第一篇：推動架其加工夾具畢業設計論文

目錄

0 前言..................................................................................................1 1 機械加工工藝概要..........................................................................2 1.1 機械加工工藝規程制訂...............................................................2 1.2 機械加工工藝規程的種類...........................................................2 1.3 制訂機械加工工藝規程的原始資料...........................................3 2 零件的分析......................................................................................3 2.1 零件的作用...................................................................................3 2.2 零件的工藝分析...........................................................................4 3 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖......................................4 4 選擇加工方法，制定工藝路線......................................................6 4.1 機械加工工藝設計.......................................................................6 4.1.1 基面的選擇................................................................................6 4.1.2 粗基面的選擇............................................................................7 4.1.3 精基面的選擇............................................................................7 4.2 制定機械加工工藝路線...............................................................7 4.2.1 工藝路線方案一........................................................................7 4.2.2 工藝路線方案二........................................................................8

4.3 工藝方案的比較與分析...............................................................8 4.4 確定工藝過程方案.......................................................................9 5 選擇加工設備及刀具、夾具、量具..............................................9 5.1 選擇加工設備與工藝設備.........................................................10 5.1.1 選擇機床，根據不同的工序選擇機床..................................10 5.1.2 選擇夾具..................................................................................11 5.1.3 選擇刀具，根據不同的工序選擇刀具..................................11 5.1.4 選擇量具..................................................................................11 5.2 確定工序尺寸.............................................................................12 5.2.1 面的加工（所有面）..............................................................12 5.2.2 孔的加工..................................................................................12 6 確定切削用量及基本時間............................................................14 6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定..........................................14 6.1.1 切削用量..................................................................................14 6.1.2 基本時間..................................................................................15 6.2 工序Ⅱ切削用量及基本時間的確定..........................................15 6.2.1 切削用量..................................................................................15 6.2.2 基本時間..................................................................................17 6.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定..........................................17

6.3.1 切削用量..................................................................................17 6.3.2 基本時間..................................................................................18 6.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定..........................................18 6.4.1 切削用量的確定......................................................................18 6.4.2 基本時間..................................................................................19 6.5 工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定..........................................20 6.5.1 切削用量..................................................................................20 6.5.2 計算工時..................................................................................21 6.6 工序Ⅵ的切削用量及基本時間的確定......................................21 6.6.1 切削用量..................................................................................21 6.6.2 基本時間..................................................................................21 6.7 工序Ⅷ的切削用量及基本時間的確定......................................22 6.7.1 切削用量..................................................................................22 6.7.2 時間計算..................................................................................23 6.8 工序Ⅸ的切削用量及基本時間的確定......................................23 6.8.1 切削用量..................................................................................23 6.8.2 基本時間..................................................................................24 6.9 工序Ⅹ的切削用量及基本時間的確定......................................24 6.9.1 切削用量..................................................................................24

6.9.2 基本時間..................................................................................25 7 夾具設計........................................................................................25 7.1 定位基準的選擇.........................................................................25 7.2 切削力和卡緊力計算.................................................................25 7.3 定位誤差分析.............................................................................26 7.4 夾具設計及操作的簡要說明.....................................................26 8 結論................................................................................................27 致謝....................................................................................................28 參考文獻............................................................................................29

摘要

本文是有關推動架工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術工藝學及機床夾具設計后，在生產實習的基礎上，綜合運用所學相關知識對零件進行加工工藝規程的設計和機床夾具的設計，根據零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質量。

據資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質量。

關鍵詞：機械加工；工藝；切削用量；夾具

0 前言

機械制造業是國民經濟的支柱產業，現代制造業正在改變著人們的生產方式、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發展和產品更新換代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。

在實際生產中，由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。機械加工工藝概要

1.1 機械加工工藝規程制訂

生產過程是指將原材料轉變為成品的全過程。它包括原材料的運輸、保管于準備，產品的技術、生產準備、毛坯的制造、零件的機械加工及熱處理，部件及產品的裝配、檢驗調試、油漆包裝、以及產品的銷售和售后服務等。

機械工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為零件的全過程[1]。

機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。

規定產品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規程。機械加工工藝規程的主要作用如下：

1）機械加工工藝規程是生產準備工作的主要依據。根據它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調整、專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。

2）機械加工工藝規程也是組織生產、進行計劃調度的依據。有了它就可以制定進度計劃，實現優質高產和低消耗。

3）機械加工工藝規程是新建工廠的基本技術文件。根據它和生產綱領，才能確定所須機床的種類和數量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。

1.2機械加工工藝規程的種類

機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。對于檢驗工序還有檢驗工序卡片；自動、半自動機床完成的工序，還有機床

調整卡片[2]。

機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。機械加工工序卡片是每個工序詳細制訂時，用于直接指導生產，用于大批量生產的零件和成批生產中的重要零件。

1.3制訂機械加工工藝規程的原始資料

制訂機械加工工藝規程時，必須具備下列原始資料：

1）產品的全套技術文件，包括產品的全套圖紙、產品的驗收質量標準以及產品的生產綱領[3]。

2）毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結構工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。

3）車間的生產條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規格及精度狀況；生產面積；工人的技術水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。

4）各種技術資料。包括有關的手冊、標準、以及國內外先進的工藝技術等。零件的分析

2.1 零件的作用

據資料所示，可知該零件是B6065牛頭刨床推動架，是牛頭刨床進給機構的中小零件，φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即φ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現工作臺的自動進給。

2.2 零件的工藝分析

由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。

由零件圖可知，φ

32、φ16的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組：

1）φ32mm孔為中心的加工表面

這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。

2）以φ16mm孔為加工表面

這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內孔φ10mm、M8-6H的內螺紋，φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。

這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1）φ32mm孔內與φ16mm中心線垂直度公差為0.10； 2）φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。

由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖

根據零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知[4]，毛坯重量約為0.72kg。生產類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于

φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。

選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖

由參考文獻可知[5]，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。

表3-1 用查表法確定各加工表面的總余量

加工表面 φ27的端面 φ16的孔 φ50的外圓端面

φ32的孔 φ35的兩端面 φ16的孔 基本尺寸 92 φ16 45 φ32 20 φ16

加工余量等級

H H G H G H

表3-2 由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差

主要加工表面 φ27的端面 φ16的孔

φ50的外圓端面 φ32的孔 φ35的兩端面 φ16的孔

零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 92 φ16 45 φ32 20 φ16

4.0 6 5 6.0 5 6

φ10 50 φ26 25 φ10

3.2 2.2 2.8 2.6 2.4 2.2

加工余量數值

4.0 3.0 2.5 3.0 2.5 3.0

說明

頂面降一級，單側加工 底面，孔降一級，雙側加工

雙側加工（取下行值）孔降一級，雙側加工 雙側加工（取下行值）孔降一級，雙側加工

圖3-1 所示為本零件的毛坯圖 選擇加工方法，制定工藝路線

4.1 機械加工工藝設計

4.1.1 基面的選擇

基面選擇是工藝規程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。

4.1.2 粗基面的選擇

對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓作為粗基準。

4.1.3 精基面的選擇

精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統一，先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準。

4.2 制定機械加工工藝路線

4.2.1 工藝路線方案一

工序I

銑φ32mm孔的端面 工序II

銑φ16mm孔的端面

工序III

銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 工序IV

銑深9.5mm寬6mm的槽 工序V

車φ10mm孔和φ16mm的基準面

工序VI

鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z525立式鉆床加工。

工序VII

鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z550立式鉆床加工 工序VIII

鉆半、精鉸、精鉸φ16mm，倒角45°。選用Z525立式鉆床 工序Ⅸ

鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工

工序Ⅹ

鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅺ

拉溝槽R3 4.2.2 工藝路線方案二

工序I

銑φ32mm孔的端面 工序II

銑φ16mm孔的端面

工序III

銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 工序IV

銑深9.5mm寬6mm的槽 工序V

車φ10mm孔和φ16mm的基準面

工序VI

鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z535立式鉆床加工 工序VII

鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式鉆床加工

工序VIII 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm，倒角45°。選用Z525立式鉆床 工序Ⅸ

鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工

工序Ⅹ

鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅺ

拉溝槽R3 4.3 工藝方案的比較與分析

上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則 8

進行加工的。方案一是先加工鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm加工鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆φ16mm的孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二加工孔是在同一鉆床上加工的。因此，選擇方案二是比較合理的。

4.4 確定工藝過程方案

表4-1 擬定工藝過程

工序號 010 020 030 040 050 060 070 080 090 0100 0110 0120 0130 0140 0150 0180

工序內容

一箱多件沙型鑄造 進行人工時效處理 涂漆

銑φ32mm孔的端面 銑φ16mm孔的端面

銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 銑深9.5mm寬6mm的槽

車φ10mm孔和φ16mm的基準面 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°

鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45° 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm，倒角45° 鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H 鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角 拉溝槽R3 檢驗 入庫

簡要說明

消除內應力 防止生銹 先加工面

后加工孔選擇加工設備及刀具、夾具、量具

由于生產類型為中小批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產

線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。

5.1 選擇加工設備與工藝設備

5.1.1 選擇機床，根據不同的工序選擇機床

工序040、050銑φ32mm孔的端面和銑φ16mm孔的端面，因定為基準相同。工序的工步數不多，成批生產要求不高的生產效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥銑銑床。

工序060銑φ32mm孔和銑φ16mm的孔在同一基準的兩個端面，宜采用臥銑。選擇XA6132臥式銑床。

工序070銑深9.5mm，寬6mm的槽，由于定位基準的轉換。宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床。

工序080車φ10mm孔和φ16mm的基準面本工序為車端面，鉆孔φ10mm，車孔φ16mm，孔口倒角。宜選用機床CA6140車床。

工序090 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z535立式鉆床。工序0100鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式鉆床加工。

工序0110鉆半、精鉸、精鉸φ16mm，倒角45°。選用Z525立式鉆床。工序0120鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工。

工序0130鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工。工序0140 拉溝槽R3 選用專用拉床。

5.1.2 選擇夾具

本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外[6]，其他各工序使用通用夾具即可。

5.1.3 選擇刀具，根據不同的工序選擇刀具

1）銑刀依據資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數z=10，及直徑為d=50mm，齒數z=8及切槽刀直徑d=6mm。

2）鉆φ32mm的孔選用錐柄麻花鉆。

3）鉆φ10mm和鉆、半精鉸φ16mm的孔。倒角45°，選用專用刀具。4）車φ10mm孔和φ16mm的基準面并鉆孔。刀具：選擇高速鋼麻花鉆，d0=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角α0＝120°，45度車刀。

5）鉆螺紋孔φ6mm。攻絲M8-6H 用錐柄階梯麻花鉆，機用絲錐。6）拉溝槽R3選用專用拉刀。

5.1.4 選擇量具

本零件屬于成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料[7]，選擇如下：

1）選擇加工面的量具

用分度值為0.05mm的游標長尺測量，以及讀數值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。

2）選擇加工孔量具

因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內徑千分尺即可。

3）選擇加工槽所用量具

槽經粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;半精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標卡尺進行測量。

5.2 確定工序尺寸

5.2.1 面的加工（所有面）

根據加工長度的為50mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的量為2mm。根據《機械工藝手冊》表2.3-21加工的長度的為50mm、加工的寬度為50mm，經粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。

