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車輛與交通工程學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)類型 工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目 編制零件“機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架”
的工藝規(guī)程與其中第15道工序的
機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí) 車輛163
學(xué)生姓名 王佩根
完成日期 2019年10月18日
指導(dǎo)教師 曹付義
河南科技大學(xué)
38
目錄
第一章 零件工藝性分析 3
1.1零件的作用 3
1.2零件的工藝分析 3
第二章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 4
2.1 確定毛坯的制造形式 4
2.2 繪制機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架鑄造毛坯簡(jiǎn)圖 4
第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂 5
3.1機(jī)械加工基準(zhǔn)介紹 5
3.2基準(zhǔn)的選擇 5
3.3選擇加工方法 6
3.4制定工藝路線 6
3.5確定加工余量 7
3.6選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 8
3.6.1設(shè)備的選擇 8
3.6.2刀具量具的選擇 11
3.7加工工序設(shè)計(jì) 12
4 銑削底平面夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 17
4.1 研究原始質(zhì)料 17
4.2 定位、夾緊方案的選擇 19
4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 19
4.4 誤差分析與計(jì)算 21
4. 5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 21
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 23
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 25
總 結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 28
第一章 零件工藝性分析
1.1零件的作用
本次課程設(shè)計(jì)我們小組的任務(wù)是針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的一個(gè)零件———機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架。如右圖所示，題目所給定的零件是機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架。它位于傳動(dòng)軸的端部。主要作用是支承傳動(dòng)軸，連接油口，起到固定機(jī)油泵的作用。是拖拉機(jī)里用到的最普遍的零件之一。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積也較小，屬叉架類零件。其中φ32孔要與軸配合，要求精度較高。
1.2零件的工藝分析
機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架共有兩組加工加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1．以A面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括：mm,
mm。其中，主要加工表面為A基準(zhǔn)面。
2．以2*沉孔φ10*90°為中心的加工表面
這一組加工表面包括：2*沉孔φ10*90°，mm, mm, 223±0.05mm，φ11軸線的位移度不大于R0.25。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
(1)φ32H7軸線對(duì)B-B面的不垂直度100長(zhǎng)度上不大于0.05
(2)φ32H7軸線和一個(gè)距離54±0.12mm。
(3)由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度。
第二章 確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度≥150MPa，抗扭強(qiáng)度≥330Mpa，硬度為200HBS。用于軸承傳遞。根據(jù)材料性質(zhì)，選用鑄件。由于大批量生產(chǎn)，零件的輪廓尺寸也不大，可用鑄造成型。由《工藝手冊(cè)》表5-2可知，選擇砂形機(jī)器造型，鑄件公差等級(jí)為CT9級(jí)。
2.2 繪制機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架鑄造毛坯簡(jiǎn)圖
第三章 機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂
3.1機(jī)械加工基準(zhǔn)介紹
基準(zhǔn)：基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。基準(zhǔn)根據(jù)其功用的不同可分別為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。
在工件工序圖中，用來確定本工序加工表面位置的基準(zhǔn)，加工表面與工序基準(zhǔn)之間一般有兩次核對(duì)位置要求：一是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的形狀位置要求，如平行度，垂直度等。所以工件定位時(shí)，用以確定工件在夾具中位置的表面（或點(diǎn)，線）稱為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)的選擇，一般應(yīng)本著基準(zhǔn)重合原則，盡可能選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，工件在定位時(shí)，每個(gè)工件的夾具中的位置是不確定的，一般是限制工件的六個(gè)自由度，分別是指：沿三坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，和繞三坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一，基面選擇正確合理，可以使加工質(zhì)量的到保證，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率得到提高。否則，會(huì)使加工困難，甚至造成加工零件報(bào)廢。
