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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 課 程 設(shè) 計 題 目： 虎鉗活動嵌身零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程編制及鉆削φ20孔的工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計 班　　級： 機(jī)電05-2班 姓　　名： 唐 碩 指導(dǎo)教師： 魏永樂 完成日期： 2008年7月1日 一、設(shè)計題目 　　虎鉗活動嵌身零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程編制及鉆削φ20孔的工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖（草圖） 1張 (2) 生產(chǎn)類型: 5000件/年 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件圖 1張(2) 毛坯圖 1張(3) 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張(4) 與所設(shè)計夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片 1張(4) 夾具裝配圖 1張(5) 夾具體零件圖 1張(6) 課程設(shè)計說明書(5000字左右) 1份四、進(jìn)度安排(參考) (1) 熟悉零件,畫零件圖 2天(2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天 (3) 工藝裝備設(shè)計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天 (4) 編寫說明書 3天 (5) 準(zhǔn)備及答辯 2天 五、指導(dǎo)教師評語 成 績： 指導(dǎo)教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 三周的機(jī)械制造課程設(shè)計即將結(jié)束，這三周把這學(xué)期學(xué)的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的理論知識與實(shí)際的操作能力相結(jié)合，在魏老師的悉心指導(dǎo)下，我真正的掌握了基本的工藝規(guī)程設(shè)計和夾具設(shè)計理論，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。為我以后的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。 Abstract Three weeks of machinery manufacturing curriculum design coming to an end, this three-week semester of this school of mechanical manufacturing technology based on the theoretical knowledge and practical ability to combine operations, in Wei's well under the guidance of teachers, I truly grasp the basic process of order Fixture design and design theory, machine tools, such as technology and equipment for the fixture design. And learned how to use and access to all kinds of design information, manuals, and national standards. The most important thing is the integrated use of the theory of knowledge, the actual process design to solve modern problems, and to consolidate and deepen the learned things. And in the design process, learned a lot of class not to learn things. I work for the future and lay a solid foundation. 目 錄 1虎鉗活動鉗身的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 1.1虎鉗的用途 1 1.2虎鉗活動鉗身的技術(shù)要求 2 1.3審查虎鉗活動鉗身工藝性 3 1.4確定虎鉗活動鉗身的生產(chǎn)類型 3 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3 2.1選擇毛坯 3 2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 4 2.2.1公差等級 4 2.2.2零件表面粗糙度 4 2.2.3繪制虎鉗活動鉗身鑄造毛坯簡圖 5 3 擬定虎鉗活動鉗身工藝路線 5 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 5 