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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)
目 錄
序言 ……………………………………………………………… 2
一、零件的分析 ………………………………………………… 3
（一）零件的作用 …………………………………………… 3
（二）零件的分析 …………………………………………… 3
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ………………………………………………… 4
（一）確定毛坯的制造形式 …………………………………… 4
（二）基面的選擇 …………………………………………… 4
（三）制定工藝路線 ………………………………………… 5
（四） 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ……… 8
（五）確定切削用量及基本時(shí) ………………………………… 11
三、夾具設(shè)計(jì) …………………………………………………… 25
（一）問題的提出 …………………………………………… 25
（二）夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………… 25
四、參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 26
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(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，它在我們大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是CA1340自動(dòng)車床上的杠桿（見附圖），它位于自動(dòng)車床的自動(dòng)機(jī)構(gòu)中，與靈活器配合使用，起制動(dòng)的作用。
（二）零件的工藝分析
杠桿共有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下：
1、以Φ6H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個(gè)Φ6H7mm的孔，粗糙度為Ra1.6；尺寸為20mm且與兩個(gè)孔Φ6H7mm相垂直的四個(gè)平面，粗糙度為Ra6.3。其中，主要加工表面為兩個(gè)Φ6H7mm的孔。
2、以Φ20H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：一個(gè)Φ20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；兩個(gè)與Φ20H7mm孔垂直的平面，粗糙度為Ra3.2；一個(gè)中心軸線與Φ20H7mm孔中心軸線平行且相距8mm的圓弧油槽；還有一個(gè)與Φ20H7mm孔垂直的油孔Φ4mm，并锪沉頭孔。其中，Φ20H7mm孔及兩端面為主要加工面。
3、以Φ8H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個(gè)Φ8H7mm的孔，Ra1.6；一個(gè)槽和一個(gè)M4mm的螺紋孔。其中，主要加工表面為Φ8H7mm孔。
這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：
（1）Φ6H7mm孔與Φ20H7mm孔具有平行度，公差為0.06mm。
（2）Φ8H7mm孔與Φ6H7mm孔具有平行度，公差為0.08mm。
由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們?yōu)榫珳?zhǔn)加工其它表面，并且可以保證加工面之間的位置精度要求。另外，該零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好。
二 、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
零件的材料為球墨鑄鐵QT45-5?？紤]到零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經(jīng)常承受交變載荷，因此，應(yīng)該選用鑄件。由于零件年產(chǎn)量為4000件，以達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用機(jī)械造型中的金屬模鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
（二）基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（1）粗基準(zhǔn)的選擇。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)原則，應(yīng)以Φ32mm外圓柱面為粗基準(zhǔn)面（兩個(gè)短V形塊定位），限制4個(gè)自由度，用不加工面（擋銷定位，見夾具裝配圖）限制一個(gè)移動(dòng)的自由度，再用Φ8H7mm孔的外圓面（支撐釘定位）限定一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，達(dá)到完全定位。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)選擇的原則有：基準(zhǔn)重合原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、互為基準(zhǔn)原則和自為基準(zhǔn)原則。在選擇時(shí)，主要應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工作集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1、工藝路線方案一
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。
工序2 粗銑、半精銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面及Φ20H7mm孔端面B，精銑端面B。
工序3 鉆Φ4油孔、锪Φ8mm沉頭孔。
工序4 同時(shí)鉆Φ6mm，Φ8mm孔和R3mm圓弧油槽。
工序5 粗鉸Φ6mm，Φ8mm，Φ20mm三孔。
工序6 锪Φ20H7mm孔兩端倒角。
工序7 粗銑、精銑槽。
工序8 鉆M4螺紋底孔。
工序9 攻M4螺紋孔。
工序10 精鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序11 終檢。
2、工藝方案二
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。
工序2 粗銑、半精銑、精銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面及Φ20H7mm孔的B端面。
工序3 鉆R3mm圓弧油槽。
工序4 同時(shí)鉆Φ6H7mm，Φ8H7mm兩孔和擴(kuò)Φ20H7mm孔。
工序5 粗鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序6 精鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序7 锪Φ20H7mm孔兩端倒角。
工序8 鉆Φ4mm油孔，锪Φ8mm沉頭孔。
工序9 鉆M4mm螺紋底孔。
工序10 攻M4mm螺紋孔。
工序11 粗銑、精銑槽。
工序12 終檢。
3、工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二在1~2兩道工序相同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。另外，精鉸孔置于最后加工。而方案二卻不同，精鉸孔置于粗鉸孔之后，可以用它作為精準(zhǔn)來加工其它表面，提高精度要求，但從兩方案比較可以看出，它們在位置精度上的要求仍不易保證，并且在一道工序中同時(shí)鉆幾個(gè)孔，只能選用專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（但在成批生產(chǎn)時(shí)，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機(jī)床）加工，這樣便增加了加工設(shè)備的要求，經(jīng)濟(jì)花費(fèi)會(huì)相應(yīng)提高，因此，綜合以上兩個(gè)方案及零件的技術(shù)要求，可以先加工Φ20H7mm孔的兩端面，以它為精基準(zhǔn)面，Φ32mm外圓面及R10mm圓弧面輔助定位來鉆R3mm的圓弧油槽（精度要求可以不考慮），擴(kuò)、鉸Φ20H7mm的孔，然后再以Φ20H7mm孔端面及其孔為精基準(zhǔn)面，R10mm圓弧面輔助定位來加工Φ6H7mm，Φ8H7mm孔及部分端面和槽，這樣基準(zhǔn)重合與統(tǒng)一，不僅可以保證尺寸精度，還可以保證位置精度。而油孔及螺紋孔，它們的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以Φ20H7mm孔端面及其孔與Φ6H7(Φ8H7)mm孔定位。由于加工過程中夾緊也比較方便，于是，最后的加工路線確定如下：
