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專業(yè)夾具設(shè)計 機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目：制訂分離軸承套筒工藝及鉆 4 孔夾具設(shè)計全套圖紙加 153893706專業(yè)夾具設(shè)計 - 1 -班 級：學(xué) 生：指導(dǎo)教師：目 錄設(shè)計任務(wù)書一、 零件的分析………………………………………二、 工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………（一） 、確定毛坯的制造形式……………………（二） 、基面的選擇………………………………(三) 工藝階段劃分（三） 、制訂工藝路線……………………………（四） 、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………………………（五） 、確定切削用量及基本工時………………三、 夾具設(shè)計…………………………………………四、 參考文獻…………………………………………專業(yè)夾具設(shè)計 - 2 -一、 零件的分析（一）零件的工藝分析 分離軸承套筒是一種常見零件，在機械產(chǎn)品中，常具有定位，聯(lián)接的作用，這個零件從零件圖上可以看出，他的設(shè)計基準(zhǔn)是 ?44mm 孔中心，加工表面是以?44mm 為中心的加工表面：加工表面包括：?51mm，?52mm，?53mm， ?62mm 圓柱面；?44mm，?4mm，?5mm 孔，1/8＂螺紋孔；B,C,D,E，F(xiàn) 面及端面；由以上分析可知，對于這些加工表面而言，我們關(guān)鍵是加工出 ?44 孔，并以此為其準(zhǔn)加工其它表面，并且保證其它表面與孔之間的位置精度要求。專業(yè)夾具設(shè)計 - 3 -圖 1 零件圖二、 工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為 HT18-36，考慮到該零件在機械產(chǎn)品中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯采用金屬模型鑄造，采用專用壓力設(shè)備。（二）基面的選擇基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)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(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除 ， ， 三個自zxy由度，用以消除 ， ， 三個自由度，達到完全定位。xyz對于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。(四)工藝階段劃分當(dāng)零件表面精度和粗糙度要求比較高時，往往不可能在一個工序中加工完成，而劃分為幾個階段來進行加工。專業(yè)夾具設(shè)計 - 4 -A ．粗加工階段 主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形狀和尺寸接近于成品。該階段的特點是使用大功率機床，選用較大的切削用量及盡可能提高生產(chǎn)率和降低刀具磨損等。 B ．半精加工階段 完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工作準(zhǔn)備。 C ．精加工階段 保證主要表面達到圖樣要求。 D ．光整加工階段 對表面粗糙度及加工精度要求高的表面，還需進行光整加工。這個階段一般不能用于提高零件的位置精度。 就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三組表面需要經(jīng)過半精加工和精加工,其它加工表面只要粗加工即可.需要經(jīng)過半精加工和精加工的表面是 ?44mm孔， ?52mm 柱面，及銑 B,C,D,E 表面。（四）制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為小批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以部分專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1．工藝路線方案一工序Ⅰ 鑄造成型。工序Ⅱ 時效處理并涂漆。工序Ⅲ 粗車端面Ｆ，粗車 。620.5??工序Ⅳ 車端面 E,車孔 ，粗車 ，半精車 ，精車 ，倒4.394?0.394??0.394??角 C1.工序Ⅴ 半精車 ，粗車 ，粗車 ，精車 ，精車620.5??0.52??0.251?0.5?，倒角。0.51?工序Ⅵ 粗銑面 B，C ，D ，E,精銑面 B，C，D， E工序Ⅶ 鉆孔 4?工序Ⅷ 鉆孔 35?工序Ⅸ 銑 端面16工序Ⅹ 鉆管螺紋 1/8’’螺紋底孔，攻絲專業(yè)夾具設(shè)計 - 5 -工序Ⅺ 清洗檢驗。2.工藝路線方案二工序Ⅰ 鑄造成型。工序Ⅱ 時效處理并涂漆。工序Ⅲ 銑端面 E．工序Ⅳ 粗車端面Ｆ，粗車 。620.5??工序Ⅴ 車孔 ，粗車 ，半精車 ，精車 ，倒角 C1.46?.39?0.394??0.394??工序Ⅵ 半精車 ，粗車 ，粗車 ，精車 ，精車50.25010.5?，倒角。0.251?工序Ⅶ 粗銑面 B，C ，D ，E,精銑面 B，C，D， E工序Ⅷ 鉆孔 3??工序Ⅸ 鉆孔 4工序Ⅹ 銑 端面16工序Ⅺ 鉆管螺紋 1/8’’螺紋底孔，工序Ⅻ 攻絲工序ⅩⅢ 清洗檢驗。工藝方案的比較與分析：上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序較分散，適合大中批生產(chǎn)，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準(zhǔn)，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大、中批量生產(chǎn)。