3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 5 3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 6 3.2表面加工方法的確定 6 3.3加工階段的劃分 7 3.4工序的集中和分散 7 3.5工序順序的安排 7 3.6確定工藝路線 8 4加工余量、工序尺寸和公差的確定 9 4.120H9的孔切削用量的計算 9 4.1.1鉆孔工步 9 4.1.2粗鉸工步 9 4.1.3精鉸工步 10 5夾具設(shè)計 10 5.1設(shè)計要求 10 5.2確定工件的定位方案 10 5.2.1工件的定位基準(zhǔn)及定位平面 10 5.2.2定位原件的選用 11 5.3 確定刀具的對刀方案和引導(dǎo)方式 11 5.3.1對刀裝置 11 5.3.2確定導(dǎo)向裝置 11 5.3.5確定夾緊機(jī)構(gòu) 11 5.4確定工件的夾緊方案 11 6參考文獻(xiàn)(不少于5篇) 12 1虎鉗活動鉗身的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 圖1-1 1.1虎鉗的用途 　　虎鉗，利用螺桿或其他機(jī)構(gòu)使兩鉗口作相對移動而夾持工件的工具。一般由底座、鉗身、固定鉗口和活動鉗口，以及使活動鉗口移動的傳動機(jī)構(gòu)組成。按使用的場合不同，有鉗工虎鉗和機(jī)用虎鉗等類型。鉗工虎鉗安裝在鉗工工作臺上，供鉗工夾持工件以便進(jìn)行鋸、銼等加工。鉗工虎鉗一般鉗口較高，呈拱形，鉗身可在底座上任意轉(zhuǎn)動并緊固。機(jī)用虎鉗是一種機(jī)床附件，又稱平口鉗，一般安裝在銑床、鉆床、牛頭刨床和平面磨床等機(jī)床的工作臺上使用。機(jī)用虎鉗鉗口寬而低，夾緊力大，精度要求高。機(jī)用虎鉗有多種類型，按精度可分為普通型和精密型。精密型用于平面磨床、鏜床等精加工機(jī)床。機(jī)用虎鉗按結(jié)構(gòu)還可分為帶底座的回轉(zhuǎn)式、不帶底座的固定式和可傾斜式等。機(jī)用虎鉗的活動鉗口也有采用氣動、液壓或偏心凸輪來驅(qū)動快速夾緊的。 1.2虎鉗活動鉗身的技術(shù)要求 加工表面 公差及精度等級 形位公差 階梯面豎直面 7 IT8 6.3 階梯面橫面 20 IT8 6.3 內(nèi)側(cè)左端面 IT9 6.3 內(nèi)側(cè)右端面 IT9 6.3 內(nèi)底面 28 IT8 1.6 外底面 36 IT8 6.3 頂端孔28 28 IT8 6.3 頂端深孔20 IT9 1.6 2-M8盲孔 8 IT8 1.3審查虎鉗活動鉗身工藝性 分析零件圖可知，內(nèi)側(cè)左端面、內(nèi)側(cè)右端面、內(nèi)底面和外底面都要求切削加工，并在軸和階梯面的方向上均要求較高，孔 和 孔的端面均為平面,可以防止加工過程中鉆頭鉆偏,以保證孔的加工精度.鉗口板槽需進(jìn)行銑削加工,加工精度要求較高.除主要工作面外,其余表面加工精度均較低,通過銑削和鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求;而主要工作表面也可以在正常的生產(chǎn)條件下,采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來.由此可知,該零件的工藝性較好. 1.4確定虎鉗活動鉗身的生產(chǎn)類型 已知此虎鉗活動鉗身零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為Q=5000臺/年，m=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%廢品率b%非別取3%和0.5%。帶入公式得N=Q=5000臺/年1件/臺（1+3%）（1+0.5%）=5136.4件/臺 零件的質(zhì)量是1.0Kg/個，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》第3頁表1-3，可確定該虎鉗活動鉗身為輕型零件，由表1-4知，該虎鉗活動鉗身的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 由于該工件在整體工作過程中不受較大 的沖擊，可選灰鑄鐵做為材料，而且從其形狀來看選擇鑄造也是比較好的，該虎鉗活動鉗身輪廓不是很大，且生產(chǎn)屬于大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，宜采用金屬模機(jī)器造型方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度為。 2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 2.2.1公差等級 查表2-1得，公差等級為8—12級。 查表2-5得，毛坯鑄件的機(jī)械加工余量等級為E-G 查表2-4得，整個鑄件機(jī)械加工余量（RAM）為1mm（F級） 2.2.2零件表面粗糙度 由零件圖可知，該虎鉗活動鉗身各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6。 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械技工余量， 由公式2-1，R=F+2RMA+CT/2 公式2-2，R=F-2RMA-CT/2 可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械技工余量，所得結(jié)果列于下表中。 