(最新版)机械制造毕业论文305614

河南农业大学

设计题目 __工艺装备课程设计

班级_______XXXX ________ 设计小组_______XXXX _ _

指导老师_____XXXX ____ _

完成日期 2010_年 5_月__20_日

《工艺装备设计》课程设计

评阅书

机械制造与自动化专业__073__班，第__3__小组的课程设计《旋转套钻床夹具》、《液压缸体车床夹具》、《液压缸体铣或镗床夹具》已完成，组成文件如下：

1.说明书共 32 份

2.工艺文件共_ _份

3.图纸共 9 张

其中_ A3_号图纸 6 张

A4 号图纸 3 张

_ _号图纸张

4．成绩评定

旋转套钻床夹具

液压缸体车床夹具

液压缸体铣或镗床夹具

指导老师签定___________

《工艺装备设计》课程设计任务书

一、设计课题名称：

二、指导老师：

三、设计要求

小组合作完成零件的工艺分析、夹具结构设计与相关计算；完成夹具总装配图、设计说明书各一份（每个小组完成钻、车、铣或镗夹具各一套，装订成一册）。

四、设计依据

1、零件图

2、设备参数

3、生产钢领

五、参考资料

1、肖继德主编《机床夹具设计》机械工业出版社

2、浦林祥主编《金属切削机床夹具设计手册》机械工业出版社

3、孟宪林主编《机床夹具图册》机械工业出版社

六、设计内容及工作量

（一）设计内容

1、分析产品零件的工艺性，画出产品零件图、工序图。

2、分析产品零件的装夹，确定定位与夹紧等工艺方案

3、计算定位误差

4、工件在夹具上加工的精度分析

5、设计整套夹具的结构方案，绘制夹具装配图及夹具零件图，（装配

图应电脑绘图）

6、非标零件图的绘制

7、撰写课程设计的说明书。（应阐述整个设计内容，有关文字说明的计算，图文并茂，文字通畅）

（二）工作量

1、夹具装配图一份

2、夹具零件图一套

3、课程设计说明书一份

（三）设计进度

1、熟悉图纸查阅资料 0.5天

2、确定工艺方案及有关计算 1天

3、绘制夹具装配图、零件图 2.5天

4、撰写课程设计说明书 1天

七、说明书的格式和装订要求

（一）课程设计封面（全文统一格式）

（二）课程设计评定书（全文统一格式）

（三）课程设计任务书（指导教师下发）

（四）课程设计目录

（五）课程设计正文

（六）课程设计总结

（七）参考资料

（八）设计图纸

目录

前言 (1)

第1章机床夹具概述 (2)

第2章工件的定位及定位元件 (4)

2.1 工件在夹具中的定位 (4)

2.2 定位误差分析 (5)

第3章工件的夹紧和夹紧装置 (6)

3.1 夹紧装置的组成 (6)

3.2 夹紧力的确定 (6)

第4章夹具体及分度装置 (8)

4.1 夹具体 (8)

4.2 分度装置 (8)

第5章阀体零件工艺分析 (10)

5.1 零件的功用、材料和性能 (10)

5.2 形体分析 (10)

5.3 技术要求分析 (11)

5.4 零件的加工工艺性分析 (12)

5.5 安排加工工艺路线 (12)

第6章阀体零件的车床夹具设计 (14)

6.1 车床夹具的主要类型 (14)

6.2车床夹具的设计要点 (14)

6.3阀体零件的车床专用夹具的加工误差分析 (16)

6.4阀体零件的车床夹具的加工误差分析 (17)

第7章阀体零件的钻床夹具设计 (18)

7.1钻床夹具的主要类型 (18)

7.2钻模的设计要点 (19)

7.3阀体零件的钻床专用夹具的总体设计 (19)

参考文献 (22)

结束语 (23)

前言

这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。

此次课程设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、CAD制图外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。

通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力…学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书?并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。

