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1、第一節(jié)零件分析 本次課程設(shè)計我們小組的任務(wù)是針對生產(chǎn)實際中的一個零件 插入耳 環(huán)。其用于晾衣架的上端固定，當然插入耳環(huán)并不僅僅用于此，還有很多功能。 從零件圖上可以看出，標有表面粗糙度符號的表面有平面、退刀槽、內(nèi)孔、鍵槽 等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面 D E,粗糙度為艮50,粗糙度要求最 高的是外圓①35,表面粗糙度為 艮1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設(shè)計基準。 從工藝上看，鍵槽對 ①35軸線的對稱度公差為0.1，孑L①32軸線對①35軸線的 垂直度公差為0.5/50，可以通過使用專用機床夾具來保證。①35的公差等級為 IT7級，表面粗糙度為艮1.6，可以通過精車來保證。表面

2、D E精度要去不高可 以通過粗銑來完成，①32孔的內(nèi)孔粗糙度為R6.5可以通過鉆床，鉆后再擴鉆就 可以達到精度。C面通過粗銑就可以達到要求。A面因為在零件工作過程中不起 作用所以也通過粗銑。 對插入耳環(huán)零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、 公差及技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。 第二節(jié)機械加工工藝規(guī)程制訂 一、確定生產(chǎn)類型 按設(shè)計任務(wù)書，插入耳環(huán)年產(chǎn)量為 4000件；每日3班，若插入耳環(huán)備品率 為8%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N=Qn(1+ o%+阱)=4000X1 X (1+8%+1%)件=4360件/年;可見，插入耳環(huán)的

3、年生 產(chǎn)量為4360件。插入耳環(huán)可看成獨立的一部分，屬輕型機械。因此，根據(jù) A表 5-8，由生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系可確定該零件的生產(chǎn)為中批生產(chǎn)，其毛坯制 造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)中批生產(chǎn)的工藝特點， 如多采用通用設(shè)備 配以專用的工藝裝備等，其工藝特點見 A表5-9.0 二、確定毛坯制造形成 由該零件的功用及其的工作狀況知。因此，原設(shè)計單位選用了既能滿足要求， 價格又相對低廉的45鋼，因此可以確定毛坯形式為鍛造。由 B表4-3中常用毛 坯的制造方法與工藝特點選擇模鍛。 該零件的形狀不是十分復(fù)雜，因此毛坯的形狀與零件的形狀應(yīng)盡量接近。 所以用 150>77>44的毛坯。確定加

4、工余量及毛坯尺寸 該零件材料為45鋼，屈服強度為600MPA①35軸用單邊余量2.5mm兩邊余 量5.0mm所以毛坯尺寸①40，在軸向方向3mm所以毛坯軸向長度為150mm 選擇加工設(shè)備 44 L50 、選擇定位基準 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理 的前提。正確與合理地選擇定位基準，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化 工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。 所以在做此零件時，我們選擇 ①35軸線為基準，并且此基準為設(shè)計基準， 即遵循“基準重合”的原則。該基準還可作為大部分工序的定位基準，加工其他 的次要表面，體現(xiàn)了“基準統(tǒng)

5、一”的選擇原則。 四、 選擇加工方法 1. 平面的加工 平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本零件由于表面 D E 粗糙度為艮50,通過粗銑就可以達到。而對于 C面粗糙度為F06.3通過粗銑也可 以達到。而表面A的粗糙度要求為 艮12.5根據(jù)GB/T 1804-2000規(guī)定，選用中等 級，相當于IT13級，故可考慮粗車或粗端銑。 2外圓與退刀槽、攻螺紋 外圓①35的加工在本零件中很重要。本次選用 CA6140車床，由于表面粗糙 度艮1.6，所以采用粗車-半精車-精車。而對于外圓①27,表面要進行攻螺紋， 所以進行粗車就可以了。在粗車過后再用螺紋車刀進行攻螺紋。 3孔

