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12 遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 序言 機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術機車和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的理論知識，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 由于所學的知識所限，考慮的不夠全面，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教，提出您寶貴的建議。 1零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。以下是泵體需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求和粗糙度。 1.泵體底面的粗糙度為12.5μm；左端面粗糙度為3.2μm；右端面粗糙度為12.5μm；兩側(cè)的凸臺表面粗超度Ra12.5μm;底面兩個φ9的通孔粗超度為25μm，底面兩個φ20深度為2mm的孔粗超度為12.5μm。 2.孔φ60H7，粗糙度為63.2μm，對于左端面的垂直度為0.02； 3.孔φ15H7，粗糙度為3.2μm，對于φ60H7的同軸度為0.02。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 1.2零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)綱領：大批量生產(chǎn)。 2選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2.1選擇毛坯 該零件材料為HT200，零件結構比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學性能，保證零件工作可靠，故采用機器鑄造成形，以提高生產(chǎn)效率。 2.2確定機械加工余量 根據(jù)鑄件的材料和鑄造方法確定毛坯鑄件典型的機械加工余量等級表，然后查取鑄件的機械加工余量表得；左端面的單邊余量在厚度方向為1.4mm，右端面的單邊余量在厚度方向為1.4mm；底面的加工余量為1.4mm；兩側(cè)凸臺的單邊加工余量為1.4mm；Φ60H7的孔的單面余量查表得0.7mm。 2.3確定毛坯尺寸 毛坯尺寸為零件的尺寸加上所查得的加工余量值。 2.4設計毛坯 （1）確定圓角半徑 需要加工的和不需要加工的過度表面處圓角半徑為R=2mm；其余的圓角半徑為R3～R5。 （2）確定拔模斜度 查表得： 拔模斜度為5° （3）確定分模位置 選擇在主視圖中距左端面28mm處的平面為分模面。 3選擇加工方法，制定工藝路線 3.1定位基準的選擇 粗基準的選擇：按基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準?，F(xiàn)以零件的左端面為主要的定位粗基準。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，選擇Φ60H7孔為精基準。 3.2零件表面加工方法的選擇 （1）泵體的底面 表面粗糙度為Ra12.5，需進行粗銑。 （2）泵體的右端面 表面粗糙度為Ra12.5，需進行粗銑。 （3）泵體兩側(cè)的凸臺 表面粗糙度為Ra12.5，需進行粗銑。 （4）Φ60H7的孔 公差等級為IT7，內(nèi)表面粗糙度為Ra3.2，由于改孔在鑄造是已經(jīng)鑄出來了，所以需要先進行粗鏜，再進行半精鏜，可達到7級精度。 （5）泵體的左端面 表面粗糙度為Ra3.2，且要與孔Φ60H7的軸線保證0.02的垂直度，需先進行粗銑，再進行半精銑。 （6）Φ15H7的孔 公差等級為IT7，內(nèi)表面粗糙度為Ra3.2，與孔Φ60H7要滿足0.02的同軸度，所以要以孔Φ60H7為定位基準，需先鉆，再粗鉸，然后進行精鉸可達到要求。 （7）Φ22的孔 表面粗糙度為Ra12.5，只需锪鉆就能達到要求。 （8）底座上兩個Φ9的孔 表面粗糙度為Ra25，只需鉆即可。 （9）底座上兩個Φ20的孔 表面粗糙度為Ra12.5，需用平底锪鉆。 （10）6個M6T14的螺紋孔 先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。 （11）3個M4T10的螺紋孔 先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。 （12）2個G1/8的螺紋通孔 先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。 （13）7°的斜面 表面粗超度為Ra12.5，只需用車床粗車就可以。 （14）1X45°倒角 表面粗超度為Ra12.5，只需用車床粗車就可以。 3.3制定工藝路線 工序1：粗銑泵體底面 工序2：粗銑泵體的右端面 工序3：粗銑泵體兩側(cè)的凸臺 工序4：粗鏜-半精鏜Φ60H7的孔 工序5：粗銑-半精銑泵體的左端面 工序6：鉆-粗鉸-精鉸Φ15H7的孔 工序7：鉆Φ22的孔 工序8：鉆底座上兩個Φ9的孔 工序9：鉆底座上兩個Φ20的孔 工序10：絲錐功6個M6T14的螺紋孔 工序11：絲錐功3個M4T10的螺紋孔 工序12：絲錐功2個G1/8的螺紋通孔 工序13：車7°的斜面 工序14：車1X45°倒角 工序15：清洗。 工序16：終檢。 