升降杠桿軸承座零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì),升降,杠桿,軸承,零件,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計(jì) 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 序 言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完大學(xué)全部公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中占有很重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后所參加的工作打下基礎(chǔ)。 1、由于本次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)和機(jī)械制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)后進(jìn)行的，它是一個重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。 2、熟悉機(jī)械制造工藝的基本理論和工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本原則、步驟和方法。 3、對過去所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，加深基礎(chǔ)知識在實(shí)踐中的應(yīng)用。增強(qiáng)分析問題，解決問題的能力。 4、學(xué)會使用《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》和《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》及其他有關(guān)機(jī)械加工的圖表資料。 　　由于能力有限，設(shè)計(jì)中不足之處，請各位老師同學(xué)批評指正! 　 1. 零件的分析 （一）、零件的作用： 　　升降杠桿軸承座是F506型細(xì)紗機(jī)中用來支撐傳動軸的，在該軸承座的兩個孔分別安裝型號6000和6001的軸承，兩個孔的中心線要求和底面的平行度為，以此約束條件來保證軸的對中性， （二）、零件的工藝分析： 從零件圖上可以知道，該零件有車外圓、車倆端面、鉆鉸孔、銑鍵槽、銑缺口等主要工藝。這些主要工藝中有著一定的位置、基準(zhǔn)要求?，F(xiàn)將這些位置、基準(zhǔn)要求分述如下： 1． 鉆鉸孔是與零件的外圓存在0.10的對稱度公差、0.05的垂直度公差。 2． 銑鍵槽以鉆鉸孔的中心為基準(zhǔn)，同時與外圓存在0.10的對稱度誤差。 3． 銑缺口以外圓為基準(zhǔn)。 外圓表面加工的經(jīng)濟(jì)精確度與粗糙度確定 1. 根據(jù)經(jīng)濟(jì)度（IT=7），表面粗糙度（Ra=0.4）確定外圓表面加工工序： 粗車外圓半精車外圓粗磨外圓粗磨外圓 2. 根據(jù)通孔挺柱體內(nèi)圓（36）經(jīng)濟(jì)度，表面粗糙度（Ra=3.2），確定內(nèi)圓36的加工工序： 鉆孔擴(kuò)孔（粗鏜孔）半精鏜孔（精擴(kuò)） 3. 加工14的通孔時，根據(jù)表面粗糙度Ra=0.4，確定加工工序： 鉆孔粗鏜孔半精鏜孔磨孔 4. 平面加工，根據(jù)表面粗糙度Rc=3.2，確定加工工序： 粗車半精車精車 5. 銑鍵槽：用立式銑床一次走刀成形。 6. 銑缺口：立式銑床走刀成形（兩次走刀成形）。 7. 兩端面倒角：一次成形。 8. 兩孔倒角：一次成形。 由以上分析可知，對這些主要的工序而言，我們可以先加工外圓，然后借助夾具對其他的工序進(jìn)行加工，并且保證它們之間的位置精度、基準(zhǔn)、粗糙度要求。 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 以下內(nèi)容中根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》和《機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查詢或計(jì)算得到。此部分中的部分?jǐn)?shù)據(jù)、公式資料如，表3-18指的是《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》的表3-18，以后的某些數(shù)據(jù)、公式資料沒有特殊強(qiáng)調(diào)，不做說明。 （一）、確定毛坯的制造形式： 零件材料為45鋼，由于該零件在工作過程中能承受正反向沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件產(chǎn)量為10萬只，以達(dá)到成批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。 （二）、基面的選擇及定位： 粗基準(zhǔn)的選擇：對與一般柱體零件來說以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的，對于粗車外圓可以用活絡(luò)頂尖和三爪卡盤一同來限定 ，， ，四個自由度。對于鉆鉸銷孔用鉆銷孔夾具限定，， ，四個自由度。 精基準(zhǔn)的選擇：主要考慮的是基準(zhǔn)重合問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)考慮尺寸換算。 （三）、制定工藝路線 1.工藝路線方案一： 工序：（1）粗車外圓。 （2）半精磨外圓。 （3）修整方腔。 （4）一次鉆孔，兩次擴(kuò)孔至。車孔的端面。 （5）車方腔那一側(cè)的端面。 （6）倒角。 （7）鉆鉸銷孔半倒圓角 （8）銑鍵槽。 （9）銑缺口。 2.工藝路線方案二： 工序：（1）粗車外圓。 （2）半精磨外圓。 （3）車方腔端面。 （4）休整方腔。 （5）車孔的端面。 （6）鉆中心孔。 （7）粗鏜孔。 （8）兩端面倒角。 （9）鉆鉸銷孔。 （10）銷孔孔口倒角。 （11）精鏜孔。 （12）銑鍵槽。 （13）銑缺口。 3.工藝方案比較： 兩方案都是以外圓作為工序基準(zhǔn)的，方案一中的第四步工序與方案二中的工序（5），（6），（7），（11），顯然減少了裝夾次數(shù)，但在一道工序中完成如此多的工作，除選用專門設(shè)計(jì)機(jī)床外，只能選用六角車床，但六角車床的加工精度不高，多用于粗加工，因此選用方案二，并對其做進(jìn)一步整理，則工藝過程如下： 工序：（1）鉆中心孔。 （2）粗車外圓。 （3）粗磨外圓。 （4）車方腔端面。 （5）鉆中心孔。 （6）粗鏜孔。 （7）半精磨外圓。 （8）鉆鉸鏜孔。 （9）鏜孔孔口倒角。 （10）精鏜孔。 （11）銑鍵槽。 （12）銑缺口。 （13）精磨外圓。 （14）檢驗(yàn)。 （四）、機(jī)械加工余量（工序尺寸與毛坯尺寸的確定） “通孔挺柱體”的材料為40C，硬度HB ，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圓表面（及） 根據(jù)零件圖可知外圓表面直徑有兩個，分別為mm及mm，其中mm處表面粗糙度為0.4，需要精加工，整個零件的長度為56mm，為簡化鍛模形狀起見，可直接取外圓表面直徑為50mm，零件長度為60mm，則外圓表面的加工余量Z1=4mm,Z2=6.5 mm。 2. 方腔尺寸（36） 零件的軸向加工余量Z=4 mm。 根據(jù)工藝的工序和技術(shù)要求可以重新確定方腔的尺寸：36 3. 加工內(nèi)孔mm，此處毛坯為實(shí)心，不沖出孔。 鉆孔： mm 粗鏜： mm 5Z=19.5 mm 精鏜孔： mm 2Z=0.5 mm 4. 鉆鉸銷孔（mm） 鉆孔： mm 擴(kuò)孔： mm 2Z=0.8 mm 鉸孔： mm 2Z=0.6 mm （五）、切削用量及基本加工工時的確定： 工序 粗車外圓，本工序采用計(jì)算法： 1. 加工條件： 工件材料：40，模鍛。 加工要求：粗車外圓。 機(jī) 床：C616普通車床 刀 具：外圓車刀，刀片材料YT15，刀桿尺寸16 mm,Kr=75，r=15 =12 Y=2 mm 2. 計(jì)算切削用量 粗車外圓，要求校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。 （1） 切削深度：單邊余量Z=1.5 mm,可一次切除。 （2） 進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及規(guī)定的切削深度，從《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》表3-13中選用f=0.5 mm/r （3） 計(jì)算切削速度；（表3-18） V=k=0.99=169 m/min(2.8 m/s) (4) 確定主軸機(jī)床轉(zhuǎn)速 n==17.83 r/s(1070 r/min) 按機(jī)床實(shí)際情況選取n=16.7 r/s(1000 r/min) 所以實(shí)際切削速度 V==2.62 m/s(157 r/min) (5) 校驗(yàn)機(jī)床功率： P=32.7 kw/mm/min 由表3-2查得，當(dāng)f=0.5 mm/r時，K=0.93,故切削功率： P=P=32.7=3.58 外圓表面加工的經(jīng)濟(jì)度與表面 由機(jī)床說明書可知，C620車床的電機(jī)功率為P=7.8 KW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為1000 r/min時，主軸傳遞最大功率為6KW，所以機(jī)床功率足夠大。 （6）校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 由表3-4查得單位切削力F=1962 Mpa，故主切削力為； Fz=F=1962=1368 N 在一般切削加工中，刀尖圓弧半徑r對F及F的影響較大，對F的影響較小。由表3-8查得r=2 mm時，K=1.37,K=0.73,從表3-12中查得當(dāng)k=75時，F(xiàn)/F=0.5,則徑向力和軸向力分別為： F=F F/F) K=1368=937 N F= F F/F) K=1368=499 N 取機(jī)床導(dǎo)軌與溜板之間的摩擦系數(shù)＝0.1，則機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)沿縱進(jìn)給方向所承受的力為： F+（F+F）=499+0.1（1368+937）=729.5 N 從機(jī)床說明書中可知，C620-1車床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許承受的最大力為3532N。因此，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)能正常工作。 工序 粗磨外圓 1. 選擇砂輪（表3-91~3-97，表4-13） GZ46ZR A6P300 2. 切削用量的選擇： V=35 m/s (表3-107) 軸的進(jìn)給量 f=0.5B=20 mm (雙行程)，（參照手冊P174） 工件進(jìn)度V=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進(jìn)給量f=0.015 mm (雙行程) （表3-106） 工序III 車方腔端面 1. 加工條件： 加工要求：車方腔端面使總長至58，倒角。 機(jī) 床：六角車床，型號C336。 刀 具：（1）45偏頭外圓車刀。 （2）刀片材料為YT5硬質(zhì)合金外圓車刀。 2.計(jì)算切削用量： （1）可知加工余量Z=2.2 mm, Z=1.9 mm,可一次加工出。 切削深度a=2 mm, 進(jìn)給量 f=0.3 mm/r。（表3-13） （2）計(jì)算切削速度： V===96 m/min (1.6m/s) (3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： n===11.1 r/s (657 r/min) 按機(jī)床選取n=12 r/s (720 r/min)。 2. 機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度演算方法同工序I，經(jīng)演算后，均符合要求 工序IV 鉆，粗鏜內(nèi)孔，并倒角。 （1） 鉆中心孔， 根據(jù)表3-38，取f=0.25 mm/r. V=0.25 m/s (15 m/min) (表3-42) n===4.98 r/s (299 r/min) 按機(jī)床選取n=4.75r/s (285 r/min) 實(shí)際切削速度v==0.238 m/s (2)二次鉆孔 mm a=6.4 f=(1.2~1.8)f, 取f=0.45 (3-54) v=(0.5~0.333)v, 取v=0.119 m/s (7.14 m/min) n===1.19 r/s (72 r/min) 按機(jī)床選取n=1.25r/s (75 r/min) 實(shí)際切削速度v==0.125 m/s (3) 粗鏜孔 mm 取力桿直徑D=20，鏜桿伸出量100 mm 加工余量 Z==1.5 mm,一次加工，令a=1.5 選用硬質(zhì)合金YT5，90鏜刀。 f=0.20 mm/r (表3-15) v=1.6 m/s=1.28 m/s (表3-15及手冊第十項(xiàng)鏜孔切削用量) n==11.65 r/s (699 r/min) 按機(jī)床選取n=12 r/s (720 r/min) (4) 機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算方法同工序I，經(jīng)驗(yàn)算后，均符合要求。 工序V ：半精磨外圓 （1） 選擇砂輪 （表3-91~97，表4-13） GZ60ZR，A6P300 （2） 切削用量的選擇： v=35 m/s (表3-107) a=0.03 mm 工件速度： v=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進(jìn)給量：f=0.020 mm (雙行程) （表3-107） 工序VI： 鉆鉸削孔 （1） 定中心：用中心鉆鉆頭確定孔的中心位置。 （2） 鉆孔 mm 根據(jù)表3-38，取得f=0.25 mm/r V=0.25 m/s (15 m/min) ( 表3-42) n===6.31 r/s (379 r/min) 根據(jù)機(jī)床選取n=6.33 r/s (380 r/min) 實(shí)際切削速度v==0.25 m/s (3)擴(kuò)孔 mm 根據(jù)表3-54 a=0.4 f=0.55 mm/r v= 0.125 m/s n===3.16 r/s (189 r/min) 按機(jī)床選取n=3.30 r/s (198 r/min) 實(shí)際切削速度v==0.139 m/s (4)鉸孔 根據(jù)表3-46確定f=0.65 mm/r 根據(jù)表3-49確定v=0.28m/s (16.8 m/min) 選取機(jī)床轉(zhuǎn)速n=380 r/min 工序VII： 銷孔口倒角 為縮短輔助時間，取倒角時主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同 n=6.33 r/s (380 r/min) a=1.3 mm f=0.35 mm/r 工序VIII：精鏜孔 1. 取力桿直徑D=20，鏜桿伸出量100 mm 加工余量 Z==0.5 mm,一次加工，令a=0.5mm 選用硬質(zhì)合金YT5，90鏜刀。 f=0.15 mm/r (表3-22) v=1.6 m/s=1.28 m/s (表3-15及手冊第十項(xiàng)鏜孔切削用量) n==11.32 r/s (679 r/min) 按機(jī)床選取n=12 r/s (720 r/min) 2. 車端面，保證46 （1）選用刀具： 刀片材料為YT5硬質(zhì)合金外圓車刀。 （2）計(jì)算切削用量： 可知加工余量Z=2.35 mm, Z=1.55 mm,可一次加工出。 切削深度a=2 mm, 進(jìn)給量 f=0.3 mm/r。（表3-13） （3）計(jì)算切削速度： V===96 m/min (1.6m/s) (4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： n===11.8 r/s (711 r/min) 按機(jī)床選取n=12 r/s (720 r/min)。 3. 機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度演算方法同工序I，經(jīng)演算后，均符合要求 工序IVV： 銑鍵槽 1. 銑削用量的選擇： 根據(jù)所給的尺寸可知，銑削加工余量為Z=5 可一次進(jìn)給，末切除全部加工余量，即a=5mm 根據(jù)表3-30選取v=0.45 m/s (27m/min) 采用高速鋼錠齒三面刃銑刀，=9mm,齒數(shù)Z=6 2. 主軸轉(zhuǎn)速的選擇： n==15.9r/s (954 r/min) 按機(jī)床選取n=19.7 r/s (1180 r/min)。 實(shí)際切削速度v==0.56 m/s 3. 機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度演算方法同工序I，經(jīng)演算后，均符合要求。 工序VV： 銑缺口 1. 銑削用量的選擇： 根據(jù)所給的尺寸可知，銑削加工余量為Z=7mm 可分次銑削，即a=5mm, a=2mm. 采用高速鋼錠齒三面刃銑刀，=9mm,齒數(shù)Z=6 根據(jù)表3-30選取v=0.45 m/s (27m/min) 2. 主軸轉(zhuǎn)速的選擇： n==15.9r/s (954 r/min) 按機(jī)床選取n=19.7 r/s (1180 r/min)。 實(shí)際切削速度v==0.56 m/s 3. 機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度演算方法同工序I，經(jīng)演算后，均符合要求。 工序VVI； 研究銷孔 工序VVII： 精磨外圓： 1. 選擇砂輪（表3-91~3-97，表4-13） GZ80ER，A6P300 2. 切削用量的選擇： V=30m/s (表3-107) 工件進(jìn)度V=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進(jìn)給量f=0.015 mm (雙行程) （表3-106） 切削深度：a=0.02 mm 第三章 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師的協(xié)商，我決定設(shè)計(jì)工序“鉆鉸銷孔”、“ 銷孔孔口倒角”和工序“銑鍵槽”中使用夾具。 一、鉆鉸銷孔夾具 根據(jù)加工要求可知，理論上在該工序中只需要限制四個自由度，但為了使夾具設(shè)計(jì)方便，加工過程更容易，因此在設(shè)計(jì)此工序的夾具中，對工件設(shè)置了6個自由度。其中，固定V型塊4個自由度：，，，；螺釘M8-45在工件裝夾時起定位作用（限定X軸位置）；鉆模板在鉆孔時起導(dǎo)向作用；夾具中零件9，10，11，12配合鉆模板限制了，同時產(chǎn)生的摩擦力也限制了，為了保證加工精度，夾具零件10，11必須與底座保持很好的垂直度，在壓板和彈簧產(chǎn)生的壓力，V型塊與鉆模板產(chǎn)生的摩擦力的作用下限制了工序自由度。 