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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　18 梧州學院 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：手柄座加工工藝規(guī)程及鉆Φ10孔的專用夾具設計 班　　級：　 姓　　名：　 指導教師：　 完成日期：　 成 績 評 定 表 學生姓名 班級學號 專 業(yè) 課程設計題目 評 語 組長簽字： 成績 日期 20 年 月 日 學 院 機械學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 班級學號 課程設計題目 零件的工藝規(guī)程及夾具設計 實踐教學要求與任務: 1. 完成加工零件的零件圖及毛坯圖各一張（A3或A4）； 2. 編制工藝規(guī)程，完成機械加工工藝流程圖一張（A0或A1）； 3. 完成三道重要加工工序卡片和一張質量檢驗卡片； 4. 完成專用夾具設計一套，繪制專用夾具裝配圖一張（A0或A1）； 5. 繪制一張專用夾具的零件圖（A2或A3）； 6. 編寫設計說明書一份（不少于15頁）； 7. 課程設計答辯。 工作計劃與進度安排: 機械制造技術基礎課程設計總用時2.5周。 12月3日：課程設計總體講解，布置課程設計任務，查閱資料； 12月4-6日：完成加工零件的零件圖，熟悉零件的特性；完成加工零件的毛坯圖； 12月7-10日：完成工藝流程圖； 12月11-15日：完成專用夾具裝配圖及零件圖； 12月16日：完成工序卡及檢驗卡； 12月17-18日：完成設計說明書； 12月19日：課程設計答辯。 指導教師： 201 年 月 日 專業(yè)負責人： 201 年 月 日 學院教學副院長： 201 年 月 日 摘　要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 手柄座的工藝規(guī)程及鉆Φ10孔的工裝夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 Abstract The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. Handle technological process and the drill hole of Φ10 fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved. Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error. 目 錄 1、手柄座的工藝分析及生產類型的確定 1 1.1、手柄座的用途 1 1.2、手柄座的技術要求： 2 1.3、審查手柄座的工藝性 2 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 3 2.1選擇毛胚 3 2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 3 2.2.1公差等級 3 2.2.2手柄座鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 3 2.2.3繪制手柄座毛坯簡圖 4 3、擬定手柄座工藝路線 5 3.1、定位基準的選擇 5 3.1.1．精基準的選擇 5 3.1.2．粗基準的選擇 5 3.2 、表面加工方法的確定 6 3.3、加工階段的劃分 6 3.4、工序的集中與分散 6 3.5、工序順序的安排 6 3.5.1機械加工工序 6 3.5.2．熱處理工序 6 3.5.3．輔助工序 6 3.6、確定工藝路線 7 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 8 5、切削用量、時間定額的計算 9 5.1、切削用量的計算 9 5.2、時間定額的計算 10 5.2.1．基本時間tj的計算 10 5.2.2．輔助時間ta的計算 10 5.2.3. 其他時間的計算 10 5.2.4．單件時間tdj的計算 11 6.夾具設計 12 6.1提出問題 12 6.2設計思想 13 6.3夾具設計 13 6.3.1定位分析 13 6.3.2切削力及夾緊力的計算 13 6.3.3夾具操作說明 15 7. 體會與展望 16 參考文獻 17 1、手柄座的工藝分析及生產類型的確定 1.1、手柄座的用途 1零件的作用 按照國家機械操作件手柄座執(zhí)行標準規(guī)定，采用45號鋼或碳鋼為原材料，表面拋光鍍鉻。手柄座常與手柄桿、直手柄、手柄球、手柄套等機床附件配套使用。廣泛應用于機床、數(shù)控機床、組成機床、銑床、磨床及包裝印刷設備、鍋爐、印刷等機械設備。 2零件的工藝分析 該零件為手柄座，安裝手柄，形狀一般，精度要求并相對較高，零件的主要技術要求分析如下：由零件圖可知，零件的所有外圓面及Φ48端面，表面粗糙度Ra0.4，Φ15H7孔，表面粗糙度為Ra1.6，其余的表面精度為Ra3.2、Ra12.5。Φ80端面與基準A的垂直度公差為0.05. 1.2、套的技術要求： 該套的各項技術要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度(um) 形位公差(mm) 所有外圓面 IT7 0.4 Φ80端面 Φ80 IT7 3.2 Φ48端面 Φ48 IT7 0.4 Φ15孔 φ1 IT7 1.6 Φ4 Φ4 IT7 12.5 Φ10 Φ10 IT7 3.2 Φ4 Φ4 IT7 1.6 Φ72 Φ72 IT7 3.2 1.3、審查手柄座藝性 該手柄座結構簡單，形狀普通，屬一般的回轉類零件。主要加工表面有所有的外圓面，Φ48端面，Φ15H7孔，粗糙度分別為Ra0.4、Ra0.4和Ra1.6，其余粗糙度Ra3.2，Ra12.5，Φ80端面與基準A的垂直度公差為0.05.再設計工藝的時要考慮在內。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過車削、鉆削的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1選擇毛胚 零件材料為HT150，生產批量屬于中批生產，且要求零件有較好的剛度和減振性等。