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機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計題目：制定撥叉零件的加工工藝 設(shè)計銑尺寸18H11槽的銑床夾具 班級：機械07-5 學(xué)生：蘇健 指導(dǎo)教師：敖曉春 哈爾濱理工大學(xué) 目 錄 設(shè)計任務(wù)書 一、 零件的分析………………………………………(3) 二、 工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………(3) （一）、確定毛坯的制造形式……………………(3) （二）、基面的選擇………………………………(3) （三）、制訂工藝路線……………………………(3) （四）、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺 才的確定……………………………………………(4) （五）、確定切削用量及基本工時………………(5) 三、 夾具設(shè)計…………………………………………(11) 四、 參考文獻…………………………………………(13) 哈爾濱理工大學(xué) 機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：制定撥叉F零件的加工工藝，設(shè)計 銑尺寸18H11槽的銑床夾具 設(shè)計要求：1.中批生產(chǎn)； 2.盡量選用通用設(shè)備。 設(shè)計內(nèi)容：1.填寫設(shè)計任務(wù)書； 2.制訂一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張； 3.設(shè)計指導(dǎo)教師指定的工序夾具，繪制全套夾 具圖紙，要求用計算機繪圖； 4.編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式 寫，要求打印文稿。 班級：機械07-5班 學(xué)生：蘇健 指導(dǎo)教師：敖曉春 2010年9月25日 一、 零件的分析 （一）零件的工藝分析 撥叉這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下： 1．以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。 2． 與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸 線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個M8通孔和一個? 5錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 1． 上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜； 2． 18H11通槽兩側(cè)面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。 由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。 （二）基面的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，，三個自由度，用以消除，，三個自由度，達到完全定位。 對于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 拉花鍵孔。 工序Ⅴ 銑上、下表面。 工序Ⅵ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅶ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 2.工藝路線方案二 工序Ⅰ 銑端面。 工序Ⅱ 鉆、擴花鍵底孔?22mm。 工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。 工序Ⅳ 銑上、下表面。 工序Ⅴ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。 工序Ⅵ 銑通槽18H11㎜。 工序Ⅶ 拉花鍵孔。 工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。 工序Ⅸ 去毛刺。 工序Ⅹ 檢查。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準(zhǔn)加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不重合的問題，而方案二不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)， 采用金屬砂型鑄造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 銑端面 考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊》——以下簡稱“手冊”，表1—43，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。 2. 花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）。 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內(nèi)孔?22H12㎜： 鉆孔：?20㎜ 擴鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜ 拉花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11） 花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時的加工余量為孔的公差0.17㎜。 3．銑表面 根據(jù)“手冊”表1—49，取上表面的機械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。 粗銑上表面 Z=3.0㎜ 精銑上表面的臺階面 Z=1.0㎜ 粗銑下表面 Z=3.0㎜ 4. 銑通槽18H11㎜ 粗銑16㎜ 2Z=4.0㎜ 半精銑18㎜ 2Z=2.0㎜ 毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑端面。 1）粗銑左端面 α=0.25mm/Z (表3-28) ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.637r/s (38.2r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =121.2s=2.02min 2）粗銑右端面 粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。 切削工時 l=45mm，l=175mm，l=3mm t== =106.8s=1.78min 3）精銑左端面 α=0.10mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.546r/s (32.76r/min) 按機床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.29m/s 切削工時 l=75mm，l=175mm，l=3mm t== =302.92s=5.05min 工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔 1）鉆孔? 20㎜ f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38) ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42） n===5.57r/s (334r/min) 按機床選取 n=338r/min=5.63r/s 故實際切削速度 ν==0.35m/s 切削工時 l=80mm，l= 10mm，l=2mm t== =23s （0.4min） 2）擴孔? 22㎜ f=1.07 (表3—54) ν=0.175m/s （10.5m/min） n===2.53r/s (151.8r/min) 按機床選取 n=136r/min=2.27r/s 故實際切削速度 ν==0.16m/s 切削工時 l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm t== =35s （0.6min） 工序Ⅲ：倒角1.07×15 f=0.05㎜/r (表3—17) ν=0.516m/s （參照表3—21） n===6.3r/s (378r/min) 按機床選取 n=380r/min=6.33r/s 切削工時 l=2.0mm，l= 2.5mm， t== =14s （0.23min） 工序Ⅳ：拉花鍵孔 單面齒升 0.05㎜ （表3—86） v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88） 切削工時 （表7—21） t= 式中： h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）； l——拉削表面長度80㎜； ——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20； K——考慮機床返回行程的系數(shù)，取1.40； V——切削速度3.6m/min； S——拉刀同時工作齒數(shù) Z=L/t。 t——拉刀齒距， t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜ Z=L/t=80/126齒 t==0.15min (9s) 工序Ⅴ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面 α=0.15mm/Z (表3-28) ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.546r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =215s=3.58min 2）精銑臺階面 α=0.07mm/Z (表3-28) ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30) 采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。 n===0.455r/s (33r/min) 按機床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17） 故實際切削速度ν==0.27m/s 切削工時 l=80mm，l=175mm，l=3mm t== =467s=7.7min 3）粗銑下表面保證尺寸75㎜ 本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同 切削工時 l=40mm，l=175mm，l=3mm t== =181.7s=3.03min 工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜） f=0.36㎜/r (表3—38) ν=0.35m/s （參照表3—42） n===16.39r/s (983.4r/min) 按機床選取 n=960r/min=16r/s 故實際切削速度ν==0.34m/s 切削工時（表7—5） l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜ t== =2.86 （0.048min） 工序Ⅶ：銑槽18H11 1）粗銑 α=0.10㎜/s(表3-28) ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30) 采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)Z=3。 n===5.97/s (358.2/min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.32/s 切削工時 l=34mm，l=2mm，l=0mm t== =19s 因為要走刀兩次，所以切削工時為38s。 2）精銑通槽 α=0.07/s(表3-28) ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30) 采用細齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。 n===6.63s (397.8min) 按機床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16） 故實際切削速度ν==0.24s 切削工時 l=35mm，l=2mm，l=0mm t== =16s 因為走刀兩次，所以切削工時為64s。 Ⅷ：攻螺紋2—M8 v=0.35m/s (表3—42) n===13.9 (834min) 按機床選取n=850r/min=14.2s 故實際切削速度ν==0.357m/s。 夾具設(shè)計 （一）問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑槽工序——開檔夾具。 （二）夾具設(shè)計 1．定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面（A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。 1． 切削力和夾緊力計算 (1)刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀 φ160mm z=24 機床： x51W型臥式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 2.定位誤差分析 由于槽的軸向尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。 3．夾具設(shè)計及操作說明 如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。 四、參考文獻 1.《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編 2.《機械制造工藝設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編 3.《機床夾具設(shè)計》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 王啟平 編 - 16 -