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哈爾濱理工大學(xué)機械工藝課程設(shè)計
序 言
機械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，它關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提高勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機械制造的一項重要任務(wù)。
機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進行。機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計中的特點：
夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。
專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。
夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。
因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,具設(shè)計過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。
廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機械化及自動化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。
本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(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)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。
第一章 零件分析
1.1 零件作用
該題目所給的零件是與撥叉配合，實現(xiàn)檔位轉(zhuǎn)換、倒車等作用的一個導(dǎo)向零件，由于其工作性質(zhì)要求零件耐磨強度高，故對該零件的表面精度要求較高。
1.2 工藝分析
零件采用中批量生產(chǎn)，精度及位置度要求高。
1.2.1 φ22的外圓表面
保證其直線度。
1.2.2 以R3為中心的加工面
這組面包括R3槽，以R3兩側(cè)的兩個90°±1°的槽。
1.2.3 φ5的孔
保證其與零件軸線的位置度。
1.2.4 兩個φ8的孔
保證與φ5孔的垂直度及與零件軸線的位置度。
1.2.5軸端φ6的兩個孔
這組包括以軸線為中心的φ6的孔及與其垂直的φ6孔。
1.2.6軸兩端的1.5×45?°的倒角
1.2.7證各加工表面粗糙度及尺寸精度
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45鋼，考慮到該零件在工作過程中的受變載荷情況，以及對其耐磨度及強度的要求，因而選用棒料毛坯，采用鍛件中批生產(chǎn)，精度11~15級，調(diào)質(zhì)硬度HB207-241，加工余量一般。
2.2 基準(zhǔn)的選擇
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇：
該零件為軸類零件，所以以外圓作為粗基準(zhǔn)。
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
由于該零件的加工特點以及考慮到基準(zhǔn)重合的問題，故仍選用外圓作為精基準(zhǔn)。
2.3.制定工藝路線
（1） 下料φ24×436
（2） 校直
（3） 車端面，倒角，打中心孔
（4） 粗車外圓
（5） 車R3圓弧
（6） 檢驗
（7） 鉆φ6的軸向孔
（8） 鉆φ6的徑向孔
（9） 鉆，鉸φ5的孔
（10）鉆，鉸227.5×φ8的孔
（11）鉆，鉸100×φ8的孔
（12）檢驗
（13）銑90°±1°的兩槽
（14）檢驗
（15）熱處理
（16）校直
（17）半精磨外圓
（18）精磨外圓
（19）去尖角，毛刺
（20）清洗，終檢
第三章加工余量、工序及毛坯尺寸的確定
零件材料采用45鋼，硬度207-241HB，重約1.5千克。
3.1外圓表面：
粗車，半精磨，精磨
其各加工余量
粗車： 2.0mm
半精磨：0.1 mm
精磨： 0.01 mm
可得出總余量為：2.0+0.1+0.01=2.11mm
故，該毛坯棒料的直徑為：22+2.11=24.11 mm
通過圓整，取直徑為φ24的棒料。
則有
粗車： 1.89mm
半精磨：0.1mm
精磨： 0.01 mm
3.2 長度方向：
加工余量取1.2mm
該毛坯的長度為：433+1.2+1.2=435.4取436㎜。
則取加工余量取1.5mm。
3.3銑二槽
內(nèi)孔精度為IT9左右，查手冊得加工余量為
粗銑二槽 2.0 mm
半精銑二槽 1.7 mm
第四章 確定切削用量及基本工時
4.1. 鉆φ5孔
4.1.1 刀具
高速鋼麻花直柄鉆頭，d。=4.8mm
鉸刀 d。=5.0mm
4.1.2切削用量
鉆φ5孔：
通過[1]中表10.4-1可得：
進給量：f =(0.14-0.18)mm/r,鉆孔后用鉸刀加工，乘系數(shù)0.5，
又l/d=4.5，取修正系數(shù)為0.95，則
f=(0.14-0.18)×0.5×0.95=(0.0665-0.0855)mm/r根據(jù)Z5125A鉆床說明書，選擇f=0.0855mm/r.
