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摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
軸承座加工工藝及其銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B的銑床夾具是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge.
Bearing processing and milling datum, the datum B milling jig is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design.
Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.
目 錄
序言………………………………………………………………1
一. 零件分析……………………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………3
2.1確定毛坯的制造形式…………………………………3
2.2基面的選擇……………………………………………3
2.3制定工藝路線…………………………………………3
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………4
2.5確定切削用量及基本工時(shí)……………………………7
三 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………10
3.1問(wèn)題的提出 …………………………………………10
3.2定位基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………10
3.3切削力及夾緊力計(jì)算 ………………………………10
3.4定位誤差分析 ………………………………………12
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 …………………………13
總 結(jié) …………………………………………………………15
致 謝 …………………………………………………………16
參考文獻(xiàn)………………………………………………………17
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開(kāi)制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
軸承座加工工藝及其銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B的銑床夾具是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)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(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
1. 零件的分析
從軸承座的零件圖上可以看出，它共有七組加工表面，
現(xiàn)分述如下：
1.基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B、寬5×1槽
2.Φ100兩端面
3.110×20面
4.4-Φ26孔、4-17孔、2-Φ12錐孔
5.Φ43孔、Φ56孔、Φ62H6孔
6.6-M8螺紋
7.6-M6螺紋
2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，零件在工作過(guò)程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強(qiáng)度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用板料，鑄造精度為8級(jí)，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2 基面的選擇的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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)率得以提高。否則，不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，選擇Φ100外圓面和端面、105×40端面作為定位粗基準(zhǔn)。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來(lái)。
具體方案如下：
工序01：鑄造
工序02：時(shí)效處理
工序03：粗銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B；銑5×1槽
工序04：粗車、半精車Φ100前端面
工序05：車Φ100后端面
工序06：銑110×20面
工序07：半精銑、精銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B
工序08：锪平4-Φ26
工序09：鉆4-Φ17孔
工序10：鉆、鉸2-Φ12錐孔
工序11：車Φ43孔、Φ56孔；粗車、半精車、精車Φ62H6孔
工序12：鉆、攻6-M8深20螺紋
工序13：鉆、攻6-M6深15螺紋
工序14：檢驗(yàn)至圖紙要求并入庫(kù)
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
撥盤零件材料為 HT200，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用鑄造， 8級(jí)精度組。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對(duì)毛坯初步設(shè)計(jì)如下：
1. 基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B的加工余量
基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B，制造精度CT7級(jí)，加工余量等級(jí)IT-E，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4得，單邊余量Z=3.5mm，表面粗糙度Ra1.6，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，三步銑削即（粗銑——半精銑——精銑）方可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=2.5mm
半精銑 單邊余量Z=0.8mm
精銑 單邊余量Z=0.2mm
2. 5×1槽的加工余量
5×1槽，制造精度CT8級(jí)，因加工余量不大，故采用實(shí)心鑄造。
3. Φ100兩端面的加工余量
Φ100前、后端面，制造精度CT7級(jí)，加工余量等級(jí)IT-E，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4得，單邊余量Z=3.5mm，表面粗糙度分別為Ra6.3、Ra3.2，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，后端面一步銑削即可滿足其精度要求，前端面兩步車削（粗車——半車銑）方能滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=2.5mm
半精車 單邊余量Z=1.0mm
4. 110×20面的加工余量
110×20面，制造精度CT8級(jí)，加工余量等級(jí)IT-E，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4得，單邊余量Z=3.5mm，表面粗糙度Ra6.3，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
5. 4-Φ26孔、4-17孔、2-Φ12錐孔的加工余量
4-Φ26孔、4-17孔、2-Φ12錐孔，制造精度CT8級(jí)，因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造。
6. Φ43孔、Φ56孔、Φ62H6孔的加工余量
Φ43孔、Φ56孔、Φ62H6孔，制造精度CT8級(jí)，加工余量等級(jí)IT-E，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-4得，單邊余量Z=3.0mm，表面粗糙度分別為Ra12.5、Ra6.5、Ra1.6，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8知，Φ43孔一步鏜削即可滿足其精度要求，Φ56孔一步鏜削即可滿足其精度要求，Φ62H6孔三步鏜削（即粗鏜——半精鏜——精鏜）方可滿足其精度要求。
粗鏜 單邊余量 Z=2.0mm
半精鏜 單邊余量 Z=0.8mm
精鏜 單邊余量 Z=0.2mm
7. 6-M8螺紋的加工余量
6-M8螺紋，因螺紋的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造。
8.6-M6螺紋的加工余量
6-M6螺紋，因螺紋的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來(lái)了，毛坯的具體形狀和尺寸見(jiàn)圖.2 毛坯簡(jiǎn)圖。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序03：粗銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B；銑5×1槽
工步一：粗銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B
（1）加工條件：
工件材料：HT200
加工要求：基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B
機(jī)床：立式銑床X51
刀具：采用端銑刀
量具：游標(biāo)卡尺
（2）計(jì)算銑削用量
1） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝800r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
2） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×1.406=0.211min
工步二：銑5×1槽
（1）加工條件：
工件材料：HT200
加工要求：5×1槽
機(jī)床：立式銑床X51
刀具：采用球面銑刀
量具：游標(biāo)卡尺
（2）計(jì)算銑削用量
3） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝800r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
4） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
輔助時(shí)間為：
tf=0.15tm=0.15×0.994=0.149min
3、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)工序03：粗銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B；銑5×1槽的銑床夾具
3.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用于工序03：粗銑基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B；銑5×1槽，精度要高不高，故設(shè)計(jì)夾具時(shí)，精度則不予考慮。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒(méi)有較高的技術(shù)要求，也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。選擇Φ100外圓面及其端面、105×40端面作為定位基準(zhǔn)。
3.3 切削力及夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 采用角度銑刀
機(jī)床： X51型立式銑床
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=749.2N
因在計(jì)算切削力時(shí)，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
所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=
式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：
K==1.872，當(dāng)計(jì)算K<2.5時(shí)，取K=2.5
孔軸部分由M12螺母鎖緊，查表得夾緊力為11350N
==28375N
由上計(jì)算得》，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
3.4 定位誤差分析
定位誤差是指采用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，由于定位不準(zhǔn)確而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。
當(dāng)采用夾具加工工件時(shí)，由于工件定位基準(zhǔn)和定位元件的工作表面均有制造誤差使定位基準(zhǔn)位置變化，即定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量，故由此引起的誤差稱為基準(zhǔn)位置誤差，而對(duì)于一批工件來(lái)講就產(chǎn)生了定位誤差。如圖1所示
圖1用V型塊定位加工時(shí)的定位誤差
當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，就產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)理想位置的最大變動(dòng)量。
定位誤差指一批工件采用調(diào)整法加工，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成。
根據(jù)相關(guān)公式和公差確定具體變動(dòng)量。如圖2，兩個(gè)極端情況：情況1：d1=d1,d2=d2使工序基準(zhǔn)盡可能地"高"得加工尺寸；情況2：d1=d1,d2=d2使工序基準(zhǔn)盡可能地"低"得加工尺寸。且該工序定位誤差
圖2 定位誤差
=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2
=Td1/(2sina/2)+Td2/2
=0.043/2sin45+0.03/2
0.392
3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了心軸、快換墊圈和螺母等組成的夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃。娤髁π?，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
總 結(jié)
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書(shū)館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書(shū)本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題，不過(guò)我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見(jiàn)，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績(jī)的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開(kāi)的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩(shī)綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國(guó)建材工業(yè)出版社出版，1997年
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