5.2.2 孔的加工

1）φ32mm。

毛坯為空心，通孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。

鉆孔：φ31mm

2z=16.75mm 擴孔：φ31.75mm

2z=1.8mm 粗鉸：φ31.93mm

2z=0.7mm 精鉸：φ32H7 2）φ16mm。

毛坯為實心，不沖孔，孔內要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。

鉆孔：φ15mm

2z=0.85mm 擴孔：φ15.85mm

2z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm

2z=0.05mm 精鉸：φ16H7 3）φ16mm的孔

毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。

鉆孔：φ15mm

2z=0.95mm 粗鉸：φ15.95mm

2z=0.05mm 精鉸：φ16H8 4）鉆螺紋孔φ8mm

毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。

鉆孔：φ7.8mm

2z=0.02mm 精鉸：φ8H7 5）鉆φ6mm孔

毛坯為實心、不沖出孔，孔內要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。

鉆孔：φ5.8mm

2z=0.02mm 精鉸：φ6H7 確定切削用量及基本時間

6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定

6.1.1 切削用量

本工序為銑φ32mm孔的端面。已知工件材料為HT200，選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數z=10。根據資料選擇銑刀的基本形狀，rn=10°，a0=12°，β=45°已知銑削寬度ae=2.5mm，銑削深度ap=50mm故機床選用XA6132臥式銑床。

1）確定每齒進給量fz

根據資料所知，XA6132型臥式銑床的功率為7.5kw，工藝系統剛性為中等。查得每齒進給量fz=0.16～0.24mm/z、現取fz=0.16mm/z。

2）選擇銑刀磨損標準及耐用度

根據資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為1.5mm，銑刀直徑d=60mm，耐用度T=180min。

3）確定切削速度

根據資料所知，依據銑刀直徑d=60mm，齒數z=10，銑削寬度ae=2.5mm，銑削深度ap=50mm，耐用度T=180min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s。

根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min，Vfc=475mm/s。則實際切削：

Vc =Vc= ?d0nc1000

3.14?60?300=56.52m/min

100014

實際進給量：

fzc=vfcncz

fzc =475=0.16mm/z

300?104）校驗機床功率

根據資料所知[8]，銑削時的功率（單位kw）為:當fz=0.16mm/z，ap=50mm，ae=2.5mm，Vf=490mm/s時由切削功率的修正系數kmpc=1，則Pcc= 3.5kw，Pct=0.8 kw。

根據XA6132型立式銑床說明書可知：機床主軸主電動機允許的功率Pcm= Pcm×Pct

Pcm=7.5×0.8=6＞Pcc= 3.5kw 因此機床功率能滿足要求。

6.1.2 基本時間

根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：

tm= tm=2?l

nc?fz2?(50?60)=4.6min

300?0.166.2 工序Ⅱ切削用量及基本時間的確定

6.2.1 切削用量

本工序為銑φ16mm孔的端面。選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=50mm，齒數z=8。已知銑削寬度ae=2.5mm，銑削深度ap=35mm故機床選用XA6132

臥式銑床。

1）確定每齒進給量fz

根據資料所知，查得每齒進給量fz=0.20～0.30mm/z、現取fz=0.20mm/z。2）選擇銑刀磨損標準及耐用度

根據資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.80mm，耐用度T=180min。

3）確定切削速度和每齒進給量fzc

根據資料所知，依據上述參數，查取Vc＝73mm/s，n=350r/min，Vf=390mm/s。

根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=150r/min，Vfc=350mm/s。則實際切削：

Vc=Vc=?d0nc1000

3.14?50?150=23.55m/min

1000實際進給量： fzc=vfcncz

fzc=350=0.23mm/z

150?104）校驗機床功率

依據上道工序校驗的方法，根據資料所知，切削功率的修正系數kmpc=1，則Pcc= 2.3kw，Pct=0.8 kw，Pcm=7.5可知機床功率能夠滿足要求。

6.2.2 基本時間

根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：

Tm= Tm=2?l

nc?fz2?(15?30?20)=4.3 min

150?0.206.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定

6.3.1 切削用量

本工序為銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準上的兩個端面，所選刀具為高速鋼圓柱銑刀其直徑為d=60mm，齒數z=8。其他與上道工序類似。

1）確定每次進給量fz

根據資料，查得每齒進給量fz=0.20～0.30mm/z，現取fz=0.20mm/z。2）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度

根據資料，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.8mm，耐用度T=180min。3）確定切削速度和每齒進給量fzc

根據資料所知，依據上述參數，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min，Vf=438mm/s。

根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=250r/min，Vfc=400mm/s。則實際切削：

Vc =Vc=?d0nc1000

3.14?60?250=47.1m/min 100017

實際進給量：

fzc=vfcncz

fzc =400=0.2mm/z 250?84）校驗機床功率

根據資料所知，根據以上參數可知，切削功率的修正系數kmpc=1，則Pcc= 2.5kw，Pct=0.8 kw，Pcm=7.5，依據上述校驗方法可知機床功率能滿足要求。

6.3.2 基本時間

根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：

tm= tm=

2?l

nc?fz2?(35?50?60)=5.8 min

250?0.206.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定

6.4.1 切削用量的確定

本工序為銑深9.5mm，寬6mm的槽。所選刀具為切槽銑刀，銑刀直徑d=6mm，根據資料選擇銑刀的基本形狀ro=10°，ao=20°，已知銑削寬度ae=3mm，銑削深度ap=9mm故機床選用XA6132臥式銑床。

1）確定每齒進給量fz

根據資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量fz=0.52～0.10mm/z、現取fz=0.52mm/z。

2）選擇銑刀磨損標準及耐用度

根據資料所知[9]，用切槽銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用度T=60min。

3）確定切削速度和每齒進給量fzc

根據資料所知，依據銑刀直徑d=6mm，銑削寬度ae=3mm，銑削深度ap =9mm，耐用度T=60min時查取Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s。

根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min，Vfc=475mm/s。則實際切削：

Vc =Vc=?d0nc1000

3.14?6?475=8.49m/min 1000實際進給量：

fzc=vfcncz

fzc =475=0.16mm/z 300?104）校驗機床功率

據資料可知，切削功率的修正系數kmpc=1，則Pcc= 2.8kw，Pct=0.8 kw，可知機床功率能滿足要求。

6.4.2 基本時間

根據資料[10]所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為：

tm= tm=2?l

nc?fz4?(27?6)=2.75min

300?0.16 19

6.5 工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定

6.5.1 切削用量

本工序為車端面、鉆孔φ

10、車孔φ

16、孔口倒角，加工條件為：工件材料為HT200，選用CA6140車床。刀具選擇：選擇高速鋼麻花鉆，do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45度車刀。

1）鉆孔切削用量

查《切削手冊》f=0.70~0.86mm/r，l/d=26/10=2.6<3，所以f=0.70mm/r，按鉆頭強度選擇f=1.55mm/r，按機床強度選擇f=0.63mm/r，最終決定選擇機床已有的進給量f=0.48mm/r，經校驗Ff=7085

2）鉆頭磨鈍標準及壽命：

后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命T?60min。切削速度，查《切削手冊》：

Vc=10mm/r，修正系數KTV=1.0，KMV=1.0，Ktv=1.0，Kxv=1.5，Klv=1.0，Kapv=10，故Vc=15mm/r ns?1000v1000x15??530.7r/min ?d03.14x9查《切削手冊》機床實際轉速為nc=452/min 故實際的切削速度

vc??d0ns1000?12.77mm/r

3）校驗扭矩功率

Mc=73Nm，Mm=144.2Nm，所以Mc6.5.2 計算工時

L?l26?10??0.14min nf452?0.7tm?6.6 工序Ⅵ的切削用量及基本時間的確定

6.6.1 切削用量

本工序為鉆φ32mm孔，刀具選用高速鋼復合鉆頭，直徑d=32mm，使用切削液

1）確定進給量f

由于孔徑和深度都很大，宜采用自動進給，fz=0.20mm/r。2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度

根據表5-130[11]，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。3）確定切削速度V

由表5-132，σ=670MPa的HT200的加工性為5類，根據表5-127，進給量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根據Z535立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速。

6.6.2 基本時間

鉆φ32mm深45mm的通孔，基本時間為25s 21

6.7 工序Ⅷ的切削用量及基本時間的確定

6.7.1 切削用量

本工序為鉆、半精鉸，精鉸φ16mm的孔。鉸刀選用φ15.95的標準高速鋼鉸刀，ro=0，ao=8°，kr=5°鉸孔擴削用量：

1）確定進給量f

根據參考文獻三表10.4-7查出f表=0.65～1.4。按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。

2）確定切削速度v和轉速n

根據表10.4-39取V表=14.2，切削速度的修正系數可按表10.4-10查出，kmv=1。

apr15.81?15??3.89 ap2?0?0.104故Kqpv=0.87 故V表′=14.2×0.87×1=12.35m/min N′=1000v'表1000?12.35??248.6r/min ?d0??15.81根據Z525機床說明書選擇n=275r/min。這時實際的鉸孔速度V為：

V=?d0n1000???15.81?2751000?13.65m/min

根據以上計算確定切削用量如下：

鉆孔：do=15mm，f=0.3mm/r，n=400r/min，v=18m/min 半精鉸：do=15.85mm，f=0.5mm/r，n=574r/min，v=25.8m/min 精鉸：do=15.95mm，f=0.72mm/r，n=275r/min，v=13.65m/min 22

6.7.2 時間計算

1）鉆孔基本工時：

Tm=ll?l1?l2? nfnf式中，n=400，f=0.3，l=27.5mm，l1=l2=5mm

Tm =27.5?5?5?0.31min

400?0.32）半精鉸基本工時：

l1=D?d115.85?15ctgkr?(1~2)?ctg45??(1~2)?1.75~2.75 22L=27.5mm，n=530r/min，f=0.5mm，取l1=3mm，l2=4mm，Tm= 27.5?3?4?0.126min

530?0.53）精鉸基本工時：

l1=D?d115.85?15.85ctgkr?(1~2)?ctg45??(1~2)?2.77~3.77 22取l1=4mm，l2=2mm，l=27.5mm Tm= 27.5?4?2?0.185min

275?0.76.8 工序Ⅸ的切削用量及基本時間的確定

6.8.1 切削用量

本工序為鉆螺紋孔φ6mm、攻絲M8-6H，刀具選用錐柄階梯麻花鉆，直徑d=6mm，以及機用絲錐。鉆床選用Z525立式鉆床，使用切削液。

1）確定進給量f

由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進給。2）選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度

根據表5-130，鉆頭后到面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=20min。3）確定切削速度V 由表5-132，?b=670MPa的HT200的加工性為5類，根據表5-127進給量可取f=0.16mm/r；由表5-131可查V=13m/min，n=1063r/min，根據Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速。

6.8.2 基本時間

鉆Φ6mm螺紋孔，攻絲，基本時間為45s。

6.9 工序Ⅹ的切削用量及基本時間的確定

本工序為鉆φ6mm的孔，锪120°倒角，選用Z525立式鉆床加工。

6.9.1 切削用量

刀具采用高速鋼復合鉆頭，直徑d=6mm，使用切削液。1）確定進給量f

由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給 2）選用鉆頭磨鈍標準及耐用度

根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度為15min。3）確定切削速度V

由表5-132，?b=670MPa的HT200的加工性為5類，據表5-127，暫定進給量f=0.16mm/r。由表5-131，可查v=16m/min。根據Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速n=1041r/min。

6.9.2 基本時間

鉆一個φ6mm深8mm的通孔，基本時間約為6s。夾具設計

經過與老師協商，決定設計第Ⅷ道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對本序價格的主要要求考慮尺寸60，由于公差要求較低，因此本步的重點應在加緊的方便與快速性上。