3.2基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇原則：選擇粗基準(zhǔn)，主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。為了方便地加工出精基準(zhǔn)，使精基準(zhǔn)面獲得所需加工精度，選擇粗基準(zhǔn)，以便于工件的準(zhǔn)確定位。選擇粗基準(zhǔn)的的出發(fā)點(diǎn)是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量；二要考慮怎么樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則來選擇：
1) 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先選擇該表面為粗基準(zhǔn)。
2)若工件每個(gè)表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇加工量最少的表面為粗基準(zhǔn)。
3)若工件必須保證某個(gè)加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應(yīng)選擇某個(gè)加工面為粗基準(zhǔn)。
4)選擇基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡可能平整，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺陷。粗基準(zhǔn)一般只允許使用一次。
基于上述的要求和考慮到安裝裝配面的精度要求和便于夾緊等實(shí)際情況，粗基準(zhǔn)選用前機(jī)體內(nèi)一個(gè)較大的非加工面在毛坯圖上已經(jīng)標(biāo)出。
(2) 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)選擇原則：選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并要達(dá)到使用起來方便可靠。一般應(yīng)按下列原則來選擇：
1)基準(zhǔn)重合原則；應(yīng)選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。
2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工其他各表面，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相似，從而簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造。
3) 自為基準(zhǔn)原則；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面本身來作為定位基準(zhǔn)。
4) 互為基準(zhǔn)原則；對(duì)于相互位置精度要求高的表面，可以采用互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的方法。
5) 可靠，方便原則；應(yīng)選擇定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準(zhǔn)。
本零件是鑄造件，要用毛坯面定位先加工出一個(gè)精基準(zhǔn)。然后以精基準(zhǔn)定位，加工零件。精基準(zhǔn)放在工序最前面加工。以上表面毛坯面定位。詳見工藝卡片。
3.3選擇加工方法
1.平面的加工
平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。而對(duì)于K面粗糙度為Ra6.3通過粗銑以及精銑就可以達(dá)到。
2.孔加
Φ32孔內(nèi)壁粗糙度為Ra6.3所以就用鉆-擴(kuò)-鏜，鉆、擴(kuò)、鏜該孔后就可以達(dá)到這個(gè)精度要求，滿足安裝配合F7，并且用YT錐柄麻花鉆。同樣3*Φ11以及2*Φ8的銷孔也可以用鉆床加工出來。
3.4制定工藝路線
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇下表面，則由非加工面為定位基準(zhǔn)，銑精基準(zhǔn)。
精基為表面A，則加工時(shí)穩(wěn)定性差一些，加工精度就受到了影響，角向定位也是這樣。
（2）熱處理工序的安排
加工工藝安排熱處理，因?yàn)榱慵纫筝^高HT200要鑄造完成要進(jìn)行時(shí)效處理，防止工件變形。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
工序1：
清沙，去除非加工表面鑄造積瘤
工序2：
時(shí)效處理，去除內(nèi)應(yīng)力
工序3：
毛坯面定位，銑上表面，保證尺寸12及72.3+0.1/0
工序4：
銑圓柱φ32兩端面
工序5：
以底面為基準(zhǔn)，粗鏜Φ32孔至Φ31.5
工序6：
以底面為基準(zhǔn)，精鏜Φ31孔至32H7(+0.027/0)
工序7：
鉆2-Φ8H7(+0.015/0) 沉孔Φ10x90°及3-Φ11孔
工序8：
以底面為基準(zhǔn)，鉆Φ11孔，保證30°及11尺寸，工件總長(zhǎng)度250
工序9：
檢驗(yàn)
工序10：
入庫(kù)
3.5確定加工余量
由《機(jī)械制造工藝學(xué)》第30至31頁(yè)的表1—10，表1——11，表1——12確定其加工的的經(jīng)濟(jì)精度和經(jīng)濟(jì)粗糙度。
（1）平面K：
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
粗刨
2
15
IT11
Ra12.5
精刨
1
13
IT9
Ra6.3
（2）加工Φ32孔：
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
