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目 錄 第1章 緒論 1 第2章 機械工藝規(guī)程設計 3 2.1設計工藝規(guī)程的內容及步驟 3 2.1.1熟悉原始資料對零件進行工藝分析 4 2.1.2定為基準的選擇 5 2.2計算零件的生產(chǎn)綱領、確定生產(chǎn)類型 6 2.3選擇毛坯類型和制造方法 7 2.4工藝路線的擬定 7 2.5機械加工余量，毛坯尺寸及工序尺寸的確定 7 2.6確定切削用量及基本時間、輔助時間 9 第3章 鉆夾具設計 17 3.1夾具設計分析 17 3.2夾具設計 18 3.2.1專用夾具設計的基本要求 18 3.2.2專用夾具的設計步驟 18 3.2.3.定位基準的選擇 19 第4章 夾具三維造型.....................................................................................20 總結.....................................................................................................................23 參考文獻.............................................................................................................24 第1章 緒 論 1.1概述 培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工程原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結合金工實習、生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，進一步提高結構設計能力。熟悉并運用有關手冊、圖表、規(guī)范等有關技術資料的能力。進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。 1.2課程設計目的 學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造工藝及結構設計的基本能力，為以后做好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生全面地綜合運用本課程及有關選修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計。其目的是： （1）培養(yǎng)學生綜合運用機械制造工程原理課程及專業(yè)課程的理論知識，結合金工實習、生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。 （2）培養(yǎng)學生能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，進一步提高結構設計能力。 （3）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、圖表、規(guī)范等有關技術資料的能力。 （4）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。 （5）培養(yǎng)學生獨立思考和獨立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會從事相關技術工作打下良好的基礎。 1.3機械制造與制造技術 機械制造是各種機械、機床、工具、儀器、儀表制造過程的總稱。機械制造技術則是研究上述機械產(chǎn)品的加工原理、工藝過程和方法以及相應設備的一門工程技術，也是一門以制造一定質量的產(chǎn)品為目標，研究如何以最少的消耗，最低的成本和最高的效率進行生產(chǎn)的綜合技術。 1.4機械制造過程的組成 根據(jù)“小制造”概念的制造過程定義，制造過程主要是指生產(chǎn)過程，它主要包括以下過程： （1） 生產(chǎn)技術準備過程。這個過程主要應完成產(chǎn)品投入生產(chǎn)前的各項生產(chǎn)和技術準備工作。 （2） 毛坯的制造，如鑄造、鍛造和沖壓等。 （3） 零件的加工過程，如機械加工、焊接、鉚接和熱處理等。 （4） 產(chǎn)品的裝配，如部裝、調試、總裝等。 （5） 產(chǎn)品的質量檢驗。 （6） 各種生產(chǎn)服務，包括原材料、半成品、工具的供應、運輸、保管以及產(chǎn)品的油漆、包裝等。 根據(jù)“大制造”概念的制造過程定義，制造過程不僅包含了物質的轉化，而且還包含了信息向物質的轉化，即信息的物化。顯然，這必須通過基于信息的管理和控制來實現(xiàn)。同時，制造過程的輸出不僅是產(chǎn)品，而且還包括為保證產(chǎn)品正常使用所進行的服務等。 第2章 機械工藝規(guī)程設計 2.1設計工藝規(guī)程的內容及步驟 2.1.1熟悉原始資料對零件進行工藝分析 零件的作用： CA6140車床是應用較為廣泛的機床之一，本次設計的零件為CA6140的撥叉其是安裝在車床變速箱中，用于調速之用。 (1) 分析零件的結構工藝性 零件的結構對機械加工工藝過程的影響很大。實用功能完全相同而結構不同的兩個零件，他們的加工難易程度和制造的成本可能存在很大的差別。對零件進行結構工藝性審查，目的是使其在滿足實用功能的前提下，符合一定的工藝性能指標的要求，一邊在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下能用比較經(jīng)濟、合理的方法將其制造出來。零件的結構工藝性包括其鑄造工藝性、鍛造工藝性、沖壓工藝性、焊接工藝性、熱處理工藝性、切削加工工藝性和裝配工藝性等[3]。 (2) 車床CA6140撥叉的工藝分析 小撥叉零件三維實體建模如圖 2-1。 圖2-1　CA6140小撥叉三維實體模型圖 小撥叉零件圖如圖 2-2。 圖2-2 小撥叉零件圖 從零件圖上看出，它共有四組加工表面，每組內表面都有一定的相互位置精度，其要求分述如下： 40×32的底表面 這是一組包括兩待加工表面，對其表面粗糙度已較高要求，但尺寸要有一定精度保證。 ①. 三孔 φ25H7的孔兩個。 φ55H12的孔一個。 由于在后面的工序中要用孔定位，故對精度有較高要求。 φ25H7兩側面的表面粗糙度要求達到。 φ55H12側面的表面粗糙度要求達到。 ②. 寬16H11的通槽 該通槽用于變速箱中實現(xiàn)調速作用，是小撥叉上關鍵部位，要有較高的尺寸精度及表面粗糙度的要求；同時還要有垂直度的要求。 通槽兩側面的表面粗糙度為3.2。 與φ25H7孔上表面滿足尺寸要求53。 與φ25H7孔內表面滿足垂直度要求為0.04。 2.1.2定為基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的關鍵問題之一，基準選擇的是否合理，將影響到加工質量，生產(chǎn)效率及工藝成本[4]。 (1) 粗基準的選擇 第一組加工表面是以φ40mm的外表面用V形塊定位，來對孔進行加工。 (2) 經(jīng)濟基準的選擇 后面各道序中，均采用鉆孔后φ25H7mm的內側面為基準，這符合基準統(tǒng)一原則。 2.2計算零件的生產(chǎn)綱領、確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型與工藝過程的關系十分緊密，生產(chǎn)綱領不同，生產(chǎn)類型也不同，工藝過程也就具有不同的特點。所以在制定零件的機械加工工藝規(guī)程時，應首先確定零件機械加工的生產(chǎn)類型，而生產(chǎn)類型有主要取決于零件的年生產(chǎn)綱領。 (1) 計算生產(chǎn)綱領 生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期間內應生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領確定后，就可以根據(jù)零件在產(chǎn)品中的數(shù)量、一定的備品率和平均廢品率來計算零件的生產(chǎn)綱領。 零件的年生產(chǎn)綱領N可按下式計算： (2-1) 式中 N——零件的年生產(chǎn)綱領，單位為 件； Q——產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領，單位為 臺； N——每臺產(chǎn)品中所含零件的數(shù)量，單位為 件/臺； A——備品率，單位為 %； B——平均廢品率，單位為 % 。 