夹具设计说明书
题目：杠杆夹具设计
专 业班 级姓 名指导老师时 间
09机制 2012年11月
：机械设计制造及其自动化 ： ：张文阔 ：尹成龙、王睿 ：
目录
一 、工件及加工工序介绍
1零件的作用 .................................................... 错误！未定义书签。 2零件的工艺分析与加工任务 ........................ 错误！未定义书签。 二 、工艺规程的设计
1 确定毛坯的制造形式....................................................................错误！未定义书签。
2基面的选择.......................................................................................错误！未定义书签。
3工艺表面加工方法的选择................................................................错
误！未定义书签。
4 确定工艺路线 ........ ...............................................................错误！未定义书签。
5 工艺方案的比较和分析............................................................错误！未定义书签。
6 选择加工设备及刀、量、夹具................................................错误！未定义书签。
7 所铣工序的切削用量选择.......................................................错误！未定义书签。 三 、夹具设计
1定位基准的选择 ............................................ 错误！未定义书签。
2切削力及夹紧力的计算 ................................ 错误！未定义书签。 4参考文献......................................................... 错误！未定义书签。 附件：
1、零件毛坯图 ................................................. 错误！未定义书签。 2、零件图.......................................................... 错误！未定义书签。 3、总装配图 ..................................................... 错误！未定义书签。
一、工件及加工工序介绍
（一）零件的作用
题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。
(二)零件的工艺分析
加工任务：工序1，铣杠杆的Φ40mm顶面，要保证侧底面到底面54-0.300mm
要求。现分述如下：
本夹具用于在立式铣床上，加工Φ40mm的顶面，采用底面的定位方式。定位X、Y的转动和Z的平动。用固定V型块和移动V型块夹紧，用螺钉锁紧。要加工的主要工序包括：精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ25(H9)的孔，钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、精铣Φ30凸台的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra10um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ10(H7)孔为Ra5m、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.2mm（A）、0.015mm(A)。Φ0.03mm25（H7）孔的垂直度。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)钢球检查。
二、工艺规程的设计
(一)、确定毛坯的制造形式。
零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于中批量生产，而且零件的轮廓尺寸适中，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的精密熔模铸造。
查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：
图1各加工表面表面总余量
加工表面 Ф40mm的上下
平台
宽度30mm的平
台
Ø30mm的凸台上下面 Φ10(H7)孔 Φ8（H7）孔 Φ25（H9）孔
基本尺寸
54 54 15 10 8
25
加工余量等级
E E E E E E
加工余量数值(mm) 说明
1 1
1
加工上下底面
加工上表面 凸台上下面 加工内孔 加工内孔 加工内孔
(二)、基面的选择
（1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。
（2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H7)的孔作为精基准。
（三）、工件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有：精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、精铣Φ30凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下： 1、 Φ40mm圆柱的顶面及30mm凸台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra10，
采用精铣的加工方法，并倒1*45d度倒角。
2、 Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采
用精铣的加工方法，并倒1*45d度倒角，Ø30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用精铣的加工方法。
3、 钻Φ10(H7)内孔：公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为
0.1µm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。
4、 钻Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra2.5，采用钻孔
→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。
5、 钻Φ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra2.5，采用钻孔→
粗铰→精铰的加工方法。
(四)、确定工艺路线
1、工艺路线方案一：
铸造 时效 涂底漆
工序Ⅰ：精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台 工序Ⅱ：精铣Ф40mm的下底面，保证Ф40mm高度工序Ⅲ：精铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序Ⅳ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。 工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。
