推动架夹具设计说明书(钻锪孔)

第1章. 零件分析

1.1 零件的作用（参考P39）

图1所示系牛头刨床进给机构中的零件。027.0032+φmm 孔用来安装工作台进

给丝杠轴，靠近027.0032+φmm 孔左端处一棘轮，在棘轮上方即033.0016+φmm 孔装一

棘爪，033.0016+φmm 孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心

轮杠杆使推动架绕027.0032+φmm 轴心线摆动。同时，棘爪拨动棘轮，使丝杆转动，

实现工作台的自动进给。

图1 推动架 材料HT200

1.2 零件的工艺分析

由图1可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

由零件图可知，φ32、φ16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：

1.φ32mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ32mm 的两个端面及孔和倒角，φ16mm 的两个端面及孔和倒角。

2.以φ16mm 孔为加工表面这一组加工表面包括，φ16mm 的端面和倒角及内孔φ10mm 、M8-6H 的内螺纹，φ6mm 的孔及120°倒角2mm 的沟槽。 这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：

（1）.φ32mm 孔内与φ16mm 中心线垂直度公差为0.10；

（2）.φ32mm 孔端面与φ16mm 中心线的距离为12mm 。

由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

1.3 零件的技术条件分析

由零件图分析可知，推动架的技术要求如表1所示： 表1 推动架的技术要求

加工表面 偏差

mm

公差及精度等级 粗糙度Ra μm 形位公差 27φmm 的端面

IT13 12.5 0.1 A 16φmm 的孔 033.00+ IT6~9

3.2 50φmm 的外圆端面 IT7~9

6.3 32φmm 的孔 02

7.00+ IT8~9

6.3 35φmm 的左右端面 IT13

25 16φmm 的孔

019.00

+ IT6~9 3.2 第2章. 选择毛坯、确定毛坯尺寸

2.1 选择毛坯

根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.72kg 。生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于φ32mm 的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。

2.2 确定零件的加工余量

由参考文献可知，查得该铸件的尺寸公差等级CT为8～10级，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。

第3章. 机械加工工艺过程

3.1 基准的选择

3.1.1粗基面的选择

对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高

的不加工表面作为粗基准，从零件的加工分析得知，推动架应该以外圆作为粗基准。

3.1.2精基面的选择

选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择φ32的孔和φ16的孔作为精基准。

3.2 表面加工方法的选择

零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求。在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。