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔的兩端面。以Φ32mm外圓柱面和一個(gè)未加工面為粗基準(zhǔn)，選用X61W型萬能升降臺(tái)銑床并加專用夾具。
工序2 鉆R3mm圓弧油槽，擴(kuò)Φ20H7mm孔。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ32mm外圓柱面為基準(zhǔn),選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序3 粗鉸、精鉸Φ20H7mm孔，锪Φ20H7mm孔倒角。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ32mm外圓柱面為基準(zhǔn),選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序4 粗銑、半精銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn),選用X61W型萬能升降臺(tái)銑床和專用夾具。
工序5 鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm兩孔。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn),選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序6 鉆、粗鉸、精鉸Φ8H7mm兩孔。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn),選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序7 鉆Φ4油孔、锪Φ8圓錐沉頭孔。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn), Φ8H7mm孔輔助定位,選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序8 鉆M4螺紋底孔、攻M4螺紋孔。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn), Φ6H7mm孔輔助定位,選用Z5125型立式鉆床和專用夾具。
工序9 粗銑、半精銑槽。以Φ20H7mm孔的一個(gè)端面和Φ20H7mm孔為基準(zhǔn), Φ6H7mm孔輔助定位,選用X61W型萬能升降臺(tái)銑床和專用夾具。
工序10 終檢。
(四) 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“C1340半自動(dòng)車床杠桿”零件材料為QT45-5,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),采用機(jī)器造型,金屬模鑄造毛坯.
根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1.φ20孔外端面的加工余量(加工余量的計(jì)算成本長度為)
加工余量計(jì)算表如下:
工序
加工尺寸及公差
鑄件毛坯
(φ20二端面尺寸)
粗銑二端面
半精銑床兩端面
精銑床兩端面
加工前尺寸
最大
91
83
81
最小
87
82.4
80.81
加工后尺寸
最大
91
83
81
80
最小
87
82.7
80.81
79.8
加工余量（單邊）
4.5
最大
4.15
1.09
0.6
最小
2
0.7
0.41
加工公差（單邊）
-0.312
-0.1912
-0.212
(1)按照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=4.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±1。
（2）精銑余量：單邊為0.5,精銑偏差即零件偏差.
(3)半精銑余量:單邊為Z=1mm，（見《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，所以本工序加工偏差為（入體方向）
（4）粗銑加工余量：分兩次走刀，單邊加工余量為Z=3mm, （《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT12，所以加工偏差為（入體方向）
2.φ6二孔外端面的加工余量
(1) 按照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=3.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±0.5。
(2)半精銑加工余量:單邊為Z=0.7mm見《簡明機(jī)械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，即本工序加工偏差為
（3）粗銑加工余量： 單邊為=3.5-0.7=2.8mm,分兩次走刀，固每次加工余量為Z=/2=1.4mm,加工精度等級為IT12，所以加工偏差為
加工余量計(jì)算表（零件尺寸）
工序 加工余量（單邊） 工序尺寸
半精銑 0.7mm mm
粗銑（兩次） 2.8mm mm
毛坯 3.5mm mm
3. φ6二孔加工余量，兩內(nèi)孔精度要求為IT7級，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ5.8mm
粗鉸： φ5.95mm Z=0.15mm
精鉸： φmm Z=0.05mm
4. φ8孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ7.8mm
粗鉸： φ7.96mm Z=0.16mm
精鉸： φmm Z=0.04mm
5. φ20孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
毛坯孔： φ18mm
擴(kuò)孔： φ19.8mm Z=1.8mm
粗鉸： φ19.94mm Z=0.14mm
精鉸： φmm Z=0.05mm
6. 槽的加工余量，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
粗銑 ： 6mm
半精銑 8mm Z=2mm
(五) 確定切削用量及基本時(shí)
工序1 粗銑，半精銑，精銑Φ20H7mm孔的兩端面。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺(tái)銑床。
1．粗銑Φ20H7mm孔的兩端面
零件材料為球墨鑄鐵QT45-5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查《簡明機(jī)械加工工藝手冊》（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=125mm，粗齒，z=20齒。
由于粗銑加工單邊余量為3mm，小于5mm，故銑削寬度=3mm。
查《機(jī)械加工工藝人員手冊》（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.1 mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=96（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=100r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=39.27（r/min）
當(dāng)=100r/min時(shí)，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.1×20×100=200(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=0.1025(mm/Z)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=1.7mm,超出長度L2=3 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（32＋1.7＋3）/205=0.18(min)