結合該零件的結構特點和使用要求，通常選擇毛坯為鑄件。鑄造的適應性廣，可以制出形狀復雜的毛坯，節(jié)約材料，減小切削加工的工作量。在鑄造時，適當選擇分型面，注意澆鑄位置的安排，就可大大避免內部的縮孔、縮松、氣孔、砂眼等腰三角形缺陷。 毛坯選用砂型機器造型（Ⅱ級精度）。 2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機械加工余量。 2.2.1公差等級 由手柄座的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為CT=7。 2.2.2套鍛造毛坯尺寸工差及加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量/mm 說明 所有外圓面 H 1.0 雙側加工 Φ80端面 80mm H 1.0 單邊余量 Φ72端面 72mm H 1.0 雙側加工 Φ48端面 48mm H 1.0 單邊余量 Φ15孔 15mm H 7.5 雙側加工 Φ4孔 4mm H 2.0 雙側加工 Φ10孔 10mm H 5.0 雙側加工 Φ12孔 12mm H 6.0 雙側加工 加工表面 零件毛坯尺寸 公差 Φ80外圓面 Φ82mm 雙側加工 Φ72 Φ70mm 雙側加工 所有外圓面 在原來尺寸的基準上加2.0mm 雙側加工 Φ48端面 47mm 單側加工 Φ15孔 0mm 雙側加工 Φ4孔 0mm 雙側加工 Φ10孔 0mm 雙側加工 Φ12孔 0mm 雙側加工 2.2.3繪制套毛坯簡圖 3、擬定手柄座工藝路線 3.1、定位基準的選擇 3.1.1．精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的Φ15孔及其端面為主要的定位精基準，即以手柄座的Φ15孔及其端面作為精基準。 3.1.2．粗基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，底座零件比較不規(guī)則，依照粗基準的選擇原則 （即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。因此我們選擇Φ70的端面作為粗基準， 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)手柄座零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 Φ80端面 IT7 3.2 粗車、半精車、精車 Φ72端面 IT7 3.2 粗車、半精車、精車 所有外圓面 IT7 0.4 粗車、半精車、精車、磨 Φ15孔 IT7 1.6 鉆、擴、鉸 Φ4孔 IT7 1.6 鉆、鉸 Φ10孔 IT7 3.2 擴 Φ48端面 IT7 0.4 粗車、半精車、精車、磨 3.3、加工階段的劃分 該手柄座加工質量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、精加工、磨削三個階段。 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，保證其他表面的精度要求；然后車削Φ80端面、Φ4孔、Φ10孔、Φ12孔。在精加工階段，完成手柄座的Φ48端面和所有外圓面。 3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排手柄座的加工工序。該手柄座的生產類型為大批生產，可以采用普通機床配以能用夾具、專用夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。 3.5、工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——15孔及其端面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工Φ15孔及其端面 3.5.2．熱處理工序 鑄造－熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法 　　鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時間．鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎工藝之一。 3.5.3．輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該手柄座工序的安排順序為：在、熱處理——基準加工——粗加工——精加工——磨削。 3.6、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了手柄座的工藝路線 工序號 工序名稱 工序內容 設備 工藝裝備 10 鑄造毛坯 鑄造 20 熱處理 人工時效處理 30 車 粗車、半精車、精車Φ80、Φ72端面 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 40 車 粗車、半精車、精車Φ48端面 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 50 鉆 鉆、擴、鉸Φ15H7孔 CA6140臥式車床 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、游標卡尺 60 車 粗車、半精車、精車所有外圓面 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺 70 鉆 鉆Φ4孔，擴Φ4孔 至Φ10 Z525立式鉆床 麻花鉆、游標卡尺 80 鉆 鉆、鉸Φ4孔 Z525立式鉆床 麻花鉆、鉸刀、游標卡尺 90 鉆 鉆Φ10孔，擴Φ10孔 至Φ12 Z525立式鉆床 麻花鉆、擴孔鉆、游標卡尺 100 鉆 鉆、鉸Φ4孔 Z525立式鉆床 麻花鉆、鉸刀、游標卡尺 110 磨 磨所有外圓面及Φ48端面 X6140萬能銑床 砂輪、千分尺 120 去毛刺 去毛刺 130 質檢 檢驗至圖紙要求 140 入庫 入庫 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量/mm 說明 Φ80外圓面 80mm H 1.0 雙側加工 Φ72孔 72mm H 1.0 單側加工 Φ48端面 48mm H 1.0 單側加工 Φ15孔 15mm H 1.0 雙側加工 Φ4孔 4mm H 2.0 雙側加工 Φ10孔 10mm H 5.0 雙側加工 加工表面 零件毛坯尺寸 公差 Φ80外圓面 Φ82mm 雙側加工 Φ72孔 Φ70mm 雙側加工 Φ48端面 47mm 單側加工 Φ15孔 0mm 雙側加工 Φ4孔 0mm 雙側加工 Φ10孔 0mm 雙側加工 Φ12孔 0mm 雙側加工 5、切削用量、時間定額的計算 在這只計算鉆Φ10孔工序的切削用量和時間定額。 