手柄零件機械加工工藝及工裝設計

1、 網(wǎng)絡教育學院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目： （手柄）零件的機械加工工藝及工裝設計學習中心： 重慶奧鵬學習中心1 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 年 級： 2012 年 春 季 學 號： 121505311277 學 生： 夏 勇 指導教師： 王 爽 完成日期： 2013 年 12 月 25 日 20 / 24內(nèi)容摘要工藝學是以研究機械加工工藝技術和夾具設計為主技術學科，具有很強的實踐性，要求學習過程中應緊密了解生產(chǎn)實踐，同時它又具有很強的綜合性， 本次畢業(yè)設計的課題是（連接座）零件的機械加工工藝及工裝設計，主要內(nèi)容如下：首先，對零件進行分析，主要是零件

2、作用的分析和工藝分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸的確定。第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制訂工藝路線，通常制訂兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，再選擇可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證的一種工序。第三步，根據(jù)已經(jīng)選定的工序路線，確定每一步的切削用量及基本工時，并選擇合適的機床和刀具。對于粗加工，還要校核機床功率。第四，設計第7至10道工序手柄中心孔加工的夾具。先提出設計問題，再選擇定位基準，然后開始切削力、夾緊

3、力的計算和定位誤差的分析。然后把設計的過程整理為圖紙。最后，論文總結。通過以上的概述，整個設計基本完成。關鍵詞：機械；加工工藝；夾具設計目 錄內(nèi)容摘要I引 言11 緒論22、零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工藝分析33、工藝規(guī)劃設計43.1 毛坯的制造形式43.2 基面的選擇43.3 工藝路線的擬定53.4毛坯尺寸及其加工余量的確定63.5其他尺寸極其加工余量的確定83.6確定各工序切削用量84、夾具設計164.1定位方案的確定164.2夾緊方案的確定185、自我小結196、參考文獻19引 言畢業(yè)設計是我們在學完大學的全部課程后進行的，是我們對大學幾年的學習的一次深入的綜合性的總考核

4、，也是一次理論了解實際的訓練，這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件（連接座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會。 因此，它在我們大學生活中占有重要地位。就我個人而言，我也希望通過這次設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，對未來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。1

5、 緒論本次設計的題目是（手柄零件的機械加工工藝及工裝設計）。這個題目是機械設計課題，在做這個設計題目過程中，涉及了很多工藝規(guī)程設計方面的知識。本次的設計任務是：制定一給定的零件的機械加工工藝及就加工該零件的某一道工序的夾具設計。設計內(nèi)容包括：最終零件圖1張；毛坯零件圖1張； 夾具裝配圖1張； 夾具體圖4張； 機械加工過程卡片1張；論文1份；相關3D圖檔一份（XT）2 零件的分析2.1零件的作用該零件為典型的桿類零件，而且為連桿類。因此，其主要的要素包括兩側(cè)面，大、小頭孔。另外，還有其它輔助要素：小頭的槽盒大頭的徑向孔以及桿身的部分的鍛造機構。手柄一頭通過38mm孔連接，另一頭通過22mm孔其它

6、部件連接，即該手柄的作用是實現(xiàn)運動的傳遞作用。2.2零件的工藝分析該手柄的加工表面分三種，主要是孔的加工，兩側(cè)面的加工，槽的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工該零件共有3個孔要加工：38mm孔是零件的主要加工面，多組面，大頭孔與兩側(cè)面的垂直度為0.08，孔口倒角為1X45°，尺寸精度為38H8，因而是后續(xù)工序的主要精基準面，需精加工且盡早加工出來；22mm小頭孔與38mm大頭孔有中心距為120±0.2，小頭孔孔口倒角為1X45&#

7、176;，尺寸精度為22H9，也要精加工；4mm注油孔是通孔，通過兩孔中心連線及對兩側(cè)對稱面，沒有位置尺寸度要求，只需要轉(zhuǎn)床粗加工。2.2.2面的加工該零件共有2個側(cè)面要加工：兩個側(cè)面是配合38mm孔后續(xù)工序的主要精基準面，需要精加工。2.2.3槽的加工該零件僅有1個槽需加工：22mm小頭孔鍵槽兩側(cè)面粗糙度為Ra6.3um，尺寸精度為10H9，需精加工。3 工藝規(guī)劃設計3.1毛坯的制造形式零件材料為45，根據(jù)選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用普通模鍛。由于零

8、件上兩孔都較大，且都有嚴格的表面精度要求，故都要留出足夠的加工余量。3.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。3.2.1粗基準的選擇粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于兩側(cè)面較平整且加工精度較高，故以2個主要側(cè)面為基準。 3.2.2精基準的選擇精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，該零件上重要表面是大頭孔38H8，由于其與底面有垂直度關系，所以底面自然成為精基準面，考慮到第二基準面選擇的方便性，將其精度由原來的37