本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面、内孔、槽、油槽、圆角等，其加工方法如下：

（1）Φ32mm孔左端面：是重要表面，有粗糙度要求，也是定位基准面，先用铣刀进行粗加工，再精加工以达要求。

（2）Φ32mm孔右端面：是重要表面，有粗糙度要求，先用车刀进行粗加工，再半精加工以达要求。

（3）Φ32mm孔：是重要表面，可通过钻孔、扩孔加工达到要求。

（4）Φ16mm孔：表面粗糙度为3.2为重要表面,可钻孔、扩孔、铰孔及精铰以达到要求。

（5）Φ16mm孔两端面：不是重要表面，表面粗糙度Ra25，只要铸造完，再对其进行粗铣加工即可。

（6）上端Φ10mm孔：表面粗糙度Ra12.5，不是重要表面,只需钻孔加工即可

（7）上端Φ16mm孔：表面粗糙度Ra3.2，为重要表面，由于零件形状关系,考虑对其不便加工原因，可选择从上端Φ10孔进入用镗床进行镗孔。

（8）上端宽6mm深9.5mm的槽:不是重要表面,粗糙度要求为R12.5，用铣刀粗加工即可。

（9）Φ32mm孔上的滴油孔：不是重要表面，只需钻孔，锪倒角即可。

（10）Φ32mm孔内高度为2mm半径为3mm的油槽：不是重要表面，用拉刀进行加工就可达到要求。

（11）圆角：只有C1的圆角，可用立铣刀周铣出倒角。

3.3 拟定机械加工工艺路线

工艺路线方案一：

工序I 铣φ32mm孔的端面

工序II 铣φ16mm孔的端面

工序III 车φ10mm孔和φ16mm的基准面

工序IV 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z525 立式钻床加工

工序V 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z550立式钻床加工

工序VI 钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45°。选用Z525立式钻床

工序VII 钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工

工序VIII 钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工

工序Ⅸ拉沟槽R3

工序Ⅹ铣深9.5mm宽6mm的槽

工艺路线方案二：

工序I 粗车、半精车φ32mm孔的右端面，使表面粗糙度达到Ra6.3要求

工序II 钻，扩φ32mm孔使粗糙度达到Ra6.3，倒角45°

工序III 粗铣、半精铣φ32mm孔左端面，使表面粗糙度达到Ra6.3要求

工序IV 铣φ16mm孔的左右两个端面

工序V 粗铣、半精铣?27mm的端面，使粗糙度达到Ra6.3

工序VI 铣深9.5mm,宽6mm的槽，使表面粗糙度达到Ra12.5要求

工序VII 钻φ10mm通孔，使粗糙度达到Ra12.5

工序VIII 粗镗、半精镗φ16mm孔，使粗糙度达到Ra3.2

工序Ⅸ钻螺纹孔?6mm,攻丝M8

工序Ⅹ钻、扩、铰、精铰φ16mm的孔，使粗糙度达到Ra3.2

工序ⅩI 钻?6mm孔，锪120°倒角

工序ⅩII 拉沟槽R3

3.4 加工方案的比较与优化

上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm的孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm加工钻、扩、铰φ32mm,倒角45°，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰φ32mm,倒角45°，然后以孔的中心线为基准距离12mm 钻φ16mm的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便，并且方案二加工孔是在同一钻床上加工的因此，选择方案二是比较合理的。

第4章. 工序设计（工序130钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。）

4.1 选择加工设备

选择机床，根据工序特点选择机床。工序130钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工。

4.2 选择刀具、量具及夹具

4.2.1选择刀具

根据工序特点选择刀具。钻孔φ6mm.锪120°的倒角。用锥柄阶梯麻花钻，刀具采用高速钢复合钻头，直径d=6mm，120°锪刀。

4.2.2.选择量具

本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考《机械工艺手册》(P105,P114,P125)，选择如下：选择加工孔量具，因为孔的加工精度介于IT7～IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm～125mm的内径千分尺即可。

4.2.3选择夹具

该步工序钻孔、锪倒角需要专用夹具。

4.3 确定切削用量

本工序为钻φ6mm的孔，选用Z525立式钻床加工，刀具采用高速钢复合钻头，直径d=6mm，使用切削液。

1.确定进给量f

由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给

2.选用钻头磨钝标准及耐用度

根据《机械工艺手册》表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。

3.确定切削速度v

由表《机械工艺手册》5-132，σ=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.16mm/r。由表5-131，可查v=16m/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1041r/min。

4.4 确定工序尺寸

钻φ6mm孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8～IT9之间，粗糙度为25um。查《机械工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量。

钻孔：φ6mm

4.5 确定时间定额

钻一个φ6mm 深8mm 的通孔，基本时间T b 约为6s 。

钻φ6mm 平均单件时间约为：Tp 1=Ta+T b +T s +T r =6+10+7+4=27s

锪孔的基本时间T b 约为3s 。

锪120°的倒角平均单件时间约为：Tp 2=Ta+T b +T s +T r =3+0+4+2=9s

本工序的时间定额T=Tp 1+Tp 2=36s 。

第5章 夹具设计

5.1 本工序的加工要求与应限制的自由度

在加工φ6mm 孔时，要求孔的中心与右端面的距离为15mm ，粗糙度要求

较低，为25um ，对加工工序分析可知，至少需要限制X 、Y 、X 、Y 4个方向

的自由度。

5.2 确定定位方案及定位误差的分析与计算

5.2.1确定定位方案

出于定位简单和快速的考虑，选择孔φ32mm 和端面、孔φ16mm 为基准定

位，采取一面两销的定位方式可满足条件。大端面限制X 、Y 、Z 3个自由度，

短圆柱销可限制Y 、Z 2个自由度，菱形销可限制X 1个自由度，属于完全定位，

再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。

5.2.2定位误差的分析与计算

本工序采用孔φ32为基准在心轴上定位，心轴为水平放置，及φ32右端面为基准在夹具体上定位，这样定位很可靠，且使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用△D 表示。定位误差：设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。

