序言
大三第二學(xué)期我們進(jìn)行了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的學(xué)習(xí)，并且在大二第一學(xué)期也進(jìn)行過(guò)金工實(shí)習(xí)。為了鞏固所學(xué)知識(shí)，在我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的進(jìn)行一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是作為一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，我們進(jìn)行了本次課程設(shè)計(jì)。
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)認(rèn)真查閱資料，切實(shí)地鍛煉了我們自我學(xué)習(xí)的能力。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，我順利完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
目錄
一、零件的分析 1
（一）零件的作用 1
（二）零件的工藝分析 1
（三）確定生產(chǎn)類型 1
二、確定毛坯 2
1、確定毛坯種類： 2
2、確定鑄件加工余量、毛坯尺寸及公差： 2
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
(一)選擇定位基準(zhǔn)： 3
（二）制定工藝路線 3
（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4
1、圓柱表面工序尺寸： 4
2、平面工序尺寸： 4
3、確定切削用量及時(shí)間定額： 5
四、 夾具設(shè)計(jì) 20
(一)問(wèn)題的提出 20
(二)夾具設(shè)計(jì) 20
1、定位基準(zhǔn)選擇 20
2、夾具夾緊裝置的確定 21
3、夾緊力大小的計(jì)算 21
4、工件定位自由度分析 23
5．夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 23
2
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架 。它位于傳動(dòng)軸的端部，主要是支撐傳動(dòng)軸連接油口，也起到固定機(jī)油泵的作用。它是拖拉機(jī)里用到最普遍的零件之一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，屬于叉架類零件，其中的Φ32孔要與傳動(dòng)軸配合，要求精度較高。
（二）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，切削性能良好。以下是機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架需要的加工要求：
1）Φ32孔要求精度較高，需要進(jìn)行精鉸加工；
2）Φ9孔與Φ11孔要求精度較低，使用鉆床加工一次即可
3）Φ11孔下底面要求精度較高，需要進(jìn)行精銑。
由上面分析可知，可以精加工機(jī)油泵傳動(dòng)軸支架下端面，然后以此作為精基準(zhǔn)采用專用夾具進(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，并且此叉架類零件沒(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。
（三）確定生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=5000臺(tái)/年，n=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和廢品率β分別為10%和1%。代入公式N=Qn(1+α)(1+β)得N=5555件/年
零件質(zhì)量為5kg，查表2-1可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。
二、確定毛坯
1、確定毛坯種類：
零件材料為HT200?；诣T鐵抗拉強(qiáng)度不低于150MPa，抗彎強(qiáng)度不低于330MPa,根據(jù)材料性質(zhì)，因此應(yīng)該選用鑄造件，由于該零件的產(chǎn)量為5000，已達(dá)中批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可鑄造成型，提高生產(chǎn)效率，保證加工的精度。
2、確定鑄件加工余量、毛坯尺寸及公差：
1）求最大輪廓尺寸。根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長(zhǎng)250mm，寬55mm，高98mm，故最大輪廓尺寸為250mm。
2）選取公差等級(jí)CT。由表5-1，鑄造方法選擇砂型手工，鑄造材料按灰鑄鐵，公差等級(jí)范圍為11~14級(jí)，選取12級(jí)。
3）求鑄件公差尺寸公差。根據(jù)加工的基本尺寸和鑄件公差等級(jí)CT，由表5-3查得，公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱分布。
4）求機(jī)械加工余量等級(jí)。由表5-5查得，鑄造方法選擇砂型手工，鑄造材料按灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍為F~H級(jí)，選取G級(jí)。
5）求RMA。對(duì)所有加工表面取同一個(gè)數(shù)值，由表5-4查最大輪廓尺寸為250mm、機(jī)械加工余量等級(jí)為G級(jí)，得RMA數(shù)值為2.8mm。
6）求毛坯基本尺寸。Φ9孔和4×Φ11孔較小，鑄成實(shí)心。
A面為單側(cè)加工，毛坯基本尺寸：
R=F+RMA+CT/2=78.1mm
C面和D面屬雙側(cè)加工。由公式求出：
R= F+2RMA+CT/2=50.4mm
Φ32H7孔屬內(nèi)腔加工，由公式求出：
R= F-2RMA-CT/2=23.9mm
表1 支架鑄件毛坯尺寸公差與加工余量
3、繪制鑄件毛坯圖
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
1 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于一般的支架類零件而言，以支架的底面A相對(duì)面B作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。
2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面A為主要的定位精基準(zhǔn)。
（二）制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第203-209頁(yè)，根據(jù)零件的表面加工精度和粗糙度要求，選擇各平面、孔等表面加工方法，參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》（后簡(jiǎn)稱《指南》）P95，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序Ⅰ 以上表面B為粗基準(zhǔn)，粗銑、半精銑、精銑下表面A，采用X62臥式銑床加專用夾具；
工序Ⅱ 以下表面A為定位基準(zhǔn)，粗銑，精銑前端面C，采用X62臥式銑床加專用夾具；
工序Ⅲ 以下表面A為定位基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ32，采用Z3040搖臂鉆床加專用夾具；
工序Ⅳ 以下表面A為定位基準(zhǔn)，粗銑、精銑后端面D，采用X62臥式銑床加專用夾具；
工序Ⅴ 以下表面A為定位基準(zhǔn)，鉆斜30°Φ9，采用Z3040搖臂鉆床加專用夾具；
工序Ⅵ 以下表面A為定位基準(zhǔn)，鉆4×Φ11，采用Z3040搖臂鉆床加專用夾具；
工序Ⅶ 去毛刺；
工序Ⅷ 終檢。
（三）機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1、圓柱表面工序尺寸：
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
2、平面工序尺寸：
3、確定切削用量及時(shí)間定額：