有些產(chǎn)品零件不需要備品，如機器的基礎件、機床類產(chǎn)品等，a=0；而有些產(chǎn)品中的易損件，則需要有備品，如汽車、拖拉機產(chǎn)品等，a=20%～30%。 零件的廢品率應根據(jù)現(xiàn)場加工的技術水平及零件結構復雜程度與加工難易而定，一般b<0.3%。 (2) 確定生產(chǎn)類型、分析工藝特點 生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。 根據(jù)查表本次設計的CA6140的小撥叉屬于輕型零件，大批量生產(chǎn)。 2.3選擇毛坯類型和制造方法 零件的毛坯對零件的機械加工工藝過程、材料消耗、加工勞動量等有很大影響，故正確選擇毛坯種類與制造方法是非常重要的。 該零件屬于輕型零件，大批量生產(chǎn)，所以采用砂型機器制造，鑄件尺寸公差為CT8，機械加工余量MA-G[2]。 2.4工藝路線的擬定 擬定零件機械加工工藝路線是制造工藝規(guī)程中的核心工作。 在擬定過程中，基本出發(fā)點是保證加工質量，提高生產(chǎn)效率，降低成本，有該零件的生產(chǎn)類型已確定為大批量生產(chǎn)的情況下，制定工藝路線就應該符合生產(chǎn)類型的工藝特征[3]。 工藝路線方案： 工序 05 鉆 ，擴 ，鉸 φ25H7孔 擴 φ55H12 孔 10 銑斷 φ75 15 銑底面 20 銑通槽 40×16 25 銑平面 40×32 30 去毛刺 35 清洗 40 檢查 45 噴漆 2.5機械加工余量，毛坯尺寸及工序尺寸的確定 車床小撥叉零件材料為HT200，大批生產(chǎn)采用砂型機器造型，確定鑄件尺寸公差尺寸等級為CT-8，機械加工余量MA-G。 (1) 機械加工余量確定 ①. φ55H12圓孔一次擴，取基本尺寸為φ55， 2.0 mm ②. φ25H7圓孔直接鑄成實體 ③. 工件側面機械加工總余量 2.5 mm ④. 通槽直接鑄成實體，待加工時直接銑削 ⑤. φ75 上下端面機械加工余量 2.0 mm 2.0 mm (2) 毛坯尺寸及公差的確定 毛坯尺寸為在各加工表面尺寸基礎上加上該表面的機械加工余量，毛坯尺寸公差由得[4]： ①. φ55H12 圓孔的毛坯尺寸為：φ52 ②. 工件側面至φ25，圓孔中心毛坯尺寸為：φ26 ③. φ75 上下兩端面毛坯尺寸為：17.5 (3) 工序尺寸的確定 工序 05 鉆 —擴—鉸φ25H7孔 擴 φ55H12 孔 工步1 鉆兩孔至，按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為 φ23 。 工步2 擴兩孔至；按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為φ24.8 。 工步 3 粗鉸孔至，按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為 φ24.94。 工步 4 精鉸兩孔至φ25H7 ,按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為 φ25 。 工步 5 粗擴φ52 至φ54 ，按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為φ54 。 工步6 精擴 1mm 按加工經(jīng)濟精度確定工序尺寸為 φ55 。 工序 10 銑斷大端面 銑斷處基本尺寸為4mm，保證斷口處表面粗糙度為，且要求左右斷口距軸線距離相等[5]。 工序 15 銑槽及槽上平臺 工步 1 銑槽上的平臺 槽上的平臺為一次銑削完成，平臺的寬度及長度已有鑄造完成次道工序僅是為下道工序銑槽時，提供一個基準，因此只需銑掉鑄件加工余量。 工步 2 銑槽 在銑床上，由于槽深為mm，故可進行兩次切削，第一次mm。第二次選mm，即可保證尺寸。 工序 20 銑大端面?zhèn)让? 大端下端的加工余量為mm，上端加工余量為mm，只需用兩把銑刀將工序尺寸調整到mm。 2.6確定切削用量及基本時間、輔助時間 工序 05 鉆——擴——鉸孔H7，擴孔 H12 (1) 加工條件包括： 工件材料：HT200； 取 190HB (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 ①. 