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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 課 程 設 計 題 目： 搖臂支架的機械加工工藝規(guī)程及工藝 裝備設計 班　　級：　 姓　　名：　 指導教師：　 完成日期：　 - 11 - 一、設計題目(學生空出，由指導教師填寫) 　　 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產(chǎn)類型:大批大量生產(chǎn) 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件圖 1張 (2) 毛坯圖 1張 (3) 機械加工工藝過程綜合卡片(參附表1) 1張 (4) 與所設計夾具對應那道工序的工序卡片 1張 (4) 夾具裝配圖 1張 (5) 夾具體零件圖 1張 (6) 課程設計說明書(5000～8000字) 1份 四、四、進度安排(參考) (1) 熟悉零件,畫零件圖 2天 (2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天 (3) 工藝裝備設計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天 (4) 編寫說明書 3天 (5) 準備及答辯 2天 五、指導教師評語 成 績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　 摘　要 這次設計的是搖臂支架Φ2mm孔的夾具。包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。根據(jù)零件的性質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次實際的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 Abstract The rocker is designed to support the fixture Φ3 mm hole. Including parts map, rough map, one of the assembly, machining process card and the card with a process. According to the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the size and mechanical Jiagongyuliang. Finalizing the road map process, the enactment of the workpiece clamping programme, to draw fixture assembly. Machinery Manufacturing Technology curriculum design is finished we learn all the basic course of the University, technology and the most basic course after the specialized, which is our graduation project before conducting the various courses of study by an in-depth comprehensive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our four years of university life occupy an important position. For me personally, I hope that through the curriculum design of their future will be engaged in the work of a real training exercise from its own analysis, problem-solving abilities. As capacity constraints, there are still many deficiencies in the design, ask teachers to give guidance. 目 錄 摘　要 I Abstract II 1 零件的工藝性分析 1 1.1 搖臂支架的技術要求 1 1.2 審查搖臂支架的工藝性 1 1.3 確定搖臂支架的生產(chǎn)類型 2 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2 2.1 選擇毛坯 2 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2 3 擬定搖臂支架的工藝路線 3 3.1 定位基準的選擇 3 3.2 表面加工方法的確定 4 3.3 加工階段的劃分 5 3.4 工序的集中和分散 5 3.5 工序順序的安排 5 3.4 機床設備和工藝裝備的選用 7 3.5 加工余量，工序尺度和公差的確定 7 3.6 切削用量、時間定額的計算 7 4 專用機床設計夾具 9 4.1 專用鉆床夾具設計 9 4.2 問題的指出 9 4.3 確定夾具的結構方案 10 4.4 關于定位誤差的分析 10 5 方案綜合評價與結論 10 6 體會與展望 10 參考文獻 12 1 零件的工藝性分析 1.1 搖臂支架的技術要求 加工表面 尺寸及偏差(mm) 公差/mm及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 搖臂支架底面 20 IT11 3.2 搖臂支架耳朵端面 54 IT7 6.3 搖臂支架耳朵表面 12 IT8 ∥ 0.1／100 D 0.8 Φ3mm孔 Φ3 IT12 12.5 Φ4mm孔 0.018，IT8 6.3 Φ10.5mm孔 Φ10.5 IT12 12.5 Φ6.1mm孔 Φ6.1 IT12 12.5 搖臂支架外圓表面 Φ20 IT12 ∥0.05 D 6.3 搖臂支架在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度。