鉆Φ30
30
15
IT10
Ra12.5
擴(kuò)Φ31.7
1.7
30
IT8
Ra6.3
倒角1.5×45°
精鏜Φ31.9
0.2
31.7
IT7
Ra3.2
細(xì)鏜φ32H7
0.1
31.9
IT7
Ra3.2
（3）加工2*Φ8銷孔
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
鉆
7
Φ7.8
IT11
Ra12.5
擴(kuò)
2.8
Φ9.8
IT9
Ra6.3
鉸
0.2
Φ10
IT7
Ra3.2
（4）加工3*Φ11孔：
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
鉆
11
Φ11
IT10
R12.5
（5）鉆Φ32側(cè)面Φ11孔：
工序名稱
工序基本余量
工序尺寸
精度
粗糙度
鉆Φ11孔
11
Φ11
IT10
Ra12.5
3.6選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設(shè)備易以通用機(jī)床為主，配以專用夾具，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
3.6.1設(shè)備的選擇
選擇加工設(shè)備即選擇機(jī)床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點(diǎn)，。選擇加工方法，因此機(jī)床的類型也隨之確定。至于機(jī)床的型號(hào)，主要取決于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備情況。若零件加工余量比較大，加工材料又較硬，有必要校驗(yàn)機(jī)床功率。
1) 搖臂鉆床 Z3040X16 主要參數(shù)：
最大鉆孔孔直徑 40 mm
主軸中心線至立柱母線距離 最大 1600 mm
最小 350 mm
主軸端面至底座工作面距離 最大 1250 mm
最小 350 mm
主軸行程 315 mm
主軸錐孔（莫氏） 4# No.
主軸軸轉(zhuǎn)速范圍 25-2000 r/min
主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 16
主軸進(jìn)給量范圍 0.04-3.20 mm/r
主軸進(jìn)給級(jí)數(shù) 16
工作臺(tái)尺寸 500×630 mm
主軸箱水平移動(dòng)距離 1250 mm
主電機(jī)功率 3 kw
機(jī)床重量 3500 kg
機(jī)床外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高) 2500×1070×2840 mm
2)立式銑床 X52K 主要參數(shù)：
單 位 /X52K
工作面積 寬*長(zhǎng) mm 320*1250
承載重量 kg 500
T型槽數(shù)目 個(gè) 3
T型槽寬度 mm 18
T型槽間距 mm 70
X向（工作臺(tái)縱向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 700/680
Y向（滑座橫向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 255/240
Z向（升降臺(tái)垂向）手動(dòng)/機(jī)動(dòng) mm 370/350
最大回轉(zhuǎn)角度 deg ±45
轉(zhuǎn)速 r/min 30-1500
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Step 18
錐孔 . ISO7：24 NO.50
軸向移動(dòng)距離 mm 85
主軸端面至工作臺(tái)距離最小/最大 mm 45/415
主軸中心線至床身垂直導(dǎo)軌面距離 mm 350
切削進(jìn)給速度 mm/min X，Y：23.5-1180，Z：8-394
快速移動(dòng)進(jìn)給速度 mm/min X，Y：2300，Z：770
進(jìn)給級(jí)數(shù) Step 18
主軸電機(jī)功率 KW 7.5
進(jìn)給電機(jī)功率 KW 1.5
機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高） mm 2272*1770*2094
機(jī)床凈重（約） kg 2800
3） 立式鉆床Z535 主要參數(shù)
工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)X寬）：450×500
工作臺(tái)行程: 325 mm
主軸中心線至導(dǎo)軌面距離:300mm
主軸端面至工作臺(tái)面距離:750mm
主電機(jī)功率: 4KW
最大鉆孔直徑: 35mm
最大送刀抗力: 16000N
主軸最大輸送扭矩:400N*m
主軸孔錐度： 莫氏4號(hào)
主軸變速級(jí)數(shù)： 無級(jí)變速
主軸變速范圍：68~1100r/min
主軸行程： 225mm
主軸箱行程 : 220mm
送刀級(jí)數(shù)： 11級(jí)
進(jìn)給量： 0.11~1.60mm/r
外形尺寸（長(zhǎng)X寬X高）:1280*842*2590mm
機(jī)床重量： 1500kg
4） 立式鉆床 Z5140 主要參數(shù):
工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)X寬） mm 450X500
工作臺(tái)行程 mm 300
主軸中心線至導(dǎo)軌面距離 mm 335
主軸端面至工作臺(tái)面距離 mm 0-750
主電機(jī)功率 kw 3.0
最大鉆孔直徑 mm 40
最大送刀抗力 N 16000
主軸最大輸送扭矩 N.m 350
主軸孔錐度 Morse 4
主軸變速級(jí)數(shù) 級(jí) 12
主軸變速范圍 r/min 31.5-1400
主軸行程 mm 250
主軸箱行程 mm 200
送刀級(jí)數(shù) 級(jí) 9
送刀范圍 mm/r 0.056-1.80
外形尺寸（長(zhǎng)X寬X高） mm 1080X810X2510
機(jī)床重量 kg 2000
3.6.2刀具量具的選擇
依據(jù)〈〈金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)〉〉所選量具公布如下：
測(cè)量范圍為：0～100的深度規(guī)
深度規(guī)用于精確測(cè)量凹臺(tái)和溝槽深度?！?
