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1、 凸轮钻床夹具设计机械制造技术课程设计 凸轮钻床夹具设计 姓名： 学号： 班级：级机械 班 指导教师：目 录1概述32被加工零件的结构特点及指定工序的加工要求42.1凸轮工件结构的特点42.2工件指定工序的工艺过程分析53 设计方案的讨论7 3.1.“一面+三个支承钉”定位73.2“一面两销”定位84 夹具结构特点的论述95 定位误差的计算116 夹具的主要技术条件及优缺点的分析13 6.1.夹具的主要技术条件136.2夹具的优缺点分析137 夹具主要零件技术条件的分析158 编写夹具非标零件的加工工艺规程16 8.1.夹具体的加工工艺路线168.2.定位心轴的加工工艺路线179 小结1910
2、 主要参考资料20 凸轮钻床夹具设计1.概述机械制造技术课程设计是在学习了机械制造技术或同类课程（含机床夹具设计的内容），及其它一些相关的专业课程之后，安排进行的一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，也为今后毕业设计及未来从事的工作提供了经验。现针对铸造出来的凸轮进行钻孔并攻螺纹的工序。凸轮主要是用来实现间歇运动的构件，它能将连续的转动转化为推杆的间歇运动，可以任意拟定从动件
3、的运动轨迹，在机械工程中应用较为广泛。在设计凸轮机械加工工艺过程时要设计出各工序的夹具定位和夹紧方案，选择合适的加工方法，合理安排工艺路线，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度等用来保证其加工质量，提高加工精度。2被加工零件的结构特点及指定工序的加工要求2.1凸轮工件的结构特点凸轮零件图如下：结合设计题目中凸轮的图纸可知，该凸轮为盘形凸轮，凸轮由于需要推动推杆做往复间歇运动，因此凸轮下部分的小圆弧是近休止角对应的弧段，上部分的大圆弧是远休止角对应的弧段，凸轮两侧轮廓的形状则是使推杆完成推程和回程的曲线。凸轮尺寸较大，因此凸轮做成辐条式的，中部是挖空的状态，减轻质量，成本较低
4、，载荷较小，传动方便。该凸轮有两个搭子和两个方搭子，均需铣削成平面，便于加工孔以及凸轮与其他装置的接触和连接。凸轮由于要安装轴上，以便能够传动，所以凸轮中间有轮毂，该凸轮只需应用于轻载的场合，依靠螺钉将凸轮固定在轴上即可，因此，需要加工螺纹孔，而加工螺纹孔时需要先钻孔，这就要求所钻孔的周边材料均匀，因此，轮毂外侧应铸造出平面，使加工孔时不至于倾斜。由凸轮图纸知，其材料为HT20-40，是铸铁，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。毛坯是通过铸造获得的。加工后的技术要求有外轮廓侧面与轮毂孔轴线的平行度公差，搭子孔轴线与轮毂孔轴线的平行度公差，搭子孔与轮毂孔的中心
5、距公差，轮毂孔和搭子孔的极限偏差，搭子高度公差，圆弧的圆度公差等。2.2工件指定工序的工艺过程分析根据凸轮图纸知，该零件为大批生产，所设计的夹具应符合这一要求。本设计题目要求的工序操作为第7步工序钻M10-6H螺纹孔的小径，攻M10-6H螺纹。夹具设计好之后，摇臂钻床利用钻模板上的钻套导引麻花钻先开始钻孔，由于加工M10的螺纹孔，要先钻螺纹孔的小径，查表知，标准螺纹M10对应的小径孔直径为8.6mm,所以应选用的钻套内孔直径为8.6mm，之后再将工件从夹具体上拆除，攻螺纹。 该道工序应满足以下加工要求： M10-6H螺纹孔的轴线与左端面的尺寸为13mm,由于未标注公差，可查表按IT13级精度取
6、其公差为0.27mm, 所以尺寸可以化为130.135mm ； 由于M10-6H螺纹孔的轴线与孔轴线加工时很难相交，会交错，所以M10-6H螺纹孔的轴线对孔轴线的对称度应有公差，查表知该对称度未注公差值为0.5mm. M10-6H螺纹孔要保证6H的孔公差带范围。完成以上三个方面的加工精度要求需要有较合适的定位夹紧方案，由于在工序7之前已经完成了孔和搭子孔的加工及其两端面的加工，所以初步有两种定位夹紧方案如下： 以“一面+三个支承钉”定位，其中一面为与孔左端面贴合的定位面；三个支承钉分别置于凸轮外轮廓线上。采用这种方案而未选择V型块定位主要是因为凸轮的两段弧对应的圆心角太小，不宜采用V型块。 该
