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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目:制定杠桿零件加工工藝,設(shè)計(jì)Φ10孔的鉆床夾具
專 業(yè): 機(jī)械電子工程
班 級(jí): 12-3
學(xué) 號(hào): 1230120329
姓 名: 周愛國
指導(dǎo)教師: 張中然
機(jī)械工程系
2015年11月21日
目錄
序言 - 1 -
一 零件的分析 - 2 -
1.1零件的作用 - 2 -
1.2零件的工藝分析 - 2 -
二 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) - 3 -
2.1確定毛坯的制造形式 - 3 -
2.2基面的選擇 - 3 -
2.3.工件表面加工方法的選擇及制定工藝路線 - 5 -
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 6 -
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) - 8 -
三 夾具設(shè)計(jì) - 14 -
3.1問題的提出 - 14 -
3.2設(shè)計(jì)方法和步驟 - 14 -
3.3夾緊裝置的設(shè)計(jì) - 18 -
3.4導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu). - 21 -
3.5確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸,公差配合 - 22 -
3.6夾具精度分析與計(jì)算 - 23 -
總結(jié) - 24 -
參考文獻(xiàn) - 25 -
- 26 -
序言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè),是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講,機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
杠桿零件加工工藝,設(shè)計(jì)Φ10孔的鉆床夾具是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設(shè)計(jì)出專用夾具,保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限,其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤,敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
一 零件的分析
1.1零件的作用
題目所給的零件是杠桿結(jié)構(gòu)零件,此零件的作用是支撐、固定,傳遞扭矩,幫助改變機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向,要求零件的配合符合要求。
1.2零件的工藝分析
杠桿的Φ30H7㎜孔的軸線和兩個(gè)端面有著垂直度的要求?,F(xiàn)分述如下:本夾具用于立式銑床上,加工Φ44㎜凸臺(tái)端面。工件以Φ30H7㎜孔及端面和水平面底、Φ10㎜的凸臺(tái)分別用定位銷實(shí)現(xiàn)完全定位。銑Φ44㎜端面時(shí)為了防止加工時(shí)變形,采用螺旋輔助支承與工件接觸后,用螺母鎖緊。要加工的主要工序包括:粗精銑寬度為Φ44㎜的上下平臺(tái)、鉆Φ10的孔、粗精銑Φ30 H7㎜的上下表面。
加工要求有:Φ44㎜的平臺(tái)的表面粗糙度各為Ra6.3um(上平臺(tái))、Ra3.2um(下平臺(tái))、Φ30H7㎜的孔為Ra3.2um。杠桿有過渡圓角為R5,其他的過渡圓角為R3,其中主要的加工表面是Φ30H7㎜得端面,要用游標(biāo)卡尺檢查。
二 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料是模鍛。模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。模鍛與自由鍛相比,具有生產(chǎn)率高,鍛件外形復(fù)雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點(diǎn),但模鍛件質(zhì)量受設(shè)備能力的限制一般不超過150kg,鍛模制造成本高。模鍛適合中小鍛件的大批量生產(chǎn)。模鍛方法較多,常用的有錘上模鍛。考慮到零件在工作中處于潤滑狀態(tài),采用潤滑效果較好的模鍛。由于年生產(chǎn)量很高,達(dá)到了大批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸不大,模鍛加工的表面要求質(zhì)量高,故可以采用質(zhì)量穩(wěn)定的,適合大批生產(chǎn)的模鍛加工,便于模鍛加工工藝過程,而且還可以提高生產(chǎn)率。
查參考文獻(xiàn)得:各加工表面表面總余量、加工表面、基本尺寸、加工余量等級(jí)、加工余量數(shù)值說明
2.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一。基面選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高。否則,加工工藝中會(huì)問題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
1、粗基準(zhǔn)選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求:
(1)粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面,則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。
(2) 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如:機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn),加工床身的底面,再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量,使表層保留而細(xì)致的組織,以增加耐磨性。
(3) 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
(4) 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn),以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn),必要時(shí)需經(jīng)初加工。