7.1 定位基準的選擇

出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ32mm和端面為基準定位，側面加定位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。

7.2 切削力和卡緊力計算

本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。鉆削軸向力：

Fi?CFkFffd0zf?1000?1.0?0.20.7?801?2528N

y扭矩：

T?CTd0ztfytkt?0.305?800.8?1.0?1.01?10?6N?M

卡緊力為F?Ff2??8.4N

取系數S1=1.5，S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為F′=S1×S2×S3×S4×F=16.77N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節卡緊力調節裝置，即可指定

可靠的卡緊力。

7.3 定位誤差分析

本工序采用孔φ32和端面為基準定位，使加工基準和設計基準統一，能很好的保證定位的精度。

7.4 夾具設計及操作的簡要說明

夾具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用螺紋卡緊機構，本次設計中還按老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結構可參見附圖。結論

根據推動架工藝規程及夾具設計要求，在本設計中制定的工藝規程是比較合理的，它保證了零件的加工質量，可靠地達到了圖紙所提出的技術條件，并盡量提高生產率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。同時依據夾具設計原理和相關資料可以了解到該設計中的夾具設計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質量，不僅工藝性好結構簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準確，提高了生產率，降低了制造成本。因此，可知此次畢業設計是成功的。

致謝

首先感謝母校，是她給我一個難得的學習機會，讓我在即將畢業之際學到了很多知識，經過這幾個月的緊張的畢業設計，使我在理論和動手能力上都有了進一步的提高。

我的畢業設計主要在XXX老師指導下，讓我對所學的知識進行系統性的復習，并根據寫作要求查閱有關資料。在設計過程中受到XXX老師無微不至的關心與耐心指導，使我的畢業設計得以順利的進展。在XXX老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題，在此我向您表示衷心的感謝！同時也要感謝各位老師和同學，是你們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！謝謝！

作為一名即將完成學業，離開學校生活的我，我要感謝母校，是她給我創造了一個學習的機會，創造了美好的學習生活環境，讓我在這里學到了很多知識；感謝各位老師，是他（她）們傳授給我的知識；感謝各位同學和朋友，是他們讓我的學習和生活充滿樂趣，感謝你們！

經過這次設計，提高了我很多的能力，比如實驗水平、分析問題的能力、合作精神、嚴謹的工作作風等。在這期間凝結了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。

在設計期間XXX老師幫助我收集文獻資料，理清設計思路，指導實驗方法，提出有效的改進方案。導師淵博的知識、嚴謹的教風、誨人不倦的態度和學術上精益求精的精神使我受益終生。

參考文獻

[1]孟少農.機械加工工藝手冊[M].機械工業出版社,1991.[2]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].機械工業出版社,1993.[3]崇凱.機械制造技術基礎[M].化學工業出版社,1993.[4]王紹俊.機械制造工藝設計手冊[M].機械工業出版社,1987.[5]黃如林.切削加工簡明實用手冊[M].化學工業出版社,2004.[6]薛源順.機床夾具設計[M].機械工業出版社,1995.[7]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南[M].化學工業出版社,2006.12.[8]陳于萍,高曉康.互換性與測量技術[M].北京高等教育出版社,2005.[9]司乃鈞,許德珠.熱加工工藝基礎[M].高等教育出版社,1991.[10]張龍勛.機械制造工藝學課程設計指導及習題[M].機械工業出版社,1999.11.[11]艾興,肖詩綱.切削用量簡明手冊[M].機械工業出版社,2002.29

第二篇：夾具座鉆孔夾具畢業設計論文

摘 要

本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。

夾具座的工藝規程及鉆、攻2-M8螺紋的工裝夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。

關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。

目錄

序言…………………………………………………………………1

一.零件分析 ……………………………………………………2

二.工藝規程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………4 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4確定切削用量及基本工時……………………………… 7

三 夾具設計 ……………………………………………………26

3.1問題的提出………………………………………………26 3.2定位基準的選擇…………………………………………26 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………26 3.4定位誤差分析……………………………………………26 3.5鉆套的設計………………………………………………28 3.6夾具設計及操作簡要說明………………………………29

總 結………………………………………………………………31 致 謝………………………………………………………………32 參考文獻 …………………………………………………………33

序 言

機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟發展的重要行業，是一個國家或地區發展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。

夾具座的工藝規程及鉆、攻2-M8螺紋的工裝夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環節。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養自己的自學與創新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。

本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。

第 1 頁

一、零件的分析

夾具座共有八組加工表面，現分述如下：

1.320?155面

2.105兩側面及320?25面 3.6-Φ9孔、6-Φ13 4.320?38面 5.320?67面 6.6-M8螺紋深20 7.2?Φ6錐孔 8.2-M8螺紋

第 2 頁

二.工藝規程設計

2.1 確定毛坯的制造形式

零件材料為HT150，考慮到零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。

夾具體零件材料為 HT150，硬度選用260HBS，毛坯重約1Kg。生產類型為成批生產，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。

根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下：

1.320?155面

320?155面，表面粗糙度為Ra0.8，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=5.0mm.粗銑 單邊余量Z=3.0mm 半精銑 單邊余量Z=1.5mm 精銑 單邊余量Z=0.4mm 磨削 單邊余量Z=0.1mm 2.105兩側面及320?25面

105兩側面及320?25面，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=3.0mm.3.6-Φ9孔、6-Φ13孔

6-Φ9孔、6-Φ13孔的尺寸不大，采用實心鑄造。4.320?38面

第 3 頁

320?19面，表面粗糙度Ra0.8，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=3.0mm.粗銑 單邊余量Z=2.0mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 精銑 單邊余量Z=0.4mm 磨削 單邊余量Z=0.1mm 5.320?67面

320?67面，表面粗糙度Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，知鑄件機械加工余量Z=3.0mm.粗銑 單邊余量Z=2.0mm 半精銑 單邊余量Z=0.8mm 精銑 單邊余量Z=0.2mm 6.6-M8螺紋深20 6-M8螺紋深20，螺紋尺寸不大，采用實心鑄造。7.2?Φ6錐孔

2?Φ6錐孔，尺寸不大，采用實心鑄造。8.2-M8螺紋

2-M8螺紋，螺紋尺寸不大，采用實心鑄造。

9.其它表面均為不加工表面，砂型機器鑄造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。

2.2 基面的選擇的選擇

基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，第 4 頁

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，使生產無法進行。

粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇重要表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質量要求較高的表面。因此，夾具座以320?67的槽作為定位粗基準。

對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。

2.3 制定工藝路線

制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。

方案一 工序01：鑄造 工序02：人工時效

工序03：粗銑、半精銑、精銑320?155面 工序04：銑105兩側面及320?25面 工序05：鉆6-Φ9孔、擴Φ9孔到Φ13 工序06：粗銑、半精銑、精銑320?19面 工序07：粗銑、半精銑、精銑320?67面

第 5 頁

工序08：鉆、攻6-M8螺紋深20 工序09：與件3配作2?Φ6錐孔 工序10：鉆、攻2-M8螺紋 工序11：磨320?155面 工序12：磨320?38面 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫 方案二

工序01：鑄造 工序02：人工時效

工序03：粗銑、半精銑、精銑320?155面 工序04：銑105兩側面及320?25面 工序05：粗銑、半精銑、精銑320?19面 工序06：粗銑、半精銑、精銑320?67面 工序07：鉆6-Φ9孔、擴Φ9孔到Φ13 工序08：鉆、攻6-M8螺紋深20 工序09：與件3配作2?Φ6錐孔 工序10：鉆、攻2-M8螺紋 工序11：磨320?155面 工序12：磨320?38面 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫

方案一與方案二的區別在于鉆6-Φ9孔、擴Φ9孔到Φ13加工

第 6 頁的先后，孔加工之后為后面工序的加工提供了定位基準，簡化了夾具設計，減少了成本，提高了效率，故采用方案一，具體的加工路線如下 工序01：鑄造 工序02：人工時效

工序03：粗銑、半精銑、精銑320?155面 工序04：銑105兩側面及320?25面 工序05：鉆6-Φ9孔、擴Φ9孔到Φ13 工序06：粗銑、半精銑、精銑320?19面 工序07：粗銑、半精銑、精銑320?67面 工序08：鉆、攻6-M8螺紋深20 工序09：與件3配作2?Φ6錐孔 工序10：鉆、攻2-M8螺紋 工序11：磨320?155面 工序12：磨320?38面 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫

2.4 確定切削用量及基本工時

工序01：鑄造 工序02：人工時效

工序03：粗銑、半精銑、精銑320?155面 工步一：粗銑320?155面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8，第 7 頁

ap?3.0mm，d0?60mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

ap?3.0mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??663r/min ?d??60按機床標準選取nw＝675r/min

v??dnw1000???60?6751000m/min?127.2m/min

當nw＝675r/min時

fm?fzznw?0.2?4?675?540mm/r 按機床標準選取fm?500mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?3.0mm，l2?3mm，則機動工時為

tm?l?l1?l2320?3?3??2.415min nwf675?0.2工步二：半精銑320?155面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ap?1.5mm，d0?60mm，v?125m/min，z?4。

第 8 頁

2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

ap?1.5mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??663r/min ?d??60按機床標準選取nw＝675r/min

v??dnw1000???60?6751000m/min?127.2m/min

當nw＝675r/min時

fm?fzznw?0.2?4?675?540mm/r 按機床標準選取fm?500mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?1.5mm，l2?3mm，則機動工時為

tm?l?l1?l2320?1.5?3??2.404min nwf675?0.2工步三：精銑320?155面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ap?0.4mm，d0?60mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量

第 9 頁

1）決定銑削深度

ap?0.4mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??663r/min ?d??60按機床標準選取nw＝675r/min

v??dnw1000???60?6751000m/min?127.2m/min

當nw＝675r/min時

fm?fzznw?0.2?4?675?540mm/r 按機床標準選取fm?500mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?0.4mm，l2?3mm，則機動工時為

tm?l?l1?l2320?0.4?3??2.396min nwf675?0.2工序04：銑105兩側面及320?25面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合雙面刃銑刀，刀片采用YG8, ap?3.0mm，d0?80mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

第 10 頁

切削工時：l?320mm，l1?1.5mm，l2?3mm，則機動工時為

tm?l?l1?l2320?1.5?3??1.014min nwf1600?0.2工步三：精銑320?19面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ap?0.4mm，d0?60mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

ap?0.4mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??1592.3r/min ?d??25按機床標準選取nw＝1600r/min

v??dnw1000???25?16001000m/min?125.6m/min

當nw＝1600r/min時

fm?fzznw?0.2?4?1600?1280mm/r 按機床標準選取fm?1200mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?0.4mm，l2?3mm，則機動工時

第 11 頁

為

tm?l?l1?l2320?0.4?3??1.011min nwf1600?0.2工序07：粗銑、半精銑、精銑320?67面 工步一：粗銑320?67面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合三面刃銑刀，刀片采用YG8, ap?2.0mm，d0?100mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

ap?2.0mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??398.1r/min ?d??100按機床標準選取nw＝375r/min

v??dnw1000???100?3751000m/min?117.8m/min

當nw＝375r/min時

fm?fzznw?0.2?4?375?300mm/r 按機床標準選取fm?300mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?2.0mm，l2?3mm，則機動工時