7、方案的夹紧则使用两个螺柱，其中一个使孔左端面与夹具定位面贴紧，另一个使三个支承钉与凸轮外轮廓牢固在一起。 以“一面两销”定位，其中一面为与孔左端面贴合的定位面；一销为定位心轴，置于孔中；另一销为削边销，置于左边的搭子孔中。 夹紧则用夹紧螺母将心轴另一端（带有螺纹）拧紧，使其靠在孔右端面即可。3设计方案的讨论 由以上的分析可知，该工序的定位和夹紧有以下两种方案“一面+三个支承钉”定位和“一面两销”定位。两种方案均可以限制住工件的六个自由度，但各有优缺点。现分别对这两方案做如下的分析比较以确定最佳方案。3.1“一面+三个支承钉”定位方案 该“一面+三个支承钉”定位方案中，一面是与孔左端面贴合的定位
8、面，限制3个自由度；三个支承钉分别置于凸轮外轮廓线上，限制剩下的3个自由度。因为凸轮的两段弧对应的圆心角太小，不宜采用V型块，所以才使用这种定位方案。 该方案的夹紧需要使用两个螺柱，其中一个让工件压紧在定位面上，另外一个使三个支承钉与凸轮外轮廓紧贴在一起，限制余下的三个自由度。 该方案虽可以将凸轮的六个自由度限制住，但有很多缺点如下： 夹紧元件多而复杂，占用空间大，使夹具体庞大，使用的铸铁材料较多，制造麻烦，成本较高。 由于凸轮的外轮廓在此工序之前还只是铸造出来的，未经磨削，所以，定位精度差。 该零件是大批生产，而定位后的夹紧调整过程繁多，操作复杂，拆卸不便，很耗费时间，降低了生产效率。3.2
9、“一面两销”定位方案 以“一面两销”定位，其中一面为与孔左端面贴合的定位面，限制3个自由度；一销为定位心轴，置于孔中，限制2个自由度；另一销为削边销，置于左边的搭子孔中，限制1个自由度。 夹紧是利用心轴另一端的螺纹与夹紧螺母旋合拧紧，使定位面紧靠在孔左端面上，另外削边销可限制工件绕心轴的转动的自由度，这样工件定位和夹紧过程完成。 该定位方案有很多优点如下： 夹紧元件单一而且结构简单，夹紧可靠，使夹具体的结构也很简单，制造简便，经济合理。 所选用的定位基准都是已加工过的表面，而且选用的定位基准与设计基准重合，基准不重合误差为0，定位精度高。 当一个工件的此工序完成后，只需将夹紧螺母拧松，将开口垫
10、圈拿出，即可安装加工下一个零件，操作简单，拆卸方便，消耗的工时少，减少了工人的劳动量，大大提高了生产效率，适用于大批生产。综上所述，“一面两销”定位方案是最合适的选择。4夹具结构特点的论述由以上分析知该夹具定位方案应选用“一面两销”定位，这就决定了该工件的夹具具有下列结构特点： 夹具其中在一个销为定位心轴，心轴与孔配合的部分应该铣削出一个小平面，这是因为加工M10-6H螺纹孔时，麻花钻会伸进孔内一小部分。定位心轴的轴环的台肩面起定位面的作用，轴环的另一台肩面与夹具体贴合，因此夹具体在该处应加工一个凸台。心轴与夹具体配合处的末端应该加工成螺杆，上面应有垫圈和双螺母将心轴夹紧在夹具体上。垫圈与夹具
11、体配合，所以夹具体在该处也应该有一凸台，以减少加工面的尺寸大小。 定位心轴的另一段在与孔配合后的末端也应该加工成螺杆，上面应该有开口垫圈和夹紧螺母，便于将心轴夹紧在工件上。开口垫圈是为了方便拆卸工件，以便于凸轮的大批生产。这就要求夹紧螺母能够通过凸轮的孔。 夹具的另一销为削边销，置于左边的搭子孔中，而削边销应与夹具体上的孔配合，使削边销固定在夹具体上。由于凸轮相应的尺寸关系，夹具体的板上与左边的搭子孔对应处应该铸造出拔模的圆柱，再加工其端面，然后再加工孔。夹具体放钻模板处应与钻模板配作加工两个螺纹孔和两个圆锥孔，便于放置销钉和锥销，以固定钻模板，钻模板在被加工M10-6H螺纹孔对应处应放置钻套
12、，由于凸轮是大批生产，选择可换钻套。 夹具体由于高度较高，应加肋板，防止刚度不足带来定位误差；而且在夹具体与放夹具的基准面接触处应该凸出两个面，便于减少对夹具体底面的精加工。5定位误差的计算 定位误差模型如下：如图为一批凸轮工件，两搭子孔及其两端面，孔及其两端面均加工合格。今按图示的“一面两销”定位方案，用的心轴和的削边销以及心轴的轴环的台肩面定位，在摇臂钻床上麻花钻通过钻套的导引钻M10-6H的孔，孔中心线距离端面的距离为130.135mm。为满足下列要求：1） 孔M10-6H轴线的位置尺寸130.135mm。2） 孔M10-6H轴线对孔轴线的对称度公差T（c)=0.5mm。 试分析计算定位
13、误差。 解：除孔极限偏差尺寸由麻花钻相应尺寸保证外，现分别分析上面两个加工精度参数的定位误差。1） 孔M10-6H轴线的位置尺寸130.135mm的定位误差：设计基准为工件左端面，定位基准也为工件左端面（靠近心轴的定位工作端面），基准重合，所以基准不重合误差；又因为调刀基准为与工件左端面接触的轴环定位面，所以基准位移误差，所以定位误差。2） 孔M10-6H轴线对孔轴线的对称度公差T（c)=0.5mm的定位误差：该对称度的设计基准是孔轴线，定位基准也是孔轴线，二者重合，所以基准不重合误差 ；调刀基准为定位心轴的轴线，按调整螺母时工件内孔与定位心轴可在任意边接触的一般情形考虑，则基准位移误差 (0
