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浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學院 目 錄 1. 前言 2 2.?課題簡介 2 3.?零件的分析 2 3.1?零件的作用 2 3.2 零件的工藝分析 3 4.工藝規(guī)程設(shè)計 3 4.1 確定毛坯的制造選擇 4 4.2 基面的選擇 4 4.2.1粗基準的選擇 4 4.2.2 精基準的選擇 4 4.3制定工藝路線 5 4.3.1工藝路線方案一： 5 4.3.2工藝路線方案二： 6 4.3.3工藝方案的比較與分析： 6 4.3.4加工余量確定及工序尺寸的計算 7 4.4?切削用量確定 8 5.專用夾具設(shè)計 9 5.1 技術(shù)要求 9 5.2設(shè)計主旨 9 5.3夾具設(shè)計步驟 10 5.3.1夾具類型的選擇 10 5.3.2定位裝置的設(shè)計 10 5.3.3夾緊裝置設(shè)計 10 6.數(shù)控編程 12 7.課題總結(jié) 14 7.1設(shè)計小結(jié) 15 7.2致謝 15 扇形支架的加工工藝與鉆專用夾具設(shè)計 摘要：首先本人設(shè)計的零件是扇形支架，選用HT300鑄件。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益等各方面的詳細分析其加工工藝，多采用專用機床加工。通過對零件的分析，此扇形支架要求精度較高，要求光滑，其中?30H7的孔需要跟軸上配合，精度要求高，3個?-12的孔位子精度要求高，所以選用工具和尺寸要準。最后對零件進行校核。以便達到零件精度的要求。 關(guān)鍵詞：夾具，設(shè)計，扇形支架 1. 前言 題目所給的零件是“扇形支架”，它位于機床滑動變速主軸上面，主要作用是給控制齒輪的滑移變速，零件的下端有與變速手柄連接的孔，之間用鍵槽連接傳力，可以手動控制。上端有三個小孔起定位的作用，連接圓形外齒。用于與主軸箱以基軸制形式聯(lián)接。 2.?課題簡介 ? 本課題是“扇形支架”的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設(shè)計，扇形支架在機床上是個必不可少的部件，它有著滑動變速的作用。因此在加工時，零件的配合部分需進行精加工，保證其配合準確，提高車床的綜合性能，又因為被加工零件的結(jié)構(gòu)比較復雜，加工難度大，需進行專用夾具的設(shè)計與裝配。 生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批及大批量生產(chǎn)。 3.?零件的分析 ? 3.1?零件的作用 題目所給的零件是“扇形支架”，它位于機床滑動變速主軸上面，主要作用是給控制齒輪的滑移變速，零件的下端有與變速手柄連接的孔，之間用鍵槽連接傳力，上端有三個小孔起定位的作用。 見示意圖3-1. 圖3-1 扇形支架三維圖 3.2 零件的工藝分析 由機床“扇形支架”的加工表面有： 1）.零件的兩端面（由圖紙所示）（用于精基準加工其他表面） 2）.Φ30H7和鍵槽X33.3（用于聯(lián)接主軸箱起固定作用） 3）.扇形兩側(cè)面 4）.扇形上外圓面Φ75 5）.孔Φ12 各表面的相互精度要求有： 1）.外圓柱面Φ30為基軸制聯(lián)接，尺寸精度為IT6 2）.其他表面除保證其表面粗糙度外，尺寸精度為IT14 4.工藝規(guī)程設(shè)計 4.1 確定毛坯的制造選擇 零件材料為灰口鑄鐵，零件形狀為非圓柱體，且屬中批及大批生產(chǎn)，已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，因此選用金屬鑄造成型，再進行時效處理（消除應(yīng)力）。這樣，毛坯形狀與成品相似，這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。而且投資較少，成本較低，生產(chǎn)周期短。 圖4-1 扇形支架示意圖 4.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(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)率得以提高，不盲目的選擇基面。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(chǎn)無法正常進行。 4.2.1粗基準的選擇 對于這個零件而言，若以一般軸類零件一樣選擇外圓表面作為粗基準，則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件左端部分加工發(fā)生偏心，而且加緊復雜。按照有關(guān)粗基準的選擇原則，現(xiàn)選取零件右端大平面作為粗基準。 4.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。本零件主要工作面是Φ150外圓表面和Φ30H7孔，要求有一定的同心度，所以加工Φ150外圓表面一定要以Φ30H7孔為精基準。 