6、加工 ①32孔內(nèi)壁粗糙度為R6.3所以就用鉆-擴，鉆孔后擴孔就可以達到這個精度 要求，滿足安裝配合E9,并且用YT錐柄麻花鉆。①5的銷孔，直接用槍孔鉆就 可以加工出來。 4槽加工 對槽的加工，槽的要求為 艮3.2所以用X6132萬能銑床，進過粗銑-精銑就可 以達到。 五、 制定工藝路線 根據(jù)零件本身要求及先粗后精的加工原則，插入耳環(huán)的加工工藝路線如下： 工序05:模鍛毛坯 工序10: 45鋼正火，為機加工作準備 工序15:粗銑二邊表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面為粗定位， 用專用夾 具夾緊，銑表面到尺寸。 工序20:粗銑C面 由于C面有粗糙度要求所以用專用夾具

7、夾緊，銑表面到尺寸。 工序25:粗車①35外圓 粗車毛坯①40到①36外圓，用專用夾具夾緊，粗車到規(guī)定尺寸 工序30:粗車①27,倒角C1 在已經(jīng)被粗車到①36的外圓上，用專用夾具夾緊，繼續(xù)粗車相應(yīng) 的尺寸到①27，并且倒倒角C1 工序35:車退刀槽①24 在相應(yīng)尺寸用切槽刀加工退刀槽①24,用專用夾具夾緊。 工序40:進行熱處理調(diào)質(zhì) 工序45:半精車①35 在粗加工過后進行半精加工，由 ①36的外圓車到 ①35.2 工序50:精車①35 在半精加工后進行精加工，由 ①35.2的外圓到①35 工序55:車錐面，倒角 C2 進行車錐面，并且倒倒角C2 工序60:攻螺紋

8、M27 X 1.5-6h 用螺紋車刀在①27外圓上進行攻螺紋。 工序65:鉆①32的孔 用專業(yè)的鉆床夾具，進行鉆孔 工序70：擴①32的孔 為達到內(nèi)壁粗糙度進行擴孔，滿足精度要求。 工序75:鉆①5的銷孔 在螺紋規(guī)定尺寸處進行銷孔的加工。 工序80:粗銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工。 工序85:精銑鍵槽 用銑床專用夾具，進行鍵的加工 工序90:銑A面 按照零件圖規(guī)定銑A面 確定加工余量 由《機械制造工藝學(xué)》第 30至31頁的表1 —10,表1―― 11,表1―― 12確 定其加工的的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度。 (1)①35的外圓表面: 工序名稱 工序基本余

9、量 工序尺寸 精度 粗糙度 精車 0.2 ①35 IT7 Ra1.6 半精車 0.8 ①35.2 IT9 Ra6.3 粗車 1 4 ①36 IT11 Ra12.5 毛坯 ①40 (2)加工M27x1.5-6h的螺紋: 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 攻螺紋 M27x1.5-6h 粗車 9 ①27 IT11 Ra12.5 (3) ①32E9的孔： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 擴 1 32 r 1T10 R6.3 鉆 31 31 IT1

10、1 R12.5 (4)銑鍵槽 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精銑 0.5 7.5 r it8 Ra6.3 半精銑 2 7 HT11 Ra12.5 粗銑 5 5 (5)軸向長度84尺寸： 工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 車錐面 — 1 84 r it8 Ra6.3 粗車①27端面 1 85 IT11 Ra12.5 粗車①35端面 1 86 IT11 Ra12.5 毛坯 87 選擇加工設(shè)備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點， 。

11、選 擇加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場的 設(shè)備情況。若零件加工余量比較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。 在本設(shè)計中，我們小組最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度和零件表面的設(shè)計要求 相適應(yīng)，初步選定各工序機床如下： （1） 工序15： X62W臥式銑床。 （2） 工序 20、75、80、85： X6132萬能銑床。 （3） 工序 25、30、35、45、50、55、60：選擇 CA6140車床 （4） 工序 65、70：選用 Z3025鉆床。 選擇夾具 對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床夾具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、 滿足高校的前提下，亦可部分

12、采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序采 用了專用機床夾具，需專門設(shè)計，制造。 確定切削用量及基本時間 切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量， 再進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求不一樣。粗 加工時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度， 故一般優(yōu)先選擇盡 可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適 合的切削速度。精加工時，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要去， 故一般 選用較小的背吃刀量和進給量，而盡可能選用較高的切削速度。 （一）工序15 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為45鋼，機床