14、.084+0.084+0)mm=0.168mm，所以，定位误差=0.168mm0.5 mm,而=1/3，说明定位误差只占工序公差的1/3.因此,综合（1）、（2）知，该定位方案满足要求。6夹具的主要技术条件及优缺点的分析6.1夹具的主要技术条件1.进入装配的零件及部件，均必须具有检验部门的合格证方能进行装配。 2.零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等。 3.装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀。4.圆锥销装配时应与孔应进行涂色检查，其接触率不应小于配合长度的60%，并应均匀分布。5.本夹具为专用夹具。6.2夹具的优缺点分析优点：1.本夹具
15、采用“一面两销”定位，夹紧元件单一而且结构简单，夹紧可靠制造简便，经济合理，定位精度高。 2.工件夹紧采用开口垫圈，当一个工件的此工序完成后，只需将夹紧螺母拧松，将开口垫圈拿出，即可安装加工下一个零件，操作简单，拆卸方便，消耗的工时少，减少了工人的劳动量，大大提高了生产效率，适用于大批生产。 3.夹具体精加工面处加工有凸台，以减小加工面的面积。 4.放削边销的圆柱凸台利用拔模，方便铸造，然后再精加工，节省材料，经济方便。 5.利用可换钻套，当一批工件钻孔完成后，可继续用该夹具进行攻螺纹，利用率高，成本低廉，有益于大批量生产。缺点：1.由于需要钻的孔的位置较偏，夹具将工件定位后，可能会引起夹具体
16、往另一边偏斜，因此加了肋板。 2.由于采用“一面两销”定位方案，这就要求对夹具体的加工精度要求严格。而且夹具体结构稍微复杂一点，夹具体铸造难度较大。7夹具主要零件技术条件的分析心轴的技术条件：1.未注圆角半径R=2mm.2.两轴端中心孔为A5.3.调质处理 2628HRC夹具体的技术条件：1.铸件需人工稳定化处理。2.铸件需经人工时效处理。3.定位销孔需配做。4.未注圆角为铸造圆角。5.不允许有气孔，夹渣 ，缩松，沙眼，等铸造缺陷。6.对销孔及其底面有小形位误差、高表面质量的要求；对底面有较高的平面度和较小粗糙度要求。定位销的技术条件：1. 需要经过严格的质量检验合格后方能采购。2. 对底面有
17、较高的平面度和较小粗糙度要求。8编写夹具非标零件的加工工艺规程8.1夹具体的加工工艺路线工序号工序名称工序内容机床设备1铸铸造2热处理人工时效处理，消除内应力3铣精铣下端面平面铣床4铣铣与钻模板贴合的面平面铣床5铣铣24孔的左端面平面铣床6铣铣24孔的右端面平面铣床7铣铣10H6定位销孔端面平面铣床8钻与钻模板配作钻两锥销孔摇臂钻床9钻钻两销钉螺纹孔M6至内径摇臂钻床10钻10H6定位销孔至9.7摇臂钻床11铰10H6定位销孔至尺寸摇臂钻床12攻攻两销钉螺纹孔M6至尺寸13钳去毛刺14检验15清洗8.2定位心轴的加工工艺路线工序号工序名称工序内容机床设备1下料选用19045mm毛坯，用三爪卡盘
18、夹紧工件2热处理人工时效处理，消除内应力3粗车将毛坯粗车成左边轮廓至尺寸83，留2mm加工余量CA6141车床4半精车车倒角2455半精车车M20外螺纹至大径CA6142车床6精车精车余下的已粗加工部位至尺寸CA6143车床7车车24mm与40mm之间的退刀槽CA6144车床8车螺纹车M20外螺纹至尺寸9精车精车40mm左端面CA6145车床10粗车将工件掉头，三爪卡盘卡在24mm圆柱面上，粗车另一端至尺寸10，留2mm加工余量CA6146车床11半精车车倒角245CA6147车床12半精车车M12外螺纹至大径13半精车车40mm外圆柱面14精车精车余下的已粗加工部位至尺寸15车车28mm与4
19、0mm之间的退刀槽16车螺纹车M12外螺纹至尺寸17铣选用R3的圆角铣刀，铣削28mm外圆柱面及锥面至尺寸6mm18钳去毛刺19检验20清洗9 小结 经过这两周的不懈拼搏，以及老师和各种参考书的帮助，我终于顺利完成了这次夹具设计。机械制造课程设计让我受益匪浅，经过这门课的学习，我将大学里所学的各种专业课的知识融合在一起，第一次全面的运用已学知识进行自主设计，初步具备了各种设计分析能力。此外，我还顺道温习了cad绘图，公差，机械制图等各门课程，学会了融会贯通，能够正确的分析实际情况中遇到的形位公差，定位误差，加工要求等等，我掌握了零件的加工过程分析、工艺的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查