第 12 頁

為

tm?l?l1?l2320?2.0?3??4.333min nwf375?0.2工步二：半精銑320?67面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合三面刃銑刀，刀片采用YG8, ap?0.8mm，d0?100mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1）決定銑削深度

ap?0.8mm

2）決定每次進給量及切削速度

根據X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。根據表查出

fz?0.2mm/齒，則

ns?1000v1000?125??398.1r/min ?d??100按機床標準選取nw＝375r/min

v??dnw1000???100?3751000m/min?117.8m/min

當nw＝375r/min時

fm?fzznw?0.2?4?375?300mm/r 按機床標準選取fm?300mm/r 3）計算工時

切削工時：l?320mm，l1?0.8mm，l2?3mm，則機動工時為

第 13 頁

tm?l?l1?l2320?0.8?3??4.317min nwf375?0.2工步三：精銑320?67面 1.選擇刀具

刀具選取不重磨損硬質合三面刃銑刀，刀片采用YG8, ap?0.2mm，d0?100mm，v?125m/min，z?4。2.決定銑削用量 1 為

tm?l?l1?l2320?0.2?3??4.309min nwf375?0.2工序08：鉆、攻6-M8螺紋深20 工步一：鉆6-M8螺紋底孔Φ6.8 選用?6.8mm高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）

由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得f機?0.28mm/r

Vc查?16m/min（《切削》表2.15）n?1000Vc1000?7.5?r/min?351.2r/min ?D??6.8 按機床選取n=375r/min Vc??Dn1000???6.8?3751000?8.（0m/min)

基本工時：t?l?l1?l220?3.4?3?min?0.2514min nf375?0.28總的工時：T=6t=1.509min 工步二：攻絲6-M8深20

第 14 頁

選擇M8mm高速鋼機用絲錐

f等于工件螺紋的螺距p，即f?1.25mm/r

Vc機?7.5m/min

n?1000Vc1000?7.5?r/min?341.2r/min ?D??8 按機床選取n=375r/min 基本工時：t?l?l1?l220?0.6?3?min?0.0503min nf375?1.25總的工時：T=6t=0.302min 工序09：與件3配作2?Φ6錐孔

1、加工條件

加工材料: HT150，硬度200~220HBS，鑄件。

工藝要求：孔徑d=6mm。通孔，精度H12~H13,用乳化液冷卻。機床：選用Z3025鉆床和專用夾具。

2、基本工時：t?l?l1?l219?0.6?3?min?0.0482min nf375?1.25總的工時：T=2t=0.096min 工序11：磨320?155面 工件材料：灰鑄鐵HT150 加工要求：磨320?155面

機床：平面磨床M215A

刀具：砂輪

量具：千分尺（1）選擇砂輪

第 15 頁

見《工藝手冊》表4.8—2到表4.8—8，則結果為

WA46KV6P350×40×127 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46號，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127（D×B×d）（2）切削用量的選擇

砂輪轉速為N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s

軸向進給量fa =0.5B=20mm(雙行程)

工件速度Vw =10m/min

徑向進給量fr =0.015mm/雙行程（3）切削工時

tm ?2 L b Zb k1000 v fa f

《工藝手冊》

式中L—加工長度，L=320mm Zb——單面加工余量，Zb =0.1mm

K—系數，1.10

V—工作臺移動速度（m/min）

fa—— 工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm）

fr——工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mm）?320?110?1.1?0.05?1.291min tm ?

1000?10?20?0.015工序12：磨320?38面 工件材料：灰鑄鐵HT150 加工要求：磨320?38面

機床：平面磨床M215A

刀具：砂輪

量具：千分尺（4）選擇砂輪

見《工藝手冊》表4.8—2到表4.8—8，則結果為

第 16 頁

WA46KV6P350×40×127 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46號，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127（D×B×d）（5）切削用量的選擇

砂輪轉速為N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s

軸向進給量fa =0.5B=20mm(雙行程)

工件速度Vw =10m/min

徑向進給量fr =0.015mm/雙行程（6）切削工時

tm ?2 L b Zb k1000 v fa f

《工藝手冊》

式中L—加工長度，L=320mm Zb——單面加工余量，Zb =0.1mm

K—系數，1.10

V—工作臺移動速度（m/min）

fa—— 工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm）

fr——工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mm）?320?110?1.1?0.05?1.291min tm ?

1000?10?20?0.015工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求 工序15：入庫

第 17 頁

三、夾具設計

為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序10：鉆、攻2-M8螺紋的夾具設計，選用機床：Z525立式鉆床

3.1、問題提出

本夾具主要用來鉆、攻2-M8螺紋，生產批量：中大比量，鉆、攻2-M8螺紋與其他面沒有任何位置度要求，設計時主要考慮效率上。

3.2 定位基準的選擇

以加工后的Φ9孔和320?155的端面作為定位基準進行定位。

3.3定位元件的設計

本工序選用的定位基準為二孔、一平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對一面兩銷進行設計。

3.4切削力和夾緊力的計算

1、由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得：

鉆削力 F?26Df0.8HB0.6 式（5-2）鉆削力矩 T?10D1.9f0.8HB0.6 式（5-3）式中：D?10.5mm

T?10?10.51.9?0.200.8?1740.6?46379N?mm

2、夾緊力的計算

選用夾緊螺釘夾緊機 由N?f1?f2??KF?

第 18 頁

其中f為夾緊面上的摩擦系數，取f1?f2?0.2

5F=Pz+G G為工件自重 ?N?

螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 ???? [s]=3.5~4 取[s]=4 得 ????120MPa

F??3551.4N f1?f2?s?

?s4?FH2?dc2?2.8???? 滿足要求

1.3?4?N?dc2?15MPa????

經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，3.5:定位誤差分析

(1)移動時基準位移誤差?j?y

?j?y??d1??D1?X1min（式5-5）

式中： ?d1 ———— 圓柱銷孔的最大偏差

?D1 ————圓柱銷孔的最小偏差

?1min ————圓柱銷孔與工件Φ9孔最小配合間隙

代入（式5-5）得： ?j?y??d1??D1?X1min=0.019+0-0.015 =0.004（mm）

第 19 頁

(2)轉角誤差

?d??D1?X1min??d2??D2?X2min tg???1

2L（式5-6）

式中： ?d1 ———— 圓柱銷孔的最大偏差

?D1 ————圓柱銷孔的最小偏差

?1min ————圓柱銷孔與定位銷最小配合間隙

?d2 ———— 削邊銷孔的最大偏差

?D2 ———— 削邊銷孔的最小偏差

X2min ———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙

其中：X2min?2(?Lx??Lg?X1min)2 則代入（式5-6）得：

tg??0.019?0?0.015?0.015?0?0.01?0.0000622

2?47則： ??0.00006219?

3.6夾具設計及簡要操作說明

本工件采用圓柱銷定位，通過圓柱銷和工件的過盈配合來固定工件，通過一削邊銷防止工件轉動，這們工件被完全定位。這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產要求

裝配圖附圖如下：

第 20 頁

夾具體附圖如下

第 21 頁

總 結

課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入畢業設計打下了好的基礎。

課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業設計完成的更出色的關鍵一步。

第 22 頁

致 謝

這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。

這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

第 23 頁

參 考 文 獻

1.切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業出版社出版，1994年

2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業出版社出版，1994年

3.機床夾具設計，哈爾濱工業大學、上海工業大學主編，上海科學技術出版社出版，1983年

4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上海科學技術出版社出版，1990年

5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月

6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業出版社出版，1997年

第 24 頁

第三篇：鉆床夾具畢業設計論文說明書

前言

機械制造裝備設計課程設計是機械設計中的一個重要的實踐性教學環節，也是機械設計制造及其自動化專業學生應該學習的一門主要專業課。其目的在于：

(1)學習和掌握一般機械設計的基本方法和步驟。培養獨立設計能力，為以后續的專業課程及畢業設計打好基礎，做好準備。

(2)為了開闊視野，掌握制造技術最新發展，開闊專業視野，培養復合型人才，促進先進制造技術在我國的研究和應用，“先進制造技術”以作為許多學校的必修課程。為了提高學生綜合運用機械設計基礎及其他先修課程的理論知識和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課程設計訓練可以鞏固、加深有關機械設計方面的理論知識。

(3)使學生具有運用標準、規范手冊、圖冊和查詢有關設計資料的能力。

零件在工藝規程之后，就要按工藝規程順序進行加工。在加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產時還要用機床夾具。它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破壞，還應該用一定的機構或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質量、生產效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現的。機床夾具在生產中應用十分廣泛。

第1章 夾具的發展概況

機床夾具實在金屬切削中用以準確地確定工件位置，并將其牢固地加緊，以接受加工的工藝裝備。

夾具最早出現在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。

1、機床夾具的現狀

國際生產研究協會的統計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85％左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用傳統的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：

2、現代機床夾具的發展方向

現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。

（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。

（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。

（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。

（4）柔性化 指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發展可調夾具結構，將是當前夾具發展的主要方向。

第2章 夾具設計

2.1 夾具的功用

（1）穩定地保證工件的加工精度

用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置由夾具保證，不受工人技術水平的影響，因此可使一批工件的加工精度保持一致。

（2）提高生產率

使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線、找正，可顯著地減少輔助工時；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效的夾緊機構，進一步提高勞動生產率。

（3）擴大機床的使用范圍

有些機床夾具實質上是對機床進行了部分改造，擴大了原機床的功能和使用范圍。如在車床床鞍上安放鏜模家具，就可以進行箱體零件的孔系加工。

（4）減輕工人的勞動強度，保證生產安全。

2.2 夾具的設計

2.2.1.設計前的準備工作

（1）明確工件的年生產綱領

它是夾具總體方案確定的依據之一，決定了夾具的復雜程度和自動化程度。

根據零件的工序要求，為單件小批量生產，從經濟性和實用性綜合考慮，采用手動夾具即可滿足加工要求。

（2）熟悉工件零件圖和工序圖

已知待加工件如下圖2-1所示，零件材料為HT200，加工B向2-Ф8通孔。（前工序已將各尺寸加工完成）

（3）了解工藝規程中本工序的加工內容

機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額、同時加工零件數。這些是在考慮夾具總體反感、操作、估算加緊力等方面必不可少的。

2.2.2加工方法

本工序是轉2-Ф8的通孔，選擇的機床是搖臂轉床，采用手動夾緊機構。

12.52A358612.5?55?35H80.0***410R601756.3B2XM8 7H120R96020B412.5C1114R65070±0.1190±0.230 圖2-1 工件視圖

2.3.總體方案的確定

2.3.1定位方案

工序圖只是給出了原理方案，此時應根據仔細分析本工序的工序內容及加工精度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位原件。

根據本工序的加工內容，在搖臂鉆床上已A面和孔Ф

35、Ф12鉆2-Ф8通孔，采用一面兩孔的定位方案。Ф35H8孔定位元件是短圓柱銷，限制兩個自由度，Ф12H8孔定位元件是菱形銷限制一個自由度，與Ф35H8孔配合限制一個自由度，A面的定位元件是大平面限制三個自由度，符合六點定位原理的要求。如下圖2-2所示：

12.515

圖2-2 一面兩孔定位

1-菱形銷 2大平面 3短圓柱銷

2.3.2選擇定位元件，設計定位方案

為了更好的選擇定位元件應注意以下問題：

1.定位元件（機構）設計和布置應保證工件定位穩定，并有足夠的剛度。2.定位元件的材料和技術條件應確保定位精度的穩定性和使用的持久性。

3.多數定位元件已標準化，選擇標準件或標準結構可簡化夾具的設計制造成本。

2-3短圓柱銷

2-4菱形銷

2.3.3.夾緊方案的設計和壓緊裝置的選擇

在機械加工工程中，工件的定位和夾緊是相互聯系的兩個工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發生位置變化或產生振動。