塞規(guī)具有獨(dú)特的導(dǎo)向圓柱體設(shè)計(jì)，方便、快、準(zhǔn)。適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
測(cè)量范圍為10～30的內(nèi)槽卡鉗。
內(nèi)槽卡鉗適用于測(cè)量各種筒形工件、管材內(nèi)徑以及凹槽尺寸。
量具選擇如下：
銑平面A：選用刀具為平面刨刀。
鉆孔2-Φ8H7(+0.015/0) 沉孔Φ10x90°及3-Φ11孔：莫氏圓錐1號(hào)高速錐柄麻花鉆。
鉆孔φ32：標(biāo)準(zhǔn)高速麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆。
鉆30°方向孔φ11：莫氏圓錐1號(hào)高速錐柄麻花鉆。
3.7加工工序設(shè)計(jì)
切削用量包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量，再進(jìn)給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對(duì)切削加工的要求不一樣。粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適合的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去，故一般選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，而盡可能選用較高的切削速度。
（1） 工序3
本工序是粗刨平面K，選用B665刨床，選用刀具為平面刨刀。加工時(shí)間為12.56s。
（二）工序5鉆、擴(kuò)φ32mm孔及倒角
工件的材料為HT200，硬度為200HBS，孔徑為32mm，公差為H7，表面粗糙度為Ra3.2μm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序鉆、擴(kuò)所用刀具為：鉆孔→φ15mm/φ30mm,標(biāo)準(zhǔn)高速麻花鉆；擴(kuò)孔→φ31.7mm，標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆。
Z535立式鉆床基本參數(shù)：fw=0.11~1.60(mm/r) nw=68~1100(r/min) pw=4(kw)。
鉆孔φ15mm
確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.7，當(dāng)鑄鐵的硬度≤200HBS，d0=15mm時(shí)，f=0.37~0.45(mm/r)，因?yàn)殂@孔深度為3d0，所以修正系數(shù)為0.1，則：
f=(0.37~0.45)×1.0＝0.37~0.45 9 (mm/r)。
根據(jù)Z535機(jī)床說明，取 f=0.35 （mm/r）。
切削速度：根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.15及表2.16，查得切削速度V=18 m/min,
所以：
ns=1000*V/(π*dw)=1000*18/(π*15)=382 (r/min)
根據(jù)機(jī)床說明書，取nw=380 r/min，
則實(shí)際切削速度為：
V=π*dw*nw/1000=π*15*380/1000=17.9 (r/min).