13、選用XA5032立式銑床， 選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑 d-125mm孔徑D=40mm寬 L=40mm齒數(shù)z=14.根據(jù)【8】表5-26確定銑刀角度，選擇前角 Y =20，后角a =120,主偏角k=600,，螺旋角B =100，已知銑削寬度為57mm銑削背吃刀量為ap=4mm 1. 確定每齒進給量 根據(jù)【8］表5-13知XA5032型立式銑床的主電動機功率為 7.5KW，查表5-27 知當工藝系統(tǒng)剛性中等、鐮齒端銑刀加工鋼料時，其每齒進 即=0.08-0.15mm/z。 由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量 af=0.08mm/z。根 2. 選擇銑

14、刀磨鈍標準和耐用度 據(jù)【8］表5-28，用高速鋼鐮齒端銑刀粗加工鋼料時，選擇銑刀后刀面磨損 極限為1.8mm查表【8］ 5-29知銑刀直徑d=125mn時，經(jīng)插值得端銑刀的合理 耐用度T=150mino銑削速度可以通過計算得出，但是其計算公式比較復(fù)雜，實 際生產(chǎn)中使用并不多，這里通過查表確定。 3. 確定切削速度V和工作臺每分鐘進給量vf 查表【8】5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn) 速范圍是 =38.2--63.7r/m 1000v n= d* 3.14 根據(jù)XA5032機床的標準主軸轉(zhuǎn)速，由表 速度為 5-13選取n=60r/min，則

15、實際銑削 ..3.14* dn V= =23.55m/mi n 1000 工作臺每分鐘進給量為 vf=fn=afz n=0.08x14x60mm/mi n=67.2mm/mi n 根據(jù)表5-13中工作臺標準縱向進給量，選取 vf=60mm/min,則實際的每齒進給量 為 af=vf/zn=0.071mm/z ； 4. 校驗機床功率 由表【8】5-31和5-32知，銑削力FZ和銑削功率P計算如下： F=336.15N P=1.31KW 最后所確定的切削用量為 ap=4mm af=0.071mm/z vf=60mm/min v=0.39mm/s 5基本時間 T=l/f

16、n=0.94min 2t=1.84mi n （二）粗車①35外圓 本道工序是粗車 ①35外圓，已知加工材料為 45鋼，機床為CA6140臥式 車床，專用夾具，所選刀具為 YT15硬質(zhì)合金車刀。 1. 確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 2.0mm，即背吃刀量ap=2.0mm 2. 確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》 第95頁表4-53可知，當加工45鋼時, 車刀刀桿尺寸BX H為20X 30，背吃刀量ap=2.0mm則進給量f=0.4~0.5mm/r， 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 91頁表4-43進給量值可知，取橫向 f=0.4mm/r。 3. 確定

17、切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 98頁表4-58外圓切削速度參考值 可知，Vc=1.5~1.83m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= =709~874.2r/mi n 3.14*d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知，n=710r/min , Vc=3.14nd =89.17m/min 1000 T=l/fn=0.306mi n （三）粗車①27外圓。 本道工序是粗車 ①27外圓，已知加工材料為45鋼，機床為CA6140臥式車床, 專用夾具，所選刀具為 YT15硬質(zhì)合金車刀 1. 確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 4.5mm,即

18、背吃刀量ap=4.5mm 2. 確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 95頁表4-53可知，當加工45鋼時， 車刀刀桿尺寸BX H為20X 30，背吃刀量ap=4.5mm則進給量f=0.3~0.4mm/r ， 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 91頁表4-43進給量值可知，取橫向 f=0.3mm/r。 3. 確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第98頁表4-58外圓切削速度參考值可 知 Vc=1.5~1.83m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= 1000v =709~874.2r/mi n 3.14* d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 91頁表4-43可知

19、，n=710r/min， V 3.14nd =89.17m/mi n 1000 T=l/fn=0.15mi n （四）半精車①35外圓 本道工序是半精車 ①35外圓，由粗車到①36后在進行半精車到 ①35.2. 已知加工材料為45鋼，機床為CA6140臥式車床，專用夾具，所選刀 具為YT15硬質(zhì)合金車刀 1. 確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 0.4mm即背吃刀量ap =0.4mm 2. 確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 96頁表4-54可知，當加工45鋼時， 背吃刀量ap =0.4mm則進給量f=0.45~0.8mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝

20、設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取f橫向=0.5mm/r。 3. 確定切削速度 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 98頁表4-58切削速度參考值可知， Vc=1.5~2.0m/s， 則所需車床主軸轉(zhuǎn)速范圍n= 1000v =511~682r/mi n 3.14*d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第91頁表4-43可知，n=560r/min， Vc= 3.14 nd =98.4m/mi n 1000 T=l/fn=0.189mi n （五）精車①35外圓 本道工序是精車 ①35外圓，由半精車到 ①35.2后在進行半精車到①35 已知加工材料為45鋼，機床為CA614

21、0臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質(zhì)合金車刀 1. 確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 0.1mm，即背吃刀量ap=0.1mm 2. 確定進給量： 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 96頁表4-54可知，當加工45鋼時， 背吃刀量a p=0.1mm則進給量f=0.11~0.15mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及 工裝設(shè)計》第91頁表4-43進給量值可知，取f橫向=0.11mm/r。 3. 確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》 第98頁表4-58切削速度參 考值可知，Vc=0.5~0.833m/s， n= 1000v =271.42~452.19

22、 3.14* d 根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 91頁表4-43可知n=320 Vc=3.14nd =35.36m/min 1000 T=l/fn=1.5min (六) 鉆①32孔 本道工序是鉆①32的孔。由鉆①31的刀具：YT錐柄麻花鉆用鉆床專用夾在鉆 床上進行加工。已知加工材料為 45鋼，機床為Z3025 1.確定背吃刀量 由前述可知，切削加工余量為 36mm即背吃刀量ap=36mm 2. 確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第 f=0.45~0.55mm/r 根據(jù)【8】表 5-51 查得 f=0.55 3. 確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設(shè)計》第

23、 vc=11.531m/min 1000v N= =122.4r/m in 3.14* d 根據(jù)【8】表5-54可以查出n=80 T=l/fn=0.85 101頁表4-64查得 102頁表 4-66查得 第三節(jié)專用機床夾具設(shè)計 本次專用機床夾具設(shè)計任務(wù)是設(shè)計用于插入耳環(huán)的 ①32孑L。即專用的鉆 床夾具。由零件圖樣和課程設(shè)計任務(wù)書中能得到本工序加工要求如下： -0.112 (1) 1個①32 0.005孔表面粗糙度要求 R6.3。 -0.112 (2) 1個①32 0.005孔軸向長度為36 l50mrm ■0.112 ⑶1 個①32 0.005孔的配合為E9

24、 0.112 (4) ①32 0.005孔軸線對①35軸線的垂直度公差為0.5/50 (5) 零件毛坯材料為45鋼 (6) 產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：4360件/年 -0.112 鉆①32 0.005孔在整個機加工工藝規(guī)程中為工序 65,加工之前①35外圓已經(jīng) 進行精加工，其尺寸為①35：010mm表面粗糙度為R1.6，其加工表面經(jīng)過模鍛后 粗加工已經(jīng)達到R50,零件外部未加工表面基本平整光滑。 由零件圖樣和該零件的機械加工工藝規(guī)程可知， ①35外圓已經(jīng)精加工完成， 表面粗糙度Ra1.6，①32孔的中心距離為25,距離表面C之間的距離為38 0.34 , 所以應(yīng)以①35外圓的軸線為工

25、序基準，在定位基準面以及定位方案選擇上要盡可 能以①35外圓的軸線為定位基準，以避免由于基準不重合帶來的加工誤差。 由零件的加工要求可知，工件定位是需要限制六個自由度，以①35外圓的軸 線為定位基準，所以用一個通孔套塊來限制零件在軸向和徑向移動和二個旋轉(zhuǎn)， 同時通過一個壓塊來限制一個旋轉(zhuǎn)，保證其能限制它的六個自由度。 在零件下部用一個螺栓來進行調(diào)整，以防止因為兩邊面不平而產(chǎn)生中心線傾 斜，其目的為了更好的保證零件加工精度要求，夾緊力是用壓塊和螺栓產(chǎn)生的， 夾具原理圖如下 4^412 圖3鉆床夾具 夾具底座通過T型槽與工作臺相連。 當工件的定位方案確定以后，還必須進行夾緊方案和夾