通過[1]中表10.4-9并結(jié)合表10.4-16可得：
切削速度：
其中：，，，
,
通過[1]中表10.4-8查得：
鉆頭的耐用度T=15min，修正系數(shù)為1
則可得出：
結(jié)合[1]中表10.4-16取
綜上可得：
機床主軸轉(zhuǎn)速取
故實際切削速度為：
鉸φ5孔：
通過[1]中表10.4-7可得：
進給量：
通過[1]中表10.4-9可得：
切削速度：
其中：，，，
，
則可得出：
綜上可得：
機床主軸轉(zhuǎn)速取
故實際切削速度為：
4.1.3 切削工時
鉆孔工時：
通過[1]中表10.4-43可得：
鉸孔工時：
通過[1]中表10.4-43可得：
則切削時的總工時為：
軸向力、扭矩及功率的計算
通過[1]中表10.4-11并結(jié)合表10.4-16可得：
軸向力
其中，，，
則，
扭矩
其中，，，
則，
功率
4.2粗車φ22mm外圓
（1）刀具YT1516×25mm
（2）切削用量
進給 f = 0.5 mm/r ，v= 72.9m/min, n = 960r/min
（3）工時t = 18s
4.3校驗機床功率及進給機構(gòu)的強度
4.3.1 機床功率
計算得切削力 F= 1025 N，求得 P = 1.2 KW
根據(jù)[2]查得CA6140機床主電機功率4.5kw，n= 958 r/min 時傳遞最大功率3.44kw 故機床功率足夠 。
4.3.2 校驗機床進給系統(tǒng)剛度
Fc= 1025 N
同樣軸向力為F = 480N
取導(dǎo)軌摩差力 U=0.1，則進給機構(gòu)作用；力F= 600 N
而機床 Fmax = 3530N，故機床正常工作。
這里只做三步計算，其他切削用量及工時可查[2]得，具體數(shù)值見各工藝卡
第五章 夾具設(shè)計
為提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，故設(shè)計專用夾具
要求: 鉆φ7.8mm孔,進一步 鉸d = 8mm孔, 以滿足要求。
5.1夾具結(jié)構(gòu)說明
在該零件的鉆鉸孔工藝中，要求至少限制5個自由度。因此，采用圓柱銷定位,同時采用V型塊做輔助定位。
V型塊是利用圓柱銷和螺釘定位和固定；壓板端是利用螺栓調(diào)節(jié)壓板與工件間的距離的，并使用彈簧與單頭螺柱共同輔助壓緊支撐；鉆套和導(dǎo)向孔是利用螺釘和定位銷與底板相連接的，且鉆套是可換的。
通過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該套夾具就可以在一定的尺寸范圍內(nèi)的類似工藝過程的工件上通用。
5.2 V型塊的定位誤差及設(shè)計：
其中，，
，
。
為使定位誤差對稱分布，在計算V型塊尺寸H和B時，公式中的D值可取定位圓的中間尺寸，即，此時定位誤差：
此處選擇標(biāo)準(zhǔn)V形塊，由［2］ 三，定位件。1.V形塊可選V形塊見下圖LG-01
圖LG-01
5.3銷定位
圓柱銷的尺寸為與其配合的孔的尺寸，既。保證定位銷的位置度和垂直度。
5.4快換鉆套
此處選擇標(biāo)準(zhǔn)件，由［2］五，導(dǎo)向件 。4，快換鉆套選擇，見下圖LG-02
圖LG-02
5.5平壓板
此處選擇標(biāo)準(zhǔn)件，由［2］二 夾緊件。13.平壓板 選擇，見下圖LG-03
圖 LG-03
5.6鉆模板
此鉆模板根據(jù)與之配合的快換鉆套自行設(shè)計，見下圖LG-04
圖LG-04
5.7夾具體
夾具體根據(jù)各個零件的尺寸及相互間的位置關(guān)系自行設(shè)計，見下圖LG-06
圖LG-06
5.8夾具裝配圖
第六章 總結(jié)
通過本次為期三周的課程設(shè)計，對之前所學(xué)的各課程有了一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，把理論與實踐真正的結(jié)合了起來。就我個人而言，本次的課程設(shè)計很重要，讓我對將來要從事的工作有了一定的了解，通過這次課程設(shè)計對以后將從事的工作進行了一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，在設(shè)計中充分的鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。最后，感謝老師精心的指導(dǎo)時光飛逝，為期兩個星期的機械制造工藝課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。回首這段時間的設(shè)計過程，感慨萬千。使我從中學(xué)到了以前在課內(nèi)根本就學(xué)不到的東西。受益匪淺！
在這次設(shè)計過程中，使我真正的認(rèn)識到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識，在這次設(shè)計當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。
這次設(shè)計將我以前學(xué)過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識的作用。
在機械制造工藝課程設(shè)計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。
在機械制造工藝課程設(shè)計中還用到了CAD制圖和一些計算機軟件，因為學(xué)的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但不久就能熟練的畫了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次真正將以前所學(xué)的聯(lián)系到實際應(yīng)用中來了。
在這次機械制造工藝課程設(shè)計中，還有一個重要的就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計，因為機床夾具的設(shè)計在學(xué)習(xí)的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設(shè)計過，因此，在開始的設(shè)計過程中，存在這樣那樣的問題，在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料，終于將它設(shè)計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。
在這次機械制造工藝課程設(shè)計中，我學(xué)到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設(shè)計人員，設(shè)計一個零件，也因此，我了解了設(shè)計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計出來，再加工的，因此，作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)都要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，而且設(shè)計一個零件，需要花好長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的，是要付出大量代價的。因此，我們也要用心去體會每個設(shè)計者的心思，這樣才能像他們一樣設(shè)計出好的作品。
在這次械制造工藝課程設(shè)計中，對我來說有所收獲也存在著不足之處。
收獲：
1）能把以前所學(xué)的各種知識，綜合的運用的這次設(shè)計中，鞏固了以前所學(xué)的知識。
2）學(xué)會了參閱各種資料及查各種余量、切削用量等手冊。
3）學(xué)會了，分析問題，解決問題的能力。
不足之處：
1）有些步驟，問題解決的方法不是很好，需在以后的學(xué)習(xí)、實踐中進一步改進。
2）有些工藝路線制定的不是太好，而且余量、切削用量設(shè)計不是很精確，需在以后的實踐中積累經(jīng)驗，進一步改進。
綜上所述：這次的械制造工藝課程設(shè)計對我以后的工作起了很大的幫助，我認(rèn)識到，無論是工作還是學(xué)習(xí)都必須做到認(rèn)真、謹(jǐn)慎，時時處處細(xì)心。
這次設(shè)計，讓我對基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設(shè)計的能力。為以后的設(shè)計工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計存在很多不足之處，最后懇請老師批評指正！
參考文獻
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