等臂杠杆的工艺规程及夹具设计.docx

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等臂杠杆的工艺规程及夹具设计

第一章夹具的组成

机械加工过程中，通常采用夹具来安装工件，以确定工件和切削刀具的相对位置，并把工件可靠地夹紧。

在机床上，一般都附有通用夹具，如车床上的三爪定心卡盘、四爪单动卡盘等。

这些通用夹具具有一定的通用性，可以用来安装一定尺寸和一定外形的各种工件，因而在各种机械制造厂，特别是在工件品种多而批量不大的工件和机修车间应用的非常广泛。

但是，在实际生产中，常常发现仅使用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低，劳动强度大，加工质量不高。

而且往往需要增加划线工序。

因此，必须设计制造一种专用夹具，以满足零件生产中具体工序的加工要求。

1.1夹具的功用

（1）保证被加工表面的位置精度；

（2）缩短工序时间，提高劳动生产率；

（3）扩大机床工艺范围；

（4）降低对工人技术等级要求和减轻工人劳动强度。

1.2夹具的组成

（5）定位元件定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。

（6）夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。

（7）对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。

（8）连接元件件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。

夹具体可兼作连接元件。

车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。

（9）夹具体夹具体是机床夹具的基础件，用于支承和连接夹具的各种元件和装置

（10）其他根据工序要求的不同，有时机床夹具上还需要配置其他元件或装置，如分度装置，安全保护装置，防止工件错装装置，定出工件装置，吊装元件等。

（11）以上各组成部分中，定位元件，夹紧元件，夹具体是夹具的基本组成部分。

第2章零件的加工

2.1零件的加工条件分析

本零件是铣床进给机构中的杠杆，其材料为HT200。

1）零件的外形

杠杆的中间部分是外径为Φ40mm，内径为Φ25H9mm，且高为54mm的圆柱孔。

在正视图中其左上和右下方各有外径为Φ30mm，内径为Φ8H7mm的且高为15mm的圆柱孔，且其由肋板连接在一起。

凸台的上边面与中间的大圆柱孔上表面平行其高度为25mm。

加工要求：

本课程设计所设计的加工要求为钻、扩、铰两个Φ8孔到Ra1.6mm。

生产纲领及生产类型：

生产纲领是在计划期内应当生产的产品产量和进度的计划。

其计划期限通常为一年。

由零件分析可知该零件的重量小于100kg，又因为其产量为8000件，属于大批量生产类型。

所选用的机床和刀具

因为本课程设计所加工的只是杠杆的上下面，故选择了钻床，并且考虑到零件的具体情况，机床为立式钻床。

零件的材料为铸铁，所以所选用钻头的材料为高速钢。

工作行程

工作行程，也称走刀，它是切切削工具以加工进给速度，相对所完成的一次进给运动的工步部分。

因为本课程设计工序为精加工，加工余量小，刀具的一个工作行程就可完成。

2.2零件的加工工序

1）零件的简图如下：

2）其工序为：

10：

钻Φ8孔（I）到Φ6.8mm；

20：

扩Φ8孔（I）到Φ7.8mm；

30：

铰Φ8孔（I）到Φ8mm；

40：

翻转；

50：

钻Φ8孔（J）到Φ6.8mm；

60：

扩Φ8孔（J）到Φ7.8mm；

70：

铰Φ8孔（J）到Φ8mm。

第3章夹具方案设计

3.1定位方案

3.1.1定位的概念

对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床占据正确的位置，并使这个位置在加工过程中不会受外力的影响而变动。

