杠杆工艺和工装夹具课程.doc

武 威 职 业 学 院

机械制造与自动化 专业（专科）
毕业设计（论文）

题 目 杠杆工艺和工装设计
姓 名 向学校
学 号 xxxxxxxxxxxx
指 导 老 师 学习
完 成 日 期 2013.10.30
教 学 系 xxxxx

摘要
本设计的零件为杠杆零件，选用45号钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采钻床加工。通过对零件的分析，此工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。
关键字：钻床加工;杠杆零件;尺寸精度

目录
摘要 I
关键字 I
目录 II
前言 1
1.毕业设计的目的 2
2 毕业设计的基本任务与要求 2
2.1设计基本任务 2
2.2、设计要求 2
2.2.1工艺设计的设计要求 2
3 毕业设计说明书的编写 2
3.1基本任务 2
3.2设计要求： 3
3.3生产纲领 3
3.4零件图审查 3
4任务实施 4
4.1设计任务 4
4.2 设计方法和步骤 6
4.3 夹紧装置的设计 9
4.4 导向装置的设计及其他装置结构.夹具体的确定 10
4.5 绘制夹具结构图 11
4.6 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 11
4.7 夹具精度分析与计算 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16

II

前言
本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了三年来所学的的理论知识，还使我们把所学的理论知识运用到实际操作中。理论结合实际从而达到对理论知识更加的巩固与理解，为我们走向社会打下坚实的基础。
本次设计主要步骤：杠杆零件夹具设计、设计夹具装置、导向装置、确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合、夹具精度分析和计算、杠杆零件工艺设计、确定毛坯、确定工艺内容。

1.毕业设计的目的
机械制造技术课程设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：培养工程意识、训练基本技能、培养质量意识、培养规范意识。
2 毕业设计的基本任务与要求
2.1设计基本任务
(1)绘制零件图一张；
(2)编制机械加工工艺规程卡片一张；
(4)编写设计说明书一份；
(5)收集资料,为夹具设计做好准备；
(6)进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案
2.2、设计要求
2.2.1工艺设计的设计要求
(1)保证零件加工质量,达到图纸的技术要求；
(2)在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率；
(3)要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全；
(4)尽可能采用国内技术和装备；
(5)工艺规程应正确，清晰,规范化,标准化的要求；
(6)工艺规程应满足规范化、标准化要求。
3 毕业设计说明书的编写
说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书.杠杆零件工艺设计与工装设计。
3.1基本任务
（1）绘制零件图一张；
（2）编制机械加工工艺规程卡片一张；
（3）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。
（4）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。
3.2设计要求
（1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求；
（2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率；
（3）要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施；
（4）尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装备；
（5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰；
（6）工艺规程应满足规范化、标准化要求；
（7）夹具设计保证工件的加工精度；
（8）提高生产效率；
（9）工艺性好、使用性好、经济性好。
3.3生产纲领
生产纲领的计算与生产类型的确定
生产类型
生产纲领（件/年）
小批生产 中型零件（0.5~150kg)
10~200
3.4零件图审查
有零件图知，杠杆的加工主要是两端面、Φ28H7孔、Φ10H9和Φ11孔加工，夹具的设计主要是保证上下两端面平面度和两孔的平行度要求。
3.4.1了解零件的功用及技术要求
熟悉用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和功用，审查图样的完整性和正确性
3.4.2分析零件的结构工艺性
（1）零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面：
①零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理；
②各加工表面的几何形状应尽量简单；
③有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工；
（2）零件的工艺过程如下：
模锻成形，（Φ28锻成Φ22）其余实心；
①退火，消除残余内应力；
②数控铣，铣左边两平面，再钻铰Φ28H7孔，用平虎钳定位和装夹；
③数控铣，铣右边两平面，用平虎钳定位和装夹；
④钻孔，用专用钻夹具加工Φ10H9和Φ11孔；
⑤数控铣，铣36准；
⑥数控铣，割开4.75槽；
⑦去毛刺.
⑧检验。
4任务实施
4.1设计任务
（1）加工工件零件图，完成设计钻、扩、较杠杆Φ10H9孔和Φ11孔的钻床夹具。
（2）生产类型：大中批量生产。
（3）毛胚：模锻件。
模锻是利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法.模锻与自由锻相比,具有生产率高,锻件外形复杂,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等优点,但模锻件质量受设备能力的限制一般不超过150kg,锻模制造成本高.模锻适合中小锻件的大批量生产.模锻方法较多,常用的有锤上模锻.
（4）工艺内容：先铣端面,后完成钻、扩、较Φ10H9孔和Φ11孔，工序如图4.2所示。该工序所用设备为Z525立式钻床。