26、緊機構(gòu)的設(shè)計， 以保 證在切削加工過程中工件的正確位置不在切削力、重力、慣性力等作用下發(fā)生變 化。根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，可以采用手動螺旋夾緊機構(gòu)。為了克服單 螺旋夾緊機構(gòu)動作緩慢的缺點，此處采用開口墊圈。工人在操作時，不必將夾緊 螺母全部擰下，只需擰松半扣后將開口墊圈徑向取出， 然后把壓板向后推出，以 實現(xiàn)快速裝卸工作。 工件在機床上加工，能否保證加工精度，主要取決于設(shè)備自身精度以及夾具 與工藝和合理性，及刀具與工件間的相對位置。在裝配時采用樣件對刀法，由于 零件只加工一個孔。不需要使用分度裝置，零件較小，采用固定式鉆模板加工孔 時所獲得位置精度較高。 由于鑄造夾具體的工藝性好，可

27、以鑄造出各種形狀，具有較好的抗壓強度、 剛度和抗震性，故選用鑄造夾具體，材料選用 HT200，為了使夾具體穩(wěn)定，需要 時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，為增強夾具體的強度、剛度、應(yīng)增加夾具體的壁厚， 設(shè)置加強筋。 由加工誤差不等式知，使用夾具加工工件時，加工誤差的來源有工件的安裝誤差、 夾具的對定位誤差和在加工過程中的各種因素造成的誤差。為了達到加工要求， 必須是三個誤差之和小于或等于工件的相應(yīng)尺寸公差。 在本夾具中，影響零件的 誤差主要是通孔套塊軸線與鉆套軸心的距離， 通孔套塊軸線與鉆套軸心距離影響 了孔的位置精度。但通過夾具體的制作可以吧其位置控制在尺寸內(nèi)。 ①32對① 35軸線的垂直度公差為

28、0.5/50。對刀鉆模套的配合為H7/g6鉆孔的加工精度為 IT9為，在技術(shù)條件保證工件相應(yīng)的加工要求，其夾具上的數(shù)值應(yīng)取零件的相應(yīng) 技術(shù)要去所規(guī)定的數(shù)值的1/3到1/5 ,從結(jié)構(gòu)上看，若裝配后，通孔套塊軸線到 鉆模套的中心線的距離小于或等于零件公差的 1/3能滿足加工要求，故夾具的定 位尺寸25 0.015mm能滿足零件精度要去。 最終繪制的用于加工 ①32孔的鉆模裝配圖，在該圖中應(yīng)標有的相關(guān)尺寸： (1) 夾具外形的最大輪廓尺寸：長： 275mn寬：189mn高：214mm (2) 鉆模板與鉆套的元件的聯(lián)系配合尺寸： ①38H7/g6。 (3) 鉆套中心線與通孔套塊軸線的距離

29、為： 25 0.015mm 總結(jié) 本設(shè)計研究過程中仍然存在一些不足， 有的問題還有待進一步深入，具體如 下： 1) 、系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，還可結(jié)合計算機數(shù)據(jù)庫計算分析， 整理出更加合 理的設(shè)計方案； 2) 、存在一定的浪費，夾具的易磨損件在設(shè)計中未明確磨損程度和使用極限。 3) 、計算零件加工時間時考慮的是主要的工作時間， 沒將操作者輔助時間加 上去。 14 5參考文獻 [1] 王光斗，王春福.機床夾具設(shè)計手冊.第三版.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002. [2] 田玉順.機械加工技術(shù)手冊.北京出版社.1992. [3] 北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（修訂第 2版）.機械工業(yè)出版 社.1993. [4] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊（第1、第2、第3卷）.機械工業(yè)出版社.1996. [5] 楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業(yè)出版社.2004. [6] 徐灝.機械設(shè)計手冊（第1、第2、第3、第4、第5卷）.機械工業(yè)出版社. 1995. [7] 金屬機械加工工藝人員手冊修訂組.金屬機械加工工藝人員手冊.上?？茖W(xué) 技術(shù)出版社.1982. [8] 王棟、李大磊 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 .北京.機械工業(yè)出版 社.2010.9 15 13