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15 大學課程設計 1 推動架的工藝分析及生產類型的確定 1.1 推動架的作用 該零件為B6050刨床推動架，是牛頭刨床進給機構中的零件（如附圖1），Φ32+0.0270孔安裝在進給絲杠軸，靠近Φ32+0.0270孔左端處裝一棘輪。在棘輪上方即為Φ160+0.033孔裝棘輪。Φ160+0.033孔通過銷與杠連接。把從電動機創(chuàng)來的旋轉運動，通過偏心輪杠桿使零件繞Φ32+0.0270軸心線擺動。同時，棘輪撥動棘輪，使絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺自動進給。 （附圖1 零件圖） 1.2推動架的技術要求 推動架的技術要求見表1.1 表1.1 推動架技術要求 加工表面 偏差 mm 公差及精度等級 粗糙度 Ra μm 形位公差/mm φ27的端面 IT13 12.5 0.1 A φ16的孔 +0.029 0 IT6-IT9 3.2 φ50的外圓端面 IT7-IT9 6.3 φ32的孔 +0.027 0 IT7-IT8 6.3 φ35的兩端面 IT13 25 φ16的孔 +0.029 0 IT6-IT9 3.2 1.3推動架工藝分析 分析可知本零件材料為灰口鑄鐵，HT200。該零件具有較高的強度，耐磨性，耐熱性，減震性，適應于承受較大的應力，要求耐磨的零件。刨床推動架具有兩組工作表面，他們之間有一定的位置要求。 由零件圖可知，φ32+0.027 0、φ16+0.019 0孔的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 1.φ32mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。 2.以φ16mm孔為加工表面 這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內孔φ10mm、M8-6H的內螺紋，φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。 這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1.φ32mm孔內與φ16mm中心線垂直度公差為0.10； 2.φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。 由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。另外考慮到零件的精度不高可以在普通機床上加工。 2 確定毛坯 、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 根據(jù)零件差資料知：零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產類型為中小批量，可采用金屬型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 零件基本尺寸在100—160之間，由表2-1可知，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級。由表2-5可知，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。 表2.1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 φ27的端面 92 H 4.0 頂面降一級，單側加工 φ16的孔 φ16 H 3.0 底面，孔降一級，雙側加工 φ50的外圓端面 45 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ32的孔 φ32 H 3.0 孔降一級，雙側加工 φ35的兩端面 20 G 2.5 雙側加工（取下行值） φ16的孔 φ16 H 3.0 孔降一級，雙側加工 表3.2由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT φ27的端面 92 4.0 96 3.2 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 φ50的外圓端面 45 5 50 2.8 φ32的孔 φ32 6.0 φ26 2.6 φ35的兩端面 20 5 25 2.4 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 2.3繪制推動架毛胚的鑄造簡圖 由表2.1所得結果，繪制毛坯簡圖如圖2.2所示。 （圖2.2 零件的毛坯圖） 3、擬定推動架工藝路線 3.1、定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準?；孢x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 3.1.1 精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準 3.1.2 粗基準的選擇 對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓作為粗基準。 