1、目 錄一、 前言3二、零件的分析42.1零件的作用42.2零件的工藝分析4三、工藝規劃設計53.1毛坯的制造形式53.2基面的選擇53.3工藝路線的擬定63.4毛坯尺寸及其加工余量的確定73.5其他尺寸及其加工余量的確定93.6確定各工序切削用量及基本工時9四、專用夾具設計184.1問題的指出184.2定位基準的選擇184.3夾具方案的設計194.4.切削力和夾緊力計算214.5夾緊力的計算22五.定位誤差分析23六、零、部件的設計與選用246.1擋銷選用246.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用24七、確定夾具體結構尺寸和總體結構26八、本章小結27九、自我小結27十、參考文獻28全套圖紙加V

2、信 sheji1120或扣 334638941129設計手柄的機械加工工藝規程及工藝設備一、 前言1.簡介機械制造技術基礎課程設計是我們學完了大學全部基礎課，技術基礎課以及大部分專業課之后進行的，這是我們在進行畢業設計之前對所有各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。本次課程設計內容包括零件的分析，工藝路線的制定，工藝規劃設計，某道工序的夾具設計以及該道工序的工序卡，機械加工綜合卡片，夾具裝配圖以及夾具底座零件圖的繪制等等。就我個人而言，希望能通過這次課程設計對未來即將從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決

3、問題的能力，并學會將所學到的理論知識應用到具體的實際生產問題中來，為以后走向社會打下堅實的基礎。由于能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請老師批評指正。2.設計目的機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術基礎課程進行了生產實習之后的一個重要的實踐教學環節。學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造工藝及結構設計的基本能力，為以后做好畢業設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生綜合運用本課程及有關先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規程的設計。其目的如下：培養學生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設計，熟練運用機械技術基礎課程中的基本理論及在生產實習中學到

4、的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量，初步具備設計一個中等復雜程度零件的能力。培養學生熟悉并運用有關手冊、規范、圖表等技術資料的能力。進一步培養學生識圖、制圖、運用和編寫技術文件等基本技能。二、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孔其它部件連接，即該手柄的作用是實現運動的傳遞作用。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，

5、兩側面的加工，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128±0.2，小頭孔孔口倒角為1X45°，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對稱面，沒有位置尺寸

6、度要求，只需要轉床粗加工。2.2.2面的加工該零件共有2個側面要加工：兩個側面是配合38mm孔后續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小頭孔鍵槽兩側面粗糙度為Ra6.3um，尺寸精度為10H9，需精加工。3、 工藝規劃設計根據任務書：本零件年產量為5萬臺，每臺需要該零件2個，備品率為1%，廢品率為2.8%。依據設計要求Q=5萬臺件/年，n=2件/臺；結合生產實際，備品率和 廢品率分別取1%和2.8%代入公式得該工件的生產綱領 N=Qn(1+)（1+)=5萬臺件/年X2件/臺X(1+1%)（1+2.8%) = 10.3828萬件/年= 103828件

7、/年表3-1 機械加工車間的生產性質生產類別同類零件的年產量件重型（零件重>2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重<100kg）單件生產5以下10以下100以下小批生產510010200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000以上5000以上50000以上根據表3-1可知，該零件為輕型零件，為大量生產。4、3.1毛坯的制造形式零件材料為45，根據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，由于零件生產類型為成批，大批生產，而砂型鍛

8、造生產成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用普通模鍛。由于零件上兩孔都較大，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，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，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，使生產無法正常進行。3.2.1粗基準的選擇粗基準選擇應為后續加工提供精基準，由于兩側面較平整且加工精度較高，故以2個主要側面為基準。 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

9、準面，考慮到第二基準面選擇的方便性，將其精度由原來的37H11提高到38H8，該定位基準組合在后續孔的加工中，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，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。3.3.1工藝路線方案10.模鍛毛坯;20.粗銑端面B;30.粗銑端面A;40.精銑端面B;50.精銑端面A;60.粗鏜小頭孔

10、;70.粗鏜大頭孔;80.粗銑小頭槽;90.精銑小頭槽;100.鉆大頭徑向孔4;110.精鏜小頭孔22;120.精鏜大頭孔38;130.倒角;140.檢驗入庫。3.3.2工藝方案的確定10.模鍛毛坯;20.粗銑端面B，以端面A為定位基準;30.粗銑端面A，以端面B為定位基準;40.精銑端面B，以端面A為定位基準;50.精銑端面A，以端面B為定位基準;60.粗鏜小頭孔，利用端面A，大頭孔和小頭孔定位，保證128mm;70.粗鏜大頭孔，定位與工序相同;80.粗銑小頭槽，利用端面A，大頭孔和小頭孔槽定位，保證85mm;90.精銑小頭槽，定位與工序相同;100.鉆大頭徑向孔4，利用兩端面，大頭孔和小頭

11、孔中心連線定位;110.精鏜小頭孔22，定位與工序相同;120.精鏜大頭孔38，定位與工序相同;130.倒角，手工倒角，去毛刺;140.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1.56kg，生產類型為中批或大批生產，采用普通模鍛生產。查表確定加工余量：普通模鍛，材料為45鋼，分模線平直對稱，材質系數M1,復雜系數=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。3.4.1兩側面毛坯尺寸及加工余量計算根據工序要求，兩側面經過四道工序，先粗銑端面B，再粗銑端面A，精銑端面B，最后精銑端面A，

12、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：291.430.4mm；粗銑端面B后的最大尺寸：261

13、.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，現按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經濟精度取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工序要求，22H9mm孔由粗鏜到精鏜得到，查機械加工工藝手冊得粗鏜的公差上偏差0.21mm，下偏差為0，故：毛坯的名義尺寸：220.83.218mm；毛坯