項目 mm 基本尺寸mm （F） 機(jī)械加工余量mm (RMA) 尺寸公差mm （CT） 毛坯尺寸mm (R) 階梯面豎直面 7 1 2 4 階梯面橫面 20 1 2.4 16.8 內(nèi)底面 28 1 2.6 31.3 外底面 36 1 2.6 39.3 階梯面豎直面與階梯面橫面毛坯尺寸增量一致，考慮其尺寸較小，鑄造困難，所以直接鑄造成直角面；同理，內(nèi)底面與外底面也是如此。如圖所示2-1毛坯簡圖 2.2.3繪制虎鉗活動鉗身鑄造毛坯簡圖 圖2-1 3 擬定虎鉗活動鉗身工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，再確定粗基準(zhǔn)。 3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該虎鉗活動鉗身的技術(shù)要求和裝配要求，選擇左端面和上表面作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。頂面是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工內(nèi)底面與外底面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的要求。選用左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循“基準(zhǔn)重合”原則。 3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。本例選擇虎鉗活動鉗身的底面和R40的軸線為粗基準(zhǔn)。采用虎鉗活動鉗身R40的軸線作為粗基準(zhǔn)加工左端面，以底面作為粗基準(zhǔn)加工上表面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)虎鉗活動鉗身簡圖各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表所示 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 加工方案 階梯面豎直面 IT8 6.3 粗銑—半精銑 階梯面橫面 IT8 6.3 粗銑—半精銑 內(nèi)側(cè)左端面 IT9 6.3 粗銑—半精銑 內(nèi)側(cè)右端面 IT9 6.3 粗銑—半精銑 內(nèi)底面 IT8 1.6 粗銑—精銑—磨削 外底面 IT8 6.3 粗銑—精銑 頂端孔28 IT8 6.3 鉆—粗鉸 頂端深孔20 IT9 1.6 鉆—粗鉸—精鉸 2-M8盲孔 IT8 鉆—粗鉸—精鉸 3.3加工階段的劃分 該虎鉗活動鉗身加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工、兩個階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑虎鉗活動鉗身的階梯面豎直面、階梯面橫面、內(nèi)側(cè)左端面、內(nèi)側(cè)右端面。在半精加工階段，完成頂端孔28、頂端深孔20、2-M8盲孔的鉆、鉸加工。在精加工階段，完成頂端深孔20的精鉸，內(nèi)底面的磨削加工。 3.4工序的集中和分散 本例選用工序集中原則安排虎鉗活動鉗身的加工工序。該虎鉗活動鉗身的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工具、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多加工表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5工序順序的安排 機(jī)械加工工序： 1.遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)。 2.遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 3.遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面。 4.遵循“先面后孔”原則。 綜上所述，該虎鉗活動鉗身的安排順序?yàn)椋捍旨庸ぜ耙恍┯嗔看蟮谋砻?，半精加工次要表面，精加工主要表面，以及精度要求較高的表面。 3.6確定工藝路線 工序號 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 1 粗銑—半精銑階梯面豎直面 臥式銑床 端銑刀 2 粗銑—半精銑階梯面橫面 立式銑床 端銑刀 3 粗銑—半銑內(nèi)側(cè)左端面 臥式雙面銑床 端銑刀 4 粗銑—半銑內(nèi)側(cè)右端面 臥式雙面銑床 端銑刀 5 粗銑—半精銑內(nèi)底面 立式銑床 鉆頭復(fù)合鉸刀 6 粗銑—半精銑外底面 立式銑床 端銑刀 7 鉆—粗鉸頂端孔28 四面組合鉆床 鉆頭復(fù)合鉸刀 8 鉆—粗鉸—精鉸頂端深孔20 四面組合鉆床 鉆頭復(fù)合鉸刀 9 鉆—粗鉸—精鉸2-M8盲孔 四面組合鉆床 鉆頭復(fù)合鉸刀 10 去毛刺 鉗工臺 平銼 11 中檢 12 磨削內(nèi)底面 平面磨床M7120A 砂輪 13 清洗 清洗機(jī) 14 終檢 4加工余量、工序尺寸和公差的確定 由表2-28可查得，精鉸余量；粗鉸余量；鉆孔余量。查表1-20可以確定各工序尺寸的加工等級為精鉸：T9；粗鉸：T10;鉆：T12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.021mm;粗鉸：0.084mm；鉆：0.21mm。綜上所述，該工序各工步尺寸及公差分別為，精鉸：；粗鉸：；鉆孔：。 4.120H9的孔切削用量的計算 4.1.1鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取=18mm。 