9、H11提高到38H8，該定位基準組合在后續(xù)孔的加工中，以及孔上徑向孔的加工中都將作為精基準面。3.3工藝路線的擬定擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.3.1工藝路線方案10.模鍛毛坯;20.毛坯熱處理；30.粗銑端面B;40.粗銑端面A;50.精銑端面B;60.精銑端面A; 70.粗鉆小頭孔;80.粗鉆大頭孔; 90.精鉆小頭

10、孔22;100.精鉆大頭孔38; 110.粗銑小頭槽; 120.精銑小頭槽;130.鉆大頭徑向孔4;140.倒角;150.檢驗入庫。3.3.2工藝方案的確定10.模鍛毛坯;20.毛坯熱處理；30.粗銑端面B，利用端面A，大頭孔外圓與兩側(cè)面定位;40.粗銑端面A，利用端面B，大頭孔外圓與兩側(cè)面定位;50.精銑端面B，定位與30工序相同; 60.精銑端面A，定位與40工序相同; 70.粗鉆小頭孔，定位與40工序相同，保證120mm;80.粗鉆大頭孔，定位與40工序相同; 90.精鉆小頭孔22，定位與40工序相同;100.精鉆大頭孔38，定位與40工序相同; 110.粗銑小頭槽，利用端面A B，大頭

11、孔和小頭孔中心定位，保證85mm;120.精銑小頭槽，定位與110工序相同; 130.鉆大頭徑向孔4，利用端面A B，大頭孔和小頭孔中心連定位;140.倒角，手工倒角，去毛刺;150.檢驗入庫。3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定手柄零件材料為45,毛坯重量約為1.0kg，生產(chǎn)類型為中批，采用普通模鍛生產(chǎn)。查表確定加工余量：普通模鍛，材料為45鋼，分模線平直對稱，材質(zhì)系數(shù)M1,復雜系數(shù)=1.56/1.80.87,為S1級，厚度為26mm，普通級，查的上下偏差分別為+1.4和-0.6，確定毛坯尺寸為29mm。3.4.1兩側(cè)面毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，兩側(cè)面經(jīng)過四道工序，先粗銑端面B，再粗銑

12、端面A，精銑端面B，最后精銑端面A，各步余量如下：粗銑：由機械加工工藝手冊第一卷表3.2-23，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為1.0mm。精銑：由機械加工工藝手冊第一卷表3.2-25，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為0.5mm。故鍛造造毛坯的基本尺寸為26110.50.529mm 。又根據(jù)前面鑄件尺寸公差標準值，取尺寸公差的上偏差為1.4mm，下偏差為-0.4mm。故：毛坯的名義尺寸：261.01.00.50.529mm；毛坯的最小尺寸：290.428.6mm；毛坯的最大尺寸：291.430.4

13、mm；粗銑端面B后的最大尺寸：261.00.50.51.429.4mm；粗銑端面B后的最小尺寸：261.00.50.50.427.6mm；粗銑端面A后的最大尺寸：:260.50.51.428.4mm；粗銑端面A后的最小尺寸：: 260.50.50.426.6mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為26mm。3.4.2小頭孔毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，22H9mm孔由粗鉆到精鉆得到，查機械加工工藝手冊得粗鉆的公差上偏差0.21mm，下偏差為0，故：毛坯的名義

14、尺寸：220.83.218mm；毛坯的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；粗鉆小頭孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；粗鉆小頭孔后的最小尺寸：183.21.419.8 mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為22H9mm。3.4.3大頭孔毛坯尺寸及加工余量計算根據(jù)工序要求，38H8mm孔由粗鉆到精鉆得到，查機械加工工藝手冊得粗鉆的公差上偏差0.25mm，下偏差為0故：毛坯的名義尺寸：381334 mm；毛

15、坯的最大尺寸：341.435.4mm；毛坯的最小尺寸：340.433.6mm；粗鉆大頭孔后的最大尺寸：3430.40.25=37.65mm；粗鉆大頭孔后的最小尺寸：3431.40.25=35.85mm。精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現(xiàn)按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經(jīng)濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為38H8mm。3.5其他尺寸極其加工余量的確定其他工序尺寸包括1個孔，1個槽，現(xiàn)僅分析主要的1個槽的加工余量及尺寸偏差。精銑槽，Ra6.3um；根據(jù)機械加工工藝手冊，按粗銑到精銑的加工為：粗銑：9H11mm；精銑：精銑。3.6確定各

16、工序切削用量及基本工時3.6.1 工序20：熱處理3.6.2 工序30：粗銑端面B     機床：X52立式銑床      刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺型 夾具：專用夾具     銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.81,被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具