3.2各面、孔加工方法的確定 根據(jù)推動架零件圖上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，如表3.1： 表3.1 推動架各表面加工方案 主要加工表面 尺寸精度等級 粗糙度 加工方案 備注 φ27的端面 IT13 12.5 粗銑 表1-8 φ16的孔 IT6-IT9 3.2 鉆-擴-鉸- 表1-9 φ50的外圓端面 IT7-IT9 6.3 粗銑-精銑 表1-8 φ32的孔 IT7-IT8 6.3 鉆-擴-鉸 表1-9 φ35的兩端面 IT13 25 粗銑 表1-8 φ16的孔 IT6-IT9 3.2 鉆-擴-鉸 表1-9 φ6的孔 IT11-IT12 25 鉆 表1-9 φ8螺紋孔 （公差帶5H-7H） 6.3 鉆螺紋 表1-10 寬6mm的槽 IT11-IT13 12.5 粗銑 表1-8 拉溝槽R3 25 拉 3.3加工階段的劃分 該推動架的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成面加工和孔加工兩個階段。 加工過程中，首先加工面，然后加工各空，最后加工各細節(jié)部分（攻絲、拉槽等） 3.4工序的集中與分散 該零件選用工序集中原則安排推動架的加工工序。該推動架的生產類型是中、小批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，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之間的相對位置精度要求。 3.5工序順序的安排 3.51機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則 、“先粗后精”原則、“先主后次”原則、 “先面后孔”原則。制定機械加工工序如下： 工序I 銑φ32mm孔的端面 工序II 銑φ16mm孔的端面 工序III 銑φ32mm孔和φ16mm孔在同一基準的兩個端面 工序IV 銑深9.5mm寬6mm的槽 工序V 銑φ10mm孔和φ16mm的基準面 工序VI 鉆、擴、鉸φ32mm，倒角45°。選用Z535立式鉆床加工 工序VII 鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式鉆床加工 工序VIII 鉆半、精鉸、精鉸φ16mm,倒角45度。選用Z525立式鉆床 工序Ⅸ 鉆螺紋孔φ6mm的孔，攻絲M8-6H。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅹ 鉆φ6mm的孔，锪120°的倒角。選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅺ 拉溝槽R3 3.52熱處理工序 加工之前進行時效處理。 3.53輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該推動架工序的安排順序為：熱處理（時效處理）——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。 3.6確定加工路線 在綜合考慮上述工序安排的原則基礎上，由表3.2列出推動架的工藝路線 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 熱處理（時效處理） 2 銑Φ32mm孔的端面 X52K立式升降銑床 立銑刀 游標卡尺 3 銑Φ16mm孔的端面 X52K立銑 立銑刀 游標卡尺 4 銑Φ32mm和Φ16mm孔在同一基準上的兩個端面 X52K立銑 立銑刀 游標卡尺 5 銑Φ10mm和Φ16mm孔的兩個端面 X62W萬能銑 立銑刀 游標卡尺 6 銑深9.5mm，寬6mm的槽 X52K立銑 立銑刀 游標卡尺 7 鉆、擴、鉸Φ32mm孔，倒角45° Z535立鉆 麻花鉆、套式擴孔鉆、套式鉸刀 內徑千分尺 8 鉆Φ10mm，半精鉸，精鉸Φ16mm的孔，倒角45 Z535立鉆 麻花鉆、直柄機用鉸刀 內徑千分尺 9 鉆，半精鉸，精鉸Φ16mm孔，倒角45° Z525立鉆 麻花鉆、直柄機用鉸刀 內徑千分尺 10 鉆螺紋孔Φ6mm，攻絲M8-6H Z525立鉆 麻花鉆、機用絲錐 內徑千分尺 螺紋塞規(guī) 11 鉆Φ6mm的孔，锪120°倒角 Z525立鉆 麻花鉆、高速鋼莫氏錐锪鉆 內徑千分尺 12 拉溝槽R3 L515A 拉刀 內徑千分尺 13 清洗 清洗機 14 終檢 卡尺、塞規(guī)、百分表 4 機床設備及工藝裝備的選用 4.1機床設備的選用 在大批生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床型號，所選用的組合機床應提出機床特征，如“四面組合機床”。主要以由表3.2給出。 4.2工藝裝備的選用 工藝裝配主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應簡要寫出它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。 刀具、量具以在3.2給出。該零件的生產類型為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定 此處只對對第七道工序進行相關計算。 毛坯為空心，通孔，孔內要求尺寸精度等級介于IT7~IT8之間，由表2-8可查得工序尺寸及余量： 鉆孔：Φ30 2z=1.75mm 擴孔: Φ31.75 2z=1.8mm 粗鉸孔：Φ31.93 2z=0.07mm 精鉸：Φ32 H7 由表1-20可以依次確定精度等級為：精鉸：IT7;粗鉸：IT10;擴孔：IT10鉆：IT12。根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.025mm; 粗鉸：0.1mm; 擴孔：0.1mm;鉆：0.25mm。 以上均為孔的上偏差，下偏差均為零。 6 切削用量、時間定額的計算 6.1切削用量的計算 計算工序VI—鉆、擴、鉸φ32mm。 6.11 鉆孔工步 1）背刀吃量аp的選擇定аp=4.0mm。 2）進給量的確定 由表5-22，選取該工步得進量f=0.5mm/r。 