因此為了確定比較合理的夾緊方案，按如下步驟設計夾緊方案。

（1）根據工件形狀、大小、加工要求、定位裝置的結構和布置情況，確定加緊點和作用方向。

（2）分析工件的受力情況，確定夾緊力的大小。

（3）按所需夾緊力，并根據生產批量，選擇或設計夾緊裝置。

結合加工零件的具體情況，在分析考慮以上分析的基礎上確定本加工零件的夾緊方案如2-5圖所示：

圖2-5 夾緊方案示意圖

夾緊置除了要求能將工件夾緊壓牢之外，還對工件的加工質量、生產效率、生產成本及操作工人的勞動強度等均有較大的影響。因此，在設計夾緊裝置時應滿足以下要求：

（1）夾緊過程中，必須保證定位的準確可靠，即不破壞原有的定位。

（2）夾緊力要適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩定不變，振動小，又要使工件不產生過大的夾緊變形。

（3）夾緊裝置的目的自動化和復雜程度應與生產類型相適應，在保證生產效率的前提下，其結構要力求簡單，工藝性好，便于制造和維修。

（4）夾緊裝置應具有良好的自鎖性能。（5）夾緊裝置得到操作應當方便，安全，迅速。

根據以上對夾緊機構的要求和鉆床夾具的主要技術要求，本設計采用的夾緊機構比較簡單，如圖2-6所示。

2-6 快速螺旋夾緊機構

2.3.4 導正裝置的選擇

刀具的導向是為了保證孔的位置精度，增加鉆頭的支撐以提高其剛度，減少刀具的變形，保證孔加工的位置精度，常用的幾種鉆套如下圖所示。

圖2-7固定鉆套（A型）圖2-8可換鉆套 圖2-9快換鉆套

圖示鉆套均已標準化，設計時可以查夾具設計手冊。本次設計由于加工方式只有鉆一道工序，屬于單件小批量生產，故選用A型固定鉆套，可直接壓入鉆

模中，過盈配合，定位精度高，結構簡單。如下圖2-10所示

圖2-10 固定鉆套 2.3.5鉆模板設計

鉆模板是供安裝鉆套用的。要求有一定的強度和剛度，以防止由于變形而影響鉆套的位置精度和導向精度。按其與夾具體的連接方式不同，可分多種形式。根據生產綱領要求，本工序采用固定式鉆模板，固定在夾具體上不可移動，因此加工孔氏可獲得較高的位置精度。鉆模板如下圖2-11所示：

2-11 轉模板 2.3.6.夾具體的設計

夾具體是整個夾具的基體和骨架，組成夾具的各個零件、機構等都要安裝在上面。通過對夾具上各組成件的分布情況、零件形狀、尺寸以及加

工性質的考慮，采用鑄造夾具體，鑄造夾具體的優點是可鑄出復雜形狀，工藝性好，并具有較好的抗壓強度、剛度和抗振型。夾具體如2-12圖

夾具體應滿足以下幾點計算要求： 1)應有足夠的強度和剛度； 2)力求結構簡單及裝卸工件方便 ； 3)結構工藝形好； 4)排屑切屑要方便； 5)在機床上安裝穩定可靠； 6)具有適當的精度和尺寸穩定性 根據以上要求所設計的夾具體如下圖所示：

2-12 夾具體

第3章 夾具裝配圖上的尺寸和技術條件

夾具裝配圖上應標注必要的尺寸和技術要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。

3.1.夾具裝配圖上標注的尺寸

（1）夾具總體外形輪廓尺寸，總長425mm，總寬246mm，總高326mm。

（2）夾具與鉆模套導向的配合關系，如夾具與鉆模套所需的配合Φ15H7/n6。

（3）各定位元件之間，定位元件與工件之間，與家具體之間裝配后的位置尺寸及公差，如圓柱銷與孔配合為Φ35H7/n6，菱形銷與孔配合為Φ12H7/r6。

（4）上述聯系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應公差的1/3-1/5,最常用的是1/3，此次采用的是1/3。

如兩個孔φ12之間尺寸是70±0.11，孔φ12到φ35H8的尺寸為90±0.2，則可以選擇菱形銷的中心線到專用長銷的尺寸為162±0.1。

3.2.夾具裝配圖上應標注的技術要求

夾具裝配圖上應標注的技術要求包括：相關元件表面間的位置精度，主要表面形狀精度等。

（1）鉗工配做銷；

（2）定位大平面與夾具體基準平面間的垂直度為0.05mm；（3）鉆模孔與夾具體基準平面間的垂直度為0.05mm；（4）圓柱銷的軸線與定位大平面間的平行度為0.02mm。夾具總裝配圖如3-1所示：

3-1夾具裝配圖

第4章 夾具零件圖上的尺寸和技術條件 零件圖上應標注必要的尺寸和技術要求，標注的主要目的是保證夾具體各個零件之間的尺寸要求和安裝配合后的精度要求，也是為了各夾具零件加工后進行安裝配合能滿足制造工件的要求，本設計所畫夾具零件圖為夾具體。

4.1 夾具零件圖上標注的尺寸

(1)夾具體的外形尺寸，總長為425m，總寬246mm，總高42mm。

(2)夾具體上各螺紋孔之間的位置尺寸要求，定位銷的配做精度要求。

4.2 夾具零件圖上應標注的技術要求

(1)零件圖中必須用規定的代號、數字和文字簡明地表示出在制造和檢驗時所應達到的技術要求。

(2)夾具體零件圖需要標注必要的表面粗糙度、形位公差、極限配合等技術要求，以滿足加工精度。夾具體零件示意圖如圖4-1所示

圖4-1 夾具體零件示意圖

第5章 設計論證

5.1 設計方案論證

（1）根據所給工件的需要，選擇加工機床，選用立式鉆床加工比較合理。

（2）然后工件主要定位部分為兩個φ8的孔，工序要求以A面和φ35，φ12孔進行定位。根據提供的要求一面兩孔，用一面兩銷定位，正好滿足六點定位原理且結構簡單，所以這里就是選擇一面兩銷的優點。

（3）最后將專用長銷先固定在平面上，以平面、長銷和菱形銷進行定位。一面兩銷把工件定位后，可利用螺旋夾緊機構來對工件進行夾緊，工件的夾緊力的方向應和工件待加工孔的軸線方向垂直，并保證該軸線和夾具體底面有一定的平行度要求。

5.2 設計方法與結果

（1）根據加工要求，鉆兩φ8孔，選用搖臂鉆床。

（2）工序要求以A面和φ35，φ12孔進行定位。根據提供的要求一面兩孔，用一面兩銷定位。大平面限制三個自由度，圓柱銷限制兩個自由度，菱形銷限制一個自由度，工件完全定位，符合六點定位要求。

（3）工件定位后，利用快速螺旋夾緊機構進行夾緊，夾緊簡單而迅速，滿足操作要求

課程設計心得

通過這次課程設計實訓，使我對機械裝備課程有了更進一步的了解。裝備在現在工業中有著重要的作用，當然，我們現在對機械設計只不過時一個初步的了解，這門課程還有更多的知識等著我們去學習，在這兩周短暫的課程設計里，我學會了一些機械設計的最基本的理論，同時也對機械裝備產生了濃厚的興趣。在這次課程設計過程中，我發現自己還有很多不足之處，在設計和計算過程中也出現了各種各樣的錯誤，在同學和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然還存在或多或少的問題，這也是我今后努力的方向，我會繼續努力學習，來豐富自己的知識。

在這段時間的不懈努力下，我了解了在課程設計中應注意的問題： 注意與工藝規程的銜接，夾具設計應和工序設計統一。所需設計的夾具絕大多數用于零件加工的某一特定工序。在工藝設計環節中，對該工序的設計已要求設計其定位與夾緊方案，因此夾具設計的具體內容應與工序設計保持一致，不能相互沖突。

設計時要有整體觀念。夾具設計有其自身的特點：定位、夾緊等各種裝置在設計前是分開考慮的，設計后期通過夾具體的設計將各種元件聯系為一個整體。

設計中應學習正確運用標準與規范對于國家標準的規范要嚴格要求和執行。夾具設計過程中選擇各種功能元件時應注意盡可能選用標準件，減少非標準件的設計制造工作量，降低夾具成本。

致謝

在老師和同學的共同努力下，完成了夾具課程設計。我們花費的時間很長，因為這是同學第一次進行這樣的課程設計。雖然過程中我們遇到了遇到困難，但是在張老師的指點下，同學們都的十分的努力。我們這次終于把我們所學的知識運用到現實中來了，這對同學們加深對課本知識的理解很有好處。同學學會了對于不同的待工件設計不同的夾具，對于夾具的各種標準件都學會了如何查標準件手冊、如何使用它們。這些都是因為老師的幫助，我們才能完成的。在這里真心感謝張老師。

經過前段時間的辛辛苦苦，我受益匪淺。這次課程設計把我們所學的專業知識有機的結合在了一起，并在現實生活現實得以應用。這讓我們加深對課本知識的理解的同時，又讓我們學會并掌握夾具，專用夾具設計的一般基本方法和步驟。培養獨立設計和思考能力，為后續的專業課程畢業設計打好基礎，做好準備，并為以后的工作打下堅實的基礎，收獲確實不小。

這次課程設計讓我對機械裝備設計有了進一步的了解，并對機床夾具有所了解。并收獲了很多，給即將踏入工作崗位我們一次很好的鍛煉機會。在此我要特別感謝院系領導給我們這次機會，再次感謝張老師在百忙之中給我課程設計導，衷心地說一句 “老師您辛苦了”。

參考文獻

[1] 《機床夾具圖冊》

孫已德

編著

機械工業出版社 [2] 《機床夾具設計》

肖繼德 陳寧平

主編

機械工業出版社 [3] 《現代機床夾具設計》 吳 拓

編著

化學工業出版社

[4] 《機床夾具設計手冊》 徐弘本

主編

遼寧科學技術出版社 [5] 《機床夾具圖冊》 孟憲棟

主編

機械工業出版社 [6] 《機床夾具設計》

[7] 《機械制造裝備設計》

王啟平

主編 趙雪松 任小中 于 華 編著 17

哈爾濱工業出版社 華中科技大學出版社

第四篇：偏心軸夾具畢業設計論文

高等職業技術學校

畢

業

設

計

基于 UG平臺的偏心軸的加工分析及車削工

藝的夾具設計

姓 名 班 級 專 業 時 間 指導老師

目錄

摘 要---------3 Abstract------4 1緒論---------6

1.1偏心軸車削加工的簡介----------------6 1.2 UG簡介----6 1.3論文的主要工作-------------------------6

2偏心軸的機械加工工藝規程-----------7

2.1 零件工藝分析---------------------------7 2.2毛坯設計---8 2.3定位基準的選擇-------------------------9 2.4加工方法的選擇-----------------------10 2.5加工順序的安排-----------------------10 2.6加工工藝過程的確定-----------------10 2.7加工余量及工序尺寸的確定---------11

3夾具設計---12

3.1 偏心軸裝配----------------------------12 3.2 基于 CAD的定位夾緊元件設計---17 結 語------19 致 謝--------20 參考文獻-----21