（5） 工序的加工要求：
工序I :先将锻件毛坯件进行调制处理；
工序II:以毛坯料的下表面为粗基准，进行对要加工Φ10H9上表面进行铣削加 工，然后掉头，再以刚加工表面为精基准，加工上表面；
工序III：用麻花钻钻Φ10H9孔，扩宽，铰孔；
工序IV：掉头加工另外一个表面；Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距为（80±0.20）mm；
工序V:钻Φ28H7孔，Φ10H9孔和Φ28H7孔平行度允差Φ0.30mm；
工序VI:Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距为（80±0.20）mm；
工序VII：见零件卸下，用V型架为定位元件，对Φ11孔进行加工，使得Φ11孔与Φ28H7孔中心距为（15±0.25）mm；
工序VIII：卸下工件，去毛刺，检验；
4.2设计方法和步骤
4.2.1夹具类型的确定
及条件可知,工件的外形轮廓尺寸小,重量轻,加工要求不高,生产批量不大.因此,设计的夹具不宜复杂,在保证质量和提高生产率的前提下,尽量简化结构,做到经济合理.根据被加工部位 的分布情况,拟采用翻转式钻夹具(快换钻套).
4.2.2定位装置的设计
（1） 定定位方案特点,其定位方案有两种:
方案一:如图1所示,以Φ28H7孔及一组合面(K面与Φ10H9孔下端面组合)为定位面,限制工件的五个自由度,以Ф10H9孔端外缘毛胚一侧为防转定位面,限制工件Z自由度.该方案由于尺寸88MM的公差大,定位不稳定,定位误差大.
方案二:如图2所示,以孔Ф28H7及端面K定位,限制工件5个自由度,以Ф11孔外缘定位,限制Z自由度.为增强刚性,在Ф10H9孔下端,增设一辅助支承.由于定位精度未受尺寸88MM的影响,定位误差小.比较上述两个方案,方案二为最佳方案.

图1 方案一

图2方案二
(2)选择定位元件
（1)选用带台阶面的定位销,作为Ф28H7孔及其端面定位的定位元件其结构和尺寸按要求确定.
(2)以Ф10H9孔端面外缘定位,采用的定位元件有两种形式:
①选用可调支承钉作为以Ф10H9孔外缘定位的定位元件,其结构和尺寸按表3.19和表3.20确定,它可限制Z自由度.该方案可克服毛胚精度对定位精度的影响,在使用过程中根据每批毛胚的精度进行调整.
②采用移动Ｖ形块为定位元件,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影响,但受夹具结构限制,并且结构复杂,布局较难.Ｖ形块除定位作用外,还有夹紧作用,根据本工件的结构特点,易引起工件的变形.
比较上述两种形式,确定采用第一种形式.