14、的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；粗鏜小頭孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；粗鏜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，現按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經濟精度取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工序要求，38H8mm孔由粗鏜到精鏜得到，查機械加工工藝手冊得粗鏜的公差上偏差0.25mm，下偏差為0故：毛坯的名義尺寸：381334 mm；毛坯的最大尺寸：341.435.4mm

15、；毛坯的最小尺寸：340.433.6mm；粗鏜大頭孔后的最大尺寸：3430.40.25=37.65mm；粗鏜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，現按機械加工工藝手冊表5.29，粗銑精銑所能達到的經濟精度取IT8,按入體原則取值。故精銑后尺寸為38H8mm。3.5其他尺寸及其加工余量的確定其他工序尺寸包括1個孔，1個槽，現僅分析主要的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確定各工序切削用量及基本工時工序20：粗銑

16、端面B（1）粗銑端面B取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進給量工件材料 45 ，鍛造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數 ，查表5.8確定銑削速度 采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉速 ， 故實際銑削速度當工作臺每分鐘進給 為由工藝手冊得工序30：粗銑端面A（1）粗銑端面B取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進給量工件材料 45 ，鍛造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數 ，查表5.8確定銑削速度 采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉速 ， 故實際銑削速度當工作臺每分鐘進給 為由工藝手冊得3.6.3工序40：精銑端面B 每齒進給量 查表X52 故實際銑削速度 當 ，工作臺每分鐘進給量 3.6.4工

17、序50：精銑端面A 每齒進給量 查表X52 故實際銑削速度 當 ，工作臺每分鐘進給量 3.6.5工序60：鉆、擴、鉸孔鉆孔標準高速鋼麻花鉆，擴孔標準高速鋼擴孔鉆，鉸孔標準高速鉸刀。（1）鉆孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， （2）擴孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即，查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， （3）鉸孔切屑用量：取背吃刀量

18、，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即，查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故，。3.6.6工序70：鉆、擴、鉸孔（1）鉆孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， （2）擴孔切屑用量：取背吃刀量，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，則修正后的切屑速度，即，查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=10mm， 故， ，取，取，故

19、實際切屑速度為。切屑用時：，。單件工序總時間： 3.6.7工序80：粗銑小頭槽，精銑小頭槽 每齒進給量 高速鋼鑲齒三面刃銑刀，齒數 Z=10 查表 確定銑削速度 采用x62臥式銑床，取轉速 故實際銑削速度為當，工作臺每分鐘進給量工序時間:半精銑每齒進給 齒數 確定銑削速度 采用x62臥銑 取轉速故實際銑削速度為當工作臺每分鐘進給量工序基本時間 工序8：鉆大頭徑向孔4鉆孔：（1）鉆孔工步切屑用量：取背吃刀量mm，由參考文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，即查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：=5.9mm，故，。（2）粗鉸孔工步切屑用量：取背吃刀量，由參考

20、文獻2可查出，根據z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，即。查參考文獻2表3.17，取，故實際切屑速度為。切屑用時：，3.6.12工序130：倒角     機床：Z525鉆床      刀具：倒角鉆頭 量具：游標卡尺型夾具：專用夾具四、專用夾具設計4.1問題的指出由于生產類型為成批，大批生產，要考慮生產效率，降低勞動強度，保證加工質量，故需設計專用夾具。由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產成本和降低勞動強度。本次設計選擇設計是針對、鉆、擴、鉸孔的

21、夾具，它將用于Z525鉆床。4.2定位基準的選擇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面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經過精銑，精度比較高，因而工序基準為端面A，為了便于加工，選取適當的定位基準，保證其加工要求。夾具設計應首先滿足這些要求，在保證較高的生產效率的前提下，還應考慮夾具體制造工藝性和生產經濟性。加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩定可靠，并且夾具體應具有較好的剛性。據夾具手冊知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零

22、件加工工藝規程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。4.3夾具方案的設計如圖所示，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,方案：首先必須明確其加工

23、時應如圖所示，這樣水平放置，便于鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，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。方案2：選底平面一面、棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。方案3：選底平面一面、棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的大孔。方案4：一面加固定V型塊和固定V型塊定位，這樣既簡單。如

24、上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個固定V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩定，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。可是這種方案無法調節。如果毛坯超差還得通過螺絲調節。在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉，y軸的旋轉三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉，這樣6個自由度全部被限制根據上面敘述選擇方案一。4.4.切削力和夾緊力計算（1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭機床： Z525機床切削力公式： 式中 或 查表得： 其中： 即：實際所需夾緊力：由參考

25、文獻5表得： 有：安全系數K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻5表 可得： 所以 4.5夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅：許用應力幅：螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 s=2.54 取s=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節夾緊力調節裝置，即可指定可靠的夾緊力五.定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和V型塊間隙配合。 （2） 工件

26、的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為80。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規定的尺寸公差。與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻5可得： 兩定位銷的定位誤差 ： 其中：， 且：L

27、=80mm ，得： 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。六、零、部件的設計與選用6.1擋銷選用本夾具選用一擋銷來定位，其參數如下表： 表2.2 擋銷銷dHd公稱尺寸允差122010+0.0340.0236553816 1.56.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸極限偏差F7基本尺寸極限偏差D601+0.016+0.0063+0.0

28、10+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645222635+0.033+0.01739263042462545563035+0.050+0.0254852354255+0.039

29、+0.0205930566742486266485070740.040鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。七、確定夾具體結構尺寸和總體結構夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須

30、考慮結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、經濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。夾具體設計的基本要求（1）應有適當的精度和尺寸穩定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 為使夾具體的尺寸保持穩定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。（2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。（3）應有良好的結構工藝性和使用性夾具體一般外形尺寸較大，

31、結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。（4）應便于排除切屑在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。（5）在機床上的安裝應穩定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安