由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望陈老师给予批评和指正！

毕业设计第五小组

第1章机床夹具概述

在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。

1．1机床夹具的组成

1、定位装置其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。

3、对刀或导向装置其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。

4、连接原件其作用是确定夹具在机床上的正确位置。

5、夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。

6、其他元件或装置是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。

1．2机床的分类

机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。

1、按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹

具，拼装夹具。

2、按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿

轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其

他机床夹具。

按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。

1．3工件的装夹方法

工件装夹的方法有两种：

1、将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上

2、将工件装夹在家具上

采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。

采用夹具装夹工件有如下优点：

a、保证加工精度，稳定加工质量

b、缩短辅助时间，提高劳动生产率

c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”

d、改善工人的劳动条件，降低生产成本

第2章工件的定位及定位元件

2．1 工件在夹具中的定位

（1）工件的定位的基本原理

●六点定则

用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。

六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。

●限制工件自由度与加工要求的关系

工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。

在工件定位时，以下情况允许不完全定位：

a．加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。

b．毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。

c．加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。

夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。

基准、对定位元件的基本要求

a.定位基准的选择

定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。

b.对定位元件的基本要求

足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。

（2）工件定位方式及其定位元件

a.工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为

主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。

b.工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。

此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。

c.工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形

块、定位套和半圆套。

2.2 定位误差的分析

造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差△b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差△y 。

