制動器杠桿工藝及鉆φ4孔夾具設(shè)計(jì)[含高清CAD圖工序卡說明書]】
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課程設(shè)計(jì)說明書
制動器杠桿工藝及夾具設(shè)計(jì)
課程名稱：
所在院系：
姓 名：
班 級：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
日 期：
目錄
第一節(jié) 生產(chǎn)目的.............................................................................6
第二節(jié) 零件的分析.........................................................................6
第三節(jié) 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì).................................................................6
3.1、 確定毛坯的的制造形式......................................................6
3.2、 基面的選擇..........................................................................7
3.3、 選擇加工方法......................................................................8
3.4、 制訂工藝路線......................................................................9
3.5、 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.................10
3.6、 確定加工順序及進(jìn)給路線.................................................10
3.7、 工藝規(guī)程確切削用量..........................................................11
第4節(jié) 專用夾具的設(shè)計(jì)...................................11
4.1、 夾具設(shè)計(jì)...........................................................12
4.2 定位方案和定位基準(zhǔn)的選擇..........................................12
4.3 定位元件的設(shè)計(jì)，定位誤差分析..................................13
4.4 夾具設(shè)計(jì)及簡要操作說明..............................................14
4.5 夾具精度分析..................................................................14
第5節(jié) 附圖
一 制動器杠桿的零件圖..........................................................15
二 機(jī)械加工工藝過程卡..........................................................16
三 夾具裝配圖及零件圖..........................................................17
上交材料：
1，所加工的零件圖 1張
2，編制機(jī)械加工工藝過程 1套
3，編制所設(shè)計(jì)夾具所對應(yīng)的那個工序的機(jī)械加工工序卡片 1套
4，繪制夾具裝配圖， 1張
5，繪制裝配圖其中的一個零件圖（夾具體） 1張
6，機(jī)械設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)械加工工藝過程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容 1份
進(jìn)度安排：
第一天：查資料，繪制零件圖。
第二天：完成零件的工藝性分析，確定毛坯的類型，制造方法，編制機(jī)械加工工藝過程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
第三天：完成夾具整體方案設(shè)計(jì)。
第四天：完成夾具裝配圖的設(shè)計(jì)。
第五天：夾具零件圖的繪制。
第六天：整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
第七天：完成圖紙和說明書的輸出打印，答辯。
摘要
本次設(shè)計(jì)是對制動器杠桿零件的加工工藝規(guī)程和一些工序的專用夾具的設(shè)計(jì)，制動器杠桿零件的主要加工表面的銑鍵槽，本設(shè)計(jì)主要是通過設(shè)計(jì)車外圓面的夾具保證外圓面的同軸度。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度比保證孔的加工精度容易很多。所以本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分為粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，以制動器大外圓端面和兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以加工制動器大外圓端面互為基準(zhǔn)加工出端面，再以端面定位為基準(zhǔn)加工出工藝孔。在后續(xù)工序中，除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔和平面。整個加工過程均選用組合機(jī)床及加工中心。
第一節(jié) 生產(chǎn)目的
本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是針對生產(chǎn)實(shí)際中的一個零件——制動器杠桿。制定其機(jī)械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過程中包括了銑平面、車外圓面、鉆孔、銑鍵槽等工序。其中，要為其φ24p9外圓面進(jìn)行精車設(shè)計(jì)一合適的夾具。 該零件生產(chǎn)按照其生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)關(guān)系可知，其為大批量生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)大批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。
第二節(jié) 零件的分析
2.1零件的分析
制動器械桿有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