工序Ⅶ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。 工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。 工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。 工序Ⅺ：检验入库。
2、工艺路线方案二：
铸造 时效 涂底漆
工序Ⅰ：精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。 工序Ⅱ：精铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。 工序Ⅳ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。
工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。 工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。 工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。 工序Ⅺ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：检验入库。
（五）：工艺方案的比较和分析：
上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。 （六）：选择加工设备及刀、量、夹具
由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。
精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X5012立式升降铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=50mm的套式面铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。
精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X5012立式升降铣床，刀具选D=50mm的套式面铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。
钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。采用Z550型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。
扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。采用立式Z550型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。
铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z550型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。
钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。
钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。
粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到Φ9.96mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。
精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型钻床，选
择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。
粗铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。
精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。
（参考资料和文献均来自：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）
（七）：确定切削用量
工序1：精铣Φ40顶面。 1、加工条件
工件材料：灰铸铁，精密熔模铸件。
加工要求：精铣Φ40上顶面，保证侧底面到Φ40mm底面54-0.300mm。 机床：X5012立式铣床（查《机械制造工艺手册》）。
刀具：根据机械加工工艺师手册，选择套式面铣刀，精铣Φ30凸台面，铣刀直径可根据铣削深度ap、铣削速度vc、进给量af，按一下公式计算确定：精铣平面选用ap=0.1~1mm，选ap=1mm，aw=40mm由于铸件加工余量（+1.8mm），查《金属机械加工工艺员手册》，精度为E。 套式面铣刀：D=(1.4~1.6)a w=56~64 式中：D为铣刀直径，aw为铣削宽度。
根据表21.2，端铣刀直径选择50mm，根据表21.4套式面铣刀规格（GB1115-85），齿数Z=14。
2、铸造件在表面粗糙度许可的要求下，通过一次精铣就能达到尺寸要求，故一次进行铣削。此时，在确定好铣削量的同时，使刀尖避开工件表面的铸硬度，精铣ap=1mm,，一次加工成形。 3、进给量的选择
查金属切削手册，套式面铣刀铸造件的进给量精铣fz=0.2mm/r。
4、切削速度
查金属切削手册，由于精铣铸造件时，切削负载和载荷加小，故V应取较大值。精铣20m/min。
5、铣刀直径和工作台的进给量 查金属切削手册，D=50mm则
精铣：ns=1000*20/3.14*50=127.38r/min，取ns=130r/min 按机床X5012立式升降铣床选取 n=130r/min V=3.14*50*130/1000=20.14m/s
当n w=130r/min时，工作台的每分钟的进给量fm，
fm=fz*Z*aw=0.2*14*130=364m/min
6、切削工时
查《金属切削手册》，选l精铣tm
40mm,l112mm,l23mm
ll1l2
94.5/3640.2596min fm
二、夹具设计
（一）定位基准的选择
由零件图可知，精铣铣Φ40上顶面要以其底面和Φ40外轮廓作为定位基准，用固定V型块和移动V型块对工件进行夹紧，采用手动夹紧螺钉夹紧。
（二）切削力及夹紧力计算
刀具：高速钢套式面铣刀，Φ40mm，z=14 主切削力：
1.140.721.140.9
Fz9.81CfzaeafDapz
9.815040
1.14
0.02
0.72
50
1.14
1143448
0.9
水平进给分力：Fe0.85Fz2930.8N
计算夹紧力时考虑到安全系数K1.31.01.31.21.01.01.02.34 因采用两个V型块夹紧，所以为防止工件移动，理论夹紧力为
FwKFzsin（/2）/2
2.342930.8sin（90/2）/20.259698.78N
。
其中，
0.2·90
因为螺钉M16的许用夹紧力为10300N，故本夹具可安全工作。
参考文献
[1] 王秀伦，边文义等. 机床夹具设计. 北京：中国铁道出版社，1984.
[2] 孙巳德. 机床夹具图册. 北京：机械工业出版社，1983. [3] 孟少农. 机械加工工艺手册第2 卷. 北京:机械工业出版社，1991.
[4] 张耀宸. 机械加工工艺设计手册. 北京:航空工业出版社，1987. [5] 杨昂岳.，邹湘军等. 机械制造工程学. 长沙:国防科技大学出版社，2004.
[6] 彭如恕，周荣安等. 现代工程制图. 北京:国防工业出版社，2006.
[7] 寇尊权，王多. 机械设计课程设计. 北京: 机械工业出版社，
2008.
[8] 杨叔子. 机械加工工艺师手册. 北京:机械工业出版社，1997.
[9] 谢铁邦，李柱等. 互换性与技术测量. 武汉:华中科技大学出版社，2008.
[10] 上海柴油机厂工艺设备研究所. 金属切削机床夹具设计手册. 北京:机械工业出版社， 1984.
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