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機械制造技術課程設計說明書 設計題目：制定撥桿零件加工工藝，設計鉆Φ12孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 機電12-3 學 號： 1230120328 姓 名： 趙深圳 指導教師： 張中然 機械工程系 2015年11月20日 哈爾濱理工大學課程設計說明書 目錄 序言 - 1 - 一 零件的分析 - 2 - 1.1 零件的作用 - 2 - 1.2 零件的工藝分析 - 2 - 二 工藝方案的分析及確定 - 3 - 2.1 確定毛坯的制造形式 - 3 - 2.2 基面的選擇的選擇 - 3 - 2.3 制定工藝路線 - 4 - 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 5 - 2.5 確定切削用量及基本工時 - 7 - 三 夾具設計 - 21 - 3.1 問題的提出 - 21 - 3.2 定位基準的選擇 - 21 - 3.3 切削力和夾緊力的計算 - 21 - 3.4 定位誤差分析 - 23 - 3.5 夾具操作的簡要說明 - 24 - 總結 - 25 - 致謝 - 26 - 參考文獻 - 27 - - 0 - 序言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 支架的加工工藝規(guī)程及其車Φ60孔夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一 零件的分析 1.1 零件的作用 我所選的題目是CA6140型車床上的撥桿零件。它位于車床上的變速機構中。主要用來換擋，使主軸的回轉運動按照工作者的要求工作，從而獲得所需要的速度和扭矩的作用。零件上的φ12孔與操作機構相連接，通過φ22孔則是用于所控制齒輪所在的軸配合，通過φ12孔所受的力撥動φ22孔這端的齒輪變速，達到所需的作用。 第二節(jié) 確定毛坯 （一）確定毛坯的種類 毛坯的確定包括確定毛坯的種類和制造方法兩個方面。毛坯的種類選擇鑄件。考慮到零件在機床運行過程中所受的沖擊不大，零件的材料選擇HT200。鑄件選擇砂型鑄造毛坯。 （二）繪制鑄件的零件圖 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45，在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇的選擇 1、粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產是非常重要的。先選取Φ60孔及其端面作為定位基準。 2、 精基準的選擇 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。以基準面A及另外兩側面作為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 工序01：鑄造 工序02：時效處理 工序03：粗銑、精銑基準面A 工序04：粗銑、半精銑D面 工序05：粗銑、半精銑B面 工序06：粗銑、半精銑C面 工序07：粗車、半精車、精車Φ60孔 工序08：粗銑、半精銑30×30的槽 工序09：鉆、攻頂面M8螺紋 工序10： 鉆、攻2-M8螺紋 工序11：檢驗至圖紙要求 工序12：入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 支架材料為HT200、 由于零件不算是比較的復雜，所以這里采用鑄件，中大批量生產，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用鑄造成型。這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。 1、 基準面A的加工余量 基準面A的表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差等級CT7，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 精銑 單邊余量Z=0.5mm 2、D面的加工余量 D面的表面粗糙度Ra6.3，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 3、B面的加工余量 B面的表面粗糙度Ra6.3，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 4、 C面的加工余量 C面的表面粗糙度Ra6.3，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 5、 Φ60孔的加工余量 Φ60孔的表面粗糙度Ra3.2，尺寸公差等級CT8，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=1.5mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，需要經(jīng)過粗車——半精車——精車方能滿足其精度要求。 粗車 單邊余量Z=1.0mm 半精車 單邊余量Z=0.4mm 精車 單邊余量Z=0.1mm 6、 30×30的槽的加工余量 30×30的槽表面粗糙度Ra6.3、Ra12.5，尺寸公差等級CT9，加工余量等級MA-E，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得，單邊加工余量Z=2.0mm，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方能滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5mm 半精銑 單邊余量Z=0.5mm 7、 3-M8螺紋的加工余量 3-M8螺紋的尺寸不大，故采用實心鑄造，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，首先鉆M8螺紋底孔Φ6.8，攻M8螺紋。 8、 不加工表面的加工余量 不加工表面，直接鑄造即可滿足其精度要求。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序01：鑄造 工序02：時效處理 工序03：粗銑、精銑基準面A 工步一：粗銑基準面A 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：精銑基準面A 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序04：粗銑、半精銑D面 工步一：粗銑D面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑D面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序05：粗銑、半精銑B面 工步一：粗銑B面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑B面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝400 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序06：粗銑、半精銑C面 工步一：粗銑C面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑C面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序07：粗車、半精車、精車Φ60孔 工步一：粗車Φ57孔至Φ59 選擇內孔車刀 1） 車削深度， ap=1.0mm。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(15+1+3)/（4750.16）min=0.250min。 工步二：半精車Φ59孔至Φ59.8 選擇內孔車刀 1） 車削深度， ap=0.4mm。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=0.4mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(15+0.4+3)/（4750.16）min=0.242min。 工步三：精車Φ59.8孔至Φ60 選擇內孔車刀 1） 車削深度， ap=0.1mm。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=0.1mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(15+0.1+3)/（4750.16）min=0.238min。 工序08：粗銑、半精銑30×30的槽 工步一：粗銑30×30的槽 1. 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑30×30的槽 1. 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序09：鉆、攻頂面M8螺紋 工步一：鉆頂面M8螺紋底孔Φ6.8 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） 468r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻頂面M8螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 299r/min 按機床選取n=300r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序10： 鉆、攻2-M8螺紋 工步一：鉆側面2-M8螺紋底孔Φ6.8 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） 468r/min 按機床選取n=500r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻側面2-M8螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 299r/min 按機床選取n=300r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序11：檢驗至圖紙要求 工序12：入庫 三 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配工序07：粗車、半精車、精車Φ60孔的車床夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于粗車、半精車、精車Φ60孔，精度等級8級，表面粗糙度Ra3.2，與基準A的平行度公差為0.02，這些加工的時候要考慮在內。 3.2 定位基準的選擇 本道工序加工粗車、半精車、精車Φ60孔，采用基準面A及兩側面作為定位基準。 3.3 切削力和夾緊力的計算 （1）刀具：采用內孔車刀 機床：CA6150臥式車床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 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=6mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠。 3.4 定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結果符合。 3.5 夾具操作的簡要說明 基準面A作為第一定位基準，與支承板1相配合限制三個自由度，60×15端面作為第二定位基準，與支承板相配合限制兩個自由度，70×15端面作為第三定位基準，與一圓柱銷相配合限制一個自由度，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 總結 設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次設計雖然只有三個月時間，但在這三個月時間中使我對這次課程設計有了很深的體會。 這次設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。 設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。 致謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了設計。 參考文獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 - 28 -