因此，支架材料一般采用高強度碳鋼和合金鋼；該搖臂支架采用45鋼。 耳朵表面要求高頻淬火處理，硬度為52~56HRC。 1.2 審查搖臂支架的工藝性 分析零件圖可知，該零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比較低，不需要高精度的機床加工，通過銑削，車削，鉆床的粗加工就可以達到加工要求。主要工作表面加工精度雖然相對較高，但在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保證質量的加工出來。 由此可見，該零件的工藝性較好。 1.3 確定搖臂支架的生產(chǎn)類型 搖臂支架屬于輕型零件，大批量生產(chǎn)。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。 由于搖臂支架在工作過程中要成熟沖擊載荷，為增強其強度和韌性，且根據(jù)生產(chǎn)綱領為大量生產(chǎn)，毛坯選用鍛件。為提高生產(chǎn)率和鍛件的精度，采用模鍛方法來制造毛坯。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-10~表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量，應該先確定一下各個因素。 1.公差等級 由搖臂支架的公用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2.鍛件重量 計算后，搖臂支架的重量約為0.23KG，初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為0.4KG. 3.鍛件形狀復雜系數(shù) 對零件圖金星分析計算，可大致確定鍛件外廓包容提的長度、寬度、高度。即L=54mm，b=32mm，h=53mm。由公式（2-3）和（2-5）可計算出該鍛件的形狀復雜系數(shù)S=0.526。屬于S級。 4.鍛件材質系數(shù) 搖臂支架的材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼。所以該鍛件的材質系數(shù)屬于M級。 5.鍛件分模線形狀 根據(jù)該零件的形位特點，選擇零件高度方向的對稱平面為分模面，屬于直分模線。 6.零件表面粗糙度 由零件圖可知，各個加工表面的粗糙度Ra大多數(shù)都大于等于3.2μm。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列表如下 鍛件重量/kg 包容體重量/kg 形狀復雜系數(shù) 材質系數(shù) 公差等級 0.4 0.76 S M 普通級 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 厚度32 1.5~2.0 (取2.0) 1.4 表2-11 表2-13 寬度54 1.5~2.0 (取2.0) 1.6 表2-11 表2-13 寬度25 1.5~2.0 (取2.0) 1.2 表2-10 表2-13 3 擬定搖臂支架的工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分。 通常先確定精基準，后確定粗基準。 1.精基準的選擇 根據(jù)該搖臂支架的技術要求和裝配要求，選擇搖臂支架的底面和搖臂支架耳朵的端面作為精基準。零件上的很多表面都可以采用它們作為基準來進行加工。即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。搖臂支架的底面是設計基準，選用其做精基準定位加工Φ10.5mm孔和Φ６.１mm孔以及搖臂支架的外圓Φ20mm。搖臂支架耳朵的端面做為精基準，可以鉆Φ3mm孔和Φ4mm孔。這樣就實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。同時也保證了被加工表面的平行度要求。 2.粗基準的選擇 選擇粗基準，要注意表面是否平整，有沒有飛邊，毛刺或者其他缺陷。我選擇搖外圓Φ20mm的外圓面做粗基準。 3.2 表面加工方法的確定 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 搖臂支架底面 IT11 3.2 粗銑—半精銑 表1-8 搖臂支架耳朵端面 IT7 6.3 粗銑—精銑 表1-8 搖臂支架耳朵表面（淬硬） IT8 0.8 粗車—半精車—磨削 表1-6 Φ3mm盲孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 Φ4mm孔 IT13 6.3 鉆—鉸 表1-7 Φ10.5mm孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 Φ6.1mm孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 3.3 加工階段的劃分 該零件加工質量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工，半精加工和精加工。 在粗加工階段，首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工。保證其他加工表面的精度要求。然后鉆Φ10.5mm孔和Φ6.1mm孔。粗車搖臂支架外圓表面和搖臂支架前臂表面，在半精加工階段，完成搖臂支架外圓表面和搖臂支架前臂表面的半精車，以及各種孔的鉆，擴和鉸方案。在精加工階段，進行搖臂支架前臂表面的磨削加工。 3.4 工序的集中和分散 零件選用工序集中的原則安排搖臂支架的加工工序。該搖臂支架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短付諸實踐，而且由于在一次裝家中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5 工序順序的安排 1.機械加工順序 （1）遵循“先基準后其他”的原則。首先加工精基準——搖臂支架的底面。 （2）遵循“先粗后精”的原則。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。 （3）遵循“先主后次”的原則。先加工主要表面——搖臂支架的底面、搖臂支架耳朵端面、搖臂支架耳朵表面。 （3）遵循“先面后孔”的原則。首先加工各個端面和表面，后加工各個孔。 2.