4工序設計 4.1選擇加工設備與工藝裝備 工序號 設備 工 藝 裝 備 工序1 X62臥式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 工序2 X62臥式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 工序3 X62臥式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 工序4 X62臥式銑床 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺、專用夾具 工序5 鏜床 鏜刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序6 Z525組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序7 Z525組合鉆床 平底锪鉆、游標卡尺、專用夾具 工序8 Z525組合鉆床 麻花鉆、游標卡尺、專用夾具 工序9 Z525組合鉆床 帶導柱直柄平底锪鉆、游標卡尺、專用夾具 工序10 Z525組合鉆床 麻花鉆、細柄機用絲錐、卡尺、專用夾具 工序11 Z525組合鉆床 麻花鉆、細柄機用絲錐、卡尺、專用夾具 工序12 Z525組合鉆床 麻花鉆、機用絲錐、卡尺、專用夾具 工序13 車床CA6140 車刀、卡尺、三爪卡盤 工序14 車床CA6140 車刀、卡尺、三爪卡盤 工序15 清洗機 工序16 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4.2確定工序尺寸（工序6） 由表2-28可查得，孔Φ15mm的精鉸余量=0.05mm；粗鉸余量=0.1mm，擴孔鉆的余量=0.85mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12；根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm；粗鉸：0.058mm 鉆：0.15mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：Φmm；粗鉸:Φ，鉆孔：Φmm. 5確定切削用量及基本時間（工序6） 5.1切削用量的計算 （1）鉆孔工步 ①被吃刀量的確定 取ap=14.85mm。 ②進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3mm/r。 ③切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為HT200的條件選取，切削速度v可取為22m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=467.09r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=25.67m/min. (2)粗鉸工步 ①被吃刀量的確定 取ap=0.1mm。 ②進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.80mm/r。 ③切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為2m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=42.46 r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度v=nπd/1000=4.57m/min. (3)精鉸工步 ①被吃刀量的確定 取ap=0.05mm。 ②進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.60mm/r。 ③切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為6m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=127.4 r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度v=nπd/1000=6.594m/min. 5.2基本時間tm的計算 （1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=38mm;l2=3mm；l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（14.85mm/2）×cot54°+1mm=5.33mm；f= 0.3mm/r；n= 545r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=(38mm+1mm+5.33mm)/(0.3mm/r×545r/min)=0.271min=16.27s。 （2）粗鉸工步 根據(jù)表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表按kr=15°、ap=(D-d)/2=(14.95mm-14.85mm)/2=0.05mm的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=38mm；f=0.80mm/r; n=97r/min.將上述結果代入公式，則該工序基本時間tj=（38mm+0.37mm+15mm）/（0.80mm/r×97r/min）=0.69min=41.4s。 （3）精鉸工步 根據(jù)表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表按kr=15°、ap=(D-d)/2=(15mm-14.95mm)/2=0.025mm的條件查得l1=0.19mm；l2=13mm；而l=38mm；f=0.6mm/r; n=140r/min.將上述結果代入公式，則該工序基本時間tj=（38mm+0.19mm+13mm）/（0.6mm/r×140r/min）=0.61min=36.7s。 