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蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院 課程設(shè)計(jì) 題 目 名 稱 左支座 課 程 名 稱 制造工藝與裝備課程設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 胡思超 學(xué) 號 0930116115 指 導(dǎo) 教 師 曹自洋 2012年 7月 9日 左支座的工藝分析及夾具設(shè)計(jì) 胡思超 （蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院 機(jī)械0921 ，江蘇 蘇州） 指導(dǎo)教師：曹自洋 [摘要] 左支座是機(jī)床上的中小零件，它的應(yīng)用很廣泛。因此，學(xué)習(xí)它的工藝和夾具設(shè)計(jì)是很有必要的。本文，首先對左支座的工藝進(jìn)行了分析，先制造出毛坯。然后，從它的工藝出發(fā)，制定工藝路線和工序卡。接著，當(dāng)把零件制造出來以后，從定位和夾緊出發(fā)，設(shè)計(jì)出一套加工零件的某一道工序的夾具，并畫出夾具裝配圖和夾具零件圖。 [關(guān)鍵詞] 左支座 工藝 夾具 目錄 1 推動(dòng)架工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……………………………… 1.1 推動(dòng)架的用途 1.2 推動(dòng)架的技術(shù)要求 1.3 推動(dòng)架的工藝性 1.4 確定推動(dòng)架的生產(chǎn)類型 2 確定毛坯，繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 2.3 繪制推動(dòng)架毛坯簡圖 3 擬定推動(dòng)架工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 3.2 各表面加工方案的確定 3.3確定工藝路線 4確定加工余量和工序尺寸 5 確定切削用量及時(shí)間定額 6 夾具設(shè)計(jì) 7參考文獻(xiàn) 一 左支座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1 左支座的用途 題目所給的是機(jī)床上用的一個(gè)支座.該零件的主要作用是利用橫、縱兩個(gè)方向上的5的槽.使尺寸為80的耳孔部有一定的彈性,并利用耳部的?21的孔穿過M20的螺栓一端與?25H7()配合的桿件通過旋緊其上的螺母夾緊,使裝在?80H9()的心軸定位并夾緊。 1.2 左支座的技術(shù)要求 左支座的技術(shù)要求表 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法 大端面、小端面 Ra3.2 IT8~IT9 銑 Φ80內(nèi)圓 Ra1.6 IT7~IT8 鏜 Φ13內(nèi)圓 Ra12.5 IT11以下 鉆 Φ20內(nèi)圓 Ra12.5 IT11以下 鉆 倒角 無 IT11以下 Φ10錐銷孔 Ra1.6 IT7~IT8 鉆-精鉸 側(cè)面Φ21通孔 Ra12.5 IT11以下 鉆 Φ25H7孔 Ra3.2 IT8~IT10 鉆 Φ38孔 Ra12.5 IT11以下 鉆 1.3 審查左支座的工藝性 左支座共有兩組加工表面,它們互相之間有一定的位置要求,現(xiàn)分別敘述如下: （一）以?80H9()內(nèi)孔為中心的加工表面：加工表面包括:?80H9()孔的大端面以及大端的內(nèi)圓倒角，四個(gè)?13的底座通孔和四個(gè)?20的沉頭螺栓孔,以及兩個(gè)?10的錐銷孔,螺紋M8-H7的底孔以及5()的縱槽，主要加工表面為?80H9()，其中?80H9()的大端端面有表面粗糙度的要求為：Ra=3.2μm，且對?80H9()孔的軸心線有 垂直度要求為:0.03。 （二）以?25H7()的孔加工中心的表面：這一組加工表面包括?21的通孔和?38的沉頭螺栓孔以及?43的沉頭孔,螺紋M10-7H的底孔以及尺寸為5()的橫槽，主要加工表面為?25H7()。 由上述分析可知，對于以上兩組加工表面,可以先加工其中一組，然后再借助于專用夾具加工另一組加工表面，并且保證其位置精度。 1.4確定左支座的生產(chǎn)類型 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時(shí)要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=6000臺/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取10%和1%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=6066件/年 二 確定毛坯繪制、毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鑄件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗，而鑄件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強(qiáng)度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 由參考文獻(xiàn)可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為10級，加工余量等級G級。 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 上小端面距下大端面尺寸 100mm G 3.5mm 單側(cè)加工 Φ80孔 80 H 5mm 雙側(cè)加工 Φ25孔 25mm H 2mm 雙側(cè)加工 由參考文獻(xiàn)可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 上小端面距下大端面尺寸 100 3.5mm 103.5mm 4.4 Φ80孔 80 4mm 76mm 4．4 Φ25孔 25 1.4mm 24.6mm 3.2 2.3 繪制左支座毛坯簡圖 表見附表。 三 擬定左支座工藝路線 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。?80孔和A面既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它們做精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝規(guī)程路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，A面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。 由于生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故應(yīng)該采用萬能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。 