時(shí)）。推力為50daN，拉力為42daN。行程范圍為40300mm。
（2）數(shù)值計(jì)算
夾緊力：
: 工作缸活塞直徑
：工作缸氣壓力
： 動(dòng)力源氣缸活塞直徑
： 動(dòng)力源氣缸活塞桿外徑（活塞桿直徑為0.25D0.2D）
：動(dòng)力源氣缸壓力為0.4Mpa
： 當(dāng)D小于100mm時(shí)，取=0.65 0.80，這里D=40mm，取=0.80
= 30mm ，=0.25=10mm。
經(jīng)計(jì)算：
夾緊力：
代入數(shù)值得到：
2.4 對(duì)刀裝置
采用直角對(duì)刀塊及平塞尺對(duì)刀。
2.5 夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
采用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定為鍵，每?jī)蓚€(gè)定位鍵用螺釘固定在夾具體底面同一條直線位置上，用于確定銑床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩，減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具加工過程的穩(wěn)定性。夾具體上設(shè)置四個(gè)坐耳，夾具在機(jī)床工作臺(tái)上定位后，用T形螺栓和螺母及墊片把夾具與機(jī)床固定夾緊。
2.6 夾具體
夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。
夾具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下基本要求：
1 有足夠的強(qiáng)度和剛度
2 減輕重量，便于操作
3 安放穩(wěn)定，可靠
4 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度
5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工藝性好
6 排屑方便
7 使用安全
2.7 方案綜合評(píng)價(jià)和總結(jié)
該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。采用氣動(dòng)夾緊裝置，使工件的夾緊與卸下過程更為方便快捷。夾具上裝有直角對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。
工作過程為氣動(dòng)夾緊裝置為夾緊機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源，夾緊機(jī)構(gòu)控制夾緊元件，夾緊元件直接與工件接觸并對(duì)工件進(jìn)行夾緊。對(duì)工件的夾緊可通過控制氣動(dòng)夾緊裝置來完成，實(shí)現(xiàn)了工件的夾緊與卸下的自動(dòng)化，這樣有效的提高生產(chǎn)效率。
3 設(shè)計(jì)體會(huì)
在學(xué)完《機(jī)械制造工藝學(xué)》之后，我們經(jīng)過了為期3個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)加工工件設(shè)計(jì)夾具，我設(shè)計(jì)的零件是手柄座，相對(duì)于其他組同學(xué)設(shè)計(jì)的夾具要容易，但我并沒有因?yàn)樗娜菀锥艞墝W(xué)習(xí)更多的機(jī)會(huì)，我在設(shè)計(jì)完自己的夾具同時(shí)，和其他的同學(xué)一起探討更好的設(shè)計(jì)方法。并了解了其他相關(guān)工件的設(shè)計(jì)，在分析的過程中，讓我更深刻地了解了工藝對(duì)我們學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。
一 、僅僅了解書本上的東西是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有在結(jié)合自己的實(shí)際情況，運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)好知識(shí)。
二 、工藝是一個(gè)很細(xì)致的工作，我們要在工作中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)用自己的知識(shí)解決實(shí)際問題。
三 、覺得自己學(xué)到的知識(shí)太有限，知識(shí)面太窄，以后還有待加強(qiáng)訓(xùn)練和實(shí)踐。
四 、同時(shí)我們要不斷地向別人學(xué)習(xí)，尤其要多想老師請(qǐng)教，他們可以讓我們少走很多的彎路，同時(shí)也讓我們知道很多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法和與眾不同的設(shè)計(jì)理戀。
五 、創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我們未來生存的法寶，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識(shí)的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面能力。
由于本人的知識(shí)水平有限，錯(cuò)誤之處在所難免，希望各位老師及專業(yè)人士給予批評(píng)指正！
參考文獻(xiàn)
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