图3 定位件的选择
(3)定位误差分析计算
加工Ф10H9,要求保证中心距尺寸(80±0.20)mm及两孔轴线平行度0.30mm.
①计算中心距尺寸(80±0.20)mm定位误差△ο为
△ο=△B+△ν由图4.4可知,△B=0
基准位移误差△ν等于定位销与定位孔的最大间隙值Xmax,销孔配合代号为Ф28H7,Ф28H7为Ф28,Ф28g6为Ф28 .
于是 Xmax=Dmax-dmin=28.021—27.98=0.041（mm）
△D=△Y=Xmax=0.041（mm)
其中：m =0.4mm
△Dm=1/3m=0.13（mm)
则 △D∠△Dm
该定位方案满足要求。
②计算Φ10H9与Φ28H7两孔轴线的平行度定位误差。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
由基准位位移误差定义可知 △Y=△1+△2
1是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在一次安装中加工出的，其误差很小，也是可忽略不计△2=0。
因此 △D=△B+△Y=0
定位误差的允许值允△D =1/3m=1/3*0.3=0.10（mm)
显然 △D〈△D允
因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度0.3mm的加工要求。
2）加工Φ11孔，要求保证孔距尺寸（12±0.25）mm的定位精度。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
而△Y与加工Φ10H9孔时相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。
△D=△Y=0.41（mm)
其中：m=0.5mm
Dm=1/3m=1/3*0.5=.0.167(mm)
显然 △D〈△Dm
该定位方案满足要求。
由于上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。
4.3 夹紧装置的设计
4.3.1夹紧机构
根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜复杂，采用螺旋夹紧方式。螺栓直径暂用M12，为缩短装卸工件的时间，采用开口垫圈。
4.3.2夹紧力的计算
（1）加工Φ10H9时受力分析，加工时，钻削轴向力F与夹紧力F1同向，作用在定位支承上，而钻削扭距T1则有使工件紧靠于可调支承之势，所用钻头直径小，切削力矩不大。因此，对加工此孔来说，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力校核。
（2）加工Φ11孔,加工时，钻削轴向力F有使工件绕O点旋转的趋势，而钻削扭矩T2又有使工件翻转的趋势，为防止上述两种趋势的发生，夹具的夹紧机构具有足够的夹紧力和摩檫力矩，为此需进行夹紧的校核。
①钻削轴向力F
F=9.81N
设f=0.25mm，已知d0=11mm其余参数查文献[5]得：
F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.866=2167.15（N）
②钻削力距T2
T=9.81=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866（N·m）
③使工件转动的转距T3和使工件翻转的力距M0
T3=FL
M0=F0L1
式中：F0为翻转力，F0=T2/L1，L1为翻转力臂，L1=L=d0/2—D0/2
得T3=FL=2167.15×0.015=32.51（N·m）
M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（N·m）
④防转夹紧力F3和防转夹紧力F3
根据力学平衡原理：
F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0
其中，r为当量摩檫半径，查表得：
r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm)
得
F3=KT3/2rf=1.5×32.51/2×0.018×0.15=9.30.56(NF3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N)
⑤夹紧机构产生的夹紧为F3。
根据初步选用螺栓直径为M12mm,由参考文献[9]查得，采用M12的螺栓十，许用夹紧力F3=5800N。F3〈F3”，显然M12螺栓无法满足要求。现改用M16螺栓，许用夹紧力F3=10500N，F3〉F3”。M16螺栓可满足夹紧要求，同时，M16螺母的最大直径也小于定位孔Φ28H7的尺寸，不妨碍工件的装卸。
4.4 导向装置的设计及其他装置结构.夹具体的确定
4.4.1加工Φ10H9孔导向装置的确定
为适应钻、扩、铰的要求，现选用快换钻套及与之相适应的衬套，它们的主要尺寸和结构由表1和表2选取.具体尺寸如表1所示。
表1 快换钻套及衬套尺寸

钻套端面至加工面间的距离一般取（0.3~1）d(d为钻头直径），取8mm.
4.4.2加工Φ11孔的导向装置的确定
为维修方便，不采用固定钻套，而选用可换钻套，它们的主要尺寸和结构由参考文献[1]选取。其主要尺寸如表2所示。
表2 可换钻套及衬套尺寸

钻套端面至加工表面的距离，选取原则与ΦH9孔相同，因加工精度低，为排屑方便取12mm.
各导向件至定位元件（Φ28H7孔中心）间的位置尺寸公差按工件相应公差的1/2~1/5选取。因此，它们分别为（15±0.05）mm,(80±0.05）mm，10H9孔钻套轴心线对基准面垂直度允差Φ0.05mm,Φ11孔钻套轴心线对基准面平行度允差Φ0.05mm.
4.4.3其他装置的确定
为便于排屑，辅助支承采用螺旋套筒式；为便于夹具的制造和维修，钻模板与夹具体的联接采用装配式。夹具体采用开式，使加工、观察、清理切屑均方便。
4.5 绘制夹具结构图
具结构图一般分两步，首先对夹具精度进行分析和计算后，若需修改的，修改后再按国标绘制夹具图。
4.6 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合
夹具技术要求和有关尺寸，公差配偶和是根据教材和、有关资料，手册规定的原则和方法确定的，本例的技术要求和公差配合如下：
4.6.1技术要求
⑴定位元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为0.03mm。
⑵导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为0.05mm
⑶导向元件（件11）与夹具底面（F）的平行度误差允许值为0.05mm
4.6.2公差配合
⑴Φ10H9孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为：
Φ26H7/n6（衬套—钻模板） Φ18H7/g6(钻套—衬套)
⑵Φ11孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为：
Φ26H7/n6（衬套—钻模板） Φ18H7/g6(钻套—衬套
⑶其余部分的公差配合代号及精度不要求。
4.7 夹具精度分析与计算
由图可知，所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸（15±0.25）mm，尺寸（80±0.2）mm，尺寸14mm及Φ10H9孔和Φ28H7孔轴线间平行度误差0.30mm等四项。其中尺寸14mm和尺寸（15±0.25）mm要求较低，不必验算，其余各项精度要求分别验算如下：
⑴尺寸（80±0.2）mm；
⑵定位误差△D，由前计算可知△D=0.041mm；
⑶定位元件对底面的垂直度误差△A=0.03mm
⑷钻套与衬套间的最大配合间隙△T1=0.033mm；
⑸衬套孔的距离公差△T2=0.1mm；
⑹衬套轴线对底面（F）的垂直度误差为△T3=0.05mm；
⑺麻花钻与钻套内孔的间隙X=0.050；
可得：
J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X
= 0.04+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050
=0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26
因而夹具能保证尺寸这项加工要求。
同理可完成Φ10H9孔轴线对Φ25H7孔轴线的平行线误差为0.30mm的精度校核。
由于夹具设计的各部分分析与计算已进行，结果符合要求，在结构草图的基础上，绘制正式的总装配图。
结论
经过两个月的分析零件、在设计时通过查阅资料使得了解的知识面更广、范围更大，在查阅时了解有关机械方面的书，从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验。
经过这次毕业设计，让我巩固了以前所学的知识它的全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步的兴趣，并让我主观上认识了加工过程中如何找定位，，也为我以后的工作打下了很好的基础。这篇毕业设计虽然已经完成了，但由于本人缺少实际经验，在实际利用中次设计肯定还存在不少的问题，需要改进。希望老师能给我提点意见和建议从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验，理论知识与实际操作是相辅相。