(5) 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用,因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一,他對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。對(duì)于本零件而言,按照粗基準(zhǔn)的選擇原則,選擇本零件的加工表面就是寬度為Φ44的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn),可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊,利用一組V型塊支承Φ44的外輪廓作主要定位,以消除以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度,達(dá)到完全定位,就可加工Φ30H7的孔。
2、 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則:
(1)“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn),避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。
(2)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位,以保證各表面的位置精度,避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差,簡化夾具設(shè)計(jì)與制造。
(3)“自為基準(zhǔn)”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(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn),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(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時(shí),可采用“互為基準(zhǔn)”方法,反復(fù)加工。
(5)所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。以基準(zhǔn)面A及另外兩側(cè)面作為定位精基準(zhǔn),加工其它表面及孔。主要考慮精基準(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,這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)算,在此不再重復(fù)。
對(duì)于本零件而言,按照精基準(zhǔn)的選擇原則,主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題,和便于裝夾,采用Φ30H7的孔作為精基準(zhǔn)。
2.3.工件表面加工方法的選擇及制定工藝路線
(1) 工件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有個(gè)圓、內(nèi)孔、端面、車槽等,材料為45鋼。參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3-5、表3-6、表3-8、表3-31 等,其加工方法選擇如下:
1.Φ30 H7mm內(nèi)孔:公差等級(jí)為IT7~IT8,表面粗糙度為1.6 ,采用鉆→擴(kuò)→鉸→精鉸的加工方法,倒角用車刀加工。
2.φ44 mm外圓面:公差等級(jí)為IT6~IT7,表面粗糙度為0.4 ,采用粗車→精車→磨削的加工方法。
3.Φ10mm的孔:未注公差等級(jí),根據(jù)GB1800—79 規(guī)定公差為IT13,表面粗糙度為6.3 ,采用的加工方法為鉆削。
4.Φ20mm的外圓面:未注公差等級(jí),根據(jù)GB1800—79 規(guī)定公差為IT13,表面粗糙度為6.3 ,采用的加工方法為鉆削。
(2) 制定工藝路線
制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度(尺寸精度、形狀精度、位置精度)和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用通用機(jī)床配以志用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有,應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便降低生產(chǎn)成本。
工序01:鍛造
工序02:退火,去應(yīng)力
工序03:銑Ф44上端面,銑Ф10上端面
工序04:將Ф25的孔擴(kuò)到Ф29.5,鉸Ф29.5的孔到Ф30H7
工序05:鉆Ф10孔用專用夾具定位,鉸Ф10孔
工序06:銑臺(tái)階面采用一面兩孔定位
工序07:銑Ф44外圓面,銑Ф10外圓面
工序08:銑Ф44下端面,銑Ф10下端面
工序09:去毛刺
工序10:檢驗(yàn)至圖紙要求
工序11:入庫
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
支架材料為45鋼、 由于零件不算是比較的復(fù)雜,所以這里采用鑄件,中大批量生產(chǎn),而且零件的輪廓尺寸不大,故可采用鑄造成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量,工序及毛坯尺寸如下:
1.φ44 mm外圓表面,此外圓表面為IT6級(jí),參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
1.確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
精磨外圓
0.2
44
0.012
Φ44
精車外圓
0.4
45.2
0.026
Φ45.2
半精車外圓
1.4
45.6
0.1
Φ45.6
粗車外圓
3
47
0.3
Φ47
毛坯
5
50
1.0
Φ50
2.φ20mm外圓表面,參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
精車外圓
0.5
20
0.24
Φ
半精車外圓
1.5
20.5
0.30
Φ
粗車外圓
4
22
0.6
Φ
毛坯
6
26
1.6
Φ
3.孔Ф30H7mm,參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精鉸
0.1
30
0.045
Φ20
鉸孔
0.2
29.5
0.084
Φ29.5
擴(kuò)孔
1.7
27.5
0.1
Φ27.5
鉆孔
18
25
+0.6
Φ25
毛坯
20
0
4.孔Ф10m,參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精鉸
0.1
10
0.025
Φ10
鉸孔
0.2
9.5
0.064
Φ9.5
擴(kuò)孔
1.4
7.5
0.1
Φ7.5
鉆孔
8
5
+0.3
Φ5
毛坯
10
0
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序01:鍛造
工序02:退火,去應(yīng)力
工序03:銑Ф44上端面,銑Ф10上端面
工步一:粗銑Ф44上端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1)決定銑削深度
2)決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