以φ24p9為中心的臺階軸類端面。本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、軸肩圓、弧面、鍵槽、退刀槽等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有φ24p9圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、φ30f10圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、R0.5mm圓弧、φ12H11的內(nèi)孔,退刀槽表面粗糙度Ra=50,其余表面粗糙度均為Rɑ=12.5μm。輪廓描述清楚完整零件材料為45鋼，毛胚為φ40×145×110mm。
由上面的分析可知加工時應(yīng)滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則即先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
第三節(jié) 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
3.1、確定毛坯的的制造形式
由零件圖可知，其材料為45鋼，具體技術(shù)要求如下所示：
A、 熱處理：調(diào)質(zhì)處理硬度207-255HBW；
B、 φ24p9對φ30f10軸線的徑跳不大于0.04；
C、 尺寸13處的兩端面對φ24軸線的垂直度公差為1/100;
D、 鍵槽對φ24p9軸線的對稱線公差為0.05；
E、 不許有毛刺；
F、 沖壓抽模角為7，未注圓角為R2-R3；
G、 杠桿端面上允許有中心孔；
H、 線性尺寸未注公差為GB/T1804-m。
根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，在加工過程中它對定位有一定保證作用，故采用鍛造成型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鍛造后安排調(diào)質(zhì)處理。該零件的形狀并不十分復(fù)雜，因此毛坯形狀與零件形狀應(yīng)盡量相近。由《機(jī)械加工工藝手冊》查得該種鍛造公差等級為CT10~11，加工余量等級MA選擇H級。
3.2、基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。由圖可知φ24p9和Φ30外圓面的精度要求最高，而φ24p9也是該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)。所以以φ24p9圓端面是為定位基準(zhǔn)加工Φ35端面然后以Φ35端面為基準(zhǔn)加工階梯、槽和鍵。
3.3、選擇加工方法
A：毛坯處理：由加工要求及生產(chǎn)數(shù)額可知，毛坯料需鍛造成型，退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
B：平面處理：由13h13的兩端面表面粗糙度Ra12.5um，其余端面尺寸為未注公差，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用中等級（m），相當(dāng)于IT13級，考慮粗車。
C：外圓面處理：由Φ24P9和φ30f10外圓面表面粗糙度Ra0.8um，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用精密等級（f），應(yīng)精車。其他未注外圓面尺寸為未注公差，根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用中等級（m），相當(dāng)于IT13級，考慮粗車。
3.4制訂工藝路線
工藝路線方案一：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車左端面，鉆中心孔
工序20：車外圓面、退刀槽和倒角
工序25：銑寬13h13的兩端面
工序30：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序35：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序40：鉆Φ4孔
工序45：精車Φ30外圓面
工序50：精車Φ24外圓面
工序55：磨Φ30外圓面
工序60：磨Φ24外圓面
工序65：清洗去毛刺
工序70：驗(yàn)收
工序75：入庫
工藝路線方案二：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車外圓面、退刀槽和倒角
工序20：銑寬13h13的兩端面
工序25：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序30：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序35：鉆Φ4孔
工序40：精車Φ30外圓面
工序45：精車Φ24外圓面
工序50：磨Φ30外圓面
工序55：磨Φ24外圓面
工序60：清洗去毛刺
工序65：驗(yàn)收
工序70：入庫
（3）、工藝方案的分析：
上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒有車左端面、鉆中心孔這道工序，車床的加工原理是：工件跟著花盤做高速旋轉(zhuǎn)，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設(shè)計(jì)相對簡單，減少了生產(chǎn)夾具的成本，提高了生產(chǎn)率，故采用方案一。
具體的工藝過程如下：
工序05：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序15：車左端面，鉆中心孔
工序20：車外圓面、退刀槽和倒角
工序25：銑寬13h13的兩端面
工序30：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12H11
工序35：鉆Φ32孔及Φ6孔
工序40：鉆Φ4孔
工序45：精車Φ30外圓面
工序50：精車Φ24外圓面
工序55：磨Φ30外圓面
工序60：磨Φ24外圓面
工序65：清洗去毛刺
工序70：驗(yàn)收
工序75：入庫
3.5、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“制動器杠桿”零件材料45鋼，毛坯的重量約為1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。
1、左端面，表面粗糙度為Ra50，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。
2、13h13兩端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。
3、Φ12H11孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
4、Φ32孔、Φ6孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
5、Φ4孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
6、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