摘 要

機械傳動中，由回轉運動變為往復運動，往往是由偏心軸和曲軸來完成的。機械的開會和縮緊也往由偏心零件來完成的，可見偏心零件在機械制造中運用的非常廣泛。

本課題來源于生產實踐，充分利用所學的機械制圖、機械設計及機械制造等課程，了解針對偏心工件的特點，通過UG軟件，利用該軟件制圖功能，完成偏心工件類零件偏心外圓車組合夾具的設計。通過分析偏心工件類零件傳統加工手段和三爪微調車削法, 得出了加工困難、效率低、互換性差及精度不易保證的結論,針對其缺陷提出了高效加工高精度偏心工件類零件的工藝方案——組合夾具車削法。加工精度要求比較高或批量較大的偏心工件類零件的車削加工,均適合采用專用夾具車削法。

在課題的研究設計階段，首先從眾多的零件中選擇一個作為設計夾具的零件。針對該零件的結構特點，制定該零件的加工工藝。其次要了解夾具的相關知識，結合零件的結構特點選擇需要的夾具元件，設計出夾具的大體結構。機床夾具作為一種重要的工藝裝備在機械制造工藝過程中起著十分重要的作用，它的設計不但要保證工件的加工質量，提高加工效率，降低成本，在操作維護中安全方便還要注意到夾具結構的標準化，夾具制造的精密化。為了保證夾具組裝精度，需要學習了解工件定位原理。根據這些原理結合零件的結構特點確定零件在夾具中以軸外圓作為定位，計算夾具的定位精度與夾緊力保證零件在夾具上的加工精度。然后使用UG繪圖軟件參考《夾具設計手冊》

繪制夾具元件的機械圖，完成夾具的設計。

關鍵詞 : 偏心軸 ； 車削 ； 夾具

Abstract This topic comes from production practice, make full use of what have learned mechanical drawing, mechanical design and mechanical manufacturing, and other programs, to understand the characteristics for the eccentric shaft, through the UG software, the use of the software mapping function, complete with eccentric shaft parts special combination jig turning design.In this paper , the traditional process methods and the three jaw fine tuning turning method were analyzed , afterthat , a conclusion that the process on eccentric shaft parts are difficulties , low efficiency , poor interchang eability and difficult toguarantee the accuracy can be drawn.Finally , according to the shortcomings of the original process methods , a technology program for process high precision eccentric shaft parts special combination jig turning method is put forward In the research projects in the design phase, first select from a number of parts as the design of a fixture parts.For that part of the structural characteristics of the development

of the parts processing technology.Second, we must understand the fixture knowledge, combined with the structural features of components select the required fixture components, the general structure of fixture design.As an important fixture of the technology and equipment in the mechanical manufacturing process plays an important role, it is designed not only to ensure that the workpiece processing quality, improve processing efficiency, reduce costs, in the operation and maintenance of safe and convenient but also noted that Fixture structure of standardization, the precision of fixture manufacturing.In order to ensure the fixture assembly of precision, need to learn to understand principles of positioning the workpiece.Combination of components based on these principles to determine the structural characteristics of components in the fixture to cylindrical shaft as the positioning of the positioning accuracy of calculation of fixture clamping force to ensure the parts with the fixture on the machining accuracy.And then use the UG drawing software reference, “Fixture Design Handbook,” a mechanical fixture elements drawn map, complete fixture design.Keyword: The eccentric shaft;turning;jig

1緒論

1.1偏心軸車削加工的簡介

在傳動機構中,一般常用偏心工件或曲軸等偏心件來完成回轉運動與往復運動相互轉換的功能, 因此偏心件在機械傳動中應用的十分廣泛。偏心件加工工藝水平的高低(特別是大型偏心工件)可以反映出一個企業的機械加工工藝能力。

偏心類工件是軸線與軸線平行但不重合的工件,其中外圓與外圓偏心的工件稱為偏心工件,內孔與外圓偏心的工件稱為偏心套,軸線之間的距離稱為偏心距。車削加工偏心類工件的方法很多, 如三爪自定心卡盤車削法、四爪單動卡盤車削法、雙重卡盤車削法、花盤車削法、偏心卡盤車削法、兩頂尖車削法和專用夾具車削法。偏心工件工件在機械加工中比較常見,屬于軸類零件中比較難加工的,常見的車削加工方法有三爪車削法、四爪車削法、花盤車削法、三爪微調車削法和專用夾具車削法。

1.2 UG簡介

UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應用取得了迅猛的增長，目前已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。

1.3論文的主要工作

本課題要求對偏心軸進行合理的工藝規程設計，包括零件每一道

工序的選用設備、切削刀具、切削用量、定位方式等，充分利用所學的機械制圖、機械設計及機械制造等課程，了解針對偏心工件的特點，通過UG軟件，利用該軟件制圖功能，完成偏心工件類零件偏心外圓車組合夾具的設計。

2偏心軸的機械加工工藝規程

2.1 零件工藝分析

圖1零件圖

本次設計是加工階梯軸，結構相對簡單，取來毛壞后，檢查是否存在缺陷。先銑左端端面，然后用三爪卡盤夾緊Φ40m6的軸，采用一夾一頂的方法加工小端外圓，應注意偏心外圓垂直誤差。加工時應使直徑大的余量大些，以方便在加工出現誤差過大時作適度調整。

加工大端外圓，同樣也應注重偏心外圓垂直度誤差。在加工時要留有加工余量，以確保下一步的精加工。加工偏心外圓要用到設計的專用夾具，調整偏心工件線和主軸線間距離，加工Φ26和Φ8的外圓。

在偏心工件進行粗加工后，要對零件進行熱處理，使零件達到一

0.016定的要求。精加工小端面,加工側面到軸端面的距離在13?加工軸?0.016，0.02表面精度達到Φ8h6。精加工大端面，使側面到軸端面為38??0.02，加工精度要求要達到Φ40m6。加工偏心外圓要用到設計的專用夾具，精加

0.02工偏心外圓表面，保證偏心工件線和主軸線間距離為3??0.02mm，精加工0.033?0.05偏心圓Φ8h6和Φ26m6，端面距離分別為63?和76?0.033?0.05，最后進行全面的檢驗產品，有要求的軸表面加工粗糙度為Ra3.2μm，其余的加工表面要求一般精度即可。

2.2毛坯設計

在制定工藝規程時，正確選擇毛坯類型的種類具有重要意義。它不僅影響到毛坯的制造工藝、設備、費用，而且對零件的加工工藝、設備、消耗也有較大影響。毛坯分為：鑄件、鍛件和其它類型毛坯。毛坯的選擇原則：（1）零件材料的工藝性及零件對材料組織和性能要求；（2）零件結構及形狀；（3）生產批量大小；（4）現場生產條件。根據以上選擇原則，并考慮零件在機床運行過程中所受巨大沖擊偏心軸的材料選為 40Cr。因為零件結構又比較簡單 ,故確定毛坯為鍛件(模鍛)。毛坯的零件圖如圖 2所示。

圖 2 毛坯圖

2.3定位基準的選擇

正確選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容。在最初的工序中只能選擇未加工過的毛坯面為定位基準，稱為粗基準，用加工過的表面作定位基準稱為精基準。在加工過程中，必須相應的以一個或幾個面為依據來加工其他表面，以達到零件圖上的要求。所以在機械加工中要確定正確的定位基準。

偏心軸粗基準的選擇主要遵循粗基準選擇的一般原則。粗基準的選擇將會影響各加工面的余量分配和位置精度。在選擇偏心軸的粗基準時，應該考慮以毛坯件自身作為粗基準，工件外表面不用加工。仍然保持為毛坯面。

對于本工件來說，先銑端面，然后將毛壞外圓作為粗基準來加工，這樣加工使制造基準和設計基準保持一致。中心孔的精度要求較高，位子精度要求也較高，一次加工可能難以保證其精度，而對加工余量不均與引起的誤差，采用多走一刀來修正。粗基準最好只使用一次，不要重復使用，以免產生較大的位置誤差。

2.4加工方法的選擇

零件的加工方法的選擇主要取決于加工表面的技術要求，如粗糙度、尺寸精度，公差等級等，再有，就是和被加工材料、生產類型，技術條件等也有關系。當明確了上述因素后，就可以根據此來選擇加工方法，來滿足零件質量、較好的經濟性和較高的生產率的要求。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》，其加工方法選擇如下：

（1）檢查工件毛坯是否有影響質量缺陷,夾緊毛壞外圓后車小端面。

（2）先加工小的外圓端面,然后依次加工軸面,從粗到細加工。（3）先加工大的外圓端面,然后依次加工軸面,從粗到細加工。（4）先加工偏心軸側面,然后依次加工外圓面,從直徑大到小加工,精度達到圖上要求。

2.5加工順序的安排

偏心軸的加工方法選擇完畢后，就要安排加工順序。一般來說，零件的加工順序可劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以及光整加工階段，并依次進行。但由于本工件毛壞是采用模鍛，且工件的要求不是太高，所以本工件是采用粗車，精加工就可以達到這些要求。為了達到這些要求，工件的各個加工面的加工順序就不能隨意安排，必須遵照一定的原則。即“先粗后精、先主后次、先面后孔、先基準后其他”。

2.6加工工藝過程的確定

綜合以上的分析，制訂以下工藝過程如下：

工序1：檢查毛壞； 工序2：銑端面； 工序3：粗車大端外圓； 工序4：粗車小端外圓； 工序5：粗車偏心軸大端外圓； 工序6：粗車偏心軸小端外圓； 工序7：熱處理； 工序8：精銑端面； 工序9：精車大端外圓； 工序10：精車小端外圓； 工序11：精車偏心軸大端外圓； 工序11：精車偏心軸小端外圓； 工序12：去銳邊，毛刺； 工序13：終檢。

2.7加工余量及工序尺寸的確定

偏心軸零件材料是40Cr,毛坯采用模鍛制造。⑴ 粗銑小端面，保證總長度尺寸78mm；

⑵ 粗加工小端外圓。首先加工偏心圓側面在保證垂直度的情況下使尺寸為14mm。

⑶ 粗加工大端外圓。使之尺寸在Φ41mm，粗車時，留加工余量1mm；

0.02⑷ 車削偏心外圓面。調整中心距為3??0.02mm 及外圓直徑為Φ

26mm。

0.016⑸ 精銑小端面。保證端面到大端側面為13??0.016mm。

⑹ 精車小端外圓。保證外圓工序尺寸Φ8h6 mm，表面粗糙度為Ra3.2μm。

⑺ 精車大端外圓。保證外圓工序尺寸Φ40m6 mm，表面粗糙度為Ra3.2μm。

0.033?0.05⑻ 精加工偏心外圓表面。與斷面距離分別為63??0.033和76?0.05，保證外圓工序尺寸Φ26m6和Φ8h6。

3夾具設計

3.1 偏心軸裝配

機床夾具是機械制造中一項重要的工藝裝備。工件在機床上加工時，為了保證加工精度和提高生產率，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的位置。當用夾具加工一批工件時，是通過夾具來實現上述要求的。專用夾具是專門為工件的某道工序專門設計和制造的，由于采用了專門的元件，可以方便、簡單地操作，并且易于保證加工精度的穩定，減輕了勞動強度，保證安全生產。

本設計中夾具的設計任務是：偏心工件偏心外圓車組合夾具設計 在本設計中，車削偏心工件外圓表面選用的是CA6140機床。該機床主要參數是：

床身上最大回轉直徑 Φ400 mm 最大工件長度（二頂尖間距離）920mm

最大車削長度(最大加工長度)920 mm 最大車削直徑 400 mm 滑板上最大回轉直徑 210 mm 主軸轉速級數為了夾緊的需要 ,設計卡罐來進行設計

圖 7 螺釘

定位誤差分析：

⑴ 主軸各外圓面的定位誤差

工序基準為各端外圓面，定位基準也是各端外圓面，兩個基準重合，所以由基準不重合引起的誤差為0。

又因為是平面定位，所以由于基準位移引起的誤差為0。所以定位誤差為0。

0.05⑵ 尺寸76??0.05mm的定位誤差

工作軸線與彎板工件面A的平行度公差0.02mm，安裝后的軸線與機床主軸間平行度公差0.03mm，而兩偏心工件線間的公差為0.2mm △DW=△BC±△JW △JW =0.707TD