工序Ⅰ 粗銑、半精銑、精銑下表面A,以上表面B為粗基準(zhǔn);
一.粗銑下表面A
1）加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=55mm，l=52mm;
加工要求：粗銑下表面A，加工余量3.3mm;
機(jī)床：X62臥式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤5。
故根據(jù)《指南》表5-113，選取鑲齒三面刃銑刀，刀具直徑d0=100mm，寬L=20mm，孔徑d=27mm，齒數(shù)z=10，該銑刀為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格無(wú)需定制。再根據(jù)表5-151，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2）切削用量
①確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=3.3mm，一次走刀即可完成。
②確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《指南》表5-106，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為7.5kw（據(jù)《指南》表5-154，X62臥式銑床）時(shí)：
fz=0.14~0.24mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《指南》表5-156，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《指南》表5-157）。
④計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《指南》表5-156，當(dāng)d0=100mm，Z=10，ap≤3.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，、、.各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中ae = 55mm，a p = 3.3mm，Cv = 245，qv = 0.2，xv = 0.15，yv = 0.35，kv = kMv × kSv = 1.0 ′ 0.8 = 0.8，uv = 0.2，pv = 0，m = 0.32，T = 180min，f z = 0.18mm/ z，Z =10，為切削條件改變時(shí)的切削速度修正系數(shù)，單位為m/min；將以上數(shù)據(jù)代入公式：
上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)《指南》表5-82，選擇
則實(shí)際切削速度為：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表《指南》表5-83，選擇，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
⑤校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《指南》表5-134，近似為Pcc=4.9kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=7.5×0.75kw=5.625kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=3.3mm，nc=190r/min，，vc=60m/min，fz=0.16mm/z。
3）計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《指南》表2-28，端面銑刀的基本時(shí)間計(jì)算公式為
∴，，
代入數(shù)據(jù)，得加工時(shí)間：
二.半精銑下表面A
1）加工條件
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X62臥式銑床；
2）切削用量
①確定切削深度ap
左右端面加工余量Z=1.5mm，因?yàn)橛嗔枯^小，故ap=1.5mm
②確定每齒進(jìn)給量fz
本道工序是半精銑下表面A，根據(jù)《指南》表5-154，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，據(jù)《指南》表5-78，X62臥式銑床的功率為7.5kw時(shí)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取，則每齒進(jìn)給量。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《指南》表5-156，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《指南》P205表5-157）。
④確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。按《指南》表2-17中公式計(jì)算，得，
根據(jù)《指南》表5-82，選擇
則實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表《指南》表5-83，選擇，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
3） 計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《指南》表2-28，端面銑刀的基本時(shí)間計(jì)算公式為
∴，，
代入數(shù)據(jù)，得加工時(shí)間：
三.精銑下表面A
1）加工條件
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X62臥式銑床；
2）切削用量
①確定切削深度ap
左右端面加工余量Z=1.0mm，因?yàn)橛嗔枯^小，故ap=1.0mm
②確定每齒進(jìn)給量fz
本道工序是精銑下表面A，根據(jù)《指南》表5-154，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，據(jù)《指南》表5-78，X62臥式銑床的功率為7.5kw時(shí)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取，則每齒進(jìn)給量。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《指南》表5-156，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《指南》P205表5-157）。
④確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。按《指南》表2-17中公式計(jì)算，得，
根據(jù)《指南》表5-82，選擇
則實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表《指南》表5-83，選擇，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
4） 計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《指南》表2-28，端面銑刀的基本時(shí)間計(jì)算公式為
∴，，
代入數(shù)據(jù)，得加工時(shí)間：
工序Ⅱ 粗銑精銑前端面C，以下表面A為定位基準(zhǔn)
一.粗銑前端面C
1）加工條件
工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=52mm，l=52mm;
加工要求：粗銑前端面C，加工余量3.9mm;
機(jī)床：X62臥式銑床；
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤5。
故根據(jù)《指南》表5-113，選取鑲齒三面刃銑刀，刀具直徑d0=100mm，寬L=20mm，孔徑d=27mm，齒數(shù)z=10，該銑刀為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格無(wú)需定制。再根據(jù)表5-151，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃傾角λs=－10°,主偏角Kr=60°,過(guò)渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2）切削用量