制動器械桿零件材料為ZG45,硬度為207-255HBW,生產(chǎn)類型為中小批量生產(chǎn),采用鍛造。相關(guān)數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
3.4.1外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》以下稱《工藝手冊》表2.22.5取端面長度余量均為12.5(均為雙邊加工)
銑削加工余量為1mm
粗銑 6mm
3.4.2內(nèi)孔(φ12H11、φ4無鍛造孔）
工序尺寸加工余量充足
3.4.3車（φ24P9、φ30f10、φ351.5）
其他尺寸直接鑄造得到，由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中小批量生產(chǎn)應(yīng)該采用調(diào)整加工。
3.6 確定加工順序及進(jìn)給路線
加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)、由左到右的原則確定、由左到右進(jìn)行外輪廓粗車(留0.9mm余量精車)，精加工外輪廓，切退刀槽，倒圓角。①先粗后精 先安排粗加工中間安排半精加工最后安排精加工和光整加工。
②先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工后安排，如鍵槽、緊固用的光孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前進(jìn)行。
③先面后孔 對于Φ12H11的孔可以先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
④基面先行 用作精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。所以第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)然后再以精基面定位加工其它表面。
工藝
3.7工藝規(guī)程確切削用量
3.7.1車削工藝
3.7.1車削部分刀具的選擇
刀具的選擇是加工中的重要的工藝加工內(nèi)容之一它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。在制定切削用量時應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。
選取刀具時要使刀具的尺寸與被加工共建的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。根據(jù)零件的分析所選擇的刀具有
1. 車端面選用硬質(zhì)合金鋼45°車刀、粗、精車用同一把車刀完成。2. 粗、精車外圓硬質(zhì)合金90°車刀
2 車槽：選用硬質(zhì)合金車槽刀(刀長12mm，刀寬3mm)
3.7.2切削用量的選擇和分析：
切削用量包括：
⑴進(jìn)給速度
是機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，粗加工時，由于對工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進(jìn)給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進(jìn)給速度。進(jìn)給速度可以按公式=f×n計(jì)算，式中f表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，粗車時一般取0.3—0.8mm/r；精車時常取0.1—0.3mm/r；切斷時常取0.05—0.2mm/r。
⑵主軸轉(zhuǎn)速
主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為45鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速500r/min,精加工選擇1000r/min車削外圓，切槽的切削刀較大，采用350 r/min更穩(wěn)妥。
⑶背吃刀量
背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量。
對于不同的加工方法需選擇不同的切削用量。
合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟(jì)和加工成本;半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的想能，兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)型和加工成本。
切削用量的選擇與計(jì)算：
因選取YT類硬質(zhì)合金到的硬度為125~175HBS經(jīng)查詢
主軸轉(zhuǎn)速 s/(r/min)
進(jìn)給量
f/(mm/r)
背吃刀量
/mm
粗車外圓
800
0.2—0.4
5—7
精車外圓
800
0.1—0.2
0.2—0.3
車退刀槽
115
0.02—0.04
根據(jù)零件分析與道具的選擇及其查閱資料所計(jì)算的切削用量如下： 粗車d=24的端面
確定端面的最大加工余量，已知毛坯的單邊余量為3mm，則毛坯長度方向最大加工余量為4mm,分兩次加工，=2mm計(jì)算，長度加工方向取IT12級，取±0.04mm。根據(jù)《切削用量用量簡明手冊》
當(dāng)?shù)稐U16mm×25mmm，≤2mm時，以及工件直徑為d=40 的時候，按照《切削用量用量簡明手冊》表 切削速度的計(jì)算公式：
=1.58 =0.15 =0.4 m=0.2 修正系數(shù)見《切削用量用量
簡明手冊》
=1.44, =0.8, =1.04, =0.81, =0.97
=1.58/(40×2×0.5) ×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =66(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n=1000Vc/πdn=1000×66.7/3.14×28=253 ( r/min )
按機(jī)床說明書見《工藝手冊》表與253 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速有230 r/min及305 r/min。如果選230 r/min則速度損失比較大。所以實(shí)際切削速度V=80 m/min
車床CA6140 專用夾具Φ24 Φ30 Φ35外圓及槽和倒角
檢驗(yàn)機(jī)床功率:主切削力
=C
式中=900, =1.0 , =0.75 =-0.15
所以 Fc=900×1.5×15×××1.02×0.73=598N
切削時消耗功率
由切削手冊中得知CA6140主動機(jī)的功率為7.8KW 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230 r/min時,主軸最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。
1. 粗車外圓時,選取=110m/min ap=3mm f=0.3mm
加工時候選取加工直徑為:d=40
因:=πdn/1000 F=f×n
故主軸轉(zhuǎn)速: n=(1000×110)/3.14×40=875 r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.3×875=262 mm/min
