《機械制造工藝及夾具設計》課程設計任務書1、設計題目：設計下表選定零件的機械加工工藝規程及指定關鍵工序的專用機床夾具。A轉速器盤回氣門搖桿座C尾座體D油閥座E輸出軸F連接座G杠桿H推動架町連桿體J連桿蓋K操縱閥L填料箱蓋M換檔叉N左支座O軸承外殼2、設計要求：熟練使用計算機輔助（軟件自選），獨立完成（1）毛坯圖、零件-毛坯合圖各一張（3或4號圖）(2)關鍵工序機械加工工藝規程卡片一張（4號圖）(3)指定工序夾具裝配圖一張（2或3號圖）(4)夾具部分零件圖1?2張（圖幅自定）(5)設計說明書（一份）（6）夾具3D效果圖一張以上均需輸出，以書面交作業，不收軟盤。（4號圖）3、原始資料：零件圖樣一張（參見《課程設計指導書及習題》Page52?66）;生產綱領為6000件/年。所使用機床等根據需要自選，以通用機床為主。刖言機械制造工藝學課程設計是我們學習完大學階段的機械類基礎和技術基礎課以及專業課程之后的一個綜合課程，它是將設計和制造知識有機的結合，并融合現階段機械制造業的實際生產情況和較先進成熟的制造技術的應用，而進行的一次理論聯系實際的訓練，通過本課程的訓練，將有助于我們對所學知識的理解;是在學完了機械制造技術基礎的理論課程之后，并進行了生產實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環節。這次設計使我們能夠綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。定位拔定位拔.AutoCAD圈形88KB｝機械加工工序卡片：IMicrosoftWord9...=52KB機械加工工藝過程卡MicruEuftWord9...DWG加工工藝過程MicrusoftWord9...124KB夾且總圖AutoCAD圈形145KB夾緊機構AutoCAB圖形164KBDWG;哉少零件圈AutoCAB圈形DWG77距國―夾具體AutoCAD圈形101KB［毛坯圖AutoCAI］圖形DWG乃跖設計說明書MicrosoftWord9...803：設計說明書MicrosoftWord9...803：KB三^ilicruEuftWord9...I

第一章工藝設計零件圖的分析、研究根據任務書所提供的設計題目，所設計的題目是輸出軸的夾具設計，所提供的輸出軸的零件圖如下：技術要求測質處理200HBS;材料：45a3-5輸出軸（一）零件性能、用途、工作條件及所在部件中的作用輸出軸主要作用是傳遞動力和扭矩，把動力源的動力及轉矩傳遞給執行原件或減速機構。通過480+0.042mm孔與動力源配合起定心作用。用10x420mm孔通+0.012過螺栓將動力源的動力傳給輸出軸，再由①55+0.023mm處通過鍵將動力輸出。A、B+0.003技術要求測質處理200HBS;材料：45a3-5輸出軸（二）零件材料及其力學性能，選擇毛坯種類和制造方法，以及確定切削用量，加工方法零件材料為45鋼。考慮到零件經常承受變載荷，因此需要較好的力學性能，又因為該軸為直徑相差較大的階梯軸，而根據相關的毛皮加工特點應該選用鍛件，以保證零件工作可靠。由于零件年產量為6000件，已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，工件形狀不算太復雜故可采用普通模鍛成型。這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是合理的。（三）分析零件圖上各項技術要求制訂的依據，確定主要加工表面和次要表面，找出關鍵技術問題其技術要求是45鋼調全處理200HBS，是根據其受力情況及工作條件來制訂的。主要加工表面：A.B.C，其中A.B兩柱面是兩段支承軸有較高的配合要求，C柱面為輸出端與執行原件有高的配合要求。次要加工面：直徑為050，0104的孔，直徑為0176的外圓。（四）分析零件結構的工藝性該零件圖的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術都符合要求。