17、切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：3.6.3 工序40：粗銑端面A     機床：X52立式銑床      刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具     銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.81,被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：走刀

18、次數(shù)為1機動時間：3.6.4工序50：精銑端面B     機床：X52立式銑床      刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間3.6.5工序60：精銑端面A     

19、機床：X52立式銑床      刀具：高速鋼端銑刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：精銑時刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間： 本工序機動時間3.6.6工序70：粗鉆小頭孔     機床：X52立式銑床      刀具：

20、鉆頭 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.39，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.41，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間：3.6.7工序80：粗鉆大頭孔  機床：X52立式銑床      刀具：鉆頭 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.39，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.41，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：

21、 取走刀次數(shù)為1機動時間：3.6.8工序90：精鉆小頭孔  機床：X52立式銑床      刀具：鉆刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具刀具：麻花鉆、擴孔鉆擴孔切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.52，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.53，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間： 加工加油孔機動時間：由于 本工序機動時間鉸孔切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.58，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.60，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，

22、取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間：3.6.9工序100：精鉆大頭孔  機床：X52立式銑床      刀具：鉆刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具刀具：麻花鉆、擴孔鉆擴孔切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.52，取切削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.53，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間： 加工加油孔機動時間：由于 本工序機動時間鉸孔切削深度：進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.58，取切

23、削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.60，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際切削速度： 被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間： 3.6.10工序110：粗銑小頭槽     機床：X62W立式銑床      刀具：鋸片銑刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.81,被切削層長度：

24、由毛坯尺寸可知刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：3.6.11工序120：精銑小頭槽     機床：X62W立式銑床      刀具：鋸片銑刀 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8 銑削深度：每齒進給量：根據(jù)機械加工工藝手冊表2.4.73，取銑削速度：參照機械加工工藝手冊表2.4.81，取機床主軸轉(zhuǎn)速：，取實際銑削速度：進給量：工作臺每分進給量：由工序3可知： 走刀次數(shù)為1機動時間： 3.6.12工序130：鉆大頭徑向孔4   &

25、#160;  機床：Z525鉆床      刀具：麻花鉆 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具切削深度：進給量：根據(jù)參考文獻7中表2.4-52，取切削速度：參照參考文獻7中表2.4-53，取機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2-1）有：，取實際切削速度，由式（2-2）有：被切削層長度：刀具切入長度：，式（2-8）刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1機動時間： 3.6.13工序140：倒角     機床：Z525鉆床      刀具：

26、倒角鉆頭 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具4 夾具設計由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設計專用夾具。  4.1定位方案的確定4.1.1工序要求本次設計選擇設計的是工序70至100的夾具，主要是針對鉆,鉸38 22mm孔的夾具，它將用于X52立式銑床。該工序要求中心線與端面有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側(cè)面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面B經(jīng)過精銑，精度比較高，因而工序基準為端面B，為了便于X52立式銑床加工，選取適當?shù)亩ㄎ换鶞?，保證其加工要求。夾具設計應首先滿足這些要求，在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下，還應考慮夾具體制造工藝性和

27、生產(chǎn)經(jīng)濟性。加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，并且夾具體應具有較好的剛性。  4.1.2定位方案設計分析經(jīng)過分析零件得知，為了加工通孔，必須使其完全定位。因此初步的設計方案如下,首先必須明確其加工時應如圖所示水平放置，便于X52立式銑床加工。那么要使其完全定位，可以采用兩側(cè)面固定塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。4.1.2定位分析如下圖所示，一底面限制的自由度有3個，兩側(cè)面固定塊限制兩個自由度一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。手柄座夾具體裝配圖。 4.1.3定

28、位誤差分析定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對于夾具設計中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的1/31/2，即可認為定位方案符合加工要求。對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證油孔軸線距側(cè)面13mm，保證油孔軸線通過兩孔軸線及兩側(cè)面的對稱面。對于本工序要求，定位基準與工序基準同為兩孔中心線，故基準不重合誤差為0。基準位置誤差則取決于兩孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于兩孔的表面精度都達到Ra3.2mm，都經(jīng)過精鉆，故基準位置誤差也可以忽略，只要兩兩側(cè)面固定塊和V型塊的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是很小的。綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。  4.1.4定位元件的型號，尺寸和安裝方式4.1.4.1支撐面定位板面經(jīng)過精磨得到精度較高的平面。4.1.4.2 V型塊本設計方案選用兩側(cè)面固定塊和一個滑動V型塊，其外形見下圖：4.2夾緊方案的確定 4.2.1夾緊裝置的設計夾緊力方向原則：（1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置；（2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小；（3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。夾緊作