手柄夹具设计设计

序言综合模块（机制工艺及夹具）课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

这次课程设计中，我所选的零件是“手柄”，完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计。

在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。

一、零件的分析及生产类型的确定1、零件的生产类型依设计题目知：Qn=5000件/年；结合生产实际，备品率α和废品率β可以取为α=5%,β=0.5%。

由此可得，该零件的生产纲领年件/5513 0.5%)(1 %)5(15000 )+)(1 +Qn(1=N =++⨯=βα 查表可知其属轻型零件，生产类型为中大批量生产。

二、 零件毛坯的设计1、 选择毛坯 根据生产纲领可知，手柄属中大批量生产，零件形状为全圆柱体，可选零件材料为45，毛坯制造选用铸造毛坯，这样毛坯与成品相似，加工方便，省工省料。

为了提高生产率，铸造方法选用砂型铸造，且为机器造型。

2、 确定毛坯尺寸适用于机械加工表面粗糙度Ra ≥1.6μm 。

Ra <6.3μm 的表面，余量要适当增大。

分析零件，各加工表面均为Ra ≥1.6μm ，因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可。

图2：根据零件尺寸计算的毛坯尺寸三、 零件的加工工艺设计1、 定位基准的选择本零件是不规则多孔零件体，其右端面是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选右端面为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

2、 零件表面加工方法的选择本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工，材料为45。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下：（1）、右端面右端面为精基准加工其它表面，表面粗糙度为Ra3.2mμ，加工方法为先粗车后精车。

（2）、左端面未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3mμ，由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量，所以选择先扩孔再铰孔即可达到要求。

（3）未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra3.2mμ，只需用φ6mm麻花钻直接在其位置钻孔即可。

（4）、公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6，加工方法可采用粗车——精车——精磨。

（5）、这两个孔用于联接油管，用于输通油液，密封性需要比较高。

连结部分采用螺纹联接。

由于毛坯中这两孔是铸为实心，所以此部分的加工为先锪沉头孔，然后在其位置钻φ13孔，接着扩孔到φ14深13mm。

3、拟订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使其零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工。

按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工序ⅰ机器砂型铸造毛坯；工序ⅱ检验，清砂；工序ⅲ热处理；工序ⅳ粗车外圆；工序ⅴ粗车左端面；工序ⅵ粗车右端面；工序ⅶ扩φ6孔；工序ⅷ扩2-φ4孔；工序ⅸ扩φ10孔；工序ⅹ精车外圆。

工序ⅹⅰ锪平φ26；工序ⅹⅱ精车内孔φ10；工序ⅹⅲ精车内孔φ13；工序ⅹⅳ锐边倒角。

工序ⅹⅴ检验。

4、工艺方案的比较与分析四、是分散工序，工艺安排合理，能满足用通用机床加工并达到精度的要求，除了选择万能性通用机床加工外，还要设计一些专用夹具，提高加工要求和质量工序设计1、选择加工设备与工艺装备（1）、选择机床根据不同的工序选择机床。

①工序ⅰ、ⅱ、ⅲ属于备坯阶段，不属于切削加工，由专门的车间负责。

②工序ⅸ粗车左端面，选用卧式车床就能满足要求。

本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140型卧式车床加工。

③工序ⅴ先锪φ30内孔面，再扩φ38内孔，精度要求不高，选用立式钻床进行加工。

④工序ⅵ粗车φ48外圆柱面，在切退刀槽。

加工中需要换刀具，刀架最好是换位的，所以选择CA6140最经济。

⑤工序ⅶ铰φ38内孔，内孔倒角，选钻床进行加工。

⑥工序ⅷ精车φ48外圆，选用CA6140进行加工。

⑦工序ⅸ钻3-φ9通孔，由于是通孔，刀具进给深度可以不严格控制，在其位置钻通孔即可。

选用立式加工中心，只要在专用夹具上设计好对刀块，然后执行程序就可以加工出3个φ9通孔了。

⑧工序x磨左端面，表面粗糙度Ra1.6mm，没有要求与中心线的垂直度，所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求。

⑨工序ⅹⅰ、ⅹⅱ加工进（出）油口孔，选用摇臂钻床进行加工。

⑩工序ⅹⅳ精磨φ48外圆，公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra1.6mm，精度要求比较高，所以这里选用外圆磨床进行加工。

（2）、选择夹具工序ⅳ选用三爪自定心卡盘。

工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ都选用专用夹具。

（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具。

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在车床上加工的工序一般选用硬质合金车刀。

切刀槽宜选用高速钢。

为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀架。

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在钻床上机加工的工序麻花钻，锪头钻，倒孔钻等。

（3）选择量具①加工部分的量具工序ⅳ卡尺；工序ⅴ卡尺；工序ⅵ卡尺；工序ⅶ卡尺；工序ⅷ卡尺；工序ⅸ卡尺；工序ⅹ卡尺；；工序ⅹⅰ卡尺，螺纹塞规；工序ⅹⅱ卡尺，螺纹塞规；工序ⅹⅳ千分尺。