3)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí):,,,則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二:精銑Ф44上端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1)決定銑削深度
2)決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
3)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí):,,,則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三:粗銑Ф10上端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1)決定銑削深度
2)決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=500
3)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí):,,,則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步四:半精銑Ф10上端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀,刀片采用YG8,
,,,。
2. 決定銑削用量
1)決定銑削深度
2)決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書,其功率為為4.5kw,中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ,則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
3)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí):,,,則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序04:將Ф25的孔擴(kuò)到Ф29.5,鉸Ф29.5的孔到Ф30H7
工步一:粗車Ф25孔至Ф27.5
選擇內(nèi)孔車刀
1) 車削深度, ap=1.0mm。
2)機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3) 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》,查得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(15+1+3)/(4750.16)min=0.250min。
工步二:半精車Ф27.5孔至Ф29.5
選擇內(nèi)孔車刀
1) 車削深度, ap=0.4mm。
2)機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3) 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》,查得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.4mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(15+0.4+3)/(4750.16)min=0.242min。
工步三:精車Ф29.5孔至Φ30H7
選擇內(nèi)孔車刀
1) 車削深度, ap=0.1mm。
2)機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3) 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7,后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8,壽命T=180min
4) 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》,查得 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù),選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=0.1mm,nc=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。
6)計(jì)算基本工時(shí)
tm=L/ Vf=(15+0.1+3)/(4750.16)min=0.238min。
工序05:鉆Ф10孔用專用夾具定位,鉸Ф10孔
工序06:銑臺(tái)階面采用一面兩孔定位
工序07:銑Ф44外圓面,銑Ф10外圓面
工序08:去毛刺
工序09:檢驗(yàn)至圖紙要求
工序10:入庫
三 夾具設(shè)計(jì)
由于生產(chǎn)類型為成批,大批量生產(chǎn),要考慮生產(chǎn)效率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,故要設(shè)計(jì)專用夾具。由指導(dǎo)老師的分配工序05:粗車、半精車、精車Φ10孔的鉆床夾具。
3.1問題的提出
本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)工序:鉆——擴(kuò)——鉸孔10的夾具。該工序加工的精度要求較高,粗糙度要求0.8。工序基準(zhǔn)為底面。需要保證的尺寸要求:保證孔10中心與孔30距離。兩孔中心距60mm。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求,并保證較高的生產(chǎn)效率,還應(yīng)該考慮夾具零件制造的工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性,加工過程中夾具的操作應(yīng)方便,定位加緊穩(wěn)定可靠,夾具體應(yīng)該有較好的剛性。
3.2設(shè)計(jì)方法和步驟
3.2.1.夾具類型的確定
由設(shè)計(jì)任務(wù)及條件可知,工件的外形輪廓尺寸小,重量輕,加工要求不高,生產(chǎn)批量不大。因此,設(shè)計(jì)的夾具不宜復(fù)雜,在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下,盡量簡化結(jié)構(gòu),做到經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)被加工部位 的分布情況,擬采用翻轉(zhuǎn)式鉆夾具(快換鉆套)。
3.2.2.定位裝置的設(shè)計(jì)
(1) 確定定位方案
A.定位方案分析
根據(jù)圖紙要求,為保證加工質(zhì)量,在工件上鉆孔,工序基準(zhǔn)應(yīng)該與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同。本工序的加工要求是孔10與孔30及保證兩空的距離60。兩空的精度和距離由鉆模板保證。而余下的就由定位方案決定,定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合。