5.1、切削用量的計算 鉆Φ10孔工序 1、加工條件 加工材料:HT150，鑄件。 工藝要求：孔徑d=10mm深20，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z525鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=10mm 鉆頭幾何形狀為（根據(jù)《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鋼硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，。 切削速度的修正系數(shù)為：，，，， 故 = =429.9r/mm 根據(jù)Z525型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=400r/mm，v=12.5mm/min。 5.2、時間定額的計算 5.2.1．基本時間tj的計算 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(20+3.0+2)/fn 求得。式中切削工時 l=20mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(1~2)=4/2cot54+1.1mm=3.0mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間4.4s。 tj =L/fn=(20+3.0+2)/fn=(20+3.0+2)/(0.35400)=0.179min=10.71s 5.2.2．輔助時間ta的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.1510.71s=1.61s; 5.2.3. 其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結時間。由于軸承座的生產類型為大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為： 鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6% (10.71s+1.61s)=0.74s; 5.2.4．單件時間tdj的計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=10.71s+1.61s+0.74s =13.06s; 因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆=13.06s;將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 6.夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 6.1提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，心軸限制2個自由度。 （2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊機構夾緊工件。 （3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。 （4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 6.2設計思想 設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來對φ10孔進行加工，精度要求不高，所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產效率，降低勞動強度。 6.3夾具設計 6.3.1定位分析 （1）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工Φ10孔時，采用Φ15孔及其端面作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與一個心軸定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j=（TD+T d+△S）/2=0.0375 TD =0.018mm T d =0mm △S=0.034mm △j=0.023mm 6.3.2切削力及夾緊力的計算 1、由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 2、夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=6mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 6.3.3夾具操作說明 本工件采用心軸定位，通過心軸和工件的孔過盈配合來固定工件。這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產要求 7. 體會與展望 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年