但是，零件的加工過程，需要有較高的圓度，某些地方需要較細的表面粗糙度，各裝配基面要求有一定的尺寸精度和圓度。否則會影響機器設備的性能和精度。由于零件的結構不是很復雜，加工時只需設計一個一盤夾具就可準確的定位，但需保持適當的夾緊力。輸出軸由車圓面及圓錐面，鉆孔，銑鍵槽主要工序組成。二、毛坯制造方式（一）確定毛坯種類及加工方式零件材料為45鋼。考慮到零件為輸出軸經常承受變載荷，因此需要較好的力學性能。與采用鑄造相比鍛造力學性能更好，因此選擇鍛造加工。又因為該軸為直徑相差較大的階梯軸，為了減少材料消耗和切削加工量則更適合采用鍛件毛坯。由于零件年產量為6000件，已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，工件形狀不算太復雜故可采用普通模鍛成型。（二）確定各表面的總余量及余量公差由所提供的輸出軸的零件圖可將零件的毛坯設計成兩個直徑不同的圓柱如下圖所示：由零件圖可知小端長度為197，大端為47，小端直徑為75，大端為176.粗略估算零件的毛坯的重量約為20kg。采用普通模鍛成型制造毛坯。根據機械加工工藝手冊（第三章表3.1-56）查得水平方向單邊余量為2.0?2.5,取總余量為5.0。同樣直徑方向單邊余量為2.0?2.5，取總余量為5.0。由此得出毛坯的尺寸如下：①總長為244+5=249，②大端直徑為176+5=181,④小端直徑為75+5=80。擬訂工藝路線（一）基面選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。定位基準選擇得合理與否，將直接影響到所制定的零件加工工藝規程的質量。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于這種軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工期表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為基準），以°176mm表面作粗基準（三點定位）.（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合原則和基準統一原則問題。該輸出軸為軸類零件用兩頂尖孔作統一精基準比較合適。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。（二）確定各表面加工方法⑴由零件圖可知055,060,065,075,0176這五個外圓柱面都有偏差要求加工精度要求較高，因此需要外圓磨加工才能保證其加工精度，磨加工前還應半精車、粗車。⑵080為后面020孔的基準，因此要求加工精度要求較高，應采用磨孔加工才能得以保證，且需先粗磨一次，磨加工前還應半精車、粗車。⑶而050,0104兩內圓面要求精度較低，可直接用車削達到加工要求。（三）擬定加工工藝路線根據工件的形狀及精度要求初步擬定加工工藝路線如下：1、工藝路線方案一工序I：車外圓①055+0.023mm②060+0.065mm③065+0.023mm④075+0.023mm,倒+0.003+0.045+0.003+0.003岱-7角,；工序II：換頭車外圓0176mm，車圓錐面30-0116,倒角；O工序III：車內圓面①080+0.042mm②050mm③0104mm：倒角，+0.012工序W:鉆中心孔；工序V：粗銑鍵槽L50XS16XH5；工序丑：精銑鍵槽L50XS16XH5；工序W：鉆、擴、粗鉸、精鉸10個020-0.019mm通孔到圖樣尺寸，并锪倒角-0.042工序VIII：鉆圓錐面上2X08mni的通孔全圖樣尺寸；工序IX：去毛刺；工序X：終檢。工藝路線方案二工序I：車外圓①055+0023mm②060+0065皿皿③065+0023mm④075+0023皿皿，車+0.003+0.045+0.003+0.003圓錐面30-0116mm；O工序II：車內圓①08O+o.o42mm(2)05Omm(3)0104mm；+0.012工序III：倒角4X45。