3）切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=212r/min, 根據(jù)表4-9查Z535型立式鉆床得主軸轉速，取轉速n=195r/min。再將此轉速代入公式v=nd/1000=18.4m/min。 6.12擴孔工步 1）背吃刀量的確定 取雙邊被遲到量аp=1.75mm。 2）進給量的確定 由表5-23和表4-7，選取該工步的每轉的進給量=0.90mm/r。 3）切削速度的計算 由查手冊表2.4-53（P562），按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為18m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=179.1r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=195r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=195r/min31.75mm/1000=19.4m/min。 6.13粗鉸工步 1)背吃刀量的確定 取雙面被吃刀量аp=1.8mm。 進給量的確定 2)由表5-23和表4-7，選取該工步的每轉的進給量=0.90mm/r。 3)切削速度的計算 由查手冊表2.4-53（P562），按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為4m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=40.0r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=68r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=68r/min31.93mm/1000=6.8m/min。 6.14精鉸工步 1) 背吃刀量的確定 取雙面被吃刀量аp=0.07mm。 2) 進給量的確定 由表5-31和表4-7，選取該工步的每轉進給量=0.90mm/r。 3) 切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為3m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=30.0r/min,參照表4-6所列Z535型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=68r/min。再將此轉速帶入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=68r/min32mm/1000=6.8m/min。 6.2時間定額的計算 6.21基本時間的計算 1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 求得。=50, =2.4，; f=0.5mm/r;n=195r/min。則該工步的基本時間t=(50+2.4+2)/0.5mm/r / 195r/min=30.4s 2）擴孔工步 根據(jù)表5-41，本工序時間可由公式求得。式中=50mm；=2~4mm；，取= ，2.4mm；=4mm； ；n=195r/min。將上述結果帶入公式，則該工序的基本時間t=(50+2.4+4)/0.9mm/r / 195r/min=17.5s 3）粗鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.09條件查得=0.37mm；=15mm；而=50mm；；n=68r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(50+0.37+15)/0.9mm/r / 68r/min=64.2s。 4）精鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.035條件查得=0.19mm；=13mm；而=50mm；；n=68r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(50+0.19+13)/0.9mm/r / 68r/min=62.0s。 6.22輔助時間的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間與基本時間之間的關系為=(0.150.2)，該零件取=0.15,則該工序的輔助時間為： 工序VI鉆孔工步的輔助時間：=0.1530.4=4.5s； 工序VI擴孔孔工步的輔助時間：=0.1517.5=2.6s； 工序VI粗鉸孔工步的輔助時間：=0.1564.2=9.6s； 工序VI精鉸工步的輔助時間：=0.1562.2=9.3s； 6.23其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該推動架的生產類型大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可以忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%,本工件均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（3%+3%）（+）計算，他們分別為： 工序VI鉆孔工步的其他時間：+=6%（30.4+4.5）=2.1s； 工序VI擴孔孔工步的其他時間：+=6%（17.5+2.6）=1.2s； 工序VI粗鉸孔工步的其他時間：+=6%（59.2+9.6）=4.2s； 工序VI精鉸工步的其他時間：+=6%（57.1+9.3）=4.0s； 6.24單件時間的計算 工序VI的單件時間為三個工步單價時間的和，其中 鉆孔工步=30.4+4.5+2.1=37s； 擴孔工步=17.5+2.6+1.2=21.3s； 粗鉸工步=59.2+9.6+4.2=73s； 精鉸工步=57.1+9.3+4.0=70.4s； 因此，工序VI的單件時間=++=37+21.3+73+70.4=201.7s。 