考慮到刀具強(qiáng)度、機(jī)床強(qiáng)度等時機(jī)情況選擇n=600 r/min
F=200 mm/min ap=3mm
2. 半精車外圓時,選取,Vc=130 m/min ap=0.2mm f=0.1mm
加工時選取加工直徑為:d=36.2
故主軸轉(zhuǎn)速為:n=(1000×110)/ ( 3.14×36.2 ) = 960 r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.1×960=96 mm/min
根據(jù)實(shí)際情況選擇n=900 r/min F=90 mm/min ap=0.2mm
3車槽時,選取Vc=100 m/min f=0.1mm 加工直徑d=23mm
故主軸轉(zhuǎn)速:n=(1000×100)/ ( 3.14×23) = 102r/min
進(jìn)給速度:F=f×n =0.1×102=10.2 mm/min
根據(jù)實(shí)際情況,選擇n=100r/min F=20mm/min
加工過程:
1.加工Φ24的圓柱
粗車直徑為Φ24mm的圓柱,毛坯為Φ40mm,分為3次加工得到 Φ24.9mm。再通過一次半精車,獲得直徑為Φ24mm的圓柱體。
2.加工Φ30的圓柱
粗車直徑為Φ30mm的圓柱,毛坯為Φ40mm,分為2次加工得到Φ30.9mm。 再通過一次半精車獲得直徑為Φ30mm的圓柱體。
3.加工Φ35的圓柱
因?yàn)槠渚纫驲a=12.5,我們不需要對其進(jìn)行半精車。因此只需要對其進(jìn)行一次粗車就可滿足其要求因而獲得了Φ35的圓柱。
R4的兩個圓角粗加工
毛坯尺寸為R6。
查有關(guān)手冊平面加工余量表得粗加工余量
ZN粗=6-4mm=2mm
ap=1mm
因此可以走刀2次。
進(jìn)給量: 見《切削手冊》
=62.3(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
按機(jī)床選取=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V=
關(guān)于機(jī)床功率檢驗(yàn)在非常重要的軸向部分已經(jīng)完成。考慮其在整個工作過程及其功能,此部分已經(jīng)初略驗(yàn)算,不再進(jìn)行書面描述。
選取Vc=62.3m/min ap=2mm f=1mm 4.2
3.7.3 銑削工藝
1選擇加工設(shè)備及工藝裝備
由于生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)故加工設(shè)置宜以通用機(jī)床為主輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
(1).粗銑銑26兩端面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題,采用立銑,選擇X52K立式銑床。選擇直徑D為50的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
(2).粗銑斜面通過專用夾具的角度轉(zhuǎn)化,選擇X52K立式銑床。選擇直徑D為50的C類可轉(zhuǎn)位端面銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
(3).粗銑鍵槽選用6的立銑刀,專用夾具和游標(biāo)卡尺。
3.7.4 鉆、擴(kuò)孔工藝
采用鉆孔后再鉸孔的方法加工12H11的孔,加工余量見下表。
根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻(xiàn)Ⅴ表4.2-2，按機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際轉(zhuǎn)速，取，，實(shí)際切削速度。
切削工時：，，，則機(jī)動工時為
第4章 鉆φ4孔夾具設(shè)計(jì)
4.1設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計(jì)一鉆小孔φ4孔。
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
4.2夾具設(shè)計(jì)
4.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動夾緊。
由零件圖可知：進(jìn)行加工前，外圓面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選外圓面平面、和側(cè)面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的螺旋壓塊來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
4.4.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得：
所以
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
4.3定位誤差的分析
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(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
⑴V形塊 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 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(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
由于工件采用V型塊定位Φ24mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經(jīng)過切削加工達(dá)到我們要求的定位尺寸。
五 附圖
一 制動器杠桿的零件圖
總 結(jié)
設(shè)計(jì)即將結(jié)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(shè)計(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，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(shè)計(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會，它將是我們踏入社會的關(guān)鍵一步
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)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畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)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(shù)上的一些難題，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
22
機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
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