，鉆定位孔；工序IV：換頭車外圓面0176mm工序V：倒角4X45。；工序VI：粗銳鍵槽L50XS16XH5；工序VII：精銳鍵槽L50XS16XH5；；工序VIII：鉆、擴、粗鉉、精鉉10個02O-o.oi9mm的通孔，并車忽倒角20X45。；-0.042工序IX：鉆圓錐面上2X08nm的通孔工序X：去毛刺；工序XI：終檢。確定加工工藝路線：上述兩個工藝方案粗看起來都能加工工件，然后再細分析一下，還是存在一些問題，加工精度不高；工序似乎不太清晰；工序用時不合理等等。甚至一些工序可以在一個工序中完成或是漏到某些工序。結合以上兩條加工工藝線路最終確定加工工藝路線如下：工序I：以0176外圓面作為粗基準車小端面，鉆中心孔；工序II:粗車外圓①055+0.023mm②06O+o.o65mm③065+0023mm④075+o.o23mm+0.003+0.045+0.003+0.003并且都留有加工余量；工序III：把工件換頭車大端面，車外圓0176mm,圓錐臺面30-0116mm；O工序IV：車內圓面0104mm,車內圓面08O+o.o42mm留有加工余量，車+0.012050mm,鉆中心孔，倒角1X45。；工序V:半精車外圓①055+0.023mm②06O+o.o65mm③065+0.023mm④+0.003+0.045+0.003075+0.023mm并且都留有加工余量；+0.003工序VI：精車①055+0.023mm②06O+o.o65^1^1③065+o.o23^1^1④075+o.o23mm,精+0.003+0.045+0.003+0.003車080+0.042;+0.012工序伽：鉆、擴、粗鉸、精鉸10個均布的020-0.019mm的通孔，并倒角;-0.042工序IX：鉆圓錐面上2X08mm的通孔；工序X：粗銑鍵槽L50XS16XH5；工序XI：精銑鍵槽L50XS16XH5；工序刈：去毛刺；終檢。（四）選擇加工設備及刀、夾、量具由該工件的結構特點以及其所要求的工藝性能和精度要求，通過車床，鉆床，銑床既能保證加工質量。⑴車床、車刀及夾具：采用通用車床CA6140加工。查機械加工工藝裝備設計手冊（72?82）車刀相關型號和相應的用途，選擇刀片材料YT15,刀桿尺寸16X25mm2700外圓車刀、450端面車刀、75。內表面車刀來分別車外圓、端面、內圓。⑵鉆床、鉆頭及夾具：可采用立式鉆床加工孔，選用Z5132A型立式鉆床。查機械加工工藝手冊（表10.1-3）得其聯系尺寸如下：工作臺尺寸（AXB）為550X400，t=100，a=14，b=24，c=11，h=26通過查機械加工工藝裝備設計手冊（133?180），比較各種鉆頭，麻花鉆是應用最廣泛的鉆頭，其加工孔徑范圍為0.1mm?80mm，所以選擇麻花鉆加工020-0.019和08的孔比較合適。經查手冊選擇標準號（GB1438-85）錐柄-0.042麻花鉆。由于020-0.019有精度要求，還需選擇相應的擴孔鉆及鉸刀。采用的-0.042夾具是后面要設計的專用夾具。⑶磨床、砂輪：由于外圓055,060,065,075及內孔080加工要求較高，需使用磨床。查機械加工工藝手冊（第13章表13.3-2），萬能外圓磨床M1420其部分技術參數如下：磨削直徑8?200（外圓）13?100（內孔），磨削長度1000（外圓）100（內孔），加工精度0.003（外圓）0.006（內孔）。故能滿足加工要求。平行砂輪P（第13章表13.2-17）。平行砂輪形狀尺寸如下：可根據機械加工工藝裝備設計手冊（390?400）標準編號GB2486-84、GB2485-84詵擇具體的尺寸D、_|d、H。⑷銑床、銑刀：加工該零件銑床用來銑鍵槽，采用立式銑床即可。選用相應的鍵槽銑刀即可。⑸量具的選擇：由各尺寸的上下偏差可看出要求小數點后有三位，游標卡尺和千分尺均不能達到要求。根據械加工工藝裝備設計手冊（782?793）選用分度值為0.001（放大倍數為1000倍）的比較儀能較準確進行測量。