熱處理工序 模鍛成型后切邊，進行調(diào)質。調(diào)制硬度為241~285HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脫碳而對機械加工帶來的不利影響。搖臂支架前臂表面在精加工之前需要進行局部淬火，提高它的耐磨性和在工作中成熟沖擊載荷的能力。 3.輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中檢工序。 綜上所述，該搖臂支架的安排順序為：基準加工——主要加工表面粗加工以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。 搖臂支架的工藝路線及設備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑搖臂支架底面 臥式銑床X60 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 2 精銑搖臂支架底面 臥式銑床X60 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 3 粗銑搖臂支架耳朵端面 臥式銑床X60 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 4 粗車外圓表面 數(shù)控車床CK6108A 高速鋼車刀 千分尺 5 粗車臺階 數(shù)控車床CK6108A 高速鋼車刀 千分尺 6 粗車搖臂支架耳朵表面 數(shù)控車床CK6108A 高速鋼車刀 游標卡尺 7 粗車各槽倒角 數(shù)控機床CK6108A 高速鋼車刀 卡規(guī)深度游標卡尺 8 鉆Φ3mm孔 臺式鉆床Z4006A 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 9 鉆、鉸Φ4mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 10 鉆2-Φ2mm孔、Φ10.5mm孔、Φ6.1mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 11 半精車搖臂支架耳朵表面 數(shù)控車床CK6108A 高速鋼車刀 游標卡尺 12 精銑搖臂支架耳朵端面 臥式銑床X60 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 13 去毛刺 鉗工臺 平銼 14 熱處理—耳朵表面局部淬火 淬火機 15 磨削搖臂支架耳朵表面 平面磨床M7120A 砂輪 游標卡尺 16 清洗 清洗機 17 壓入鋼球Φ4，孔口收口 18 終檢 塞規(guī)、百分表等 3.4 機床設備和工藝裝備的選用 1 在大批生產(chǎn)條件下，可以選用搞笑的專用設備和組合機床，也可以選用通用設備。 2 工藝裝備主要包括刀具和量具，夾具等，在工藝卡片中要簡明寫出它們的名稱，如百分表等。 此搖臂支架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所用的夾具均為專用夾具。 3.5 加工余量，工序尺度和公差的確定 加工Φ3mm孔，根據(jù)所給的條件，可一次性鉆出。 3.6 切削用量、時間定額的計算 一.切削用量的計算 工序8： 鉆Φ3mm孔，選用臺式鉆床Z4006A ，高速鋼莫氏錐柄階梯麻花鉆。 1.背刀吃量的確定 =1.5mm 2.進給量的確定 由表5-21，選取該工步的每轉進給量 =0.13mm／r。 3.鉆削速度的計算 由表5-21，按照工件材料的條件選取，切削速度V=20 m／min。由公式5-1可知，n=1000v/可求得該工序鉆頭轉速n= 2123 r／min。參照臺式鉆床Z4006A的主軸轉速，取轉速n= 2900 r／min.再將此轉速代入公式n=1000v/中，可求出該工序的實際鉆削速度 二.時間定額的計算 1.基本時間的計算 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式求得。式中，，因為是盲孔，所以。；進給量 =0.13mm／r，n= 2900 r／min，所以，=0.133min=7.96s. 2.輔助時間的計算 =0.15×=0.15×7.96=1.2s 3.其他時間的計算 工序8的其他時間==6%×(+)=0.55s 4.單件時間 的計算 工序8的單件時間 =7.96s+1.2s+0.55s=9.71s 將上述零件工藝規(guī)程設計的結果,填入工藝文件. 4 專用機床設計夾具 4.1 專用鉆床夾具設計 已知搖臂支架的材料為45鋼，毛坯為鍛件，所用機床為立式鉆床Z525，大批量生產(chǎn)，要求為工序8設計一個鉆床夾具。 4.2 問題的指出 本夾具主要用來鉆Φ2mm孔。由于本工序的加工精度不高，在加工本道工序時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 4.3 確定夾具的結構方案 1) 確定定位元件 根據(jù)零件圖和和規(guī)定的定位基準，為了減小定位誤差，按基準重合原則選Φ10孔端面和φ10孔定位與底面孔為定位基準。選用心軸）限制5個自由度在選 2) 確定導向裝置 本工序選用可換鉆套作為刀具的導向元件。查表后，確定鉆套高度H=4mm，排屑空間h=1mm。 4.4 關于定位誤差的分析 本夾具的主要定位元件為孔面口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求且是油孔，故定位誤差分析不予考慮，可滿足加工要求。 5 方案綜合評價與結論 Φ2mm孔的加工精度要求不高，只需要鉆即可。在我設計Φ2mm孔的夾具過程中，遇到了許多困難，例如，如何選擇定位元件等。根據(jù)零件圖和和規(guī)定的定位基準，為了減小定位誤差，按基準重合原則我們選擇底面和φ10孔定位，因為我們鉆的孔是2mm油孔沒有精度要求，只要鉆通即可。因此其他方面的誤差 不予考慮，因此我感覺這套夾具還是比較合理的，適合大批量生產(chǎn)。 6 體會與展望 通過對搖臂支架的機械加工工藝及對Φ2mm孔的夾具的設計，使我學到了許多有關機械加工的知識,主要歸納為以下兩個方面： 第一方面：搖臂支架外形較復雜，且其技術要求高，所以適當?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證搖臂支架技術要求的重要問題之一。對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。 