鉆 孔 11.5mm 0.9 mm/r 0.45 m/s =6.23r/s 機床選Z35， 335r/min=5.58 r/s 實際切削速度 =0.402m/s =17.65s 3.53s 其中 ——背吃刀量，單位為 mm； ——進給量，單位為 mm/r； ——切削速度，單位為 m/s； ——主軸計算轉速，單位為 r/min； ——機床實際轉速，單位為 r/min； ——基本時間，單位為 s； ——輔助時間，單位為 s。 =7.64 mm 2 mm ②. 擴 孔 0.9 mm 1.0mm/r 0.15 m/s =1.93 r/s 取Z35 ，106r/min=1.75r/s =0.136m/s =46.58s 9.32s ③. 粗鉸 孔 0.07 mm 2 mm/r 0.108mm/s =1.15r/s 取Z35， 67r/min=1.12r/s =0.088m/s =43.30s 8.66s ④. 精鉸 孔 0.03 mm 2mm/r 0.108 m/s =1.38r/s 取Z35 ，85r/min=1.42r/s =0.111m/s =33.80 s 6.76s ⑤. 擴 孔 1.5mm 1.1mm/r 0.117mm/s =0.68r/s 取Z37 42r/min=0.7r/s =0.12m/s =142.95s 28.59s 其中 =2.87mm 4mm 工序 10 銑斷大端面 (1) 加工條件：選用銑床 X62，高速鋼鋸片銑刀。 mm Z=50 B=4mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 6mm 0.02mm/z 0.3mm/s =0.6r/s =150.4s 30.08s 工序 15 銑槽及槽上平臺 工步 1 銑平臺 (1) 加工條件：采用銑床X62，套面式高速鋼銑刀。 mm mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 3mm 0.2mm 0.2mm/z 0.3m/s =5.97r/s 取 375r/min= 6.25r/s =0.314m/s =11.07s 2.21s 其中 工步 2 銑槽 (1) 加工條件：采用銑床 X62 ，直齒三面刃高速鋼銑刀 mm mm (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 3 mm 0.2 mm 0.2 mm/z 0.3 m/s =3.54r/s 取 235r/min=3.92r/s = 0.33m/s =12.60s 2.52s 工序 20 銑大端面 (1) 加工條件：采用臥式銑床 X62 刀具：套式面銑刀（高速鋼） 工件材料：灰鑄鐵，取 190HB m/s mm/z (2) 切削用量的選擇與基本時間，輔助時間的計算 切削力的計算公式 (2-2) 式中：B為銑削寬度；K為刀具前角對切削力的影響系數(shù)，取K=1.2； K1為切削速度對切削力的影響系數(shù)，取K1=1； 銑刀直徑選： mm 參數(shù)： mm 銑刀齒數(shù)： 切削力得： = =2255.66N 切削功率 0.68kN 0.96r/s 取 60r/min=1r/s 實際切削速度為： 0.314m/s =116.25s 23.25s 第3章 典型鉆床夾具設計 本章是針對CA6140車床變速箱內小撥叉加工中的工序05 鉆-擴-鉸 孔，以及擴 孔的專用鉆床夾具進行設計，使用機床為Z35。 3.1夾具設計分析 (1) 本工序為以后多道工序準備了定位精基準，故作為定位精基準的各表面應盡可能的在一次裝夾中加工出來，以保證各基準面間的相互位置精度。 (2) 毛坯尺寸公差等級為CT8，加工余量等級為MA-G，其毛坯余量分布較為均勻，個別表面余量較小，如何保證加工時的加工余量的均勻，在擬定定位方案時應予以考慮。 (3) 該零件為大批量生產(chǎn)，如何提高生產(chǎn)率降低勞動強度？在夾具結構設計過程中應予以考慮[6]。 3.2夾具設計 3.2.1專用夾具設計的基本要求 (1) 確保工件加工質量，保證質量的關鍵在于正確的選定定位基準和定位元件，必要時進行誤差分析計算。 (2) 操作省力，高效，盡可能采用氣動或液壓等機動夾緊裝置，以減輕操作疲勞強度。 (3) 夾具制造成本低，盡可能采用標準元件或標準結構，以降低夾具的制造成本[7]。 3.2.2專用夾具的設計步驟 (1) 明確設計要求，熟悉加工零件圖和毛坯圖和工藝規(guī)程等文件，掌握本工件工序加工技術要求。 (2) 了解生產(chǎn)綱領，以及夾具的需求情況，以確定夾具的結構的合理性和經(jīng)濟性。 (3) 收集該工序用的機床，刀具方面的信息資料，了解機床的主要技術參數(shù)及規(guī)格，安裝具的連接部分結構和尺寸。 (4) 選擇或設計定位元件，合理設置其在夾具上的位置。 (5) 畫出定位簡圖。 (6) 進行加緊力計算與分析，合理選擇動力源。 (7) 繪制夾具裝配圖[8]。 3.2.3.定位基準的選擇 (1) 定位基準的選擇 加工該零件時，工序05 鉆三孔是以底面作為定位基準面，用一面、一個固定V形塊、一個浮動V形塊定位。其中一個平面限制了三個自由度，一個V形塊限制兩個自由度，浮動V形塊限制了一個旋轉自由度，通過這幾個定位元件就把工件的六個自由度完全限制了。加緊方式則是采用汽缸帶動斜V形塊壓緊工件來實現(xiàn)對工件加工過程中的夾緊[9]。 工件撥叉如何定位如圖 3-1所示。 圖 3-1撥叉的定位示意圖 (2) 切削力及夾緊力的計算 鉆削扭矩計算公式： (3-1) 切削力計算公式： (3-2) 擴削扭矩計算公式： (3-3) 切削力計算公式： (3-4) 其中 d——鉆頭直徑mm ——每轉進給量mm ——修正系數(shù) 工步 1 鉆兩孔至φ23H12 切削扭矩為 129.01Nm 切削力為 19359.87N 工步 2 擴兩孔φ23至φ24.8 切削扭矩為 557.07Nm 切削力得 240.41N 工步 3 粗鉸孔 至 切削扭矩為 =144.47Nm 切削力為 =14.8N 工步 4 精鉸兩孔 至 切削扭矩為 =76.89Nm 切削力為 =4.35N (3) 根據(jù)夾緊力計算氣缸內徑[10] 選取壓力系數(shù)為 則有 即 mm 所以選取氣缸直徑為100mm。 (4) 氣缸與夾具體相連接 在氣缸前后左右四端分別用4個M6螺栓將氣缸固定與夾具體上[11]。 第4章 夾具三維造型 夾具底座 鉆 套 小撥叉毛坯 固定螺母 鉆模板 軸 套  V型塊 氣 缸 氣缸軸 氣缸固定螺栓 V型塊固定螺栓 導柱螺帽 夾具裝配總圖2 夾具裝配總圖1 總 結 通過一個月的努力，我終于完成了課程設計的全部內容。本次我所設計的是鉆床夾具，鉆床夾具與其他機床的夾具的主要不同在于它有獨特的元件——鉆套與鉆模板。因此，設計鉆床夾具時，除了根據(jù)加工要求選擇夾具類型外，主要是鉆模板與鉆套的選擇與設計。本設計采用了快換鉆套和手動螺旋快速加緊機構，從而大大提高了由于鉆、擴、絞孔而頻繁換鉆套的生產(chǎn)效率，夾具的加工精度都采用普通級，充分考慮了制造成本。缺點是本設計的操作需要人力，所以在生產(chǎn)自動化方面有待改進。 通過本次課程設計，使我將所學理論與生產(chǎn)實踐相結合，得到了解決問題和分析問題的能力的初步培養(yǎng)，另外也為以后搞好畢業(yè)設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練。使我具有了：1.制定工藝規(guī)程的初步能力，能綜合運用機械制造技術基礎和其他課程的基本理論和方法，正確的制定一個零件的加工工藝規(guī)程。 2.具有設計專用夾具的初步能力，提高結構設計能力。 3.結合工藝設計內容，能夠熟練的應用工藝計算方法，正確的進行工藝計算，如工藝參數(shù)、切削力、切削功率、切削速度、定位誤差、加緊力等。 4.進一步提高查閱資料，熟練的使用設計手冊、參考資料的能力。 5.通過設計的全過程，使我學會了進行工藝設計的程序和方法，培養(yǎng)了獨立思考和獨立工作的能力。 參考文獻 第5章 《機械制造技術基礎課程設計指導教程》；主編：鄒青 呼詠；機械工程出版社；2004 第6章 《機械制造工藝及專用夾具設計指導》；主編：孫麗媛；冶金工業(yè)出版社；2010 第7章 《機械制造工藝設計指導》；主編：馬正元；浙江大學出版社；1995。 第8章 《機械制造工程學》；主編：馬光；浙江大學出版社；2008。 第9章 《機械制造工藝學課程設計指導書》；主編：趙家齊；北京.機械工業(yè)出版社，2000 第10章 《機械制造工業(yè)與機床夾具》；主編：劉守勇；北京：機械工業(yè)出版社，2000 第11章 《機械制造工藝與機床夾具課程設計指導書》；主編：吳拓、方瓊珊；北京：機械工業(yè)出版社，2005 第12章 《公差配合與測量技術》；主編：黃云清；北京：機械工業(yè)出版社，2001 第13章 《機械加工工藝與竅門精選》;主編:梁炳文;北京：機械工業(yè)出版社，2001 第14章 《機床及夾具》;主編:楊峻峰;清華大學出版社，2005 26