②检验部分的量具检查内容测量工具砂眼、清砂是否干净、裂缝观察表面及磁力探伤；轴向尺寸卡尺；外圆径向尺寸外径千分尺；角度角度卡尺；孔内径内径千分尺；检查粗糙度专用仪器；检查配合表面精度专用仪器。

确定工序尺寸根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：“手柄”零件材料为45，毛坯的重量约为1.1千克。

生产类型为中批或大批，采用机械砂型铸造毛坯。

（1）、确定圆柱面的工序尺寸错误！未找到引用源。

φ38，φ30，φ11，3-φ9由于无特殊加工精度等，在满足其表面粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成。

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外圆柱面φ46h6和φ46：φ46粗糙度为Ra6.3,精度等级为IT14，考虑其长度为14mm,因为砂型铸造等级为IT14左右，能满足加工需求，因此直接铸造成型。

φ48h6所需精度要求高，需进行粗车—精车—精磨。

精车此时直径余量为0.9mm，精磨此时直径余量为0.1mm，剩下的粗车时直径余量为φ52.4-φ48-0.9=3.4mm，能满足加工要求，考虑φ48h6长度为40，精度等级为14，由铸造直接完成。

φ48h6的外圆柱面的加工余量表如下。

表3:φ48h6外圆柱面的加工工序尺寸（单位：mm ） 工序名称 工序双边余量工序公差 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 精磨0.1 IT6(0-0.016) φ48 0016.048-φ 精车0.9 IT7(0-0.025) φ48.1 0025.01.48-φ 粗车3.4 IT11(0-0.160) φ49 0160.049-φ 毛坯 F(0-3.6) φ52.4 8.14.52±φ(2)确定轴向工序尺寸如图4所示，图中尺寸均未标注公差，均按毛坯公差等级确定为IT14.图4：工序轴向尺寸L2工序尺寸按L1的工序尺寸确定。

粗车余量为2.8mm ，工序尺寸为102.5mm ，粗糙度精度为Ra6.3；精磨端面余量为0.5mm ，工序尺寸为102mm,粗糙度为Ra1.6。

L3和L4由铸造直接完成，L3=40mm,L4=14mm。

L6由锪φ30孔工序一次加工，L6=70mm。

L5由第一次扩φ38孔完成，L5=65mm。

五、夹具的设计本夹具是工序XI的专用夹具，所设计的夹具装配图如附图3所示，夹具体零件图如附图4所示。

有关说明如下：1、工件的定位（1）、定位方案本工序加工要求保证的位置精度主要是φ11中心线与φ26沉头孔平面的交点F到A面的尺寸94IT14；即mm43594±。

根据基准重.0合原则，应选端面A为主要定位基准。

该工序钻斜孔时受力不大，但受力不平衡，所以要实现完全定位，在此可以用“一面两孔”定位原则，已知端面A为主要定位基准，然图6：工件的定位与夹紧后可以再选φ38孔和下面的φ9孔作为定位孔。

端面A可以限制3个自由度，φ38孔与定位销配合可以限制2个自由度，φ9孔与定位销配合可限制1个自由度，即实现完全定位。

（2）计算定位销尺寸（a ） (b)图7：定位销φ38孔选用圆柱销定位，φ9孔选用菱形销定位。

下面只计算定位销的配合尺寸，其余尺寸按标准查表。

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、确定两销中心距按IT14查表，得φ9孔的公差为0.36mm ，φ38孔的公差为0.62mm 。

取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5，则φ9孔的中心偏差为mm 072.05136.0=⨯，φ38孔的中心偏差为mm 124.05162.0=⨯。

那么两孔中心距偏差为mm LD 098.02124.0072.0=+=δ。

两孔偏差较大，那么两销中心距的偏差为mm LD Ld 033.0098.03131=⨯==δδ。

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、确定圆柱定位销直径尺寸1d取 mm k d 018.0002.0138632++==φφ错误！未找到引用源。

、确定菱形销宽度b 和B 值如图7（b ）所示的菱形销。

查表可得b=4mm ， B=7mm错误！未找到引用源。

计算菱形销的直径尺寸2dmm D b Ld LD 116.09)033.0098.0(42)(22min 2=+⨯⨯=+≈∆δδ mm D d 884.8116.09m in 222φφ=-=∆-=取偏差为g6，查表得121.0131.0005.0015.029884.8----==φφd mm上述式中的：min 2∆——削边销与孔配合的最小间隙，单位为mm;b ——削边销的宽度，单位为;Ld LD δδ,——分别为工件上两孔中心距公差和夹具上两销中心距公差，单位为mm ；2D ——工件上削边销定位孔直径，单位为mm ；2d ——削边销直径尺寸，单位为mm 。

2、 夹紧装置入图8所示，这是专门设计的夹紧元件。

参见夹具装配图，把夹紧元件套入零件的外圆柱面，然后顺时针旋转将套筒的两翼卡入夹具体的契形口中，契形口是按一定角度设计的，可让两翼受力时产生摩擦力而自锁，达到夹紧作用。