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江南大學(xué)機械工程學(xué)院課程設(shè)計 目 錄 一、序言············································2 二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定··················2 三、毛坯的選擇與設(shè)計································4 四、加工方法和工藝路線的設(shè)計························6 五、工序設(shè)計········································9 六、確定切削用量及基本時間··························12 七、夾具設(shè)計········································16 八、設(shè)計小節(jié)········································17 九、參考文獻········································17 一、序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計我們能綜合運用機械制造基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，在老師和同學(xué)的幫助下，我還對夾具，機床，刀具的的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的了解，不知不覺中我的圖紙分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計能力都得到了提高，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 在結(jié)束了《機械制造基礎(chǔ)》及有關(guān)課程的學(xué)習(xí)后，通過本次的設(shè)計使我們所學(xué)的知識得到了鞏固和加深，并培養(yǎng)了我們學(xué)會全面綜合地運用所學(xué)知識，去分析和解決機械制造中的問題的能力。 由于能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望老師多加指教。 二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 零件的作用 題目所給的零件為倒擋撥叉，是與操縱機構(gòu)零件結(jié)合用與撥動滑動齒輪實現(xiàn)輸出軸的倒轉(zhuǎn)。故對配合面、14H13槽以及下?lián)懿嬗芯纫蟆? 2 零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的試圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。 從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有14H9表面粗糙度為Ra6.3um，其軸軸要保證直線度M級0.03；斜腳面尺寸要求公差尺寸為-0.48到0；開擋公差尺寸為0.1到0.2，表面粗糙度為Ra6.3um并保證與14H9軸線的垂直度為0.25；R19面粗糙度為Ra12.5um，表面要求淬火處理，硬度要求為48~53HRC；下爪總長公差尺寸為-1到0；后腳面公差尺寸為0到0.52，前面到軸線尺寸18的公差尺寸為±0.2；孔8.7公差尺寸為0到0.09，其軸線到開擋前腳面的尺寸41.5的公差尺寸為±0.15，孔深32公差尺寸為-1到0；撥叉尺寸要求較高，兩內(nèi)表面歸于孔8.7的對稱度為0.4，內(nèi)表面表面粗糙度為Ra12.5，內(nèi)表面滿足配合14H13公差尺寸為0到0.27，其槽底部分允許呈R3max圓角或2最大長為3的倒角；孔8.7還需锪平直徑為12；孔24端面、開擋內(nèi)R15面、孔8.7內(nèi)表面以及槽14H13底面表面粗糙度為Ra25一般的加工都可獲得。通過分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 3 零件的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目，結(jié)合生產(chǎn)實際可知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)零件是大批量生產(chǎn)的鑄件。 三、毛坯的選擇與設(shè)計 1 選擇毛坯 該零件材料為ZG310-570，屬于批量生產(chǎn)，而且零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用鑄件成型。 2 確定機械加工余量 鑄件的尺寸公差按GB/T6414-1999確定，機械加工余量按GB/T11351-89確定，材料為ZG310-570。由于是大批量且形狀復(fù)雜的零件，所以毛坯選擇砂型鑄造。 根據(jù)GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT為8-12級。加工余量等級為F~H。所以，可取CT=9級。查表（GB/T6414）查出各表面的公差數(shù)值。 零件尺寸 公差CT 端面46 2 腳面圓柱面15 1.6 腳面圓柱面19 1.7 兩腳面尺寸6 1.5 14H13槽面尺寸14 1.6 槽底面14 1.6 叉腳開擋尺寸23 1.7 3 設(shè)計毛坯圖 撥叉毛坯圖尺寸（單位：mm） 零件表面 總余量 毛坯尺寸 公差CT 端面46 2 50 2 腳面圓柱面15 2 13 1.6 腳面圓柱面19 2 17 1.7 兩腳面尺寸6 2 10 1.5 14H13槽面尺寸14 2 10 1.6 槽底面14 2 12 1.6 叉腳開擋尺寸23 2 19 1.7 下圖為該零件的毛坯圖（具體尺寸請看毛坯圖）： 四、加工方法和工藝路線的設(shè)計 1 定位基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個是粗基準(zhǔn)，該零件選用肋板6的左端面作為粗基準(zhǔn)來加工φ14H9孔。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，以及當(dāng)零件有不加工表面應(yīng)該以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)的原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，加工φ14H9孔，保證其軸線的直線度，并作為以后工序的定位基準(zhǔn)，這個基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 在選精基準(zhǔn)時采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。 