B.根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其定位方案有兩種:
方案一:如圖4-3所示,以Φ30H7孔及一組合面(K面與Φ10孔下端面組合)為定位面,限制工件的五個(gè)自由度,以Ф10孔端外緣毛胚一側(cè)為防轉(zhuǎn)定位面,限制工件Z自由度。該方案由于尺寸60mm的公差大,定位不穩(wěn)定,定位誤差大。
方案二:如圖4-4所示,以孔Ф30H7及端面K定位,限制工件5個(gè)自由度,為增強(qiáng)剛性,在Ф10孔下端,增設(shè)一輔助支承.由于定位精度未受尺寸60mm的影響,定位誤差小。
圖3-1 零件圖
比較上述兩個(gè)方案,方案二為最佳方案。
(2)選擇定位元件
1)選用帶臺(tái)階面的定位銷,作為Ф30H7孔及其端面定位的定位元件(見夾具總圖4-8),其結(jié)構(gòu)和尺寸按要求確定。
2)以Ф10孔端面外緣定位,采用的定位元件有兩種形式(如圖4-5所示):
①選用可調(diào)支承釘作為以Ф10孔外緣定位的定位元件,其結(jié)構(gòu)和尺寸按表3-19和表3-20確定,它可限制Z自由度。該方案可克服毛胚精度對(duì)定位精度的影響,在使用過程中根據(jù)每批毛胚的精度進(jìn)行調(diào)整,結(jié)構(gòu)如圖4-5(a)所示。
②采用移動(dòng)V形塊為定位元件,如圖4-5(b)所示,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影響,但受夾具結(jié)構(gòu)限制,并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,布局較難。V形塊除定位作用外,還有夾緊作用,根據(jù)本工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),易引起工件的變形。
比較上述兩種形式,確定采用第一種形式,如圖3-2,3-3所示。
圖3-2 支撐釘定位
圖3-3 V形塊定位
(3) 定位誤差分析計(jì)算
A.定位誤差分析
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)中采用的定位方案,只可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺寸或位置工差的三分之一,或滿足裝夾+對(duì)定+過程≦T,即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的夾具,需要保證的尺寸要求:保證孔30底面與孔10底面垂直距離為10mm,其中兩孔中心距由鉆模板強(qiáng)兩鉆套的中心距保證。孔與底面的距離靠鉆模板與C型定位支承保證,尺寸都是以工件底面為基準(zhǔn)的,基準(zhǔn)不重合誤差為0。
B.定位誤差分析計(jì)算
1)加工Ф10,要求保證中心距尺寸60mm及兩孔軸線平行度0.30mm。
①計(jì)算中心距尺寸60mm定位誤差△ο為
△ο=△B+△V
由圖4-4可知,△B=0。
基準(zhǔn)位移誤差△V等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號(hào)為Ф30H7,Ф30H7為Ф30,Ф30g6為Ф30,
于是 Xmax=Dmax-dmin=30.021—30.98=0.041mm
△D=△Y=Xmax=0.041mm
其中:δG=0.4mm
△D允=1/3δG=0.13mm
則 △D∠△D允
該定位方案滿足要求。
②計(jì)算Φ10與Φ30H9兩孔軸線的平行度定位誤差。
同理 △D=△B+△Y,△B=0
由基準(zhǔn)位位移誤差定義可知 △Y=△1+△2
△1是定位銷圓柱部分與臺(tái)階面的垂直度誤差。由于此兩表面是在一次安裝中加工出的,其誤差很小,也是可忽略不計(jì)△2=0。
因此 △D=△B+△Y=0
定位誤差的允許值△D允=1/3δG=1/3*0.3=0.10(mm)
顯然 △D〈△D允
因而該定位方案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。
3.3夾緊裝置的設(shè)計(jì)
3.3.1.夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)加緊方向原則
(1),夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置
(2),夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能??;
(3),夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。
根據(jù)夾緊力作用點(diǎn)的原則
(1),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi),以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn);
(2),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在工件較好的部位上,以使夾緊變形盡可能少,有事時(shí)可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點(diǎn)位置等來實(shí)施實(shí)現(xiàn);
(3),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近工件加工表面,以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性,減少工件的夾緊力,防止加工過程產(chǎn)生振動(dòng)。
根據(jù)以上要求,考慮加工零件的特點(diǎn)及定位方式,確定夾緊方式,通過前面工序加工出的30孔用拉桿夾緊,方向水平向右,這樣能保證主要定位基準(zhǔn)面與定位原件的良好接觸。
3.3.2.夾緊力的計(jì)算
(1)加工Φ10時(shí)受力分析如圖3-4所示,加工時(shí),鉆削軸向力F與夾緊力F1同向,作用在定位支承上,而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調(diào)支承之勢(shì),所用鉆頭直徑小,切削力矩不大。因此,對(duì)加工此孔來說,夾緊是可靠的,不必進(jìn)行夾緊力校核。
圖3-4 加工Φ10孔時(shí)工件受力圖
1)鉆削軸向力F
F=9.81Cd
設(shè)f=0.25mm,已知d0=11mm其余參數(shù)查文獻(xiàn)[5]得:
F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.866=2167.15(N)
2)鉆削力距T2
T=9.81=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866(N·m)
3)使工件轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)距T3和使工件翻轉(zhuǎn)的力距M0
T3=FL
M0=F0L1
式中:F0為翻轉(zhuǎn)力,F(xiàn)0=T2/L1,L1為翻轉(zhuǎn)力臂,L1=L=d0/2—D0/2