4.3制定工藝路線 查參考文獻[1]表1-19~~表1-21，根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，選擇零件主要表面的加工方法如下： 左右端面：需進行粗銑(X51)----半精銑（X51）---精銑（X51） 左右側(cè)面：需進行粗銑(X51)----半精銑（X51）---精銑（X51） Φ150外圓表面：需進行粗銑(X51)----半精銑（X51）---精銑（X51） Φ30H7孔和X33.3鍵槽：粗拉----半精拉-----精拉 3-Φ12內(nèi)孔：鉆（IT12）----鉸（IT10） 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使用工序集中來提高生產(chǎn)效率，除此之外，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 4.3.1工藝路線方案一： 工序I 金屬型鑄造毛坯 工序II 清理表面殘余沙粒 工序III 人工時效溫度（500°～550°）消除應(yīng)力 工序IV 夾緊右端面和Φ50外圓面，銑左端面 工序V 夾緊左端面和Φ50外圓面，銑右端面 工序VI 以右端大平面和?50下半圓弧（用V形塊）組合定位，拉內(nèi)孔?30H7（　）和鍵槽（8±0.018）X33.3準 工序VII 以右端面大平面和孔?30H7定位，銑60°±10'兩側(cè)表面粗糙度6.3平面 工序VIII 以右端大平面和孔?30H7組合定位，用立銑刀銑出60°±10'角的粗糙度3.2圓弧面至R75準 工序IX 以右端大平面和孔?30H7組合定位，再加上60°±10'右側(cè)面定位，鉆?12孔 工序X ?30H7兩端孔倒角1X45°；用邊去毛刺、倒棱修光 工序XI 熱處理 工序XII 檢驗 入庫 4.3.2工藝路線方案二： 工序I 金屬型鑄造毛坯 工序II 清理表面殘余沙粒 工序III 人工時效溫度（500°～550°）消除應(yīng)力 工序IV 以右端面大平面和孔?30H7定位，銑60°±10'兩側(cè)表面粗糙度6.3平面 工序V 夾緊右端面和Φ50外圓面，銑左端面 工序VI 夾緊左端面和Φ50外圓面，銑右端面 工序VII 以右端大平面和?50下半圓弧（用V形塊）組合定位，拉內(nèi)孔?30H7（　）和鍵槽（8±0.018）X33.3準 工序VIII 以右端大平面和孔?30H7組合定位，用立銑刀銑出60°±10'角的粗糙度3.2圓弧面至R75準 工序IX 以右端大平面和孔?30H7組合定位，再加上60°±10'右側(cè)面定位，鉆?12孔 工序X ?30H7兩端孔倒角1X45°；用邊去毛刺、倒棱修光 工序XI 熱處理 工序XII 檢驗 入庫 4.3.3工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一使用了工序集中的原則，減少了裝夾的次數(shù)，而且使多步的裝夾基準重合，減少了誤差，提高了生產(chǎn)效率。方案二將工序分散，增加工人在鉆床上裝卸工件的次數(shù)，不僅影響加工精度而且還浪費時間。因此選用第一個方案，具體如下： 工序I 金屬型鑄造毛坯 工序II 清理表面殘余沙粒 工序III 人工時效溫度（500°～550°）消除應(yīng)力 工序IV 夾緊右端面和Φ50外圓面，銑左端面 工序V 夾緊左端面和Φ50外圓面，銑右端面 工序VI 以右端大平面和?50下半圓弧（用V形塊）組合定位，拉內(nèi)孔?30H7（　）和鍵槽（8±0.018）X33.3準 工序VII 以右端面大平面和孔?30H7定位，銑60°±10'兩側(cè)表面粗糙度6.3平面 工序VIII 以右端大平面和孔?30H7組合定位，用立銑刀銑出60°±10'角的粗糙度3.2圓弧面至R75準 工序IX 以右端大平面和孔?30H7組合定位，再加上60°±10'右側(cè)面定位，鉆?12孔 工序X ?30H7兩端孔倒角1X45°；用邊去毛刺、倒棱修光 工序XI 熱處理 工序XII 檢驗 入庫 4.3.4加工余量確定及工序尺寸的計算 “扇形支架”零件材料為灰口鑄鐵，硬度HB207～233，生產(chǎn)類型為中批或大批，采用機械砂型鑄造毛坯。 根據(jù)各原始資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，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： 4.3.4.1 Φ30內(nèi)圓精度要求高，需進行毛胚——粗拉——精拉 Φ30內(nèi)圓：粗拉（IT12）----精拉（IT10） Φ12由于無特殊加工精度等，在滿足其表面粗糙度的條件下直接鉆孔后可用擴孔來完成表面粗糙度要求。 ? 由上述所知，Φ30H7精度要求較高，與鑄造時毛坯尺寸有關(guān)，其他表面都使用鑄造一次成型，Φ30H7的內(nèi)圓柱面的加工余量表如下，即毛坯的尺寸確定： 工序名稱 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 精拉 0.5 IT7(0-0.021) Φ30 Φ30（0-0.021） 粗拉 2 IT11（0-0.016） Φ29 Φ29（0-0.16） 毛坯 ? -2-1 Φ28 Φ28 ? ?由表可知，內(nèi)圓柱面毛坯尺寸為Φ28㎜ 4.4?切削用量確定 ?工序IV：精銑工件左右端面及Φ75外圓面。 （1）．加工條件 工件材料：HT300時效處理，金屬鑄造。 加工要求：精銑工件左右端面及R75外圓面，表面粗糙度值Ra=3.2 機床：數(shù)控銑床。 刀具：刀片材料為YT15，刀桿尺寸為16mm×25mm，Kr=90° r0=15 α0=12° rε=0.5㎜（根據(jù)參考文獻[1]表1-40、1-41） （2）．切削用量選擇 進給量f=0.3~0.4mm/r, 切削速度Vc=110m/min 主軸轉(zhuǎn)速： =1000×110/38 =950r/min 實際切削速度v=120r/min 工序V：Φ30及切槽3×0.5 （1）.