（五）加工工藝過程卡片（見附錄）機械加工工序設計（一）確定加工余量各個表面的加工余量如下：1、外圓表面（功75mm）機械加工工藝手冊（第三章表3.2-5）精車加工余量為0.2mm；半精車加工余量為1.5mm；粗車余量為5-1.5-0.2=3.3mm，粗車偏差為（-0.30?-0.45）,毛坯尺寸偏差為+1.7。-0.82、外圓表面（。176mm）由于其加工沒有精度要求經過粗車便能達到加工要求。則其直徑加工余量就為5.0mm，毛坯尺寸偏差為+2.1。-1.13、加工外圓表面（功65mm060mm^55mm）內圓表面（中80mm）這幾個都是加工表面粗糙度要求較高，故需進行精車加工。加工余量與675mm一樣。4、10個內孔（中20mm）由于表面精度要求高，故需進行鉆、擴、鉸工序。機械加工工藝手冊（第三章表3.2-9）鉆的直徑為18.0mm，擴孔直徑為19.8mm，再經過粗精鉸達到要求。5、鍵槽L50XS16XH5這個鍵槽的加工在①55+0.025mm外圓面磨削后在銑床上加工，銑削過程中+0.003需粗銑與精銑。實際上，加工余量有最大加工余量以及最小加工余量之分。由于本設計規定的零件為大批生產，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予以確定。（二）確定工序尺寸及公差

各工序尺寸及公差如下：1.075mm的外圓表面各工序尺寸及公差的確定工序名稱工序余量/mm初定工序基本工序尺寸/mm以入體單向公差標注調整后的工序尺寸經濟精度/mm粗糙度Ra/Rm工序尺寸粗糙度Ra/Rm粗磨0.05H6(0)-0.0191.25——075+0.023+0.0031.6精車0.15H7(0)-0.033.275+0.05=75.05075.050-0.03075.+0.05+0.023.2半精車1.5H10(0)-0.126.375.05+0.15=75.2075.20-0.12075.20-0.126.3粗車3.3H12(0)-0.312.575.2+1.5=76.7076.70-0.3076.70-0.312.5鍛———76.7+3.3=80—080+1.7-0.8—2.055mm的外圓表面各工序尺寸及公差的確定工序名稱工序余量/mm初定工序基本工序尺寸/mm以入體單向公差標注調整后的工序尺寸經濟精度/mm粗糙度Ra/Rm工序尺寸粗糙度Ra/Rm粗磨0.05H6(0)-0.0191.25——055+0.023+0.0031.25精車0.15H7(0)-0.033.255+0.05=55.05055.050-0.03055+0.05+0.023.2半精車1.5H10(0)-0.126.355.05+0.15=55.2055.20-0.12055.20-0.126.3粗車3.3H12(0)-0.312.555.2+1.5=56.7056.70-0.3056.70-0.312.5鍛———56.7+3.3=60—060+1.7-0.8—065mm的外圓表面各工序尺寸及公差的確定工序名稱工序余量/mm初定工序基本工序尺寸/mm以入體單向公差標注調整后的工序尺寸經濟精度/mm粗糙度Ra/Rm工序尺寸粗糙度Ra/Rm

粗磨0.05H6(0)-0.0191.25——065+0.023+0.0031.25精車0.15H7(0)-0.033.265+0.05=65.05065.050-0.03065+0.05+0.023.2半精車1.5H10(0)-0.126.365.0+0.15=65.2065.20-0.12065.20-0.126.3粗車3.3H12(0)-0.312.565.2+1.5=66.7066.70-0.3066.70-0.312.5鍛———66.7+3.3=70—070+1.7-0.8—4.中60mm的外圓表面各工序尺寸及公差的確定工序名稱工序余量/mm初定工序基本工序尺寸/mm以入體單向公差標注調整后的工序尺寸經濟精度/mm粗糙度Ra/Rm工序尺寸粗糙度Ra/Rm精車0.2H7(0)-0.031.6--060+0.065+0.0451.6半精車1.5H10(0)-0.126.360+0.2=60.2060.20-0.12060.20-0.126.3粗車3.3H12(0)-0.312.560.2+1.5=61.7061.70-0.3061.70-0.312.5鍛———61.7+3.3=65—065+1.7-0.8—5.