得T3=FL=2167.15×0.015=32.51(N·m)
M0=F0L1=9.866/0.011(0.015+0.011/2-0.040/2)=0.48(N·m)
4)防轉(zhuǎn)夾緊力F3和防轉(zhuǎn)夾緊力F3
根據(jù)力學(xué)平衡原理,由圖4-7知:
F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0
其中,r為當(dāng)量摩檫半徑,查表3-3得:
r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm)
得:F3=KT3/2rf=1.5×32.51/2×0.018×0.15=9.30.56(N)
F3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N)
5)夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊為F3。
根據(jù)初步選用螺栓直徑為M12mm,由參考文獻(xiàn)[9]查得,采用M12的螺栓十,許用夾緊力F3=5800N。F3〈F3”,顯然M12螺栓無法滿足要求?,F(xiàn)改用M16螺栓,許用夾緊力F3=10500N,F(xiàn)3〉F3”。M16螺栓可滿足夾緊要求,同時(shí),M16螺母的最大直徑也小于定位孔Φ30H7的尺寸,不妨礙工件的裝卸。
3.4導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu).
3.4.1.加工Φ10孔導(dǎo)向裝置的確定
導(dǎo)向裝置主要是鉆模板,導(dǎo)向元件是鉆套,加工中需要鉆——擴(kuò)——鉸3個(gè)工步,為減少裝夾時(shí)間,減少輔助時(shí)間。為適應(yīng)鉆、擴(kuò)、鉸的要求,現(xiàn)選用快換鉆套及與之相適應(yīng)的襯套,它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由表3—57和表3—58選取具體尺寸如表3—1所示。
表3—1 快換鉆套及襯套尺寸
名稱
內(nèi)經(jīng)
外徑
快換鉆套
Φ10(E7)
Φ15(k6)
襯套
Φ15(F7)
Φ22(n6)
鉆套端面至加工面間的距離一般?。?.3~1)d(d為鉆頭直徑),取8mm.
3.4.3.其他裝置的確定
為便于排屑,輔助支承采用螺旋套筒式;為便于夾具的制造和維修,鉆模板與夾具體的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式,使加工、觀察、清理切屑均方便。
3.5確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸,公差配合
夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸,公差配偶和是根據(jù)教材、有關(guān)資料,手冊(cè)規(guī)定的原則和方法確定的,本例的技術(shù)要求和公差配合如下:
3.5.1.技術(shù)要求
⑴定位元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03mm。
⑵導(dǎo)向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.05mm
⑶導(dǎo)向元件(件11)與夾具底面(F)的平行度誤差允許值為0.05mm
3.5.2.公差配合
(1)Φ10孔鉆套,襯套,鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為:
Φ26H7/n6(襯套—鉆模板) Φ18H7/g6(鉆套—襯套)
(2)其余部分的公差配合代號(hào)及精度如圖4-8所示。
3.6夾具精度分析與計(jì)算
由圖4-1可知,所設(shè)計(jì)夾具需保證的加工要求有:尺寸(15±0.25)mm,尺寸60mm,尺寸14mm及Φ10孔和Φ30H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項(xiàng)。其中尺寸14mm和尺寸(15±0.25)mm要求較低,不必驗(yàn)算,其余各項(xiàng)精度要求分別驗(yàn)算如下:
⑴尺寸60mm;
⑵定位誤差△D,由前計(jì)算可知△D=0.041mm;
⑶定位元件對(duì)底面的垂直度誤差△A=0.03mm;
⑷鉆套與襯套間的最大配合間隙△T1=0.033mm;
⑸襯套孔的距離公差△T2=0.1mm;
⑹襯套軸線對(duì)底面(F)的垂直度誤差為△T3=0.05mm;
⑺麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙X=0.050;
有式3-2可得:
J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X
=0.0412+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050
=0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26
因而夾具能保證尺寸這項(xiàng)加工要求。
同理可完成Φ10孔軸線對(duì)Φ25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。
由于夾具設(shè)計(jì)的各部分分析與計(jì)算已進(jìn)行,結(jié)果符合要求,可繪制正式的總裝配圖。
總結(jié)
設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目,它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來,進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮,需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、基本理論,又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要,將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,來完成本次設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等; 也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝等方面的知識(shí); 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提高;再次體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合時(shí),理論與實(shí)踐也存在差異。
這次設(shè)計(jì)雖然順利完成了,也解決了許多問題,也碰到了許多問題,老師的辛勤指導(dǎo)下,都迎刃而解。同時(shí),在老師的身上我也學(xué)得到很多額外的知識(shí),在此我表示深深的感謝!同時(shí),對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝!