切削工時(shí)：根據(jù)《工藝手冊(cè)》表6.2-1得：
t=L/(nw*f) L=42mm
所以： t=45/(380*0.35)=0.32 (min)
擴(kuò)鉆孔φ30mm
利用φ30mm的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭對(duì)φ15mm的孔進(jìn)行擴(kuò)鉆，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)的相關(guān)說明書規(guī)定：
Ft =（1.0~1.2）*f鉆
=(1.0~1.2)*0.65=0.65~0.78 (mm/r)
根據(jù)機(jī)床說明書，取f=0.65 （mm/r）。
Vt =(1/2~1/3)V鉆=（1/2~1/3）*12
=4~6 （m/min）
則：
n=1000*Vt/（π*dw）=1000*(4~6)/(π*30)
=42.4~63.7 (m/min)
按機(jī)床說明書，取nw=68 (r/min)。
則實(shí)際切削速度為：
V=π*dw*nw/1000=π*30*68/1000=6.4 (m/min)。
切削工時(shí)：
t=L/(nw*f)=42/(68*0.65)=0.95 (min)
擴(kuò)孔φ31.7mm
采用φ31.7mm專用擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔。
進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊(cè)》表2.10,修正系數(shù)為0.7，則：
F=(1.2~1.5)*0.7=0.84~1.50 （mm/r）
根據(jù)機(jī)床說明書，取：f=0.85 (mm/r)
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，取：nw=68 (r/mm)，
則切削速度為：
V=π*dw*nw/1000=π*31.7*68/1000=6.77 (m/min).
機(jī)床工時(shí)：
t=L/(nw*f)=42/(68*0.85)=0.73 (min)。
倒角1.5×45雙面
采用90°锪鉆。
為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)時(shí)相同，
n=68 (r/min)。
工序6精，細(xì)鏜φ320+0.27mm孔。
選用機(jī)床為：T407金剛鏜床，基本參數(shù)為：
nw=53~840 (r/min)；fw=0.05~0.20 (mm/r)。
精鏜孔至φ31.9mm，單邊余量為Z=0.1，一次鏜去全部余量，ap=0.1mm。
進(jìn)給量:
f=0.1（mm/r）
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定金剛鏜床的切削速度為: V=80m/min,
則：
nw=1000*V/（π*D）=1000*80/（π*32）=759 （r/min），
由于T740金剛鏜床主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為公式使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時(shí):
t =L/（nw*f）=42/(795*0.1)=0.53 （min）
細(xì)鏜孔至φ320+0.027mm。由于細(xì)鏜與精鏜共用一個(gè)鏜桿，利用金屬鏜床同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行精、細(xì)鏜孔，故切削用量與精鏜相同。
ap =0.05 mm
f=0.1 mm/r
nw=795 r/min
V=80 m/min
t =0.53 min
（三）工序7 鉆、擴(kuò)、鉸2*Φ8及2*Φ10銷孔。
1.確定被吃刀量ap=3.5
確定進(jìn)給量 鉆頭直徑7知 工件為灰鑄鐵時(shí)硬度為163-229mpa，查表5-50，進(jìn)給量f為0.22-0.26由5-51取f=0.25
確定進(jìn)給速度 由表5-52得
V=13.13m/min，n=597.36r/min
由標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，查表5-54取n=500，可知
V=10.99
軸向力由公式F=CFdozFfyFkF查表5-55得
CF=410，zF=1.2，yF=0.75，f=3.5，kF=0.82
計(jì)算得
F=1377N
轉(zhuǎn)矩由公式T=CTd0zTfyTkT查表5-55得
CT=0.117，ZT=2.2，yT=0.8,KT=0.77
T=2.49Nm
機(jī)床功率Pm=Tv/30d0
Pm=2.49*10.99/30*7=0.13kW
由表5-14得：Z3025機(jī)床最大轉(zhuǎn)矩196.2Nm，主電機(jī)功率2.2kW。
所以可用
2.擴(kuò)孔至Φ7.8同上原理
f=0.025，ap=0.4，n=630，v=15.5
由以上公式得
F=1397，T=2.72，Pm=0.18
所以選擇合理
3.鉸孔至Φ8
ap=0.1，f=0.3，n=630，v=15.83
由上公式計(jì)算得
F=1402，T=2.85，Pm=0.21
所以選擇合理
4.擴(kuò)孔至Φ9.8
ap=0.9，f=0.3，n=1000, v=29.9
同上可算得
F=1506，T=3，Pm=0.21
所以選擇合理
5.鉸孔至Φ10
ap=0.1，f=0.3, n=630，v=15.83
由上公式計(jì)算得
F=1380，T=2.73，Pm=0.18
所以選擇合理
工序7鉆3*Φ11孔
Z3025搖臂鉆床，查表5-19選取d=11，lα=94。莫氏圓錐1號(hào)高速錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)：β=30°,2φ=118°, ψ=50°, ɑf=12°.由表5-49知,當(dāng)d0≤20時(shí),選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8,耐用度T=60min.