①確定切削深度ap
因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=3.9mm，一次走刀即可完成。
②確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《指南》表5-106，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為7.5kw（據(jù)《指南》表5-154，X62臥式銑床）時(shí)：
fz=0.14~0.24mm/z
故選擇：fz=0.18mm/z。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《指南》表5-156，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《指南》表5-157）。
④計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《指南》表5-156，當(dāng)d0=100mm，Z=10，ap≤3.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，、、.各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計(jì)算公式為：
其中ae = 52mm，a p = 3.9mm，Cv = 245，qv = 0.2，xv = 0.15，yv = 0.35，kv = kMv × kSv = 1.0 ′ 0.8 = 0.8，uv = 0.2，pv = 0，m = 0.32，T = 180min，f z = 0.18mm/ z，Z =10，為切削條件改變時(shí)的切削速度修正系數(shù)，單位為m/min；將以上數(shù)據(jù)代入公式：
上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)《指南》表5-82，選擇
則實(shí)際切削速度為：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表《指南》表5-83，選擇，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
⑤校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《指南》表5-134，近似為Pcc=4.5kw,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，主軸允許功率Pcm=7.5×0.75kw=5.625kw>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定:ap=3.9mm，nc=190r/min，，vc=60m/min，fz=0.16mm/z。
3）計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《指南》表2-28，端面銑刀的基本時(shí)間計(jì)算公式為
∴，，
代入數(shù)據(jù)，得加工時(shí)間：
二.精銑前端面C
1）加工條件
刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀；
機(jī)床：X62臥式銑床；
2）切削用量
①確定切削深度ap
左右端面加工余量Z=0.3mm，因?yàn)橛嗔枯^小，故ap=0.3mm
②確定每齒進(jìn)給量fz
本道工序是精銑前端面C，根據(jù)《指南》表5-154，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，據(jù)《指南》表5-78，X62臥式銑床的功率為7.5kw時(shí)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取，則每齒進(jìn)給量。
③確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《指南》表5-156，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm；由于銑刀直徑d0=100mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《指南》P205表5-157）。
④確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。按《指南》表2-17中公式計(jì)算，得，
根據(jù)《指南》表5-82，選擇
則實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表《指南》表5-83，選擇，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
5） 計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)《指南》表2-28，端面銑刀的基本時(shí)間計(jì)算公式為
∴，，
代入數(shù)據(jù)，得加工時(shí)間：
工序Ⅲ 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ32，以下表面A為定位基準(zhǔn)
一、鉆Φ30mm
1）加工條件
刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=30mm，選取主偏角=59°，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，
機(jī)床：Z3040搖臂鉆床。
2）選擇切削用量
①確定進(jìn)給量
按加工要求確定進(jìn)給量：查《指南》表5-135， f = 0.54 ~ 0.66mm/ r，l /d = 42/32 =1.31 <3，由《指南》表5-135,修正系數(shù)為0.5,則：
f = (0.54 ~ 0.66) ′ 0.5 = (0.27 ~ 0.33)mm/ r
根據(jù)《指南》表5-70,最終選擇進(jìn)給量f = 0.32mm/ r。
由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時(shí)鉆頭折斷，故應(yīng)在即將鉆穿時(shí)停止自動(dòng)進(jìn)給而改為手動(dòng)進(jìn)給。
根據(jù)《指南》表2-15查出,鉆孔時(shí)軸向力
其中CF=420，zF=1，yF=0.8，軸向力修正系數(shù)為=1.06，代入數(shù)據(jù)得Ff=5368N。根據(jù)表5-68查Z3040搖臂鉆床，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大軸向力為16000N﹥Ff，故所選進(jìn)給量可用。
②確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
查《指南》表5-138，后刀面最大磨損限度,1.2mm，壽命T = 75min．
③切削速度
查《指南》表2-13，切削速度計(jì)算公式為：
其中，Cv =11.1，d 0 = 30mm，zv = 0.25，m = 0.125，ap = d/2=15，xv = 0，yv = 0.4，f = 0.32，查得修正系數(shù)：kTv = 1.0，=，klv = 0.85，ktv = 1.0，故實(shí)際的切削速度：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)《指南》表5-69，選擇
則實(shí)際切削速度為：
④檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
查《指南》表2-15，轉(zhuǎn)矩與功率的計(jì)算公式：
其中CM=0.206，zM=2.0，yM=0.8，修正系數(shù)為=1.06，代入數(shù)據(jù)得MC=79N*M, PC=1.6kW。
查機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，PE = 3′0.81 = 2.43kw。
由于PC
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