參考文獻(xiàn)
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2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè),李益民主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版,1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì),哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編,上海科學(xué)技術(shù)出版社出版,1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè),東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編,上海科學(xué)技術(shù)出版社出版,1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè),上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué),郭宗連、秦寶榮主編,中國建材工業(yè)出版社出版,1997年
課程設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
杠桿零件
第1 頁
車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
1
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控鉆、銑床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
10R6銑刀
Ф29.5鉆頭
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
Ф44銑刀
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鍛造
2
退火,去應(yīng)力。
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處數(shù)
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零(部)件名稱
杠桿零件
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車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
2
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控銑床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
10R6銑刀
Ф44銑刀
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑Ф44上端面
400
0.5
10
2
銑Ф10上端面
500
0.5
10
3
4
編制(日期)
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處數(shù)
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零(部)件名稱
杠桿零件
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車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
3
鉆、鉸孔
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控鉆床
X53T
5
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夾 具 名 稱
切 削 液
Φ30H7鉸刀
Ф29.5鉆頭
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
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工 藝 裝 備
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轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
將Ф25的孔擴(kuò)到Ф29.5
300
0.3
0.126
2
鉸Ф29.5的孔到Ф30
120
0.3
0.126
3
倒圓角
4
5
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
標(biāo)記
更改文件號(hào)
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機(jī) 械 加 工 工 序 卡
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杠桿零件
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工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
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4
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控銑床
X53T
5
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夾 具 名 稱
切 削 液
10R6銑刀
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑Ф44下端面
400
0.5
10
2
銑Ф10下端面
500
0.5
10
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工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
5
鉆孔
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控鉆床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
Φ10鉸刀
Φ10鉆頭
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鉆Ф10孔用專用夾具定位
300
0.35
0.126
2
鉸Ф10孔
3
4
5
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
更改文件號(hào)
簽字
日期
課程設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
杠桿零件
第5 頁
車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
5
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控銑床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
10R6銑刀
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑臺(tái)階面采用一面兩孔定位
400
0.5
10
2
銑Ф44及Ф44外圓面
500
0.5
10
3
4
5
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
更改文件號(hào)
簽字
日期
課程設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
杠桿零件
第7 頁
車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
7
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控鉆、銑床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
4.75銑刀
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
去毛刺
1000
0.5
10
2
3
4
5
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
更改文件號(hào)
簽字
日期
課程設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
共 頁
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
杠桿零件
第8頁
車 間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
金工車間
8
銑平面
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
45號(hào)鋼
100*50mm
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
數(shù)控鉆、銑床
X53T
5
夾 具 編 號(hào)
夾 具 名 稱
切 削 液
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
序號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸
轉(zhuǎn)速
(r/min)
切削
速度
(m/min)
進(jìn)給
量
(mm/r)
切削
深度
(mm)
走刀次數(shù)
時(shí)間定額
機(jī)動(dòng)
輔助
1
檢驗(yàn),入庫
2
3
4
5
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
更改文件號(hào)
簽字
日期