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致謝 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計 設(shè)計計算說明書 題目: 直角杠桿機(jī)械加工規(guī)程及夾具設(shè)計 目 錄 一、零件的分析 7 1. 零件的作用 7 2. 零件的工藝分析 7 二、確定生產(chǎn)類型 8 三、確定毛坯 8 1. 確定毛坯種類 8 2. 確定鑄造加工余量及形狀 8 3. 繪制鑄造零件圖 9 四、工藝規(guī)程設(shè)計 9 1. 確定定位基準(zhǔn) 9 2. 制定工藝路線 9 3. 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 10 五、機(jī)械加工余量、工序尺寸與公差的確定 11 1. 圓柱表面工序尺寸 2. 平面工序尺寸 3. 確定切削用量與時間定額 六、 夾具設(shè)計 20 1. 問題的提出 20 2. 夾具設(shè)計 七、 參考資料 20 一、零件的分析 1.1零件的作用 題目所給的零件是直角杠桿。位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。開口直支架零件是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，其加工內(nèi)孔的精度要求較高。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 1.2零件的工藝分析 圖1.1 直角杠桿零件圖 零件的材料為HT200，鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。 直角杠桿零件的加工共有二組加工表面，它們相互之間沒有要求?，F(xiàn)分述如下： 1、以外圓面為中心的加工面，這組面包括：Φ50圓和Φ25外圓的兩端面及F端面。 2、以Ф50端面為基準(zhǔn)的加工面，這組面包括：鉆、擴(kuò)、鉸Ф30H7孔和Ф10孔。 有以上的分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于夾具加工另一組表面，并保證它們的精度。 由上面分析可知，可以先加工直角杠桿中心孔，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此直角杠桿零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、確定生產(chǎn)類型 已知此直角杠桿零件的生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應(yīng)當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。 三、確定毛坯 3.1確定毛坯種類 零件材料為HT200。考慮零件零件結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)任務(wù)書，故選擇鑄造毛坯。 3.2確定鑄造加工余量及形狀 《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》325頁表15-7，選用加工余量為MA-G級，并查表15-8確定各個加工面的鑄件機(jī)械加工余量，鑄件的分型面的選者及加工余量如表1所示： 表1 鑄件的分型面的選擇及加工余量 簡圖 加工面代號 基本尺寸 加工余量等級 加工余量 說明 上下端面 40mm H 3mm F面 63mm H 2mm Φ30H7孔 Φ30mm G 15mm 鍛造實體 螺紋孔M8 M8 G 3mm 鍛造實體 孔Φ10 Φ10 G 10mm 鍛造實體 3.3繪制鑄造零件圖 圖2.1 零件毛坯圖 四、工藝規(guī)程設(shè)計 4.1選擇定位基準(zhǔn) ①粗基準(zhǔn)的選擇 以零件的Ф50外圓面和下端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。 ②精基準(zhǔn)的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的上下端面為主要的定位精基準(zhǔn)，以下端孔為輔助的定位精基準(zhǔn)。 4.2制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機(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)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 表2.1工藝路線方案 1 鑄造成型 2 時效處理 3 粗銑精銑零件下端面 4 粗銑精銑零件上端面 5 鉆擴(kuò)孔φ29.5，鉆φ10的孔 6 鏜孔φ30H7 7 銑零件F面 8 鉆螺紋孔M8深20 9 檢驗 10 入庫 4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 ①機(jī)床的選擇 工序3、4、7采用X52K銑床 工序5、8采用Z525鉆床 工序6采用鏜床 ②選擇夾具 該直角杠桿的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 ③選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。 對于鉆床上加工孔φ30、φ10和螺紋孔M8，采用麻花鉆，擴(kuò)孔鉆和絲錐來加工。 鏜孔φ30采用鏜刀。 ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)，內(nèi)孔螺紋采用螺紋塞規(guī)來加工，其他的位置尺寸檢測則采用游標(biāo)卡尺0-100mm，精度0.02mm。 ⑤其他 對垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。 五、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 5.1圓柱表面工序尺寸 5.2平面工序尺寸 根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 表2.3各加工工序的加工余量及達(dá)到的尺寸、經(jīng)濟(jì)度、粗糙度 工序號 工序內(nèi)容 加工余量 經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 工序余量 最小 最大 3 粗銑零件下端面 2.5 IT12 12.5 -0.1 0.1 精銑零件下端面 0.5 IT7 3.2 -0.2 +0.2 4 粗銑零件上端面 2.5 IT12 12.5 -0.1 0.1 精銑零件上端面 0.5 IT7 3.2 -0.2 +0.2 5 鉆孔φ28 14 IT12 12.5 -0.1 0.1 擴(kuò)孔φ29.5 0.75 IT10 6.3 -0.1 0.1 鉆孔φ10 5 IT12 12.5 -0.1 0.1 6 鏜孔φ30H7 0.25 IT7 1.6 0 +0.021 7 銑零件F端面 3 IT11 6.3 -0.2 +0.2 8 鉆螺紋孔底孔 3 IT12 12.5 -0.1 0.1 錐螺紋M8深20 1 IT12 12.5 -0.1 0.1 5.3確定切削用量及時間定額 工序：粗銑精銑零件下端面 工步一：粗銑 機(jī)床：X52K銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.5mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 工步二：精銑 機(jī)床：X52K銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為精齒銑刀。 因其單邊余量：Z=0.5mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 工序：粗銑精銑零件上端面 工步一：粗銑 機(jī)床：X52K銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.5mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 工步二：精銑 機(jī)床：X52K銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為精齒銑刀。 