1 切削用量
﹙1﹚確定背吃刀量ap.
鉆孔時(shí)ap=﹙11-0﹚/2=5.5
﹙2﹚確定進(jìn)給量f
鉆頭直徑d0=11mm.工件材料為鑄鐵且HBW=200,查表5-50,進(jìn)給量f取值范圍為0.61~0.75mm/r.根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量,查表5-51,選取f=0.63mm/r
﹙3﹚確定切削速度v
查表5-52的計(jì)算公式取締切削速度
V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)
式中：Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125
查表5-53得：修正系數(shù)KTv=1.0工件材料HBW=200，Kmv=1.0，鉆孔時(shí)工件經(jīng)過退火熱處理。得修正系數(shù)Ksv=0.9，刀具材料為高速鋼時(shí)，得修正系數(shù) Ktv=1.0，鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀。修正系數(shù)Kxv=0.84，鉆口深度l=1.1d0，得修正系數(shù)Klv=1.0
Kv=Ktv·Kmv· Ksv·Ktv·Kxv·Klv=1×1×1×0.9×0.84×1.0=0.756
V=9.4×110.25 ×0.756/600.125×5.50×0.630.4 =9.33m/min
n=1000v/πd0 =1000×9.33／﹙3.14×11﹚=270.2r／min
查表5-54選取n=250r／min，實(shí)際轉(zhuǎn)速
V=πd0n/1000=3.14×11×250／1000=8.64m/min
(4) 校驗(yàn)機(jī)床功率
由表5-55有：T=CTd0ZTfyTKT（N·m） Pm=TV/30d0 （Kw）
式中：CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMT·KXT·KVBT
由表5-56得，與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)KMT=1.0，與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)KXT=1.0，與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)KVBT=0.87
則 KT=1.0×1.0×0.87=0.87
T=0.206×112×0.630.8×0.87=14.98N·m，Pm=14.98×8.64／﹙30×11﹚=0.39Kw
主軸Tm=19602N·m，PE=202Kw
T＜Tm Pm＜ PE
所以，切削用量可用，則ap=5.5mm，f=0.63，v=8.64m/min （250r/min）
（5）基本時(shí)間tm
由表5-57得，基本時(shí)間tm’=（lw +lf + ll）/fn
lw——工件切削部分長(zhǎng)度
lf ——切入量 lf=dm·COSkr／2+3
l l ——超出量 l l=（2~4）mm
所以lw=12mm，lf=（11×COS118／2）／+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r
n=250r/min
則 tm=3×tm’=[﹙12+5.75+3﹚／﹙0.63×250﹚] ×3=0.4min
(四) 工序8 鉆Φ32側(cè)面Φ11孔
Z3025搖臂鉆床，查表5-19選取d=11，lα=94。莫氏圓錐1號(hào)高速錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)：β=30°,2φ=118°, ψ=50°, ɑf=12°.由表5-49知,當(dāng)d0≤20時(shí),選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8,耐用度T=60min.
1 切削用量
﹙1﹚確定背吃刀量ap.