方案一把工件加工工序分得很集中，能減少設(shè)備投資，增加換刀及鋪助時間，適合小批量生產(chǎn)。兩種方案的裝夾都比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且是大批量生產(chǎn)，所以采用方案二比較合適。（五）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 缸蓋零件材料為 HT18-36，毛坯重量約為 1.0Kg，生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，采用手工木模砂型鑄造。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械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：專業(yè)夾具設(shè)計 - 6 -1. 車外圓及端面考慮圓柱面的粗糙度 Ra 為 12.5，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊 》——以下簡稱“手冊” ，表 1—43，確定工序尺寸為 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.5mm，半精加工的加工余量 Z=0.5mm。2. 車 ?52mm 外圓及端面考慮端面的粗糙度 Ra 為 6.3，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊 》——以下簡稱“手冊” ，表 1—43，確定工序尺寸為 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。3．車孔 ?44㎜根據(jù)“手冊”表 1—49，考慮端面的粗糙度 Ra 為 3.2，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊 》——以下簡稱“手冊” ，表 1—43，確定工序尺寸為 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。4．銑 B,C,D,E 面及 ?16 端面，考慮端面的粗糙度 Ra 為 3.2，參照《機械制造工藝設(shè)計手冊 》——以下簡稱“手冊” ，表 1—43，確定工序尺寸為 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量為 0.6mm,精加工余量為 0.4mm。毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。專業(yè)夾具設(shè)計 - 7 -圖 2 毛坯圖（六）確定切削用量及基本工時工序Ⅲ 銑端面 E．機床：X5032 型立式銑床刀具：立式端銑刀，材料： ， 。15YT60Dm?因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度 ：pa2?參照參考文獻[3]表 2.4-81，取 0.6/Vs機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.619/min34Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.30 25?實際銑削速度 ： v3.460.7/10ds???進給量 ： fV.52/1./ffaZnm?工作臺每分進給量 ： m.670infVs?專業(yè)夾具設(shè)計 - 8 -：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?a 2am??切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 53l走刀次數(shù)為 1， 5302.64minmLtf???工序Ⅳ 粗車端面Ｆ，粗車 。20.5??機床：C6140 車床刀具：YT15 硬質(zhì)合金車刀確定切削用量及加工工時粗車端面Ｆ：確定加工余量為 1.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????049/nrsD?由機床 .3/minc156.0.93/0cv s???28.17in.3mLtnf粗車 ：6205??確定加工余量為 1.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.5pam?專業(yè)夾具設(shè)計 - 9 -由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????04/nrsD?由機床 .3/minc1625.1.03/00cv s???.in.3mLtnf工序Ⅴ 車孔 ，粗車 ，半精車 ，精車 ，倒角 C1.46?0.39?0.394??0.394??機床：C6140 車床刀具：YT15 硬質(zhì)合金車刀確定切削用量及加工工時車孔 ：46?確定加工余量為 1.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????02/nrsD?專業(yè)夾具設(shè)計 - 10 -由機床 6./40/mincnrs?31.6.9/0cDv s???20.1in.5mLtnf?走刀兩次20.3imt粗車 孔：.94??確定加工余量為 1mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.0pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????029/nrsD?由機床 .4/mincr316.0.92/0cv s???25.in6.mLtnf半精車 孔：0.394??確定加工余量為 0.6mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 0.6pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821專業(yè)夾具設(shè)計 - 11 -切削修正系數(shù)： 65.0?tvk92.0xtvk8.?svk1tT故 smkvt /7.01.8.82. ??1069/nrsD??