。 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則，當(dāng)零件有不加工表面的時(shí)候,應(yīng)該選取這些不加工的表面為粗基準(zhǔn);若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以其加工表面相互位置要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)取R55的外圓柱表面作為定位基準(zhǔn)，消除X,Y的轉(zhuǎn)動(dòng)和X,Y的移動(dòng)四個(gè)自由度,再用?80H9()的小端端面可以消除Z向的移動(dòng)。 3.2 各表面加工方案的確定 根據(jù)左支座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表，確定各表面加工方案，如下表所示。 加工表面 經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 加工方案 φ32的外圓兩端面 IT7 6.3 粗銑 φ35的外圓兩端面 IT13 2.5 粗銑-半精銑-精銑 深9.5寬6的槽 IT12 12.5 粗銑 φ27的端面 IT13 6.3 粗車 φ32的孔 IT7 6.3 鉆-擴(kuò) φ16+0.019 0的孔 IT7 3.2 鉆-擴(kuò)-鉸 3.3 工序的集中與分散 工序的集中與分散是確定工序內(nèi)容多與少的依據(jù)，它直接影響整個(gè)工藝路線的工序數(shù)目及設(shè)備，工裝的選用等。由于本例中左支座的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，確定選用工序集中原則組織工序內(nèi)容，一方面可以采用萬能，通用機(jī)床配以專用夾具加工，以提高生產(chǎn)率，另一方面也可以減少工件的裝夾次數(shù)，有利于保證各加工表面之間的相互位置精度，并可以縮短輔助時(shí)間。 3.4 工序順序的安排 3.4.1 機(jī)械加工工序 1 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則， 2 遵循“先粗后精”原則， 3 遵循“先主后次”原則， 4 遵循“先面后孔”原則 3.4.2 輔助工序 在半精工后，安排去毛刺，中檢工序；精加工后，去毛刺，安排去毛刺，清洗和終檢工序。綜上所述，該左支座工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工-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-熱處理-主要表面精加工，其間穿插一些輔助工序。 3.5 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用 3.5.1 機(jī)床設(shè)備的選用 在大批生產(chǎn)條件下，可以選用通用萬能設(shè)備和數(shù)控機(jī)床設(shè)備。 3.5.2 工藝裝備的選用 由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，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。 1、選擇機(jī)床，根據(jù)第八加工錐銷孔的工序選擇機(jī)床： 由于本零件加工精度比較高，因此我選用最常用的機(jī)床：搖臂鉆床用Z3025。下面是這臺機(jī)床的具體資料： 鉆床用Z3025A 產(chǎn)品說明： 型號 Z3025A 最大鉆孔直徑 25mm 主軸最大進(jìn)給抗力 9000N 主軸最大扭距 160N·m 主電機(jī)功率 2.2kw 主鉆孔錐度 3 主軸轉(zhuǎn)速 9(級)50-2000r 主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 9(級) 主軸行程 200mm 主軸箱行程(手動(dòng)) 200mm 工作臺行程 310mm 工作臺尺寸 400×550mm 外型尺寸/包裝尺寸 980×807×2302mm/2400×1030×1360mm 機(jī)床凈重/毛重 950/1300kg 2、選擇刀具： 選用硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆、硬質(zhì)合金鉸刀,加工鑄鐵零件采用YG類硬質(zhì)合金，粗加工選用Φ10錐柄復(fù)合麻花鉆，精加工為Φ10鉸刀。 選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下： 1.選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標(biāo)長尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。 2.選擇加工孔量具 因?yàn)榭椎募庸ぞ冉橛贗T7～I(xiàn)T9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。 3.選擇加工槽所用量具 槽經(jīng)粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時(shí)均為IT14;半精銑時(shí)，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。 3.6 確定工藝路線 工序號 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 010 020 粗銑 ?80孔的大端端面 X52K 游標(biāo)卡尺 030 鏜?80H9()內(nèi)孔 T611 YG6硬質(zhì)合金銑刀和專用夾具具 、游標(biāo)卡尺 040 精銑?80H9()孔的大端面 X52K W18Cr4V高速鋼刀和專用夾 、游標(biāo)卡尺 050 精鏜?80H9()內(nèi)孔 T611 YG6硬質(zhì)合金銑刀和專用夾具 、游標(biāo)卡尺 060 鉆削4x?13的通孔,锪沉頭螺栓孔4x?20 Z535（立式） YG8硬質(zhì)合金鏜刀和專用夾具 、游標(biāo)卡尺 070 鉆削錐銷孔2x?10底孔，鉸削錐銷孔?10 Z5150立式鉆床 ф13的高速鋼鉆頭、ф20高速鋼锪孔鉆和夾具 內(nèi)徑千分尺 080 鉆削?21的通孔，擴(kuò)、鉸孔?25H7()，锪鉸?38的沉頭螺栓孔 Z3080×25 ф21的高速鋼鉆頭、ф24.7、ф38的高速鋼锪孔鉆和專用夾具 內(nèi)徑千分尺 090 锪削沉頭螺栓孔?43 Z3060×20（Ⅰ） ф43的高速鋼锪孔鉆和專用夾具 內(nèi)徑千分尺 0100 鉆削M8-H7的螺紋底孔 Z5150立式鉆床 ф7.2的高速鋼鉆頭和專用夾具 內(nèi)徑千分尺 0110 銑削尺寸為5的縱槽 X61W 高速鋼鋸齒銑刀和專用夾具 0120 鉸削25H7()的沉頭孔 Z3080×25 Φ24.7的YG6鉸刀和專用夾具 0130 鉆削M10-H7的螺紋底孔 Z5150立式鉆床 ф9.2的高速鋼鉆頭和專用夾具 塞規(guī)，百分表，卡尺等 0140 銑削尺寸為5的橫槽 X62K 高速鋼鋸齒銑刀和專用夾具 0150 塞規(guī)，百分表，卡尺等 0160 0170 攻螺紋M10-H7和M8-H7 M4210 M8、M10的YG6硬質(zhì)合金絲錐和專用夾具 四 確定加工余量和工序尺寸 詳細(xì)介紹第一道工序的加工余量和工序尺寸的確定方法 工序一粗銑 ?80孔的大端端面 由表2—24平面第一次粗加工余量為2.0-2.7mm，現(xiàn)取2.5mm，由于大端面取11CT，尺寸公差為4，4,所以工序尺寸為d1=103.5+ -2.2。