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汽車學(xué)院課程設(shè)計說明書 武漢理工大學(xué) 汽車學(xué)院 課程設(shè)計說明書 設(shè)計類型 工藝課程設(shè)計 設(shè)計題目 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 完成日期 指導(dǎo)教師  說明書包含內(nèi)容及裝訂順序 1. 課程設(shè)計任務(wù)書 2. 工藝過程卡片 3. 機(jī)械加工工序卡片 4. 目錄 5. 正文（正文應(yīng)包含：零件分析、工藝規(guī)程設(shè)計、夾具設(shè)計等內(nèi)容） 6. 結(jié)論 7. 參考文獻(xiàn) 目錄 第一章 生產(chǎn)目的 4 第二章 零件的分析 4 第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計 5 3.1 確定毛坯的的制造形式 5 3.2 基面的選擇 5 3.3制訂工藝路線 6 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 3.5刀具的選擇 9 3.6確定切削用量及基本工時 9 第四章 專用夾具的設(shè)計 11 4.1 定位基準(zhǔn)和夾具方案選擇 11 4.2 切削力和夾緊力計算 11 4.3 定位誤差的分析 13 4.4 零、部件的設(shè)計與選用 14 4.5 夾具設(shè)計及簡要說明 15 總結(jié) 17 參 考 文 獻(xiàn) 18 第一章 生產(chǎn)目的 本次課程設(shè)計的任務(wù)之一就是針對生產(chǎn)實際中的一個零件——制動器杠桿。制定其機(jī)械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過程中包括了銑平面、車外圓面、鉆孔、銑鍵槽等工序。其中,此道工序要為其銑13h12兩側(cè)設(shè)計一合適的夾具。 該零件生產(chǎn)按照其生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)關(guān)系可知，其為大批量生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)大批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。 第二章 零件的分析 2.1零件的分析 圖2-1零件圖 制動器械桿有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 以φ24f9為中心的臺階軸類端面。本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、軸肩圓、弧面、鍵槽、退刀槽等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有φ24f9圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、φ30f10圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、R0.5mm圓弧、φ12D6的內(nèi)孔,退刀槽表面粗糙度Ra=12.5,其余表面粗糙度均為Rɑ=12.5μm，輪廓描述清楚完整。零件材料為45鋼，毛胚為φ40×145×110mm。 由上面的分析可知：加工時應(yīng)滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。 第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計 3.1 確定毛坯的的制造形式 由零件圖可知，其材料為45鋼，具體技術(shù)要求如下所示： 1硬度207-255HBW； 2φ24f9對φ30f10軸線的徑跳不大于0.04； 3尺寸13處的兩端面對φ24軸線的不垂直度在長度100以內(nèi)不大于1； 4鍵槽對φ24f9軸線的對稱線公差為0.05； 5不許有毛刺； 6沖壓抽模角為7，圓角半徑為3； 7杠桿端面上允許有中心孔； 8 A的測量相差不大于0.05； 9 未注明公差尺寸的公差按標(biāo)準(zhǔn)Q/SB123-64. 根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，在加工過程中它對定位有一定保證作用，故采用鍛造成型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鍛造后安排調(diào)質(zhì)處理。該零件的形狀并不十分復(fù)雜，因此毛坯形狀與零件形狀應(yīng)盡量相近。由《機(jī)械加工工藝手冊》查得該種鍛造公差等級為CT10~11，加工余量等級MA選擇H級。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得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。由圖可知φ24f9和Φ30外圓面的精度要求最高，而φ24f9也是該零件的設(shè)計基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)。所以以φ24f9圓端面是為定位基準(zhǔn)加工Φ35端面然后以Φ35端面為基準(zhǔn)加工階梯、槽和鍵。 3.3制訂工藝路線 （1）工藝路線方案一： 工序00：鍛造 工序10：退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 工序20：車Φ35圓左端面 工序30: 車左端面，打中心孔 工序40：車外圓端面，退刀槽和倒角，右端面 工序50：銑寬13h12的兩端面 工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8至Φ12D6 工序70：銑鍵槽 工序80：鉆Φ4孔 工序90：半精車Φ30外圓面 工序100：磨Φ30的外圓面 工序110：清洗去毛刺 工序120：驗收 工序130：入庫 （2）工藝路線方案二： 工序00：鍛造 工序10：調(diào)質(zhì)處理 工序20：車外圓面、退刀槽和倒角 工序30：銑寬13h12的兩端面 工序40：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12D6 工序50：鉆Φ4孔 工序60：精車Φ30外圓面 工序70：精車Φ24外圓面 工序80：磨Φ30外圓面 工序90：清洗去毛刺 工序100：驗收 工序110：入庫 （3）工藝方案的分析： 上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒有車左端面、鉆中心孔這道工序，車床的加工原理是：工件跟著花盤做高速旋轉(zhuǎn)，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設(shè)計相對簡單，減少了生產(chǎn)夾具的成本，提高了生產(chǎn)率，故采用方案一。 具體的工藝過程如下： 工序00：鍛造 工序10：退火（消除內(nèi)應(yīng)力） 工序20：車Φ35圓左端面 工序30: 車左端面，打中心孔 工序40：車外圓端面，退刀槽和倒角，右端面 工序50：銑寬13h12的兩端面 工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8至Φ12D6 工序70：銑鍵槽 工序80：鉆Φ4孔 工序90：半精車Φ30外圓面 工序100：磨Φ30的外圓面 工序110：清洗去毛刺 工序120：驗收 工序130：入庫 表3-1 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “制動器杠桿”零件材料45鋼，毛坯的重量約為1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。 1、左端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。 2、13h12兩端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車削一次即可滿足要求。 3、Φ12D6孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造 4、Φ4孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造 5、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》以下稱《工藝手冊》表2.2和2.5,取端面長度余量均為12.5(均為雙邊加工) 銑削加工余量為1mm 粗銑 6mm 內(nèi)孔(φ12D6，φ4無鍛造孔） 工序尺寸加工余量充足 車（φ24f9、φ30f10、φ351.5） 其他尺寸直接鑄造得到，由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中小批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。 