所以定位誤差是0.25.結 語

該文設計了一個偏心軸車削專用夾具 ,使用起來非常方便 ,只需一邊夾在機床三角或四角卡盤上 ,另一端用頂針頂住即可 ,通過調節螺釘就可以加工出不同偏心量的軸段。本夾具結構簡便 ,結實耐用 ,合適大批量的偏心軸生產。

本課題為偏心工件零件工藝規程設計及車削夾具設計。通過對偏心工件零件的工藝分析，結合有關的資料手冊，我基本完成了零件的工藝規程編制和專用夾具的設計，并進行了有關的評估，所做的設計能夠滿足零件的加工要求。

通過畢業設計，我將幾年來所學到得知識整體的運用在設計上，不管是整體的設計理念，還是局部的工藝過程，都是經過多次思考，反復琢磨，最后才決定下來的。即便如此，畢竟是第一做這么復雜和較正規的設計，而且本人知識水平有限，所做出來的設計難免會有不足之處。畢業論文是對設計的說明書，這次撰寫翻閱很多資料，咨詢老師，同學而后完成這篇論文。通過畢業論文的寫作，不僅強化了我的學習素質、研究素質和創業素質，而且培養了我的創新意識，激發了我探求新知的欲望。在畢業設計中，我的專業技能得到了鍛煉，提高了設計和計算機繪圖的能力，初步掌握了解決本專業工程技術問題的手段和方法，為以后走向工作崗位打下了堅實的基礎。

在這次畢業設計當中，我領會到了一種系統的設計思想，就是首

先對零件進行工藝分析，確定生產類型；然后選擇合理的加工和工裝設備，按一定的原則安排加工順序，并盡可能設計多種方案，進行比較，選出最好的；最后確定切削用量，機床轉速等具體參量，完成工藝規程的設計。畢業設計是對大學生知識水平的一次很好的檢驗，讓我更深刻的明白學以至用的道理。

致 謝

軍訓的情景還歷歷在目，大學生活已近尾聲，五年來的努力與付出，隨著本次論文的完成，大學學習也快要結束,但這里的一切會伴隨一生。

本論文設計在XXX老師的悉心指導和嚴格要求下完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著XXX老師的心血和汗水。在我的畢業設計期間，XXX老師為我提供了種種專業知識上的指導和一些富于創造性的建議，她的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她的淵博的專業知識，精益求精的工作作風，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，將一直是我工作、學習中的榜樣。宋老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業設計。在此向宋雪萍老師表示深深的感謝和崇高的敬意！

在此還要感謝教研室其他老師們的幫助和支持，是他們指導我們完成畢業設計，是他們一直陪伴在我們身邊，細心指導我們，他們是我畢業設計路上的導航燈，給了我們很多幫助。在此向他們表示深深 的謝意和崇高的敬意。

我還要感謝同組的各位同學，在畢業設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝。在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。

畢業將至，我借此機會向在這五年中給予了我幫助和指導的所有老師表示由衷的謝意，感謝他們五年來的辛勤栽培。各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現，順利完成畢業論文。

在這次的畢業設計中，機械工程學院里也做了大量的工作，衷心感謝學院為我們畢業設計提供了良好的工作設計環境，并對我們設計工作的指導和幫助。

最后我還要感謝母校鎮江高等職業技術學校四年來對我的栽培。

參考文獻

[1]趙永成.機械制造裝備設計.北京：中國鐵道出版社,2002.[2]孫志禮，冷興聚，魏延剛，曾海泉.機械設計.沈陽：東北大學出版社，2000.[3]李柱，徐振高，蔣向前.互換性與測量技術.北京：高等教育出版社，2004.[4]上海柴油機廠用以設備研究所.金屬切削機床夾具設計手冊.北京：機械工業出版社，1982.[5]崔洪斌，王愛民.AutoCAD2007中文版實用教程.北京：人民郵電出版社，2006.[6]耿洪濱，吳宜勇.新編工程材料.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2000.[7]翟封祥，尹志華.材料成形工藝基礎.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2002.[8]鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波.機械設計課程設計.沈陽：東北大學出版社，2000.[9]曾志新，呂明.機械制造技術基礎.武漢：武漢理工大學出版社，2003.[10]郭愛蓮.新編機械工程技術手冊.北京：經濟日報出版社，1991.[11]張耀寰.機械加工工藝設計實用手冊.北京:航空工業出版社,1993.[12] 王小華.機床夾具圖冊[M].北京: 機械工業出版社, 1992 [13] 陳良玉，王玉良等.機械設計基礎[M].遼寧：東北大學出版社，2000 [14] 喻子健，張磊等.機械設計習題與解題分析[M].遼寧：東北大學出版社，2001 [15] 東北重型機械學院等.機床夾具設計手冊.上海：上海科學技術出版社，1990 [16] 張耀晨.機械加工工藝設計手冊.北京：航空工業出版社，1987 [17]T.H.C.Childs.etc.Metal Machining.London.ARNOLD.2000.[18] Harris.C.F.Handbook of Noise Control.New york:McGRAW-HILL Book Company,1979 [19] Span Michael R.Sr.design of flexible Manufacturing System.Computer in Industry,1993

第五篇：橫梁裝焊夾具畢業設計論文

橫梁裝焊夾具設計

小組成員：蔣燕洲、王芳芳、馬麗翠

前言

焊接工裝夾具就是將焊件進行準確定位和可靠夾緊，便于焊件進行裝配和焊接、保證焊接結構精度方面要求的工藝裝置。在現代焊接結構生產中，積極推廣和使用與產品結構相適應的工裝夾具，對提高產品質量，減輕焊接工人的勞動強度，加速焊接生產實現機械化、自動化進程等諸方面起著非常重要的作用。

焊接工裝夾具的主要作用有以下幾方面：

1)準確、可靠地定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和裝配時的劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和互換性。

2)有效地防止和減小焊接變形。

3)使工件處于最佳的施焊位置，焊縫的成形性優良，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。

4)以機械裝置取代手工裝配零部件時的定位、夾緊及工件翻轉等繁重工作，改善了工人的勞動條件。

5)可以擴大先進工藝方法和設備的使用范圍，促進焊接結構生產機械化和自動化的綜合發展。

—個完整的焊接工裝夾具，一般由定位器、夾緊機構和夾具體三部分組成。夾具體（底板）起工作平臺的作用，在其臺面上開有安裝槽、孔，用來安放和固定各種定位器和夾緊器件，有時還用于焊件的支承。其中，定位是夾具結構設計的關健問題，定位方案一旦確定，則其它組成部分的總體配置也基本隨之而定。

夾具設計的基本要求：

①、工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。夾具在生產中投入使用時要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。

②、夾緊的可靠性。夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動滑移，又不使工件的拘束度過大而產生較大的拘束應力。

③、焊接操作的靈活性。使用夾具生產應保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環境，使焊接生產的全過程處于穩定的工作狀態

④、便于焊件的裝卸。操作時應考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉或吊運使不受損害。

⑤、良好的工藝性。所設計的夾具應便于制造、安裝和操作，便于檢驗、維修和更換

易損零件。設計時還要考慮車間現有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素，降低夾具制造成本。

目 錄

前言.....................................................................................................................................................................1

一、夾具設計零件圖（設計任務）....................................................................................................................5

二、焊接產品主要技術要求分析.......................................................................................................................5

三、橫梁裝焊夾具設計方案的確定....................................................................................................................5

1、裝焊夾具設計方案...........................................................................................................................................5

四、夾具主要零件設計及特點...........................................................................................................................7

1、夾具體...............................................................................................................................................................7

2、U型定位槽........................................................................................................................................................8

4、V型組合壓管器................................................................................................................................................9

5、快速自鎖拉緊器...............................................................................................................................................9

6、鉤形正壓夾管器.............................................................................................................................................10

五、夾具的裝配及要求......................................................................................................................................10

六、裝焊夾具使用說明......................................................................................................................................11

1、夾具的操作步驟.............................................................................................................................................11

2、夾具使用注意事項、保養及維護..................................................................................................................11

七、設計總結.....................................................................................................................................................11

八、參考資料.....................................................................................................................................................12

一、夾具設計零件圖（設計任務）

?160±0.5

圖 1夾具設計零件圖

如圖1所示，所焊接的零件：橫梁為在一材料為20鋼的鋼管上焊接兩個材料為45鋼的支撐及一個材料為Q235的板，生產批量按較大批量生產執行（非圖紙上所示的100件）。

二、焊接產品主要技術要求分析

（1）、φ40軸線與支撐（3號件）的垂直度要求為0.3，φ12孔與支撐軸線的垂直度為0.5，即三者要求兩兩垂直，且精度都較高，故必須在夾具的約束作用下完成整個焊接過程，以防止變形；

（2）、支撐（3號件）及與板（1號件）之間有相對位置度的要求；

（3）、支撐與板的表面有粗糙度的要求，所以設計夾具的時候需考慮防止擦傷該表面；（4）、板最遠端到φ40軸線的距離僅為80mm，支撐最遠端到φ40軸線的距離也僅為100mm，故設計夾具時還必須考慮保留足夠的施焊空間；

（5）、較大批量生產，需考慮夾具使用過程中的磨損等。

三、橫梁裝焊夾具設計方案的確定

1、裝焊夾具設計方案

焊接方法

根據被焊材料及對焊件使用的相應要求，可確定該焊件可以采取CO2氣體保護焊，或采用酸性焊條用手工焊條電弧焊，兩種方法的工藝性都能滿足全位置焊接，故在約束條件下完成整個焊接過程的方案可行。

方案設計

焊接工件為一鋼管上焊接兩支撐和一板，主受焊體為鋼管，故需先將鋼管位置確定，再在其基礎上確定焊接結構的相對位置。

⑴、鋼管的裝夾

用兩個V型塊可限制鋼管的四個自由度，再加上端部V型塊上的可換銷釘則可限制鋼管的六個自由度。可換式銷釘為重要的定位工具，不但是確定支撐位置的基準，還保證了φ12軸線處于豎直位置，從而與支撐和板的夾具相配合來保證φ12孔軸線與支撐、板、φ40軸線之間的相互垂直度要求。夾緊機構根據兩V型塊不同要求分別選用鉤形正壓夾管器和壓板快速自鎖夾緊機構。如圖2所示。

圖 2

夾緊機構：鉤形正壓夾管器和壓板快速自鎖夾緊機構

以上兩夾緊裝置均有夾緊作用準確，夾緊動作迅速，操作方便省力，處于夾緊狀態時能保持自鎖等特點，且結構較為簡單，制造和維修均較方便。對于本次焊接的零件，可保證夾緊定位的安全可靠。

⑵、支撐和板的裝夾

如圖3所示，支撐和板的裝夾采用帶退刀槽的U型槽機構，可限制工件的5個自由度?（注：Z向及X自由度靠夾緊力產生的摩擦力控制），支撐和板軸線方向的自由度不用限制。夾緊機構采用楔槽式自鎖夾緊器，可在保證有效夾緊的同時快速拆裝。