所以在加工前，就要将工件装夹好。

3.2.2定位原理

六点定位原则工件在夹具中定位的任务，就是通过定位元件限制工件的自由度，以满足工件的加工精度要求。

如果工件的六个自由度都被限制，工件在空间的位置也就完全被确定下来。

因此，定位实质上就是限制工件的自由度（消除影响加工精度的自由度）。

3.2.3工件定位时的注意事项

①定位支撑点是由定位元件抽象而来的。

②定位支撑点与工件定位基准面必须始终保持紧密贴合，不得脱离，否则支撑点就失去了限制自由度的作用。

③分析定位支撑点的定位作用，不考虑力的影响。

④工件在定位时，凡是影响工件加工精度的自由度均应加以限制。

⑤支撑点的分布必须合理。

3.2.4工件定位情况分析

a完全定位。

它是指工件的六个自由度都被限制了的定位。

b不完全定位。

它是指工件被限制的自由度数少于六个，但仍能保证加工要求的定位。

c欠定位。

工件在夹具中定位时，若实际定位支撑点所限制的自由度个数少于工序加工要求应予限制的自由度个数，则工件定位不足，称为欠定位。

d过定位。

两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。

综上所述：

加工Φ8mm孔到Ra1.6mm定位方案如下：

以A面作为定位基准，用支撑钉定位Φ8孔外侧端面，消除了X方向平动和Z方向的转动，以Φ40圆的下表面为定位基准，消除了Z方向的平动、X方向的旋转和Y方向的旋转，以Φ25圆内表面作基准，消除了Y方向的平动。

3.2夹紧方案

3.2.1夹紧的定义

将定位之后的位置确定下来，称为夹紧。

工件的夹紧任务是使工件在切削力、离心力、惯性力和重力等力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证加工的正常进行。

3.2.2对夹紧装置的基本要求

①夹紧力不应破坏工件定位时所获得的正确位置。

②夹紧力应保证加工过程中工件在夹具上位置不发生变化，同时也不能使工件的夹紧变形和受过允许的范围。

③夹紧后应保证在加工过程中工件不会发送不允许的震动。

④夹紧哦那工作应简便迅速，能减轻劳动强度，缩短辅助时间。

⑤结构力求紧凑，制造维修简便。

⑥使用安全可靠。

3.2.3夹紧力分析

夹紧力的方向选择：

①夹紧力应朝向主要定位基面。

②夹紧力W应力求与切削力F、工件重力G同方向。

③夹紧力的方向应是工件刚性较好的放向。

综上所述，本零件的定位元件主要在基面。

夹紧力的方向朝下。

即符合夹紧力的朝向定位基面，又符合夹紧力与重力G同下。

夹紧力的作用点：

①作用点应落在夹具支承上或几个支承件所组成平面内

②防止工件变形

③作用点应尽量靠近加工工件

3.2.4加紧方案的确定

根据本课程设计的具体零件和定位方案的分析，采用定位元件作为其夹紧元件，具体为对Φ25mm孔内圆柱面定位的长带螺纹轴和对Φ8mm孔下圆柱面定位可调带孔支撑。

将可调带孔支撑旋进夹具基体上，把长带螺纹轴通过中间Φ25mm孔两端旋紧螺母夹紧，螺母与带孔的工件之间要加入带缺口的垫圈，有利于人工夹紧和取放工件（如下图所示），满足了夹紧装置以上的各种要求和原则。