致谢
在这里，在这本设计即将完成之际，我要感谢一直帮助我的徐宝导师，他们在我的设计中给了我很多的指导，在一些对我来说比较艰深，比较把握不了方向的地方，给予了我指示，帮我除去了许多不必要的麻烦,在这里表示真挚问候和真诚感谢。

参考文献项目
[1]主编：吴熊彪，《机械制造技术课程设计》，浙江大学出版社，2005
[2]主编：薛源顺，《机床夹具设计》，北京：电子工业出版社，2003
[3]主编：李启炎，《计算机绘图（初级）AUTOCAD2004版》，同济大学出版社，2004
[4]主编：夏凤芳，《数控机床》，高等教育出版社，2002.7
[5]主编：艾兴、肖诗刚，《切削用量简明手册》，北京出版社
[6]主编：成大先，《机械设计手册》北京：机械工业出版社
[7]主编：甘永立，《几何量公差与检测》上海：上海科学技术出版社，1993
[8]主编：苏建修，《机械制造基础》 北京：机械工业出版社，2001
[9]主编：《机床夹具手册》 上海：上海科学技术出版社，1990
[10]主编：许德珠，《工程材料 》北京：高等教育出版社，2001
[11]主编：陈于萍，高晓康，《互换性与测量技术》北京：高等教育出版社，2002
[12] Mastri A R. Neuropathy of diabetic neurogenic bladder[J]. Ann Intern Med, 1980, 92(2):316-318

目 录

第一章 总 论 1
1.1项目背景 1
1.2项目概况 3
1.3结论与建议 6
第二章 改造的意义和必要性 8
2.1 项目实施的背景 8
2.2 项目实施的意义和必要性 8
第三章 改造方案 12
3.1 技改前情况 12
3.2 改造方案 12
第四章 场址方案 14
4.1 场址所在位置现状 14
4.2 场址建设条件 14
第五章 技术方案、设备方案与工程方案 18
5.1 技术方案 18
5.2 主要设备方案 26
5.3 工程方案 28
第六章 主要原材料、燃料供应 29
6.1 主要原材料供应 29
6.2 燃料供应 29
第七章 总图运输与公用辅助工程 30
7.1 总图布置 30
7.2 公用辅助工程 31
第八章 节能篇 33
8.1 项目节能设计规范 33
8.2 建设项目能源消耗种类和数量分析 35
8.3 项目所在地能源供应状况分析 35
8.4 主要节能措施 36
8.5 节能效果分析 37
第九章 环境影响评价 38
9.1 厂址环境条件 38
9.2设计依据 38
9.3项目建设对环境的影响 38
9.4项目运营期对环境的影响 39
9.5 环境影响评价 40
第十章 劳动安全卫生与消防 41
10.1 设计依据 41
10.2安全卫生防范措施 41
10.3 消防设施 42
第十一章 组织机构与人力资源配置 44
11.1 组织机构 44
11.2 人力资源配置 44
第十二章 项目实施进度与项目招标 45
12.1 建设工期 45
12.2 项目实施进度表 45
12.3 项目招标 46
第十三章 投资估算与资金筹措 48
13.1项目总投资规模 48
13.2资金来源及投资使用方案 49
第十四章 财务分析 50
14.1 项目财务内部收益率、总投资收益率、投资回收期等指标的计算和评价 50
14.2 项目经济效益分析 52
第十五章 风险分析 56
第十六章 研究结论与建议 58
16.1 研究结论 58
16.2 建议 59

17