3.5刀具的選擇 刀具的選擇是加工中的重要的工藝加工內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。在制定切削用量時應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。 選取刀具時要使刀具的尺寸與被加工共建的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。根據(jù)零件的分析所選擇的刀具有: 1. 車端面選用硬質(zhì)合金鋼45°車刀、粗、精車用同一把車刀完成。 2. 粗、精車外圓硬質(zhì)合金90°車刀 3 車槽：選用硬質(zhì)合金車槽刀(刀長12mm，刀寬3mm) 4 銑兩側(cè)：硬質(zhì)合金直齒端面銑刀 5 磨外圓：砂輪 3.6確定切削用量及基本工時 粗銑φ26寬13h12的左右兩端面的加工余量 1.加工條件 工件材料：ZG45 加工要求：粗銑兩端面面，留精加工量0.5mm 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s即27m/min 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，=80mm，齒數(shù)z=10。則 現(xiàn)采用臥式銑床X62W，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39），取=37.5r/min，故實際切削速度為 當(dāng)=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： ==0.08×20×37.5=60mm/min 查機(jī)床說明書，剛好有=60mm/min，故直接選用該值。 切削工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得出銑刀的行程=250mm，則機(jī)動工時為 精銑 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s即27m/min 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，=80mm，齒數(shù)z=10。則 現(xiàn)采用雙銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39），取=37.5r/min，故實際切削速度為 當(dāng)=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為： ==0.08×20×37.5=60mm/min 查機(jī)床說明書，剛好有=60mm/min，故直接選用該值。 切削工時：銑刀的行程=250+225mm，則機(jī)動工時為 第四章 專用夾具的設(shè)計 利用本夾具主要用來加工為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。決定設(shè)計銑13h12兩側(cè)的夾具。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩側(cè)間和寬度的公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。本夾具將用于雙面銑床。 4.1 定位基準(zhǔn)和夾具方案選擇 由零件圖可知：在對銑兩側(cè)面進(jìn)行加工前，零件的φ24外圓和φ35端面已加工，因此選擇φ 35的端面為定位基準(zhǔn)。定位方案如下： 以兩個短V型塊組合，限制工件軸4個自由度（兩個平動和兩個轉(zhuǎn)動），然后一個φ35端面限制工件的軸向移動，在工件的φ26圓面設(shè)置一固定V型塊，限制一個自由度（工件沿軸向轉(zhuǎn)動）, 共限制6個自由度，符合六點(diǎn)定位定理。 為了提高加工效率及方便加工，防止切削力作用工件移動使定位失效，準(zhǔn)備采用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。 4.2 切削力和夾緊力計算 刀具：直齒端面銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 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，材料鋁合金鋼 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?qiáng)度校核：螺釘?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(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)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 4.3 定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻(xiàn)[5]可得： （1）中心線對定位件中心線位置精度 . 取. ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 4.4 零、部件的設(shè)計與選用 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般兩個一塊使用。通過方向鍵的協(xié)調(diào)與銑床工作臺的T型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺的進(jìn)給方向具有正確的位置。方向鍵可以下產(chǎn)生的扭矩銑削時，螺栓夾緊夾具可以降低負(fù)荷，加強(qiáng)加工夾具牢固。 GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4-1夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表4.1： 表4-1 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4..2所示： 圖4-2平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表4.2： 表4-2 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 4.5 夾具設(shè)計及簡要說明 本工件采用三固定V型塊，一手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，以及一個支承釘來實現(xiàn)工件的定位和夾緊，這樣操作更加簡單和迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說滿足批量生產(chǎn)要求。 夾具裝配圖如下： 圖4-3裝配圖 夾具體圖如下: 圖4-4 夾具體 總結(jié) 設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，雖然時間短暫，但是對我來說受益匪淺。通過這次設(shè)計使我們不再是只知道書中的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不僅鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好地利用圖書館資料，更好地更熟練利用我們手中的設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件,為我們踏上社會打下了好的基礎(chǔ)。 這次設(shè)計使我受益不小，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料的時候尤其是切削手冊的時候，數(shù)據(jù)存在大量重疊，由于經(jīng)驗不足，在數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師，每次都耐心地向我提出寶貴意見，為我指明了方向，最終使我順利地完成了設(shè)計工作。在此，我衷心感謝老師的指導(dǎo)。 參 考 文 獻(xiàn) 1.《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》作者：李益民 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 出版日期：2002-6 2《機(jī)械夾具設(shè)計教程》主編：何慶 李郁 出版社：電子工業(yè)出版社 出版日期2012-8 3《機(jī)床夾具設(shè)計實用手冊》主編：吳拓 出版社：化學(xué)工業(yè)出版社 出版日期：2014-2 4《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》主編：王伯平，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2007.5 評 語 成績 指導(dǎo)教師（簽名） 日期 20