鉆孔時(shí)ap=﹙11-0﹚/2=5.5
﹙2﹚確定進(jìn)給量f
鉆頭直徑d0=11mm.工件材料為鑄鐵且HBW=200,查表5-50,進(jìn)給量f取值范圍為0.61~0.75mm/r.根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量,查表5-51,選取f=0.63mm/r
﹙3﹚確定切削速度v
查表5-52的計(jì)算公式取締切削速度
V=Cvd0ZvKv/TmapXvfyv (m/min)
式中：Cv=9.4 Zv=0.25 Xv=0 yv=0.4 m=0.125
查表5-53得：修正系數(shù)KTv=1.0工件材料HBW=200，Kmv=1.0，鉆孔時(shí)工件經(jīng)過退火熱處理。得修正系數(shù)Ksv=0.9，刀具材料為高速鋼時(shí)，得修正系數(shù) Ktv=1.0，鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀。修正系數(shù)Kxv=0.84，鉆口深度l=1.1d0，得修正系數(shù)Klv=1.0
Kv=Ktv·Kmv· Ksv·Ktv·Kxv·Klv=1×1×1×0.9×0.84×1.0=0.756
V=9.4×110.25 ×0.756/600.125×5.50×0.630.4 =9.33m/min
n=1000v/πd0 =1000×9.33／﹙3.14×11﹚=270.2r／min
查表5-54選取n=250r／min，實(shí)際轉(zhuǎn)速
V=πd0n/1000=3.14×11×250／1000=8.64m/min
(4) 校驗(yàn)機(jī)床功率
由表5-55有：T=CTd0ZTfyTKT（N·m） Pm=TV/30d0 （Kw）
式中：CT=0.206 ZT=2.0 yT=0.8 KT=KMT·KXT·KVBT
由表5-56得，與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)KMT=1.0，與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)KXT=1.0，與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)KVBT=0.87
則 KT=1.0×1.0×0.87=0.87
T=0.206×112×0.630.8×0.87=14.98N·m，Pm=14.98×8.64／﹙30×11﹚=0.39Kw
主軸Tm=19602N·m，PE=202Kw
T＜Tm Pm＜ PE
所以，切削用量可用，則ap=5.5mm，f=0.63，v=8.64m/min （250r/min）
（5）基本時(shí)間tm
由表5-57得，基本時(shí)間tm’=（lw +lf + ll）/fn
lw——工件切削部分長(zhǎng)度
lf ——切入量 lf=dm·COSkr／2+3
l l ——超出量 l l=（2~4）mm
所以lw=12mm，lf=（11×COS118／2）／+3=5.75mm ll=3mm f=0.63mm/r
n=250r/min
則 tm=3×tm’=[﹙12+5.75+3﹚／﹙0.63×250﹚] ×3=0.4min
4 銑削底平面夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工銑削底平面夾具設(shè)計(jì)，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
一、機(jī)床夾具定位元件
工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。
（一）工件以平面定位常用定位元件
1．支承釘
常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖4-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場(chǎng)合。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，限制一個(gè)自由度；在一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)支承釘限制二個(gè)自由度；不在同一直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。
圖4-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式
2．支承板
常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時(shí)，常用幾塊支承板組合成一個(gè)平面。一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)（或多個(gè)）支承板組合，相當(dāng)于一個(gè)平面，可以限制三個(gè)自由度。
圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式
3．可調(diào)支承
常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個(gè)可調(diào)支承限制一個(gè)自由度。
(二) 工件以孔定位常用定位元件
1．定位銷
圖4-2是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時(shí)，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時(shí)，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組合定位時(shí)，則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時(shí)，短圓柱銷限制二個(gè)自由度；長(zhǎng)圓柱銷可以限制四個(gè)自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個(gè)自由度。
圖4-2 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式
4.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對(duì)加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷再加上一手動(dòng)調(diào)節(jié)的螺絲定位的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。一面即底平面。
4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼圓柱端銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
4.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一底面一側(cè)面，兩支撐釘和一個(gè)調(diào)節(jié)螺絲定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
4. 5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4.3 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表4.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4.5所示：
圖4.5 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表4.1：
表4.1 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制,最重要的還是自己對(duì)一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化.在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。
不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。
通過機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)的過程，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，初步具有設(shè)計(jì)中等難度的零件加工工藝以及設(shè)計(jì)夾具的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。
在此要感謝我們的指導(dǎo)老師曹老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
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