而搖臂支架的機械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的。搖臂支架的加工路線可以分為三個階段：劃分為粗加工，半精加工和精加工。 第二方面：主要是關于夾具的設計方法及其步驟。 （1）、定位方案的設計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。 （2）、導向及對刀裝置的設計：由于本設計主要設計的是孔夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題。 （3）、夾具體設計：搖臂支架的結構特點是比較小，設計時應注意夾具體結構尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。 （5）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。 （6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。 在這次夾具設計的課程設計中，我學會了更多專業(yè)知識，培養(yǎng)了實際操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課程中，我們只是學習了一些重要的理論知識，而沒有切合實際的練習與測試。在這次課程設計中我遇到了許多難題和問題，我又重新學習了以往遺漏和沒有完全掌握的知識。例如，如何完全限制它的六個自由度，怎樣使用定位元件更為合理，夾具圖怎樣繪制更容易讓其他人看懂，CAXA電子圖版怎樣使用更為便捷等等。 這次課程設計也是在為我們將來的課程設計打基礎，為我們以后的工作積累更多的經(jīng)驗。在今后的學習中，我會更加努力，不僅努力學好專業(yè)知識而且要積累更多的設計經(jīng)驗。 參考文獻 [1] 陳宏鈞,方向明,馬素敏.典型零件機械加工生產(chǎn)實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.8 [2] 王季琨,沈中偉,劉錫珍.機械制造工藝學[M].天津:天津大學出版社, 2004.1 [3] 哈爾濱工業(yè)大學,上海工業(yè)大學.機床夾具設計[J].上海:上?？茖W技術出版社,1991.3 [4] 李洪.機械加工工藝手冊[M].北京:北京出版社,1996.1 [5] 貴州工學院機械制造工藝教研室.機床夾具結構圖冊[J].貴州:貴州人民出版社,1983.6 [6] 龔定安,蔡建國.陜西科學技術出版社,1981.7 [7] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1991.9 [8] 《金屬機械加工工藝人員手冊》.金屬機械加工工藝人員手冊[M].s上海:上海科學技術出版社,1979.1 [9] 孫麗嬡.機械制造工藝及專用夾具[J].北京:冶金工業(yè)出版社, 2003.9 [10] 楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 2004.9 [11] 王紹俊.機械制造工藝設計手冊[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學, 1981.5 [12] 劉文劍,曹天河,趙維緩.夾具工程師手冊[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,1987.12 [13] 上海市金屬切削技術協(xié)會.金屬切削手冊[M].上海:上海科學技術出版社,1991.10 [14] 邱仲潘.計算機英語[M].北京:科學出版社,2004.9 機械加工工藝卡片 工件名稱 鉆2-2孔 工序號 11 零件名稱 搖臂支架 零件號 零件重量 kg 同時加工件數(shù) 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 HT200 HBS151~229 鑄件 6.16kg 設備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 立式鉆床 Z525 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀長度mm 走刀次數(shù) 切削深度mm 進給量mm/r 主軸轉速r/min 切削速度m/min 基本工 時min 1 鉆直徑為2的孔 高速鋼錐柄麻花鉆 1 0.15 960 29.54 0.39 2 鉆另一直徑為2的油孔 高速鋼機用鉸刀 1 1.3 195 6.1 0.28 設計者 指導老師 共 1 頁 第 1 頁 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn)品名稱 零 件 名 稱 零 件 圖 號 工藝文件總編號 汽車 搖臂支架 材料名稱 材料牌號 材料規(guī)格 毛坯種類 硬度 毛坯外形尺寸 毛重 凈重 材料消耗定額 每臺件數(shù) 單件工時定額 灰口鑄鐵 HT13～33 鑄造 HB207~233 1 工序號 工 序 內(nèi) 容 設 備 夾 具 刃 具 量 檢 具 工序工時定額（分） 名稱 型號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格 1 鑄造 2 清理表面殘余沙粒 3 人工時效溫度（500°～550°）消除應力 4 夾右圓柱面車左端外圓和端面及退刀槽 車床 CA6140 專用夾具 硬質合金刀 UT15 5 車左外圓柱面，端面及退刀槽 車床 CA6140 專用夾具 硬質合金刀 YT15 卡尺 6 銑寬20的底面 銑床 X51 專用夾具 端面銑刀 卡尺 7 鉗工劃線定各中心孔的位置 車床 CA6140 專用夾具 75°車刀 卡尺 8 鉆直徑為3 的孔，擴直徑為4的孔深4 立式鉆床 Z535/Z32K 專用夾具 麻花鉆、擴刀、鉸刀 ?35 量規(guī) 9 鉆直徑為10.5的空 立式鉆床 Z535 專用夾具 10 鉆直徑為6.1的孔 立式鉆床 Z535 專用夾具 錐柄麻花鉆 11 鉆2-%c2孔 立式鉆床 Z535 專用夾具 麻花鉆、擴刀、鉸刀 ?10 量規(guī) 12 專用夾具磨直徑為12的左端外圓 磨床 M2050 專用夾具 砂輪 卡尺 13 專用夾具磨直徑為12右端外圓 磨床 M2050 專用夾具 砂輪 14 質檢， 15 入庫