根據(jù)夾具的零件位置分布可知，為了在加工過程中產(chǎn)生不必要的振動，應(yīng)該對夾具進(jìn)行動平衡。 此套夾具使用頻繁，為了提高壽命，需要對V型塊，壓板，鉆模板等關(guān)鍵零件進(jìn)行熱處理，以提高剛度和硬度。 二、銷孔孔口倒角夾具： 可知這一道工序需要限制六個自由度。根據(jù)六點(diǎn)定位原理可知，圓柱銷與底座產(chǎn)生了一個過定位，這個過定位是允許的。其中圓柱銷限制了，，，；2定位銷限制了，底座限制了。 此套夾具的三個定位支承點(diǎn)分散布置，且不在同一直線上，使得定位的穩(wěn)定性得到了提高。 根據(jù)加工要求，可以選擇圓柱銷與孔的配合為基孔制過渡配合，這樣可以保證加工精度。 因?yàn)槟戤a(chǎn)量10萬只，屬于大量批量生產(chǎn)，為了提高夾具使用壽命，建議對圓柱銷，定位銷進(jìn)行淬火熱處理，以增加硬度。 三、銑鍵槽夾具： 1.定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，鍵槽的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是端面，所以可以選擇端面主要定位基準(zhǔn)面。 2.切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：高速鋼錠齒三面刃銑刀，d=9 mm. Z=6 F=9.81 (表3-26) 其中：=68.3 ; a=4.5mm ; a=0.1 ; d=9 mm ;a=5 ; Z=6 k=()=0.965 F=1597 N 實(shí)際圓周切削力F為：F=1597=1541 N 水平分力F=（1~1.2）F，取F=1.2F F=1.2F=1849 N 垂直分力F=0.3F=462 N 由夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式： P=K （F=F+F=2311 N） 式中：安全系數(shù)K=k~ k-----基本安全系數(shù)1.5； k-----加工性質(zhì)系數(shù)1.0； k-----刀具鈍化系數(shù)1.2 k-----切削特點(diǎn)系數(shù)1.0 k-----加緊力穩(wěn)定性系數(shù)1.3； k-----手動加緊系數(shù)1.2。 K=2.8 P=2.8=6489 N 防止工件轉(zhuǎn)動： W=(N) 查表（《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表1-2-12）知=0.16，=0.16 防止工件移動： W=(N) 式中 ，------工件與V型塊間的圓周方向摩擦因素。 3.夾具校核 受軸向載荷－松螺栓連接校核計(jì)算結(jié)果 軸向載荷 Fc = 6.489 kN 螺栓小徑 d1 = 8.376 mm 螺栓機(jī)械性能等級 = 4.8 螺栓屈服強(qiáng)度 σs = 320 MPa 安全系數(shù) Ss = 1.4 螺栓許用應(yīng)力 [σ] = 228.57 MPa 螺栓計(jì)算應(yīng)力 σ = 117.76 MPa 校核計(jì)算結(jié)果： σ≤[σ] 滿足 第四章 結(jié)束語 在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問題。設(shè)計(jì)過程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。 在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使我加深了對大學(xué)所學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義。 總之，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西 第五章 參考文獻(xiàn) 1 王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1981 2 劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987 3 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 4 吳宗澤 羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊（第二版）.北京: 高等教育出版社, 1999 5 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994 6 趙家齊.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 17