20、相关手册、选择使用工艺装备，提高了自己的设计能力以及独立思考的能力，为我在未来的工作和学习中提供了丰富的经验。10主要参考资料1 冯鹤敏主编.机床夹具设计课程设计参考资料.上海理工大学.2 卢秉恒主编.机械制造技术基础.机械工业出版社.3 甘永立主编.几何公差与检测.上海科学技术出版社.4 陈秀宁、施高义编著.机械设计课程设计（第四版）.浙江大学出版社.5 瞿元赏、裘文言主编.机械制图.高等教育出版社.6机床夹具设计课程设计参考资料 . 上海理工大学A boxer that only has front legs refuses to let his disability hold him b
21、ack as he charges across a beach with his four-legged pals.一条只有两条前肢的拳师犬不愿让残疾成为前进的障碍，他同其他四条腿的伙伴们一同在海滩上尽情狂奔。In an adorable video showing his first trip to the beach, Duncan Lou Who can been seen excitedly galloping along the sand and paddling in the water.这段可爱的视频展现了名叫Duncan Lou Who的狗第一次来到海边的场景，他兴奋地在沙滩
22、上飞奔、或是趟水嬉戏。His exciting day trip was filmed by Panda Paws Rescue, a Washington state-based charity that cares for Duncan and other dogs with special needs.这段视频由位于华盛顿州的慈善组织Panda Paws Rescue拍摄，该组织专门照料Duncan以及其他有特殊需求的狗。Despite only having front limbs, the boxer is able to not only balance, but also run
23、 really fast and play with the other dogs that joined him for the outing.虽然只有两条前肢，Duncan不仅能让自己保持平衡，还能快速奔跑，和其余同他一起远足的狗 狗玩耍。He was born with deformed back legs, which were later removed to make the dog more comfortable. Duncan出生时，它的后肢就是畸形的，此后为了让他舒服些,只能进行截肢。His owners, who posted the video on YouTube,
24、said he has a wheelchair but doesnt like to use it.主人们将视频传到了YouTube上，他们说有一把供Duncan使用的轮椅，但是他并不爱用。We let him be free and just walk on his two legs. There is some slow motion in this video, but none of the video has been sped up, this gives you an idea of how fast Duncan really it, his owners said. “我们
25、让他自由地用两条腿行走。视频中有些特意制作的慢镜头，但是没有任何一处做过加速处理，你们可以通过视频感受到Duncan跑得有多快。”主人们说。The thrill of running through the surf was clear to see, as Duncan raced people and dogs across the sand, with his tail wagging excitedly. Duncan踏着浪花，在沙滩上同其他人及狗赛跑，还兴奋地摇着尾巴，他的喜悦之情显而易见。Duncans owners have described him as a trooper,
