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機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題目：撥叉的工藝規(guī)程及鉆M8螺紋孔夾具設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)題目
撥叉的工藝規(guī)程及鉆M8螺紋孔夾具設(shè)計(jì)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類(lèi)型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．繪制零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1套
4．編制機(jī)械加工工藝卡片（僅編制所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工藝卡片） 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來(lái)后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（約5000-8000字）。 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類(lèi)型、制造方法和機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)并編制出零件的機(jī)械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫(huà)出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。
7．第19天，完成圖紙和說(shuō)明書(shū)的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
該同學(xué)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中表現(xiàn) 認(rèn)真，工藝路線
夾具設(shè)計(jì)方案 ，說(shuō)明書(shū)及圖紙質(zhì)量 ，綜合
評(píng)定其成績(jī)?yōu)? 。
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
撥叉加工工藝規(guī)程及其鉆孔的夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
Abstract
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
一. 零件分析 ……………………………………………………1
1.1 零件作用 ………………………………………………1
1.2零件的工藝分析 …………………………………………
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 …………………………………2
2.2基面的選擇………………………………………………3
2.3制定工藝路線 ……………………………………………4
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………4
2.5確定切削用量及基本工時(shí)………………………………5
三 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………9
3.1問(wèn)題的提出………………………………………………9
3.2定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………9
3.3切削力及夾緊力計(jì)算……………………………………9
3.4定位誤差分析……………………………………………10
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明………………………………10
總 結(jié)………………………………………………………………13
致 謝………………………………………………………………14
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………15
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
?題目所給的零件是車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ25孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
2.2.1小頭孔以及與此孔相通的的螺紋孔
2.2.2大頭半圓孔Ф50
2.2.3撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.05mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。
? ?
? ?由上面分析可知，可以粗加工撥叉底面，然后以此作為粗基準(zhǔn)采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
? ?已知此撥叉零件的生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。
零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》（后稱(chēng)《指導(dǎo)手冊(cè)》）選用鑄件尺寸公差等級(jí)CT9級(jí)。
2.2 基面的選擇的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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)率得以提高。否則，不但使加工工藝過(guò)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的精加工至關(guān)重要。，依照粗基準(zhǔn)的選擇原則
（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來(lái)選取。
我們采用Φ40端面和外圓
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專(zhuān)門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來(lái)。
方案一
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時(shí)效處理
工序Ⅲ：銑左端各個(gè)端面
工序Ⅳ：銑右端各個(gè)端面?
工序Ⅴ：鉆，擴(kuò)，鉸Φ25孔
工序Ⅵ：銑M8端面
工序Ⅶ：鉆M8螺紋孔
工序Ⅷ：車(chē)R25內(nèi)圓
工序Ⅸ：去毛刺
工序X：終檢，入庫(kù)。
方案二
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時(shí)效處理
工序Ⅲ：銑左端各個(gè)端面
工序Ⅳ：銑右端各個(gè)端面?
工序Ⅴ：鉆，擴(kuò)，鉸Φ25孔
工序Ⅵ：車(chē)R25內(nèi)圓
工序Ⅶ：銑M8端面
工序Ⅷ：鉆M8螺紋孔
工序Ⅸ：去毛刺
工序X：終檢，入庫(kù)。
方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一我們加工Φ25孔端面及孔后，然后加工R25內(nèi)圓，這樣我們可以以加工好的Φ25孔和R25內(nèi)圓作為定位基準(zhǔn)，加工其余的面和孔。這樣就為后續(xù)的加工提供了基準(zhǔn)，保證了加工的質(zhì)量。
具體的加工路線如下
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時(shí)效處理
工序Ⅲ：銑左端各個(gè)端面
工序Ⅳ：銑右端各個(gè)端面?
工序Ⅴ：鉆，擴(kuò)，鉸Φ25孔
工序Ⅵ：車(chē)R25內(nèi)圓
工序Ⅶ：銑M8端面
工序Ⅷ：鉆M8螺紋孔
工序Ⅸ：去毛刺
工序X：終檢，入庫(kù)。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下：
1. ?25mm的孔
鉆孔Φ24
擴(kuò)孔： ?24.8mm
鉸孔：Φ25
2. 叉口側(cè)面
銑： 2Z=3mm
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序III：鉆，擴(kuò)，絞φ25孔
工步一鉆孔至φ24
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時(shí)，。由于本零件在加工Φ24孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z525機(jī)床說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：擴(kuò)孔
利用鉆頭將孔擴(kuò)大至，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選取
則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車(chē)床說(shuō)明書(shū)取，實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步3：鉸孔
根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻(xiàn)Ⅴ表4.2-2，按機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際轉(zhuǎn)速，取，，實(shí)際切削速度。
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序：鉆M8螺紋孔
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時(shí)： min
攻螺紋M8mm：
選擇M8mm高速鋼機(jī)用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機(jī)床選取
基本工時(shí)：
三、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)鉆M8螺紋孔的鉆床夾具。
3.1 問(wèn)題的提出
本夾具主要用于鉆M8螺紋孔，精度要求不高，我們需要鉆，螺紋底孔和攻絲兩個(gè)工步加工來(lái)完成，為此我們主要考慮提高加工效率和保證加工質(zhì)量上。
3.2 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?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)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(méi)有較高的技術(shù)要求，也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱(chēng)度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。我們采用Φ40端面和Φ25孔作為定位基準(zhǔn)，采用心軸和削邊銷(xiāo)定位，端面限制3個(gè)自由度，心軸限制2個(gè)自由度，削邊銷(xiāo)限制1個(gè)自由度，這樣空間的六個(gè)自由度就限制完全了，同時(shí)采用開(kāi)口墊圈壓緊工件即可滿足要求。
3.3 切削力及夾緊力計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊(cè)》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無(wú)太大意義。只需定位夾緊部件的銷(xiāo)釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
3.4 定位誤差分析
(1)移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
（式5-5）
式中： ———— 圓柱銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 圓柱銷(xiāo)孔的最小偏差
————圓柱銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
代入（式5-5）得： =
=
(2) 轉(zhuǎn)角誤差
（式5-6）
式中： ———— 圓柱銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 圓柱銷(xiāo)孔的最小偏差
———— 圓柱銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
———— 削邊銷(xiāo)孔的最大偏差
———— 削邊銷(xiāo)孔的最小偏差
———— 削邊銷(xiāo)定位孔與定位銷(xiāo)最小配合間隙
其中：
則代入（式5-6）得：
則：
經(jīng)檢驗(yàn)合格
3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性?xún)r(jià)比。本道工序?yàn)殂@床夾具選擇了開(kāi)口墊圈夾緊方式。因?yàn)殂@削力和夾緊力方向相同，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩(shī)綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國(guó)建材工業(yè)出版社出版，1997年
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