中80mm的內圓表面各工序尺寸及公差的確定工序名稱工序余量/mm初定工序基本工序尺寸/mm以入體單向公差標注調整后的工序尺寸經濟精度/mm粗糙度Ra/Rm工序尺寸粗糙度Ra/Rm精車0.2H7(+0-03)1.6——080+0.042+0.0121.6半精車1.5H10(+0-12)6.380—0.2=79.8079.8+0.120079.8+0.1206.3粗車3.3H12(+0-3)12.579.8-1.5=78.3078.3+0.30078.3+0.3012.5鍛———78.3-3.3=75—075+1.7-0.8—

（三）確定指定工序切削用量⑴車削進給量：根據機械加工工藝手冊（第八章145?199），結合粗車深度（由前面確定的加工余量知）a=1.65mm<3mm以及刀具尺寸當刀桿尺寸為16mmX25mm時。得粗車外圓065mm、060mm、075mm、055mm進給量可取0.5?0.7mm/r，隨著直徑的增大進給量可是當增加。粗車外圓0176mm時其進給量可達到0.9mm/r。根據其材料及表面粗糙度查得半精車的進給量0.55?0.65mm/r。⑵車削速度:查得車削速度的計算公式：v=Cm/minTmaxvfyv又根據f=0.6mm/r,查得C=242、x=0.15、y=0.35、m=0.2,而普通車刀壽命T=60min可計算得車外圓065mm、060mm、075mm、055mm時的速度為112.14m/min。車外圓0176mm時的速度為102.7m/min。車內孔表面050,080,0104時，需用外圓加工表面撤銷速度乘以系數0.9，故其速度為112.14m/minX09=101m/min。1000v1000x112.14n=―—=r/min=550r/min（D按65計算）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1000v1000x102.7,..n=——=176r/min=186r/min1000v1000x101/車050內圓面時n==r/min=643r/min\o"CurrentDocument"兀D50兀1000v1000x101,車080內圓面時n==r/min=402r/min\o"CurrentDocument"兀D80兀1000v1000x101,車0104內圓面時n==r/min=309r/min\o"CurrentDocument"兀D104兀根據CA6140說明書車065mm、060mm、075mm、055mm時選擇主軸轉速為500r/min；外圓0176mm時的主軸轉速為160r/min；車050內圓面時主軸轉速為560r/min；車080內圓面時主軸轉速為400r/min；車0104內圓面時主軸轉速為250r/min。82車055mm時，基本工時：t=f,總0.3min，同樣車060mm、nf500x0.6065mm、075mm、0176mm、050、080、0104基本工時分別約為0.1min、0.1min、0.26min、0.33min、0.05min、0.05min、0.07min。82車055mm時，⑶鉆削進給量：查機械加工工藝手冊（第10章表10.4-1）鉆08孔時進給量f為0.18?0.22mm/r。⑷鉆削速度：鉆孔時切削速度計算公式v=—km/minTma氣fyvp鉆08孔時，查得T=35min,C=4.4、x=0、y=0.7、z=0.4、m=0.2,k=kkkk,又k=1.0,k=1.0,k=1.0,k=0.85。計算得v=13m/min。vTvMvsvtvTvMvsvtv（四）制訂時間定額鉆2X08mm孔工序的單件時間定額時間定額包括：①基本時間t、②輔助時間t、③布置工作地時間t、④休mas息與生理需要時間t、⑤準備與結終時間t。則時間定額t=t+1+1+1+L,retmasrN單件時間定額t=（tm+t?