3.3连接方案

定位元件与夹具体的连接：

本课程设计的定位元件有支撑钉、长带螺纹轴、可调带孔支撑。

支撑钉可根据所选的型号，选择恰当的螺钉与夹具体相连。

长带螺纹轴可根据所绘零件图制作，要求与零件Φ25mm孔内圆柱面呈间隙配合。

可调带孔支撑按所绘零件图对已有可调支撑适当加工，以满足加工要求，即，其内孔直径略大于8mm。

定位和导向装置与夹具体的连接：

　本课程设计的定位和导向装置是对刀块，可根据自行设计的对刀块选择恰当的螺钉与夹具体连接。

夹具装置与夹具体的连接：

　参考定位元件与夹具体的连接。

夹具体与机床的连接：

　本课程设计的夹具体通过用螺栓紧固在钻床上的T形槽中，并用定位元件来确定夹具体与钻床的相对位置，其中定位键和夹具体是紧配合，和Ｔ形槽是松配合。

3.4夹具体

夹具体是夹具的基础件，用于支承和连接和连接夹具的各种元件和装置，并与机床有关零件部分连接，使之组成一个整体。

夹具体分为铸造夹具体、型材夹具体和焊接夹具体与锻造夹具体。

焊接夹具体由钢板、型材焊接而成。

这种夹具体制造方便，其热应力大、易变力，需要经过退火处理才能保证其尺寸稳定性。

考虑本课程设计工件的尺寸、外形等实际情况，选用铸造夹具体，其材料为ＨＴ２００，以确保其抗振性和稳定性。

第4章夹具体结构设计

4.1定位元件的确定

由以上对定位方案的分析，选用支撑钉和长定位轴来消除了X方向转动、Y方向上的平动和转动以及Z方向的平动。

根据零件的具体形状和尺寸，选用如图所示轴体：

按要求加工，与零件Φ25mm孔内圆柱面呈间隙配合。

并加工如下图所示可调带孔支撑钉：

要求其内孔直径略大于8mm。

同时选用JB/T8029.1-1999中A型支撑钉，如图所示即可满足消除X方向平动和Z方向的转动的要求。

此外还要定位钻孔位置，查表JB/T8018.2-1999,根据零件的尺寸选择B型钻模板，包含两个沉头孔和两个定位销。

所以钻套处有两个钻套--钻套Φ8和Φ8H7。

此钻模板长为155mm，宽为100mm,厚度为15mm。

由此钻模板简图如下：

4.2夹紧元件的确定

由上分析可知，夹紧元件是活动的带缺口的垫圈，根据工件的形状和尺寸，查表JB/T8018.4-1999,选择A型带缺口的垫圈，材料：

20钢。

其半径为15mm，缺口宽为11mm，厚度为7mm,夹紧时在螺母的作用下，垫圈作用于Φ40圆柱上表面，完成夹紧，其缺口便于拆换。

其简图如下：

本课程设计对定位和导向装置的确定就是对对到装置的确定。

钻床中的对刀装置设计即对钻套的设计。

对钻套是确定钻套相对于工件的位置和方向的装置，装置分为两种。

有圆柱形钻套，可直接嵌入钻模；还有T形钻套，方便拆换即加工精度更高。

对本课程设计来说，要加工的工序为钻、扩、铰孔，所以选择T形钻套。

查阅表格，选择钻套GB/T2240-80和GB/T2240-22,钻孔时用GB/T2240-80，扩、铰孔时用GB/T2240-22.其简图如下：

4.3连接元件的确定

可调有孔支撑钉与夹具体的连接：

由上可知JB/8029.1-1999，A型可调有孔支撑钉上有螺纹，其尺寸为M22.5mm,据此可以查阅《机械设计课程设计手册》，选择开槽盘头螺钉，GB/T67-2000,螺纹规格为M22.5mm，螺距P=1.5m，长L取35mm。

可调支撑钉与夹具体的连接：

　由上可知GB6184-86,B型可调支撑钉，其尺寸为M10mm,另有两个锁紧螺母，其尺寸为M10mm,极限偏差极限为H7，据此查表可知，选择的连接元件是开槽盘头螺钉，GB/T119.1-2000的圆柱销，公称直径d=8mm,长度L取20mm.

钻模板与夹具体的连接：

由上可知JB/T8018.4-1999，钻模板有沉头孔通过的螺钉和夹具体连接，查阅手册，选取开槽盘头螺钉GB/T6-2000，螺纹规格为M8，螺距为1.25mm，长取25mm。

第5章

小结

一周的课程设计就快结束，本作品也接近尾声，回想整个设计过程感觉收获满满的，我们终于走出了课本能够真正的自己动手设计充分的实现了理论与现实相结合，感觉很不容易但还是成功的完成了任务。

本次设计要非常感谢老师大力支持和热心的帮助，您的帮助我们看在眼里记在心里，在此对老师说声您辛苦了。

机械制造工艺与机床夹具课程设计是机械制造工艺与机床夹具课程教学的一个不可或缺的辅助环节。

它是我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。

培养了自己编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计做了一些必要的准备。

通过本课程设计自己的收获如下：

1培养了自己综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力

2根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会了拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计。

3使自己提高了应用有关手册、标准、图表等技术资