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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計說明書 機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：制定刀架零件（圖5-20）的加工工 藝，設(shè)計鏜?32H7孔的車床夾具 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 12-3 學(xué) 號： 1230120316 姓 名： 劉萌萌 指導(dǎo)教師： 張中然 機械工程系 2015年11月20日 目錄 序言 1 第1章 零件的分析 2 1.1 刀架的用途 2 1.2 刀架的工藝分析： 3 1.3 確定刀架的生產(chǎn)類型 3 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 4 2.1 確定加工方案 4 2.2 用查表發(fā)確定加工余量 4 2.2.1 計算各工序尺寸的基本尺寸 4 2.2.2 確定各工序尺寸的公差及其偏差 5 2.3 擬定刀架工藝路線 6 2.3.1 定為基準的選擇 6 2.3.2 表面加工方法的確定 6 2.3.3 加工階段的劃分 7 2.3.4 工序的集中與分散 7 2.3.5 工序順序安排 7 2.2.6 8 2.4 切削用量、時間定額的計算 11 2.4.1 切削用量的計算 11 2.4.2 時間定額的確定 13 第3章 車床專用夾具設(shè)計 15 3.1 定位方案 15 3.1.1 確定定位元件 15 3.1.2 定位誤差的分析 15 3.1.3 定位元件的配合尺寸 15 3.2 確定導(dǎo)向裝置 15 3.3 確定夾緊機構(gòu) 16 3.3.1 夾緊力的計算 16 3.3.2 確定定位元件之間及定位元件與工件之間的尺寸 16 設(shè)計體會 18 參考文獻 19 II 序言 機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉： 1.能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 3.會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。 就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。 第1章 零件的分析 1.1 刀架的用途 通過給刀架上緊緊定螺絲，來達到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的，但刀架外圈與刀架內(nèi)孔是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。刀架在工作時，靜力平衡。該刀架零件，用來安裝刀架，形狀一般，精度要求較高，零件的主要技術(shù)要求分析如下： 由零件圖可知，零件的底座底面、端面、孔有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是說其余的表面不需要加工，只需按照鑄造時的精度即可。底座底面的精度為Ra1.6，端面精度為Ra6.3, ?32孔的精度要求為Ra1.6，?6孔的精度要求為Ra3.2，孔內(nèi)表面精度要求為Ra12.5，孔內(nèi)表面精度為Ra6.3、底面精度為Ra3.2。 圖1-1 1.2 刀架的工藝分析： 該刀架的各項技術(shù)要求如下表所示： 表1-1 加工表面 尺寸偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度(um) 形位公差(mm) 刀架左端面 60 IT13 6.3 ?32孔內(nèi)表面 IT8 1.6 孔 IT8 3.2 孔內(nèi)表面 IT13 6.3 孔底面 IT13 3.2 孔 IT13 12.5 刀架底面 IT13 1.6 該刀架結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般類零件。主要加工表面有Φ32孔內(nèi)表面，要求其軸線與底面的平行度滿足0.01mm，其次就是；φ11、φ16和φ6孔通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。 1.3 確定刀架的生產(chǎn)類型 本課程設(shè)計刀架的生產(chǎn)類型定為中批量生產(chǎn)。 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定加工方案 查閱《機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表2-40，對于基本尺寸為，公差為0.039mm,其公差等級為IT8。再由表1-7，確定其加工方案為粗鏜—半精鏜—精鏜。 2.2 用查表發(fā)確定加工余量 毛坯總余量：由表2-1和2-5，對于中批量生產(chǎn)，砂型機造型，取尺寸公差等級為10級，加工余量等級為G級，這是底、側(cè)面的加工余量等級。砂型鑄造孔的加工余量等級降低一級選用，其加工余量等級為CT10級，RMA-H級。再由表2-4查得，每側(cè)的加工余量數(shù)值為3mm,故毛坯孔的加工總余量為。 