由機床 .40/mincr?31.6.92/0cv s??250.in6.mLtnf?精車 孔：0.394??確定加工余量為 0.4mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 0.4pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????029/nrsD?由機床 .4/mincr316.0.92/0cv s???25.in6.mLtnf工序Ⅵ 半精車 ，粗車 ，粗車 ，精車 ，精車20.5??0.52??0.251??0.5??，倒角。0.51?專業(yè)夾具設(shè)計 - 12 -機床：C6140 車床刀具：YT15 硬質(zhì)合金車刀確定切削用量及加工工時半精車 ：620.5??確定加工余量為 0.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 0.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.~?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： 5.0tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.68.1????04/nrsD?由機床 5.30/minc162.1.3/0cv s???50.in.3mLtnf粗車 ：0.52??確定加工余量為 1.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????032/nrsD?專業(yè)夾具設(shè)計 - 13 -由機床 5.3/20/mincnrs?1486/0cDv s???8.520.14in3mLtnf??精車 ：0.52??確定加工余量為 0.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 0.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????032/nrsD?由機床 ./minc145.0.86/0cv s???8.2.14in3mLtnf?粗車 ：0.251??確定加工余量為 1.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 1.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT專業(yè)夾具設(shè)計 - 14 -故 smkvt /87.01.8092.658.1????03/nrsD?由機床 ./mincr145.20.853/0cv s???3.1in.6mLtnf?精車 ：0.251??確定加工余量為 0.5mm，查《切削用量簡明手冊》 ，加工切削深度 0.5pam?由表 4 ，根據(jù)［3］表 1 當(dāng)用 YT15 硬質(zhì)合金車刀加工鑄rmf/6.0~5?鐵時： ;ap7?svt821切削修正系數(shù)： .tvk9.0?xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1????03/nrsD?由機床 ./mincr145.20.853/0cv s???3.1in.6mLtnf?工序Ⅶ 粗銑面 B，C ，D ，E,精銑面 B，C，D， E機床：X5032 型立式銑床刀具：立式端銑刀，材料： ， 。15YT30m?粗銑面 B，C，D，E,因其單邊余量：Z=1.5mm所以銑削深度 ：pa.?專業(yè)夾具設(shè)計 - 15 -參照參考文獻[3]表 2.4-81，取 0.6/Vms?機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.6382/in314Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.30 75?實際銑削速度 ： v.140.59/06dms???進給量 ： fV.23/87ffaZn?工作臺每分進給量 ： m.12./infVs?：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?a 5a?切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 24.lm走刀次數(shù)為 2， 4.510.3minmLtf???2.6int精銑面 B，C，D，E,因其單邊余量：Z=0.5mm所以銑削深度 ：pa0.5m?參照參考文獻[3]表 2.4-81，取 .6/Vs機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，10.6382/in3140Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.30 75?實際銑削速度 ： v.140.59/6dms???進給量 ： fV.23/87ffaZn?工作臺每分進給量 ： m.12./infVs?：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?a 5a?切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 24.lm走刀次數(shù)為 2， 4.510.3minmLtf???專業(yè)夾具設(shè)計 - 16 -20.6mint?工序Ⅷ 鉆孔 35??機床：Z535刀具：高速鋼麻花鉆f=0.57mm/r·K =0.57×0.93=0.52㎜/s flν=0.2m/s （12m/min ） （表 3—42）n = = =12.73r/s swd10?π v0.2345?按機床選取 n =680r/min=11.33r/s故實際切削速度 ν= =0.2m/s 10ndsw?