2 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有內(nèi)孔、倒角、槽、下底面、圓環(huán)面等，材料為ZG310-570。以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。 （1）φ24端面:表面粗糙度為Ra25um，可選粗銑即可滿足要求。 （2）φ14H9孔：公差等級為9級，表面粗糙度為Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根據(jù)GB/T1800.3-1998規(guī)定其公差等級按IT9，可以先鉆后擴孔來滿足要求。 （3）開擋φ15內(nèi)圓柱面：表面粗糙度為Ra25um，未標(biāo)注公差等級，故粗銑即可滿足要求。 （4）腳面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （4）開擋：表面粗糙度為Ra12.5um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （5）槽14H13：表面粗糙度為Ra12.5um，公差等級13，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （6）槽14H13底面：表面粗糙度為Ra25um，加工方法可采用粗銑即可達到要求。 （7）孔φ：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸為0到0.1，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT11，采用鉆孔即可達到要求。 3 制訂工藝路線 工藝路線的擬定為保證達到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機床配以專用加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降?，F(xiàn)有工藝路線如下： - 21 - 機自0802 洪立星 0401080217 工藝路線一 工藝路線二 精鑄退火 精鑄退火 工序 工序 1. 銑端面 1. 鉆孔 2. 鉆孔 2. 粗銑腳面 3. 擴孔 3. 銑端面 4. 倒角 4. 擴孔 5. 粗銑腳面 5. 倒角 6. 銑開擋 6. 銑開擋 7. 銑槽 7. 銑槽 8. 鉆孔 8. 鉆孔 9. 精銑腳面 方案的比較選擇： 方案2先銑腳面雖然滿足了先面后孔的原則，但是對于后面工序的基準(zhǔn)選定卻不夠方便，所以不合理，根據(jù)根據(jù)經(jīng)濟性級工序內(nèi)容的簡便性可選擇方案一，并制定出詳細(xì)的工序內(nèi)容。 毛坯為精鑄件，拿到毛坯后應(yīng)該先退火處理下，消除掉鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及誤差。并在毛坯車間調(diào)整好毛坯的機械性能以達到技術(shù)要求，然后送到機械加工車間加工，具體工序如下： 1. 鑄造 2. 熱處理 3. 銑端面 4. 鉆13孔、擴14H9孔 5. 倒角 6. 銑腳面、開擋 7. 銑槽 8. 鉆8.7 9. 去毛刺 10. 檢驗 根據(jù)工序安排編出機械加工工序卡，共6張。 五、工序設(shè)計 1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 （1）選擇機床 1-1工序4鉆13孔、擴14H9孔、工序5倒角及工序8鉆8.7，工步不多，選用立式鉆床就能滿足要求，本零件外廓尺寸不大，選用Z525立式鉆床。 1-2工序3、6、7是粗銑和精銑，各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式銑床就能滿足要求，選用X62臥式銑床即可。 （2） 選擇刀具（參考《指南》） 1-1工序3銑端面 1-2工序4鉆13孔。選擇莫氏錐柄麻花鉆13 GB/T1438.1-1996。其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。 1-3工序4擴14H9孔。選擇14 GB/T 1141-1984。其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。 1-4工序5倒角。 1-5工序3、6、7都是銑。銑刀按表5-105選鑲齒三面刃銑刀，直徑為100，孔徑d=27，齒數(shù)z=12。 1-6工序8鉆8.7孔。孔徑為8.7mm無通用刀具，故可制造專用刀具，方便制造及經(jīng)濟效益，可做成直柄麻花鉆。 （3）選擇量具 本零件為中批量生產(chǎn)，一般盡可能采用通用量具，根據(jù)表面精度、尺寸和形狀等要求，參考有關(guān)手冊資料，選擇量具如下表： 工序 工序名稱 量具 3 銑端面 游標(biāo)卡尺、粗糙塊 4 鉆13孔擴、14H9孔 游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 5 倒角 游標(biāo)卡尺 6 銑腳面、開擋 游標(biāo)卡尺、粗糙塊 7 銑槽 游標(biāo)卡尺、粗糙塊 8 鉆8.7 游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 2 確定工序尺寸 （1）φ24端面加工余量 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗銑 粗銑 粗銑 端面50 4 46 Ra25 （2）鉆13、擴14H9孔 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 鉆擴孔 鉆孔 擴孔 鉆孔 擴孔 鉆孔 擴孔 13 1 —— Ra6.3 （3）面加工余量 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗銑 精銑 粗銑 精銑 粗銑 精銑 R15圓柱面 2 —— 15 —— Ra25 —— R19圓柱面 2 —— —— Ra12.5 —— 腳面 1.6 0.4 Ra12.5 Ra6.3 14H13槽底面 2 —— 10 —— Ra25 —— 14H13槽 1.6 0.4 14.4 Ra25 Ra12.5 （3）鉆孔 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 孔 8.7 Ra25 六、確定切削用量及基本時間 1工序3 切削用量：本工序為粗車端面，已知加工材料為ZG310-570，表面淬火處理后HRC40-50。 