因其單邊余量：Z=0.5mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 工序：鉆擴(kuò)孔φ29.5，鉆φ10的孔 工步一：鉆孔φ28 機(jī)床：Z525鉆床 ①進(jìn)給量 查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工Φ28mm孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用Φ28的麻花鉆。 所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z 鉆削速度 切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=10m/min。 根據(jù)手冊nw=110r/min,故切削速度為 切削工時 l=40mm， 查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： 工步二：擴(kuò)孔鉆φ29.5 擴(kuò)孔的進(jìn)給量　 查《切削用量手冊》表2.10規(guī)定,查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)Φ39.8的孔時的進(jìn)給量,并根據(jù)機(jī)床規(guī)格選取 F=0.3 mm/z ②切削速度 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔的切削速度,根據(jù)《工藝手冊》表28-2確定為 V=0.4V 鉆 其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故 V=0.4×9.98=3.992m/min 按機(jī)床選取nw=45r/min. ③切削工時 工步三：鉆孔Φ10 機(jī)床：Z525鉆床 ①進(jìn)給量 查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》P47表2-23鉆孔進(jìn)給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工Φ10mm孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用Φ10的麻花鉆。 所以進(jìn)給量f= 0.25mm/z 鉆削速度 切削速度：根據(jù)手冊表2.13及表2.14，查得切削速度V=10m/min。 根據(jù)手冊nw=320r/min,故切削速度為 切削工時 l=40mm 查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： 工序：鏜孔φ30H7 加工條件： 機(jī)床: CA6125臥式車床 刀具：YG6硬質(zhì)合金剛鏜刀 d＝30mm r＝0.25mm 計算切削用量：=0.25mm 由《切削用量手冊》表1.6可知： f＝0.08－0.14mm/r 取f＝0.12mm/r 由《切削用量手冊》表1.11可知： 當(dāng)HBS =200 =0.25mm f＝0.12mm/r時 Vc＝50m/min n= 由CA6140機(jī)床取 n=550r/min 實際的切削速度：Vc= 計算基本工時： Tj= 工序：銑零件的F端面 機(jī)床：X52K銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.5mm 所以銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min 工序：鉆孔攻絲M8 機(jī)床：立式鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 切削深度： 進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～41，取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： ， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 攻絲M8 機(jī)床：組合攻絲機(jī) 刀具：釩鋼機(jī)動絲錐 進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量 切削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取 實際切削速度： 由工序2可知： 走刀次數(shù)為1 機(jī)動時間： 六、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(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序——銑零件的底面。 6.1問題的提出 本夾具主要用來銑零件下底面，因為銑下底面是工序中的第一步，因此以提高生產(chǎn)效率為主。在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強(qiáng)度。 6.2夾具設(shè)計 6.2.1定位基準(zhǔn)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?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(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)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。因為銑下底面是第一道工序，因此采用零件的上端面、鑄造的圓柱面Φ25和F面作為主要的定位面 其中利用支撐套可以定位零件的下端面，可以限制3個自由度，然后利用V型塊限制鑄造的圓柱面Φ25，這樣可以限制2個自由度，最后的一個旋轉(zhuǎn)自由度利用圓柱銷定位鑄造的F面，這樣就完成了零件的完全定位。 6.2.2切削力與夾緊力計算 刀具：銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；　參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 6.2.3定位誤差分析 該夾具以一側(cè)面，F(xiàn)端面、一個固定V型塊定位，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)定的尺寸公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： ⑴銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 6.2.4定向鍵與對刀裝置設(shè)計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 6.2.5夾具工作原理(操作)簡介： 為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 七、參考資料： 《機(jī)械制造工藝學(xué)》王先逵主編?機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械工程專業(yè)課程指導(dǎo)》張進(jìn)生房曉東主編?機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)》王啟平主編?哈工大出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》張龍勛主編?機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械加工工藝人員手冊》機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》 《機(jī)械工藝師手冊》機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 《金屬切削用量手冊》機(jī)械工業(yè)出版社