加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT150 加工要求：拉Φ30外面Ra=1.6，及槽8 粗拉外圓Φ28 Ra=12.5 精拉外圓Φ30 Ra=1.6 機床：拉床 刀具：內(nèi)孔拉刀：刀片材料YT15 90°左偏刀 刀桿尺寸為16mm×25mm Kr=90° r0=15° α0=12° rε=0.5㎜ 切斷刀：YG8 平直刃 b=3㎜ （2）.進給量f=0.15~0.25mm/r, 切削速度Vc=110m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n= 950r/min 實際切削速度:v=120r/min （3）.切削工時 工序VI：鉆孔Φ12，選用設(shè)備；搖臂鉆床。 １鉆孔Φ30mm f=0.3~0.4mm/r, 切削速度V=14m/min 鉆床轉(zhuǎn)速： n=400r/min 實際切削速度v=20m/min 鉆削工時：t=3min 5.專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導教師協(xié)商，決定設(shè)計工序IX——鉆3-Φ12（用于聯(lián)接齒輪與扇形支架定位作用）的鉆床夾具。本夾具將用于Z3040搖臂鉆床，刀具為兩把麻花鉆，對工件的三孔進行加工。 5.1 技術(shù)要求 1.該夾具用于搖臂鉆床，鉆銷3-?12均布地徑向孔 2.工件內(nèi)控?30H7和右端面及左端面定位，限制來工件六個自由度 3.夾具用螺旋機構(gòu)（螺母）夾具固定，開口墊地作用是快速裝卸工件 4.加工時用分度盤上三個均布孔（20°±10')對應(yīng)定位，即用于旋轉(zhuǎn)分度使插銷分別插入孔后，即可定位和一次加工。 5.2設(shè)計主旨 本夾具主要用來鉆Φ12的三孔，這三個孔在工件中的位置要求較嚴格，而其表面粗糙度要求不是很嚴格；因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而加工表面粗糙度不是主要問題。 5.3夾具設(shè)計步驟 5.3.1夾具類型的選擇 根據(jù)本濾油器加工要求及其工藝性，在鉆孔時所用夾具為專用夾具，由于該工件生產(chǎn)為中、大批量生產(chǎn)，且工件外形輪廓小，重量輕，加工要求不高，在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，做到經(jīng)濟合理，根據(jù)加工分布情況，擬定選用螺旋夾緊方式。 5.3.2定位裝置的設(shè)計 5.3.2.1定位方案的確定 方案：工件以φ30內(nèi)圓表面、左右端面與回轉(zhuǎn)盤夾緊機構(gòu)定位，限制X，Y，Y，Z，Z五個自由度。該方法保證軸向尺寸精度及徑向尺寸精度，能保證加工精度；另外，再由于夾緊力方向與切削力方向一致，且夾緊力在主要定位支承面內(nèi)，定位夾緊可靠。 5.3.2.2定位誤差分析 選用塊定位，不計其制造誤差，工件定位為內(nèi)圓Φ30H7孔與軸Φ30h6外圓表面定位，應(yīng)該保證工件的位置公差，這主要由工件內(nèi)孔與夾具體的配合間隙保證。 已知工件孔尺寸為Φ30H7，夾具的工件配合部分尺寸為Φ30h6，因此當零件安裝在夾具中時，孔與軸的最大間隙為 △ bmax=0.048-(-0.065)=0.113 因此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角a為 Arctana = arctan(0.113/15)= 0.08度 考慮到夾具定位基準面制造時的尺寸公差等隨機誤差等綜合因素的影響，以及工件本身要求的尺寸精度故采用此定位方案精度足夠。 5.3.3夾緊裝置設(shè)計 5.3.3.1夾緊機構(gòu) 根據(jù)該產(chǎn)品是中、大批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機構(gòu)也同樣不宜太復雜，自動化程度也不能太高，采用定位塊限制轉(zhuǎn)動方向，采用M12螺釘作為夾具夾緊螺釘。 。 5.3.3.3襯套及夾具體設(shè)計 工藝孔的加工需鉆、擴兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔12mm分鉆、擴兩個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為。 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4-3 固定襯套圖 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表4-3 固定襯套結(jié)構(gòu)參數(shù) d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 11 +0.034 +0.016 30 12 +0.023 +0.012 0.5 2 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖2所示。 6.數(shù)控編程 數(shù)控銑床是目前使用廣泛的數(shù)控機床之一，選用數(shù)控銑床加工減輕了勞動者工作強度，提高了加工精度和生產(chǎn)效率；數(shù)銑車床在數(shù)控編程過程中應(yīng)嚴格按照機床規(guī)定格式進行編程，編程過程中還應(yīng)確定工件加工尺寸、工藝過程、程序校驗等。