5.3輔助時間的計算 輔助時間與之間的關系為=（0.15～0.2），取=0.15，則各工序的輔助時間分別為： 工序6鉆孔工步的輔助時間：=0.15×16.27s=2.44s 工序6粗鉸工步的輔助時間：=0.15×41.4s=6.21s 工序6精鉸工步的輔助時間：=0.15×36.7s=5.5s 5.4其它時間的計算 布置工作時間是作業(yè)時間的2%～7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%～4%，這里都取3%，則各工序的其它時間（+）可按關系式（3%+3%）×（+）計算，分別是： 工序6鉆孔工步的其它時間：+=6%×（16.27s+2.44s）=1.12s 工序6粗鉸工步的其它時間：+=6%×（41.4s+6.21s）=2.86s 工序6精鉸工步的其它時間：+=6%×（36.7s+5.5s）=2.53s 5.5單件時間的計算 工序6的單件時間為三個工步單件時間的和，其中 鉆孔工步=16.27s+2.44s+1.12s=19.83s 粗鉸工步=41.4s+6.21s+2.86s=50.47s 精鉸工步=36.7s+5.5s+2.53s=44.73s 所以工序6的單間時間=++=19.83s+50.47s+44.73s=115.03s 6夾具設計 6.1定位方案 工件以一端面和Φ60H7孔為定位基準，采用平面和短定位銷組合定位方案，在定位平面及短定位銷的圓柱面上定位，其中平面限制X和Y方向的轉(zhuǎn)動以及Z方向的平移3個自由度，短圓柱銷限制了X和Y方向上的平移2個自由度，共限制了5個自由度。 定位誤差的計算：由于定位基準與工序基準一致，所以基準不重合誤差Δb為0。由于定位銷與泵體Φ60孔的配合為，所以定為基準孔與定位銷間的最小間隙ΔS為0。查公差數(shù)值表的IT7=0.03mm。參考指導書表8-13的計算公式得總的定位誤差=++ΔS=0.03+0.03+0=0.06mm。 6.2夾緊機構 根據(jù)生產(chǎn)綱領的要求，需要大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，故采用液動夾緊方案。具體原理是采用液壓缸推動杠桿的一端，使杠桿的另一端壓在工件的表面，可根據(jù)對液壓回路的設計來調(diào)整壓緊力的大小，其壓緊的主要作用是防止工件在鉆孔過程中，切削力的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動和震動。 其夾緊力的計算根據(jù)杠桿原 理：F1*L1=F2*L2，F(xiàn)2和F3是 用力與反作用力的關系所以F3=F2, 則已知液壓力，就可以求出壓緊力。 L1=76mm,L2=80mm?；钊酌嬗行? 面積為256。設液壓缸的入口 壓力為390625Pa。則液壓力為100N，壓緊力為95N。 6.3導向裝置 采用可換鉆套作為導向裝置，孔徑為15mm。選用JB/T 8045.2-1999，鉆套高度H=(1～2.5)×d,這里取H=36mm，排削間隙h(0.3～0.7)d,這里取h=10mm. 6.4夾具與機床連接元件 在夾具體上的兩側(cè)設計座耳，用T形螺栓固定。由于Z525型立式鉆床工作臺槽寬a=14H11，所以T形螺栓的直徑d取12，夾具體兩側(cè)座耳槽寬取14。 6.5夾具體 由于被加工零件的孔有同軸度要求，所以定位平面與定位圓柱銷在安裝時同軸度在Φ15范圍內(nèi)允差0.02mm。 夾具裝配體三維效果圖 定位短銷的三維效果圖 7、設計體會 在這次設計中，我明確設計目的，綜合應用了所學專業(yè)知識,培養(yǎng)了自主將理論與實際結合起來鍛煉了自己分析實際問題、解決問題的能力，在這個過程中我獨立地分析和解決了零件機械制造的工藝和工序安排的問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備。 在本次課程設計中，我參考了很多文獻，在獲取我所要的知識的同時又學到了很多其它方面的知識。由于這次設計全部的圖紙都是用電腦繪制，因此，我的制圖能力又有了一定的提高，而且在設計的過程中，我運用了Pro/ENGINEER軟件把我所設計的專用夾具的三維模型做了出來，并做了運動過程的仿真。然而設計過程中,我也遇到了很多的困難,出現(xiàn)過很多的錯誤,但是這并沒有影響到我學習知識的積極性。經(jīng)過這次課程設計,我對自己更有了信心。我相信一切問題都會有解決的辦法，同時通過這次設計為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 在本次課程設計過程中，我的指導教師張老師給了我很大的幫助，在各個環(huán)節(jié)都給予我理論的指導，在這里我要感謝我的指導老師。 參考文獻 [1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000 [2]李云.機械制造及設備指導手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1997.8 [3]薛源順.機床卡具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [4]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南[M].化學工業(yè)出版社，2006.12 [5]周開勤.機械零件手冊[M].高等教育出版社，1994 [6]大連組合機床研究所.組合機床設計[M].機械工業(yè)出版社，1978 [7]鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程[M]. 機械工業(yè)出版社，200.8 [8]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1991.9 [9]李慶壽.機床夾具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1984 [10]于駿一.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [11]顧崇衡.機械制造工藝學[M].陜西科學出版社，1995 [12]趙家奇.機械制造工藝學課程設計指導書—2版[M].北京:機械工業(yè)出版社，2000.10 [13]陶崇德.葛鴻翰.機床夾具設計.第二版[M].上海：上海科技技術出版社，1989 [14]黃健求.機械制造技術基礎.[M]. 機械工業(yè)出版社，2005 [15]哈爾濱工業(yè)大學.機床夾具設計[M].上海科學技術出版社，1990