精鏜余量 半精鏜余量 粗鏜余量 (表2—29) 2.2.1 計算各工序尺寸的基本尺寸 精鏜后工序基本尺寸為（設(shè)計尺寸）；其他各工序基本尺寸依次為： 半精鏜 32-0.3=31.7mm 粗鏜 31.7-3.7=28mm 毛坯 28-2=26mm 2.2.2 確定各工序尺寸的公差及其偏差 工序尺寸的公差按加工經(jīng)濟精度確定： 精鏜：IT8,公差值為0.039mm(表2—40)； 半精鏜：IT9 (表1—7)；公差值為0.062mm(表2—40)； 粗鏜： IT11（表1—7）；公差值為0.160mm(表2—40)； 毛坯：CT10;公差值為2.6mm(表2—3)。 工序尺寸偏差按“入體原則”標注： 精鏜：；半精鏜： 粗鏜：； 毛坯孔： 工序尺寸及公差計算表（表1-2） 工序名稱 工序余量 工序尺寸 工序公差 工序尺寸及偏差 精鏜 0.3 32 0.039 半精鏜 3.7 31.7 0.062 粗鏜 2 28 0.160 毛坯 6 26 2.6 刀架的毛坯圖如下圖所示 圖1-2 2.3 擬定刀架工藝路線 2.3.1 定為基準的選擇 1.粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準。根據(jù)零件圖所示，應(yīng)選刀架底座上表面和右端面為粗基準，以此加工刀架底座底面和左端面以及其它表面。 2.精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面和左端面為主要的定位精基準，即以刀架的下底面和左端面為精基準。 2.3.2 表面加工方法的確定 根據(jù)刀架零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 表1-3 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 刀架左端面 IT13 6.3 粗銑 孔內(nèi)表面 IT8 1.6 粗鏜—半精鏜—精鏜 孔 IT8 3.2 鉆—粗鉸—精鉸 孔內(nèi)表面 IT13 6.3 鉆—擴 孔底面 IT3 3.2 鉆—擴—鉸 孔 IT12 12.5 鉆—擴 刀架10460底面 IT13 1.6 粗銑—精銑 2.3.3 加工階段的劃分 該刀架加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工、精加工加工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（刀架底面和左端面）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗鏜孔，鉆、、孔。 在半精加工階段，完成半精鏜孔，粗鉸孔，擴、孔。 在精加工階段，完成精鏜孔，精鉸、孔以及M8內(nèi)螺紋的加工。 2.3.4 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排刀架的加工工序。該刀架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用工序集中原則可以提高生產(chǎn)率；而且可以減少工件的裝夾次數(shù)，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。 2.3.5 工序順序安排 1.機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——刀架底面和左端面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工刀架底面和左端面，再加工各孔。 2．熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該刀架在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。 3．輔助工序 在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該刀架工序的安排順序為：熱處理—基準加工—粗加工—半精加工—精加工。 2.2.6 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了刀架的工藝路線 表1-4 工 序 號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 工 藝 裝 備 1 粗銑底面 以刀架底座的上表面為粗基準加工刀架的下底面 臥式銑床X61 銑刀、銑床專用夾具、游標卡尺 2 粗銑左端面 以刀架右端面為粗基準加工刀架的左端面 臥式銑床X61 銑刀、銑床專用夾具、游標卡尺 3 精銑底面 進一步精加工底面 臥式銑床X61 銑刀、銑床專用夾具、游標卡尺 4 精銑左端面 進一步精加工左端面 臥式銑床X61 銑刀、銑床專用夾具、游標卡尺 5 鏜?32孔 以下底面為精基準粗鏜、半精鏜、精鏜?32孔 車床T68 鏜刀、車床專用夾具、游標卡尺 6 鉆?6孔 以左端面為精基準鉆、粗鉸、精鉸兩個?6孔 立式鉆床532 鉆頭、鉆床專用夾具、游標卡尺 7 鉆?11孔 以左端面為精基準鉆、擴四個?11孔 立式鉆床532 鉆頭、鉆床專用夾具、游標卡尺 8 鉆?16孔 以左端面為精基準鉆、擴、鉸四個?16孔 立式鉆床532 鉆頭、鉆床專用夾具、游標卡尺 9 攻M8螺紋 以左端面為精基準攻M8內(nèi)螺紋 臥式車床CA6140 絲錐、車床專用夾具、游標卡尺 10 去毛刺 去除加工后鑄件表面的毛刺 鉗工臺 平銼 11 中檢 對半成品的尺寸進行中期檢驗 塞規(guī)、百分表、卡尺等 12 熱處理 刀架?32孔局部淬火、低溫回火 淬火機 13 磨削加工 磨削刀架底面和左端面 平面磨床M7120A 砂輪、磨床專用夾具、游標卡尺 14 清洗 清洗加工后的刀架 清洗機 15 終檢 對最終成品進行尺寸上的檢驗 塞規(guī)、百分表、卡尺等 2.4 切削用量、時間定額的計算 在這只計算粗鏜—半精鏜—精鏜φ32孔此工序的切削用量和時間定額。 