π切削工時 l=4mm，l = 2mm，l =1mm2t = = =1.2s=0.02minmf??w21nl4.305?3 個孔 3t =0.06min工序Ⅸ 鉆孔 4?機床：Z535刀具：高速鋼麻花鉆f=0.57mm/r·K =0.57×0.93=0.52㎜/s flν=0.2m/s （12m/min ） （表 3—42）n = = =15.9r/s swd10?π v0.234?按機床選取 n =960r/min=16r/s故實際切削速度 ν= =0.2m/s 10ndsw?π專業(yè)夾具設(shè)計 - 17 -切削工時 l=6mm，l = 2mm，l =1mm12t = = =1.08s=0.02min mf??w21nl60.5?工序Ⅹ 銑 端面6?機床：X5032 型立式銑床刀具：立式端銑刀，材料： ， 。15YT30Dm?因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度 ：pa2?參照參考文獻[3]表 2.4-81，取 0.6/Vs機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.6382/min314Vnrd????按照參考文獻[3]表 3.30 75?實際銑削速度 ： v.140.59/06ds???進給量 ： fV.5237/.8/ffaZnm?工作臺每分進給量 ： m1.12.5infVs?：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?aa?切削工時被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 16lm?走刀次數(shù)為 1， 602.5min.mLtf???工序Ⅺ 鉆管螺紋 1/8’’螺紋底孔，刀具：高速鋼麻花鉆確定切削用量及工時f=0.75mm/r·K =0.75×0.95=0.71㎜/s (表 3—38)fl專業(yè)夾具設(shè)計 - 18 -ν=0.35m/s （ 21m/min） （表 3—42）n = = =15.92r/s swd10?π v73.1450?按機床選取 n =960r/min=16r/s故實際切削速度 ν= =0.35m/s 10ndsw?π切削工時 l=9mm，l = 3mm，l =1mm2t = = =9.86s=0.16min mf??w21nl960.71?三、 專用夾具設(shè)計（一） 問題提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。利用本夾具主要用來加工工序Ⅸ（鉆孔 ） 。在加工本工序前，其他重要表面4?都已加工，因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證中心對齊，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率，而精度則不是主要問題。(二) 夾具設(shè)計1. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，為了定位誤差小，選擇零件的中心孔為主定位基準(zhǔn)面，由 ?51 端面為次要定位基準(zhǔn)面，這樣，由一個平面，一個定位銷限制了工件五個自由度，再以 6mm 耳座為基準(zhǔn)限制旋轉(zhuǎn)方向的自由度，由一個支撐銷定位，這樣便限制了工件 6 個自由度，達到完全定位。專業(yè)夾具設(shè)計 - 19 -圖 3 工件定位示意圖2．切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑 d =4mm，f=0.52mm/r0鉆頭轉(zhuǎn)速 n=16r/s工件材料：灰鑄鐵 HB=210則： 切屑扭矩 M= 10 （表 3—36）?MyxKfdC03?=225.63×4 ×0.52 ×1.059×109.18.0?=1.9（N·m）軸向力 F= =588.60×4 ×0.52 ×1.059FyxFKfdC018.0=1477（N）其中 K =K =( ) =( ) =1.059MF19HB6.026.0切削功率 P =2 Mn×10?3?=2×3.14×1.9×8.33×10 3?=0.1 KW專業(yè)夾具設(shè)計 - 20 -由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時產(chǎn)生的軸向力能引起零件的松動。由夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的實際夾緊力應(yīng)滿足下式：?P=K·F式中，安全系數(shù) 321K?4為基本安全系數(shù) 1.5；1K為加工性質(zhì)系數(shù) 1.1；2為刀具鈍化系數(shù) 1.2；3為斷續(xù)切削系數(shù) 1.2。4K所以 （N）' 1.5.14729FK????所需的實際夾緊力為 2949N 是不算很大，為了使得整個夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用螺紋夾緊機構(gòu)。1．位誤差分析定夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷一擋銷：定位銷是與零件孔 相配合的，通過定位銷、削邊銷與零件孔的配合來4?確定加工孔的中心，最后達到完全定位。因此，定位銷與其相配合的孔的公差相同，即公差為 h7。由于 是自由公差，因此滿足公差要求。4?2．夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設(shè)計時，盡量使夾具體簡單，緊湊。專業(yè)夾具設(shè)計 - 21 -圖 4 夾具設(shè)計四、參考文獻1.《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編2.《機械制造工藝設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編3. 《機床夾具設(shè)計手冊》