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課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目： 制定開(kāi)和螺母零件的加工工藝，
設(shè)計(jì)夾具
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)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(lái)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(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，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)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
I
目錄
：
目錄 1
第1章 零件的分析 2
1.1 零件的作用 2
1.2 零件的工藝分析 2
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1 確定毛坯的制造形式 3
2.2 幾面選擇 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) 4
第3章 專用夾具設(shè)計(jì) 7
3.1 研究原始質(zhì)料 7
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 7
3.2.1 定位方案的選擇 7
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 7
3.4 誤差分析與計(jì)算 8
3.5 夾具體設(shè)計(jì) 9
3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 10
參考文獻(xiàn) 11
致謝 12
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床上的對(duì)開(kāi)螺母，也稱開(kāi)合螺母。其作用是為了傳遞機(jī)床梯形絲杠的動(dòng)力。當(dāng)開(kāi)合螺母處于“開(kāi)”的位置（即其手柄在上方）時(shí)，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將無(wú)法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運(yùn)動(dòng)，完成刀具的縱向移動(dòng)，平時(shí)機(jī)床溜板用光杠傳動(dòng)的，車螺紋的時(shí)候?qū)﹂_(kāi)螺母閉合，用梯形絲杠傳動(dòng)，從而完成諸如車削螺紋等工作。
1.2 零件的工藝分析
該零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當(dāng)做軸類零件進(jìn)行加工，再擴(kuò)孔，進(jìn)行螺紋加工，鉆4個(gè)螺紋孔，最后再將零件切開(kāi)一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達(dá)到要求。
零件圖：
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點(diǎn),因此應(yīng)該選用鑄件,以便使開(kāi)合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設(shè)備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來(lái)的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來(lái)考慮也是應(yīng)該的。
2.2 幾面選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過(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)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。因此對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準(zhǔn)面加工Φ62外圓柱面和右端面。
精基準(zhǔn)的選擇：使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，是應(yīng)該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到妥善的保證。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)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案
工序1：粗車Φ62外圓及端面。
工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。
工序3：精車Φ62和Φ52外圓。
工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。
工序5：粗車梯形螺紋。
工序6：精鉸梯形螺紋。
工序7：切斷。
工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。
工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。
工序10：攻M6螺紋底孔。
工序11：終檢。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
由機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對(duì)各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸確定如下：
一端面
粗車至113 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
另一端面
粗車至111 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
Φ52外圓
精車至Φ52 2z=0.3；
半精車至Φ52.3 2z=1.1；
粗車至Φ53.4 2z=1.6；
Φ62左軸肩面
精車至103 l=0.3；
半精車至102.7 l=0.7；
粗車至102 l=1；
Φ62右軸肩面
精車至8 l=0.3；
半精車至8.3 l=0.7；
粗車至9 l=1；
Φ31.5
精鏜至Φ31.5 2z=1；
粗鏜至Φ30.5 2z=2；
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。
（1）機(jī)床：搖臂鉆床Z35
（2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆Φ5，M6絲錐。
（3）確定切削用量：
2個(gè)孔共走2次刀,由切削手冊(cè)表11-2，
f=0.13mm/r, V=18m/min，
n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，
根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-12，
取n機(jī)=1320r/min,
所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。
（4）計(jì)算基本工時(shí)：
鉆孔工時(shí)：
tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。
攻絲工時(shí)：
t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0
l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p
n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。
根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.3-20，
P=1
所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。
工序7：切斷
機(jī)床：銑床X63
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[1]表21～7，選細(xì)齒鋸片銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表查得切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)取。
實(shí)際切削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長(zhǎng)度：
=63mm
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片中。
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)加工車外圓，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足軸線間公差要求。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。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，零件內(nèi)孔有多個(gè)槽，各個(gè)孔之間要保證一定的同心度。尺寸精度有一定要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的端面，為了使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，所以選擇了以端面作為定位基準(zhǔn)。
為了提高加工效率及方便加工，決定車床上加工，高速鏜刀進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用手動(dòng)螺旋夾緊。
3.2.1 定位方案的選擇
定位基準(zhǔn)選擇好后，本次設(shè)計(jì)采用V型塊和端面定位，端面限制3個(gè)自由度，V型塊限制2個(gè)自由度，加一個(gè)活動(dòng)V型塊夾緊，完全限制了零件的6個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
切削刀具：硬質(zhì)合金鏜，則
式中：＝1.5mm，＝50m/min，f＝0.5mm/r，（）
計(jì)算結(jié)果 = 1459.699N
選用壓板壓緊，實(shí)際加緊力N應(yīng)為
式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。
壓板用螺母擰緊，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-23得螺母擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為
此時(shí)已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。
3.4 誤差分析與計(jì)算
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認(rèn)為該定方案符合加工精度的要求。
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲(chǔ)備：
故此方案可行。
3.5 夾具體設(shè)計(jì)
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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。
3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
參考文獻(xiàn)
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致謝
課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械專業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，并為我今后從事機(jī)械相關(guān)工作樹(shù)立了堅(jiān)定的信心。
我這次課程設(shè)計(jì)的題目是CA6140開(kāi)合螺母的工藝工裝設(shè)計(jì)，其中涉及到了很多曾經(jīng)學(xué)過(guò)的計(jì)算，驗(yàn)算等以及相關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)把自己幾年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了課程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)一些理論問(wèn)題掌握的不夠充足，經(jīng)過(guò)多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教最后才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。
通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械工藝等方面的諸多知識(shí)，鍛煉了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，任務(wù)重，再加上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，望老師給予批評(píng)指正。
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