（1+哥）。查機械加工工藝手冊（第5章19?34）得鉆床上裝夾時間0.18min，鉆床上松開時間0.16min,鉆床上操作時間0.22min,測量時間0.09min,5+p=15.7。可計算得單件時間定額約為0.75X2=1.5min（未考慮準備與結終時間，粗略計算）。（五）機械加工工序卡片（見附錄）第二章夾具設計專用夾具的設計是為了滿足所要加工零件的工藝需要特定設計的裝置。為了保證工件的加工精度，提高勞動生產率及降低生產成本，擴大機床的加工范圍。夾具設計時，除應滿足工藝設計規定的精度和生產率要求外，還應符合可靠、簡單、方便的原則。零件在夾具中裝卸方便，夾具在機床上裝夾、校正方便，加工中對刀、測量方便，操作方便、省力、安全等。此外，還應易于排屑，夾具本身結構工藝性要好。下面主要通過對以下元部件的設計及組合達到夾具設計的目的。定位元件及裝置；夾緊原件及裝置；夾具體；鉆套。一、定位元件及裝置本夾具用來加工2X^8mm的通孔，精度要求不高。初步設想以下兩個定位方式：定位方式一：

如下圖所示，由于080+0.042加工精度比較高，選擇080的內孔面以及大端面+0.012其定位元件如下圖，通過080的圓柱面限制4自由度，平面限制3如下圖所示，其定位元件如下圖，通過080的圓柱面限制4自由度，平面限制3個自由度。080定位方式二：如下圖所示,因為此道工序在加工020之后，因此可以利用020的孔進行定位。下面采用一面兩孔進行定位。用兩個020的孔和大端面進行定位。ZZUjZZUj其定位元件如下圖:其中可換定位銷根據機械加工工藝手冊(第6章表6.27-7)查得GB2204-80,由于D=20，選用H=12，d=12，d=M10，L=40，L=12，h=1。111最終定位方案確定：綜合分析以上兩種方案，方案一存在過定位且定位圓柱影響到了鉆？8孔。方案二采用兩孔一面定位沒有過定位，符合六點定位原則，且可作為分度裝置。故確定定位方式二為最終方案。定位誤差的分析：由零件要求020與080的位置要求是00.05，又020公差為0.023mm，可換定位銷偏差為00011，在兩銷方向誤差%=0.025—(-0.011)=0.036mm，鉆？8mm的誤差為Axsin—=0.025mm。DW4二、夾緊元件及裝置夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個不可缺少的重要部分。夾緊裝置設計，對提高夾緊的精度和工作效率有很大影響。夾緊裝置要求盡量結構簡單合理，夾緊動作要迅速操作方便、省力安全。夾緊機構方案一：此方案能夠起到夾緊作用，通過擰緊螺栓達到夾緊的效果，當稍微擰松螺母螺栓便可以往下擺，有快速松卸夾緊效果。但由于工件需要至少需要兩個這樣的夾塊，夾緊時需要分兩次擰緊。夾緊機構方案二：此方案有方案一的有點，同時彌補了方案一的不足。通過左螺紋連接達到一次擰動力矩桿便可以同時夾緊兩個夾緊塊這節省了裝夾時間。同時只要擰動幾個螺距就可以把桿往下擺動快速松開。因此最終確定此方案為夾具的夾緊方案。（螺紋采用雙頭螺紋且為左旋，以加快夾緊及松卸同時習慣操作。）三、夾具體夾具體用來支撐定位板及鉆套板，同時通過夾具體底板與工作臺連接來固定整個夾具。⑴、夾具體可用鑄造或焊接的方法制造，本次采用鑄造。其有以下特點：.鑄造工藝性良好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制；.鑄造夾具體吸振性良好，可減少或避免其受力而產生的振動；.鑄造夾具體承受抗壓能力大，可承受較大的切削力、夾緊力等力的作用。鑄造夾具體材料，一般采用HT150或HT200兩種。本夾具體選用HT200材料。夾具體應進行時效處理，以消除內應力。⑵、夾具體的技術要求.鑄件不許有裂紋、氣孔、砂眼、疏松、夾渣等鑄造缺陷。澆口、冒口、結疤、粘砂應清楚干凈。.鑄件在機械加工前應經時效處理。.未注明的鑄造圓角R3毫米.鑄造拔模斜度四、鉆套所選用的鉆套為可換鉆套，查手冊如下:可換鉆套直徑d極限偏差F7:+0.013?+0.028,D基本尺寸：12,D極限偏差m6:+0.