確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 2 工序4 切削用量：本工序為鉆φ13mm、擴φ14H9。 2.1確定鉆φ13mm孔的切削用量。所選刀具為莫氏錐柄麻花鉆，其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。 確定切削用量=13/2=6.5mm，查表得進給量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==514.19r/min,故取n=545r/min，此時v==22.26m/min。 2.2確定擴φ14H9孔的切削用量。所選刀具為14 GB/T 1141-1984，其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。 確定切削用量=1/2=0.5mm，查表得進給量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==1364.19r/min,故取n=960r/min，此時v==42.2m/min。 2.3基本時間 確定鉆φ13mm孔的基本時間 = 確定擴φ14H9孔的基本時間 = 3工序6 切削用量：本工序是銑腳面、開擋，先粗銑，后半精銑。 3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為 。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 3.3確定開擋腳面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =4mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=6.3um及有垂直度要求），選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4工序7 本工序為銑槽，先粗銑槽底，再銑槽。 4.1確定槽底面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 4.2確定槽的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。 =4mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=12.5um且對稱度為0.4），選擇n=220r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。 校核機床功率： 參考公式 其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 5 、工序8 本工序為鉆8.7，并锪平12。 確定鉆8.7孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆，其直徑為8.7mm，工作長度80mm，，總長122mm。 確定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得進給量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==987.8r/min,故取n=960r/min，此時v==26.24m/min。 設(shè)計工序：夾具設(shè)計 2.1 問題的提出 本夾具要用于銑夾具設(shè)計夾具精度等級為IT12級，粗糙度為6.3。本道工序只精銑一下即達到各要求，因此，在本道工序加工時，我們應(yīng)首先考慮保證夾具設(shè)計的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 2.2 夾具設(shè)計 2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ14的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ14孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ14孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。 2.2.2切削力和夾緊力計算 （1）刀具： YG6立式銑刀 機床： 萬能銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （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=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 2.2.3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 2.2.4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)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為精鏜切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。 八、設(shè)計小結(jié) 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進行的。這是進行了生產(chǎn)實習(xí)之后的一項重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，和一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ). 由于能力有限、時間有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo) 九、參考資料 [1]《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》 秦凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社 [2]《機床夾具設(shè)計手冊》 王光斗 王春福主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [3]《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 吉衛(wèi)喜 高等教育出版社 [4]《機床夾具設(shè)計手冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社