26、 adding on charitys Facebook page: Hes happy, healthy and as far as he knows, normal too.主人们用“骑兵”一词来形容Duncan，他们在组织的Facebook中写道：“他很快乐，也很健康；而且在他自己看来，他是条正常的狗。”It would be the best if he had four legs, of course, but his body wasnt built to have back legs and thats OK. He and we have just adapted. “他如果能
27、有四条腿当然最好，但是他天生就失去了后肢，这也没什么关系，无论是他还是我们都已经适应了这一点。” Im thankful to PSG for giving me the opportunity to continue but I feel now is the right time to finish my career, playing at the highest level. If you had told me as a young boy I would have played for and won trophies with my boyhood club Manchester
28、 United, proudly captained and played for my country over one hundred times and lined up for some of the biggest clubs in the world, I would have told you it was a fantasy. Im fortunate to have realised those dreams.To this day, one of my proudest achievements is captaining my country. I knew every
29、time I wore the Three Lions shirt, I was not only following in a long line of great players, I was also representing every fan that cared passionately about their country. I am honoured to represent England both on and off the pitch.I wouldnt have achieved what I have done today without my family. I
30、m grateful for my parents sacrifice, which made me realise my dreams. I owe everything to Victoria and the kids, who have given me the inspiration and support to play at the highest level for such a long period. I also want to thank Simon Fuller and his team for their continued support. I want to th
31、ank all my team-mates, the great managers that I had the pleasure of learning from. I also want to thank the fans who have all supported me and given me the strength to succeed. Nothing will ever completely replace playing the game I love, however I feel like Im starting a new adventure and Im genuinely excited about what lies ahead. Im fortunate to have been given many opportunities throughout my career and now I feel its my time to give back.第 21 页 共 21 页