2.4.1 切削用量的計算 粗鏜階段 （1）背吃刀量的選擇： 粗鏜前孔的直徑是29mm,因此粗鏜的背吃刀量 （2）進給量的選擇： （表5—29） （3）切削速度的選擇： 由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為 由公式 又由車床t68的18級轉(zhuǎn)速 取實際切削速度 半精鏜階段 （1）背吃刀量的選擇： 半精鏜孔的直徑是31mm,因此粗鏜的背吃刀量 （2）進給量的選擇： （表5—29） （3）切削速度的選擇： 由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為 由公式 又由車床t68的18級轉(zhuǎn)速 取實際切削速度 精鏜階段 （1）背吃刀量的選擇： 精鏜孔的直徑是31.7mm,因此粗鏜的背吃刀量 （2）進給量的選擇： （表5—29） （3）切削速度的選擇： 由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為 由公式 又由車床t68的18級轉(zhuǎn)速 取實際切削速度 2.4.2 時間定額的確定 工步1：粗鏜 工步2：半精鏜 工步3：精鏜 第3章 車床專用夾具設(shè)計 3.1 定位方案 3.1.1 確定定位元件 刀架以底面、右端面、刀架底座側(cè)面為定位基準，根據(jù)六點定位原理采用采用平面與定位銷組合的定位方案。 底面三個定位銷限制 X Y Z 刀架側(cè)面兩個定位銷限制 Z X 刀架右端面的定位銷限制 Y 定位元件能限制工件的六個自由度，能實現(xiàn)工件的正確定位。 3.1.2 定位誤差的分析 對于工序尺寸55.02mm而言 3.1.3 定位元件的配合尺寸 定位孔與定位銷的配合尺寸取為 在夾具上標出定位銷配合尺寸。 3.2 確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工孔依次進行粗鏜—半精鏜—精鏜等3個工步的加工，最終達到規(guī)定的加工要求，故選用快換鏜套作為刀具的導(dǎo)向元件。 通過查閱《機床夾具設(shè)計手冊》確定鏜套的長度H=(1~2.5d)=50mm,排屑空間h=0.5d=14.5mm。 3.3 確定夾緊機構(gòu) 3.3.1 夾緊力的計算 螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力 （2—1） 式中 Φ——螺紋摩擦角 ——平頭螺桿端的直徑 ——工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16 ——螺桿直徑 ——螺紋升角 Q ——手柄作用力 L ——手柄長度 查《機床夾具設(shè)計手冊》，螺紋直徑為12mm,用扳手的六角螺母的夾緊力 再根據(jù)理論力學(xué)公式: 3.3.2 確定定位元件之間及定位元件與工件之間的尺寸 （1）定位銷與定位銷中心線之間的尺寸為30mm。 （2）鏜套中心線與工件底面定位銷表面的的尺寸為（其基本尺寸取為零件相應(yīng)尺寸的平均尺寸；其公差值為其相應(yīng)位置度公差值的1/2,偏差對稱標注) （3）定位銷中心線與夾具底面的平行度公差取為0.02mm。 （4）標注關(guān)鍵件的配合尺寸 、。 設(shè)計體會 三周的課程設(shè)計，使我掌握了機械零件加工方法以及專用機床夾具的設(shè)計。這是暨《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》這門課理論知識學(xué)習(xí)后一次很好的實踐。這個過程同時也鍛煉了分析問題解決問題的能力。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計主要分為兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程的制定，主要讓我們掌握一個工件是怎樣從毛坯加工成成品的以及整個工件加工的流程其中包含它的工藝及工序的設(shè)計。第二個階段是專用機床夾具的設(shè)計，此過程在確定定位元件及定位方案后通過查閱《機床設(shè)計手冊》和課程設(shè)計指導(dǎo)書后設(shè)計出加工零件用的專用機床夾具。機床夾具的設(shè)計包括定位元件的設(shè)計，導(dǎo)向元件或堆到裝置的設(shè)計，夾具體的設(shè)計。其中夾具體的設(shè)計還要考慮排屑的問題以及怎樣確定夾具體與機床的正確位置。 本次課程設(shè)計我覺得是一次很好的鍛煉機會，不僅考察了我們識圖、設(shè)計的能力而且提升了我們運用繪圖軟件制圖、用WORD文檔編輯論文的綜合能力。我覺得這么好的機會值得珍惜。 參考文獻 [1] 李益民主編《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，機械工業(yè)出版社。 [2] 吳拓編著《簡明機床夾具設(shè)計手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社。 [3] 徐鴻本主編《機床夾具設(shè)計手冊》，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社。 [4] 王連明，宋寶玉主編《機械設(shè)計課程設(shè)計》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。 [5] 陳家芳主編《實用金屬切削加工工藝手冊》，上海科學(xué)技術(shù)出版社。 [6] 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