d1=101+0.22 0 五 確定切削用量及時(shí)間定額 詳細(xì)介紹第七道工序的切削用量及時(shí)間定額。 工序60鉆削4x?13的通孔,锪沉頭螺栓孔4x?20,下面我們就以鉆削4-Φ13的通孔為例 一 切削用量的計(jì)算 （1） 鉆孔工步 1確定被吃刀量:ap=Z鉆/2=13/2mm=6.5mm. 2 確定進(jìn)給量：查表取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2 mm/r。 3 計(jì)算切削速度： 查表，取切削速度v=15m/min,由公式求得n=1000X15/（3.14X13）=367r/min。查表對照該工序所選Z535立式鉆床的轉(zhuǎn)速系列，取轉(zhuǎn)速n=400r/min。則實(shí)際轉(zhuǎn)速v=n×3.14×d/1000=16.3m/min. ( 二 時(shí)間定額的計(jì)算 1基本時(shí)間的計(jì)算 1 鉆孔工步。 根據(jù)表格，鉆孔的基本時(shí)間可由公式t=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l(wèi)=7mm，取l2為2.5mm，l1=13/2×cot54+1=5.41mm,f=0.2mm/r,n=400r/min,將上述結(jié)果帶入公式，則該工序的基本時(shí)間t=0.19。 2輔助時(shí)間的計(jì)算 輔助時(shí)間：t=0.18×0.19=0.03s 3 其他時(shí)間的計(jì)算 其他時(shí)間：t=9%×(0.19+0.03)=0.02s 4 單件時(shí)間定額的計(jì)算 工步t=（0.19+0.03+0.02）=0.24s 六 夾具設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中為左支座設(shè)計(jì)一臺專用夾具，以便在加工過程中提高工作效率、保證加工質(zhì)量。左支座零件在本次夾具設(shè)計(jì)為加工?25H7mm孔的加工專用夾具。專用夾具的特點(diǎn)：針對性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、容易操作、裝夾速度快、以及生產(chǎn)效率高和定位精度高。 利用本夾具主要用來鉆加工大端端面的四孔。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對?80H9()mm孔的平行度公差要求。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。 6.1 定位基準(zhǔn)及定位元件的選擇 由零件圖可知：根據(jù)大端端面四孔的軸線與?80H9()mm孔的尺寸要求，在對孔進(jìn)行加工前，?80H9()mm孔及其大端端面已按其加工技術(shù)要求加工，因此，?80H9()mm孔及其大端端面定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來滿足孔的尺寸要求。 6.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 參照可得： 切削力公式： 式中 ， 即： 實(shí)際所需夾緊力：得： 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)（如加工余量不均勻，加工性質(zhì)，刀具鈍化，斷續(xù)切削等），見參考文獻(xiàn)可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力： 式中參數(shù)由可查得： 螺紋升角 其中：作用力臂 由得：原動(dòng)力計(jì)算公式： 由上述計(jì)算易得： 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 6.3 定位誤差分析與計(jì)算 該夾具以?80H9()孔及其大端端面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。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)定的工序公差。 孔與面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由可知： 取m（中等級）即 ：尺寸偏差為25H7 Δjw大端面與銷面的重合度=0 ΔjbΦ80H9孔的軸線與25H7孔的重合度=0.02 誤差總和：Δjw+Δjb<0.021 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 6.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工25H7孔。工件以?80H9()mm孔及其大端端面為定位基準(zhǔn)，在定位銷和菱形銷作為防轉(zhuǎn)銷上實(shí)現(xiàn)完全定位。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸。本夾具總體的感覺還比較緊湊。 七參考文獻(xiàn) [1] 許曉旸，專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，2003。 [2] 徐嘉元，曾家駒，機(jī)械制造工藝學(xué)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007。 [3] 孟少龍，機(jī)械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991。 [4] 王凡，實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008。 [5] 馬賢智，機(jī)械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994。 [6] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [7] 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。 [8] 吳拓，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具[M], 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006。 第 15 頁 共 15 頁