2）進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。 3）切削速度的確定 由表5-22,按工件材料HT200的條件選取，切削速度可取為14m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=247.7r/min，參照表4-9所列的Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=275r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nd/1000=15.54m/min. 4.1.2粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 取=1.94mm。 2）進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=1.2mm/r。 3）切削速度的確定 由表5-22,按工件材料HT200的條件選取，切削速度可取為2m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=31.94r/min，參照表4-9所列的Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nd/1000=4.25m/min. 4.1.3精鉸工步 1）背吃刀量的確定 取=0.06mm。 2）進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=1.0mm/r。 3）切削速度的確定 由表5-22,按工件材料HT200的條件選取，切削速度可取為4m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.69r/min，參照表4-9所列的Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nd/1000=4.27m/min. 5夾具設(shè)計 設(shè)計虎鉗活動鉗身加工過程中的第八道工序，鉆—粗鉸—精鉸頂端深孔φ20的專用夾具，本夾具用于臥式鉆床。 5.1設(shè)計要求 保證加工工序正常進(jìn)行，對下步工序沒有影響，比對加工要求沒有影響。保證加工精度，通過夾具的合理設(shè)計，可以提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動強(qiáng)度，并擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。 5.2確定工件的定位方案 5.2.1工件的定位基準(zhǔn)及定位平面 由零件圖和前期的工序設(shè)計和工藝規(guī)程設(shè)計可知，φ20孔與φ80的外圓同軸。故把中心孔軸線作為基準(zhǔn)，即以外圓為定位基準(zhǔn)，以左端的階梯面為定位平面。 5.2.2定位原件的選用 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》及六點(diǎn)定位原理的工件分析，可采用長V型塊定位，限制4個自由度。分別為x、z軸方向的移動和x、z軸的轉(zhuǎn)動。由于加工的φ20孔為通孔，所以y軸的移動可以不限制。因?yàn)棣?0孔的中心軸線與V型塊定位基準(zhǔn)的外圓中心軸線同軸，所以鉆削時工件沿y軸的轉(zhuǎn)動，對工件的加工精度沒有影響。所以可以不限制，即只需一個長V型塊即可。 5.3 確定刀具的對刀方案和引導(dǎo)方式 5.3.1對刀裝置 由于加工的是φ20孔，而且采用的鉆削的加工方式，所以選用鉆套對刀。 5.3.2確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工孔進(jìn)行鉆、鉸兩個工步的加工，最終達(dá)到所規(guī)定的加工要求，故選用快速鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件（快速鉆套查表9-10，鉆套用襯套查表9-11，鉆套螺釘查表9-13） 5.3.5確定夾緊機(jī)構(gòu) 針對成批生產(chǎn)的工藝特征，此夾具采用專用的夾緊機(jī)構(gòu)。 5.4確定工件的夾緊方案 1、針對此工件的特點(diǎn)，夾具采用專用的夾緊機(jī)構(gòu)。 2、畫夾具裝配圖 3、夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求。 （1）V形塊上銷的配合為基軸制配合，公差等級為7級，公差為0.021 （2）標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸，φ6參考文獻(xiàn)(不少于5篇) [1]段明揚(yáng).《現(xiàn)代制造工藝設(shè)計方法》.廣西：廣西師范大學(xué)出版社，2007. [2]李益民.《機(jī)械制造工藝簡明手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [3]鞏秀長.《機(jī)床夾具設(shè)計原理》.濟(jì)南：山東大學(xué)出版社， 1993 [4]艾 興.《切削用量簡明手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [5]劉長青.《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》 武漢：華中科技大學(xué)，2007 [6]孔凌嘉.《機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計》北京：北京理工大學(xué)出版社， 2004