造成定位误差的原因有两个:1、定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合误差△不。2、定位基准与限位基准不重合，产生基准位移误差△位（也叫定位副制造不准确误差）。

在使用销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

短圆柱销定位间隙引起的定位误差分析：

δ=D max - d min=ES - ei=0.025mm - 0.017mm=0.008mm

轴套定位间隙引起的定位误差分析：

δ=D max- d min=ES - ei=0.018mm - 0.012mm=0.006mm

标注公差应该为定位误差的1/5~1/3,因此，标注的尺寸公差可取

0.002mm。

5.3 夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计

图2 夹紧装置

如图所示，采用螺栓加紧，为了加紧方便，采用开口垫块。

本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。

钻削轴向力：

F i=C F k F f f y d0zf=1000×1.0×0.20.7×91=1021.5N

扭矩

T=C T d0zt f yt k t=0.305×80.8×1.0=0.92×10-6N*M

卡紧力为

F=Ff/(2μ)=1.41N

取系数S1=1.5 S2=S3=S4=1.1

则实际卡紧力为F’=S1*S2*S3*S4*F=28.4N

使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力.夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。

5.4 确定夹具的对刀（或导向）装置

导向装置的作用：保证刀具相对工件的正确位置，提高刀具系统的支撑钢性。本工序是钻φ6mm的孔，锪120°倒角，宜采用可换钻套进行导向，如图3（a）所示。

5.5 夹具上其它装置的设计

根据零件加工工序分析可知，钻模板采用固定式钻模板，如图3（b）所示。

圆柱销结构如图3（c）所示。

菱形销的结构如图3（d）所示。

（a）（b）

（c）（d）

图3 部分夹具零件

5.6 夹具技术条件的制定

根据工序加工要求，各零件加工完后，按装配图装配。夹具的技术要求如表4所示：

表4 夹具的技术要求

加工表面偏差

mm

公差及精度

等级

粗糙度Ra

μm

形位公差

基准端面IT7 0.4 0.1 A

mm的外圆端面IT7~8 0.4

32

IT7~8 0.4

菱形销的外圆面0

.0-

016

IT7~8 1.6

菱形销的右端外圆面0

011

.0-

5.7 夹具的操作说明

夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。在生产中，只需要松动螺帽，取出开口垫块，就可轻松取下和更换零件，然后再放入开口垫块，手动拧紧螺栓即可进行钻孔加工。锪倒角时更换可换钻套即可。

图4 钻床夹具

1—短圆柱销；2—螺帽M12；3—垫圈；4—开口垫块；5—可换钻套6—螺栓M3x5；7—螺栓M6x8；8—钻模板；9—菱形销；10—夹具体

参考文献

1、倪小丹主编.《机械制造技术基础》.清华大学出版社，2007

2、关慧贞主编.《机械制造装备设计》.机械工业出版社，2014

3、孟少农主编.《机械加工工艺手册》.机械工业出版社，1991

4、吴拓主编.《现代机床夹具设计》.化学工业出版社，2011

5、朱耀祥，浦林祥主编.《现代夹具设计手册》. 机械工业出版社出版，2010

6、《机械制造技术课程设计指导书》内部使用

心得体会

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次夹具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次夹具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次输出轴夹具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了输出轴夹具设计等课程所学的内容，掌握输出轴夹具设计的方法和步骤，掌握输出轴夹具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了夹具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情