將上述零件的工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 7 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設計工序VI—鉆、擴、鉸Φ32孔。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。刀具為麻花鉆、套式機用鉸刀等，制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過鑄造得到。 7.1問題的提出 本夾具主要用來工序VI—鉆、擴、鉸Φ32孔。由于工序較多，工藝要求相對較高，加工相對復雜。本夾具的設計工程中應主要考慮如何定位，使用六點定位原理限制六個自由度。同時由于加工過程中受力較大，受力方向較多，還應考慮如何才能實現(xiàn)很好的夾緊，以便進行相應的機械加工。其次還應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。 7.2夾具設計 7.21 定位方案 工件以Φ50外圓及端面為定位基準，采用V型塊與平面組合定位方案。其中平面限制工件三個自由度，V型塊限制兩個自由度。定位后只有Z軸的轉動無法限制，但是由于本工件夾緊部分為圓柱形，因此無需對該自由度進行限制。綜上，該定位方案可行。 7.22 夾緊機構 采用螺旋推動V型塊夾緊機構，通過擰緊右端C型固定手柄壓緊螺釘，推動活動V型塊壓緊工件實現(xiàn)夾緊。同時輔助以U型壓板，進行輔助夾緊。 7.23 夾具與機床聯(lián)接元件 采用兩個標準定為鍵，固定在夾具體底面同一條直線位置的鍵槽中，用于確定機床夾具相對于機床進給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機床工作臺T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩，減輕夾緊螺栓、夾具體與機床的負荷，加強夾具加工過程的穩(wěn)定性。 7.24 定位誤差分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為三個支承釘和一個V形塊，定為基準與工序基準相重合，所以基準不重合誤差△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。由表2-3鑄件尺寸公差，基準位移誤差為。所以定位誤差。 7.25切削力及夾緊力的計算 各工序中，鉆孔過程受力最大，所以只計算該工序切削力即可。 鉆孔切削力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，得鉆削力計算公式： 式中 P───鉆削力 t───鉆削深度, 45mm S───每轉進給量, 0.5mm D───麻花鉆直徑, Φ30mm HB───布氏硬度，140HBS 所以 =968（N） 鉆孔的扭矩： 式中 S───每轉進給量, 0.5mm D───麻花鉆直徑, Φ30mm HB───布氏硬度，140HBS =×0.014×× =1840(N·M) 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 8設計體會 很快結束了兩周左右的課程設計階段。期間，在老師的的辛勤指導下，取得了一定的成績，課程設計是《機械制造基礎》課程的一個重要環(huán)節(jié)。本次設計通過理論與實踐的結合，加深了我們對理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。 這次課程設計主要經歷了兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我運用了基準選擇、機床選用等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。 回顧起此次推動架的課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固等。 我覺得這次設計最重要的是讓我懂得了團隊精神的重要性。在本次設計過程中，如果我們沒有一個很好的團隊互助，許多問題仍然將是問題，但是，很“遺憾”我們進行了很好的合作。很多自己想了很久沒有結果的問題，在大家的幫助下很快就可以解決掉。我深刻的感覺到團隊合作的重要性。 另外，還要特別感謝我們的指導老師和授課老師。在這次設計過程中如果沒有他們的細心的幫助、辛勤的指導、孜孜不倦的教誨，可以說我們不可能這么順利的完成本次設計！ 9參考文獻 [1]孟少農主編.機械加工工藝手冊.機械工業(yè)出版社，1991 [2]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1993 [3]崇 凱主編.機械制造技術基礎.化學工業(yè)出版社，1993 [4]王紹俊主編.機械制造工藝設計手冊.機械工業(yè)出版社，1987 [5]黃如林主編.切削加工簡明實用手冊.化學工業(yè)出版社，2004 [6]薛源順主編.機床夾具設計.機械工業(yè)出版社，1995 [7]崇 凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南. 化學工業(yè)出版社，2006.12 [8]陳于萍，高曉康主編.互換性與測量技術.北京高等教育出版社，2005. 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