圖3 U型槽和楔槽式自鎖夾緊器

⑶、夾具總體方案

夾具總體方案如圖4所示。

圖 4 夾具總體方案

2、夾具的基準及定位

由零件圖要求可知，近孔（φ12孔）端支撐的定位是以φ12孔為基準，然后以該支撐定位焊接另一支撐和板，故夾具定位亦可按此設計定位基準。

首先，以自由公差在夾具體上確定φ12孔軸線的位置，然后以該軸線為基準，確定近孔端支撐夾具的軸線位置，之后再以此為基準，使用較大的公差確定遠孔端支撐和1號件板的軸線位置。當φ12孔確定后，φ40的軸線（鋼管）也就確定了，則可以此定位中間V型塊位置，該V型塊在φ40軸線方向為自由公差。以φ40軸線自由公差定位U型槽距離鋼管的位置。該距離在保證足夠施焊空間的條件下，可盡量減少距離，以保證支撐及板的重心在U型槽上或接近U型槽。

由于被焊零件結構較為簡單，且沒有自由曲線，故各夾具零件的定位和安裝可以通過在夾具體上劃線安裝的方法得以實現。

四、夾具主要零件設計及特點

1、夾具體

夾具體作為夾具的基礎件，它既要把央具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體，而且還要考慮上件裝卸的方便。因此，夾具體的設計顯得尤為重要。主要需要考慮以下幾個方面的問題：(1)具有足夠的剛度和強度；(2)力求結構簡單、重量輕；(3)安裝穩定可靠；(4)結構工藝性好，便于制造、裝配和檢驗；(5)尺寸要穩定；(6)清理方便。

綜合以上因素，本次夾具的夾具體采用焊接方法制造毛坯。材料用Q235，焊后對夾具體進行退火處理，也可以采用振動時效的方法，消除焊接殘余應力，以保證夾具體加工和使用過程中尺寸的穩定性。以焊接方法制造夾具體，制造容易，生產周期短、成本低(一般比鑄造夾具體成本低30％～40％)；由于采用鋼板、型材等焊接而成，故重量較輕。

整個夾具體總尺寸為580mm×280mm×10mm，在其上焊接加強筋，以增加其剛度，同時將主體板上不影響強度和剛度的部位開窗口、凹槽等，以減輕結構質量。夾具體上的銷釘孔配作。夾具體焊接毛坯如圖5所示。夾具體詳細零件圖見附件。

圖 5 夾具體零件毛坯

2、U型定位槽

U型定位結構更像一個H，但工作部分主要是上面的U型部分，下面的孔是在不影響強度和剛度的前提下為了減輕自身重量而設計的。同時為方便加工，最下面是的底板是采用焊接的方法連接上去的。由于對板的定位有一定的位置精度，故需要在焊接后進行消除應力的熱處理，以消除焊接殘余應力，保證夾具加工和使用過程中尺寸的穩定性。熱處理后再進行表面精加工。材料選用20鋼。淬火硬度40~45HRC，詳細參數及技術要求見附件。

圖6 U型定位槽

3、楔槽式夾緊器

該夾緊器用于與U型定位槽配合定位和夾緊兩塊支撐及板，U型定位槽起定位作用，楔槽夾緊器主要起夾緊作用，由于直槽的存在，該夾緊器動作快速，配合楔槽可實現快速夾緊與卸載。由于楔槽角度較小，螺釘在夾緊時可實現自鎖。由于支撐及板有表面粗糙度要求，故設計成擺動壓塊，以防止損傷零件表面。

頂桿與螺釘接觸，需較高的硬度，材料選用20鋼，熱處理為滲碳深度0.8~1.2mm，淬火硬度60~64HRC。手柄要求較低，選用Q235鋼，螺紋按3級精度制造。如圖7所示，詳細零件圖見附件。

ＡＡＡＡ

圖 7 楔槽式夾緊器

4、V型組合壓管器

焊件上φ12孔是一個十分重要的定位基準，因此在V型塊上加放定位銷，與壓板上的圓錐銷共同定位φ12孔的軸線。同時，考慮到較大批量生產時對銷釘的磨損，設計為可換式銷釘。定位于V型塊上的銷釘設計為彈性銷釘，以防止加工誤差導致的φ12孔軸線的偏移（事實上，由于該彈黃銷的長度有限，從而對防止加工誤差所起的實質性作用較小）。為方便加工，最下面是的底板是采用焊接的方法連接上去的。由于對板的定位有一定的位置精度，故需要在焊接后進行消除應力的熱處理，以消除焊接殘余應力，保證夾具加工和使用過程中尺寸的穩定性。熱處理后再進行表面精加工。

支座的材料選用20鋼。淬火硬度40~45HRC，壓板材料選用Q235，如圖8所示，詳細參數及技術要求見附件。

圖 8 組合壓板夾緊器

安裝可換式銷釘

5、快速自鎖拉緊器

該拉緊器用于與組合壓管器配合定位和夾緊兩塊支撐及板，組合壓管器主要起定位作用，而快速自鎖拉緊器固定于V型塊上，可實現壓板的快速壓緊或缷載。其鋼絲伸出軸銷的長度依靠鋼絲兩端的螺紋和螺母可根據需要調節，從而很方便地改變拉緊力的大小。當

鋼絲調節合適的伸出長度，并在拉緊狀態時，由于力的方向與軸線在同一條直線上，故可實現自鎖。該拉緊器具有結構簡單，通用性強，動作快速，且能自鎖等一系列優點。零件圖如圖9所示，詳細參數及技術要求見附件。

圖表 9 快速自鎖拉緊器

6、鉤形正壓夾管器

鉤形正壓夾管器如圖10所示，主要作用是對鋼管進行軸向定位并夾緊。有動作快速，穩定可靠等特點。該零件可屬于標準件一類，在此選用為 D＝40mm的A型夾管器，即：A40 HB2495.支座材料20鋼，淬火硬度40~45HRC；鉤為R＝40mm的鉤，即：鉤 40 HB2497，材料選用45鋼，按GB/T699《優質碳素結構鋼》，淬火硬度40~45HRC。

圖 10 鉤形正壓夾管器

五、夾具的裝配及要求

1、在夾具體上劃線，按夾具體零件圖相應尺寸和公差在夾具體上劃線，確定各夾具體軸線的位置；

2、夾具體與各夾具零件配作定位的銷釘孔，要求相應位置精度不得低于零件圖上所注精度；

3、安裝V型組合壓管器，須保證V型塊上的可換銷釘軸線與夾具體基面垂直度小于0.15；

4、安裝其他夾具零件。各零件內有配合且需相對運動的地方注入適量黃油，以保證正常動作；

5、各零件安裝完畢后，需試焊工件，并檢驗所焊工件是否符合技術要求，然后根據實際情況調節相應夾具零件，直到所焊工件至少達到相應的技術要求；

6、安裝調試完畢后，進行清理，并涂上防銹油。

六、裝焊夾具使用說明

1、夾具的操作步驟

⑴、各夾緊裝置松開，放入2號件鋼管，φ12孔穿入末端V型塊上的可換式銷釘； ⑵、首先放下壓板，讓圓錐銷末端進入φ12孔，動作快速自鎖拉緊器到自鎖位置，緊固鋼管一端；

⑶、夾緊鉤形正壓夾緊器，固定好鋼管；

⑷、將3號件支撐及1號件板放入相應位置，動作楔槽式夾緊器夾緊工件。此步須保證工件下端與U型槽的底部良好平穩接觸。

⑸、裝載完成。在約束條件下實施全部焊縫的焊接； ⑹、松開各夾緊機構，缷載工件，完成焊接過程。

2、夾具使用注意事項、保養及維護

⑴、使用前先在夾具上涂防飛濺油，并及時清理飛濺物，以免影響工件的正確定位； ⑵、夾具作為重要的定位夾緊機構，由螺栓連接，應輕拿輕放，防止夾具變形、損壞和夾具零件相對位置的改變；

⑶、每次使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置，裝缷過程動作需輕柔； ⑷、使用過程中應定期抽查所焊零件合格與否，并更換或修復經磨損或其他原因而不能保證精度的零件；

⑸、使用后應及時涂上防銹油。

七、設計總結

歷時三個星期的焊接工裝夾具設計即將結束了，在這其中，有用心學習和設計的同學，但也不缺少習慣于坐享其成地復制粘貼的現象。但認真去做過了，就會有不同的感受，異樣的笑容。雖然在這整個過程中，有過通宵的忙碌、有過腰酸背痛的疲勞、有過遇到問題的糾結，但最后這份收獲的喜悅是未認真設計者之不能體會到的。設計之末，細細回想，感慨頗多，收獲頗多，問題依舊頗多。

1、知識的掌握得到鞏固和加強。通過本次課程設計，初步感受了設計工作的整個過程，雖然只是一個小小的而且不十分正規的設計，但設計過程中，所需要的知識卻促使我去學習鞏固以前學過的東西，并將它們運用在整個設計過程中。小小的課程設計，讓我熟悉了常用的機械零件，焊接夾具裝置和簡單機械零件的設計方法和步驟。而且能夠較熟練的運用UG、CAD等制圖軟件。通過設計的使用，對以前會用的東西更加鞏固了，對于不會的知識又在逐漸地掌握。

2、理論聯系實際的能力得到進一步提高。通過本次設計，提高了綜合運用所學的專

業知識，初步解決一般性焊接工裝夾具問題的技能，提高了分析問題和解決實際問題的工作能力。也進一步培養了自己工程設計中獨立思考能力，對樹立正確的設計思想有很大的幫助。當然在設計前期與同學討論方案過程中也展現了團隊合作精神，也從其他組員那學到了很多知識。而老師的諄諄教導和肯定，使我在設計過程中有了更多的信心。

3、沒解決的問題依然很多。第一次做焊接夾具設計，問題自然不會少，但通過努力解決了很多設計中遇到的問題。但同時，本次課程設計與實際較為接近，但受經驗和能力的限制，直到整個設計結束，沒有解決的問題依然很多。比如：夾具零件中各夾具零件設計的強度與剛度，如何控制在一個安全又經濟的范圍內：用多厚的鋼板合適？如何設計加強筋的數量與分布？如何在夾具體上開窗才能既不影響夾具體的剛度和強度而又能減輕夾具體的自重？螺紋連接時選用多大的螺紋，用多少合理……還有太多太多設計中的一系列在實際設計工作中必須解決的問題，而在本次設計中只是想到了，思考了，卻沒有真正地用科學的方法去計算解決。而整個設計過程中，經驗是我最缺乏的東西。

4、要感謝的人太多。指導設計的老師，一起討論方案的組員，設計盡致之時而忘了吃飯時送來飯的室友……有太多的人需要去感謝，不僅在此次設計的三個星期中，而是在生活的每一天中。在此，真誠地說一聲：謝謝！

八、參考資料

[1]．祖業發主編，現代機械制圖 北京： 機械工業出版社 2002.7 [2]．陳煥明編著，焊接工裝設計 北京：航空工業出版社，2006.[3].陳祝年編著，焊接夾具 北京：機械工業出版社，1982 [4].甘肅工業大學焊接教研室編，焊接機械裝備圖冊，北京:機械工業出版社 1982 [5].（俄）C.A.庫爾金（Куркин C.A.）等編著；關橋等譯 焊接結構生產工藝 機械化與自動化圖冊（書名原文:Tехнология,механизация и автоматизация производства сварных конструкций атлас）北京:機械工業出版社，1995 [6].中國機械工程學會焊接學會編，焊接手冊 焊接結構（第3版），北京：機械工業出版社，2007.10