本工件編輯程序如下： 盤銑刀銑右端面： O0013； G54G90G40G00X0Y0; Z100; M03S500; G01X40Y75; G01Z-2F100; G41G01X40Y-25D1; G01X-40Y-25; G01X-40Y75; G00Z100; G01X0Y0; M30; 銑右側(cè)面程序： O0113; G54G90G40G00X0Y0; Z100; M03S500; G01X70Y60F400; G01Z0; G01X57Y49 ; M98P0213L13; G01Z10; G00Z100; X0Y0; M30; O0213; G91G01Z-2; G90G41G01X21.6Y-12.5D1; G91G01Z-2; G90G41G01X57Y49D1; M99; 銑Φ75外圓面； O0313; G54G90G40G00X0Y0; Z100; M03S500; G01X70Y60F400; G01Z0; G01X57Y49; M98P0413L13; G01Z10; G00Z100; X0Y0; M30; O0413; G91G01Z-2; G90G42G03X-57Y49D1; G9IG01Z-2; G90G41G02X57Y49D1; M99 7.課題總結(jié) 本課題采用Pro/E和AutoCAD軟件進行扇形支架的設(shè)計與制造，比傳統(tǒng)的設(shè)計制造方法有著極大的優(yōu)越性，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。用數(shù)控機床加工大大提高了零件的精度和效率。通過本課題的訓練過程，初步學會了先進的設(shè)計方法，制造和加工技術(shù)。 7.1設(shè)計小結(jié) 三年的大學學習，讓我對數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用方面的知識有了一個系統(tǒng)而又全新的的認識，也對計算機方面的知識有了深入的了解。畢業(yè)設(shè)計是我們學習中最后一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是一個綜合性較強的設(shè)計任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個良好的基礎(chǔ)，對我們掌握所學知識情況進行了全面而又直觀的檢測。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計，我投入了萬分的精力做了充分的準備工作。 首先，我先針對畢業(yè)課題來考慮，在指導老師的指點和幫助下，對所需的資料進行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計的要求，再對資料做一個簡單的歸類。 其次，依據(jù)指導老師給出的設(shè)計任務(wù)要求，先制定設(shè)計的總體方案，按照指導老師要求的設(shè)計進度，一步步的完成此次的設(shè)計任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計雖已結(jié)束，但想想我在其中所學到的知識，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個復雜的技術(shù)過程，容不得半點含糊。設(shè)計人員應(yīng)先明白設(shè)計的目的，了解產(chǎn)品的價值和實用性，其次要對設(shè)計的產(chǎn)品進行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計說明書，進行繪圖。 這次的畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我獨立設(shè)計思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識面，是一次很好的鍛煉機會！ 7.2致謝 在這本設(shè)計即將完成之際,我要感謝一直幫助我的繆飛軍指導老師，他在我的設(shè)計中給了我很多的指導，在一些對我來說比較艱深，比較把握不了方向的地方，給予了我指明，幫我除去了許多不必要的麻煩；在此我還要感謝我們公司技術(shù)科的同仁，是他們不遺余力的幫助，才使我有充足的時間來完成本設(shè)計。謝謝你們，因為有你們才有本設(shè)計的實現(xiàn)。 參考文獻 [1] 吳雄彪主編．機械制造技術(shù)課程設(shè)計．杭州：浙江大學出版社，2005.1 [2] 李啟炎主編．計算機繪圖（初級）．上海：同濟大學出版社，2004 [3] 夏鳳芳主編．數(shù)控機床．北京：高等教育出版社，2005 [4] 陳與萍 高曉康編著．互換性與測量技術(shù)．北京：高等教育出版社，2002 [5] 蘇建修主編．機械制造基礎(chǔ)第二版．北京：機械工業(yè)出版社，2006 [6] 孟少農(nóng)主編．機械加工工藝手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1991 [7]吳拓，方瓊珊主編.機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導.北京：機械工業(yè)出版社，2005 [8]李剛、楊軼峰主編. 數(shù)控機床加工實訓 北京：北京航空航天大學出版社2007 16