基准不重合误差△b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。

基准位移误差△y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。

第3章工件的夹紧和夹紧装置

3．1夹紧装置的组成

(1)夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。

a.动力装置产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧

力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机

动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、

电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。

b.夹紧装置传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到

工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧

装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中

间传力机构。

(2)、夹紧装置的设计要求

夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：

a.夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。

b.夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹

紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。

c.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，

越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。

d.具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，

并且省力。

3.2 夹紧力的确定

(1)夹紧力方向的确定

a.夹紧力应朝向主要的定位基面。

b.夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。

(2)夹紧力作用点的选择

a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。

c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

(3)夹紧力大小的估算

理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。

估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。

估算的步骤：

a.建立理论夹紧力F J理与主要最大切削力F P的静平衡方程：F J理=Ф (F P)。

b.实际需要的夹紧力F J需，应考虑安全系数，F J需=KF J理。

c.校核夹紧机构的夹紧力F J是否满足条件：F J>F J需。

第4章夹具体及分度装置

4．1夹具体

（1）夹具体毛坯的类型

a.铸造夹具体

b.焊接夹具体

c.锻造夹具体

d.装配夹具体

e.型材夹具体

（2）夹具体应满足的几本要求

a.应有足够的强度和刚度。

b.力求结构简单及装卸工件方便。

c.结构工艺性好。

d.排除切削方便。

e.在机床上安装稳定可靠。

f.具有适当的精度和尺寸稳定性。

4．2分度装置

（1）分度装置的类型

a.回转分度装置。回转分度装置是指工件在一次装夹中，通过夹具的

某些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工

的分度装置。

b.直线分度装置。是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动

工件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装

置。

（2）回转分度装置的组成

1) 回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。

a. 固定部分固定部分是整个装置的基础，常与夹具体连接成一体。

b. 转动部分转动部分是分度时随之转动的元件，实现工件的转位。

c. 对定机构对定机构的作用是转位分度后，确保其转动部分相对固

定部分的位置，得到正确定位，实现分度要求。

e. 锁紧机构锁紧机构是分度对定后将转动部分和固定部分紧固在一

起，减小加工时的振动，确保分度装置的工作精度。

2)分度对定机构

a.钢球对定机构

b.枪栓式圆柱销对定机构

c.手拉式菱形销对定机构

d.齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构

f.杠杆操作单斜面对定机构

3)锁紧机构当分度对定好之后，必须将转盘锁紧，以增强分度装置的

刚度和稳定性。

第5章阀体工艺性分析

5．1 零件的功用、材料和性能

该阀体是一个管道控制阀，通过一处外螺纹，一处带螺纹孔的方形壁与其他物体连接。顶部内螺纹是用来安装控制阀门，利用阀门来控制液体的开关以及流量的大小。

阀体的材料是灰铸铁HT350，其抗拉强度大于350MPa。

灰铸铁有很多优良性能：

第一，铸造性能好，灰铸铁熔点低、流动性好。

第二，减振性好，石墨割裂了基体，阻止了振动的传播，并将振动能量转变为热能而消失。

第三，切削加工性能好，片状石墨割裂了基体，使切削容易脆断，且石墨有减振的作用，减少了刀具的磨损。

第四，缺口敏感性低。

5．2形体分析

此零件是阀体，从零件图上看，阀体左端通过螺柱和螺母与阀盖连接，形成球阀容纳阀芯的φ43空腔，左端的φ50H11圆柱形槽与阀盖的圆柱形凸缘相配合；阀体空腔右侧φ35H11圆柱形槽，用来放置球阀关闭时不泄露流体的密封圈；阀体右端有用于连接系统中管道的外螺纹M36×2，内部阶梯孔φ28.5 、φ20与空腔相通；在阀体上部的φ36圆柱体中，有φ26、φ22、φ18的阶梯孔与空腔相通，在阶梯孔内容纳阀杆、填料压紧套；阶梯孔顶端90°扇形限位凸块，用来控制扳手和阀杆的旋转角度。

从尺寸上分析，阀体的结构形状比较复杂，标注尺寸很多，这里仅分析其中主要尺寸，其余尺寸读者自行分析。

以阀体水平轴线为径向（高度方向）尺寸基准，注出水平方向的径向直径

尺寸φ50、φ35、φ20和M36×2等。同时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸56。

以阀体垂直孔的轴线为长度方向尺寸基准，注出铅垂方向的径向直径尺寸φ36、M24×1.5、φ22H11、φ18H11等。同时还要注出铅垂孔轴线与左端面的距离21。

以阀体前后对称面为宽度方向尺寸基准，注出阀体的圆柱体外形尺寸φ55、左端面方形凸缘外形尺寸75×75，以及四个螺孔的定位尺寸φ70。同时还要注出扇形限位块的角度定位尺寸45°±30'。

5.3 技术要求分析

尺寸精度：阀体的尺寸精度中Φ50，Φ35的精度为IT7。尺寸41的公差是0.06，精度为IT9。尺寸43的公差是0.039，精度是IT8.尺寸21的公差是0.05，精度是IT9. 尺寸Φ22，Φ20的公差是0.033，精度是IT8. 尺寸5的公差是0.18，精度是IT13. 尺寸Φ18的公差是0.027，精度是IT8. 尺寸56的公差是0.12，精度是IT10.

位置精度:指零件的各表面之间相互位置精度。Φ20和Φ35的同轴度应达到设计要求。四个螺纹孔对Φ35的轴线的位置度也应达到设计要求。

表面粗糙度：零件的各表面的粗糙度应达到设计要求的粗糙度Ra值。

热处理性能：作用零件的使用要求，其材料性能是很重要，对加工切削也有很大影响。

5.4 零件的加工工艺性分析

此零件是阀体，主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、内螺纹和沟槽等，而且加工的内表面比外表面多，就带来了许多困难：

（1）孔加工是在零件的内部进行，切削情况不易直接用眼睛来观察；

（2）切屑不易排出，冷却液难以注入切削区域；

（3）当加工时，壁厚比较薄，加工时容易产生变形；

（4）内孔的测量要比外圆难，尤其是小孔。

就阀体零件来说：

（1）该工件是以左端面和轴线为基准，根据基面先行的原则，第一道工序应以右端面外圆定位加工左端面及内孔。

（2）因阀体零件的壁厚较薄，在各道工序夹持工件时应注意防止变形。

（3）该工件内孔Φ20和Φ35有同轴度要求，所以在加工时Φ20、Φ35应在一次装夹内完成加工。

（4）该工件螺纹孔4-M12对Φ35的轴线有位置度要求，所以在加工4-M12螺纹孔时，应设计专用钻模，才能保证位置度的要求。

5.5 安排加工工艺路线

在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；

大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。

阀体零件的加工工艺路线安排如下：

（1）铸造毛坯

（2）时效处理

（3）车左端面，粗、半精、精镗孔Φ35、Φ43、Φ50；钻、粗铰、精铰Φ20（4）调头，车右端面，车孔Φ28.5；车右端外圆表面，倒角；车M36×2螺纹

（5）车上端面，镗孔Φ18、Φ22、Φ26，车Φ孔24.3；车M24螺纹

（6）钻—攻4-M12螺纹

（7）铣凸台

（8）检查

（9）包装入库

第6章阀体零件的车床夹具设计车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。

6.1 车床夹具的主要类型

（1）安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动

定心式车床夹具在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。

（2）安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。

由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以阀体零件在车床上加工用专用夹具。6. 2车床夹具的设计要点

（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求

当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具