2 半精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量1mm，經(jīng)查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=1mm
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.08mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000u/πd=114.6(r/min)
根據(jù)機(jī)床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當(dāng)=125r/min時(shí),工作合每分鐘進(jìn)給量為
=fz=1=0.08×20×125=200(mm/min)
查機(jī)床使用說明書,取刀具實(shí)際進(jìn)給速度為=205 mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量為
f= /z=205/(20×125)=0.082(mm/z)
切削工時(shí):由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動(dòng)工時(shí)
= （L0＋L1＋L2）/=（32+1.7+3）/205=0.18(min)
3.精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細(xì)齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量為0.5mm，只需一次精銑，故銑削寬度=0.5mm。
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77，取切削速度U=54m/min,則
=1000U/πd=137(r/min)
按機(jī)床使用說明書，取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當(dāng)=125r/min時(shí)，刀具每分鐘進(jìn)給量為
=fz=0.06×20×125=150(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度為=166 mm/min,則進(jìn)給量為
f= / z=166/(20×125)=0.066(mm/z)
切削工時(shí)：由工步1可知，刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動(dòng)工時(shí)
= （L0＋L1＋L2）/=0.22(min)
工序2：鉆R3mm圓弧油槽，擴(kuò)φ20H7mm孔.選用Z5125立式鉆床。
鉆R3mm圓弧油槽,選高速鋼長麻花鉆,d=6mm.
單邊切削深度a=d/2=6/2=3mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.18∽0.22mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×6)=636.61(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×6×680/1000=12.82(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆R3mm圓弧油孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+2.4+1.0)/(0.22×680)=0.557(min)
擴(kuò)Φ19.8mm孔,選用高速鋼擴(kuò)鉆,d=19.8mm.
單邊切削深度a=0.9mm.
根據(jù)有關(guān)資料介紹,利用擴(kuò)鉆進(jìn)行擴(kuò)孔時(shí),其進(jìn)給量和切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時(shí)的進(jìn)給量和切削速度之關(guān)系為:
F=(1.2∽1.8)f鉆
U=(1/2 ∽1/3)U鉆
式中, f鉆、U鉆----加工實(shí)心孔的切削用量.
現(xiàn)已知
f鉆=0.5mm/r 《簡明手冊》
U鉆=0.35m/s=21m/min 《簡明手冊》
并令
f=1.5f鉆=1.5×0.5=0.75 (mm/r)
U=0.4U鉆=0.4×21=8.4 (mm/min)
n=1000u/πd=1000×8.4/(π×19.8)=135.04(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=140r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×19.8×140/1000=8.71(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》表15-8可得,L1=11.5mm,L2=3mm,則擴(kuò)鉆Φ19.8mm孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+11.5+3)/(0.81×140)=0.83(min)
工序3: 粗鉸、 精鉸Φ20H7mm孔,锪Φ20H7mm孔兩端倒角1×45°。選用Z5125立式鉆床。
1. 粗鉸Φ19.94mm兩孔，選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=19.94mm。
2. 單邊切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。
查《工藝手冊》表14-60，f=1∽2mm/r，按機(jī)床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=45m/min,則
n=1000u/πd=1000×45/(π×19.94)=718(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×19.94×680/1000=42.60(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.10mm,L2=22mm,則粗鉸Φ19.94mm孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1×680)=0.152(min)
2.精鉸Φ20H7mm的孔，選用硬質(zhì)合金鉸刀,d=20H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。
查《工藝手冊》表14-60，，按機(jī)床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=60m/min,則
n=1000u/πd=1000×60/(π×20)=954.9(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×20×960/1000=60.3(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.05mm,L2=22mm,則精鉸Φ20H7mm孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0×960)=0.107(min)
3.锪Φ20H7mm孔兩端倒角1×45°,選用Z5125立式鉆床，90°錐面锪鉆,d=25mm。
查《工藝手冊》表14-48，f=0.10∽0.15mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.13mm/r.
為了縮短輔助時(shí)間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同，即n=960r/min。
工序4： 粗銑，半精銑，精銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺(tái)銑床。
1．粗銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=6，粗齒。
由于粗銑加工單邊余量為2.8mm，小于5mm，故銑削寬度=2.8mm
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.08~0.12mm/z, 取=0.08 mm/齒。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=0.75m/s=45m/min,則
=1000u/dπ=1000×45/(40×π)=358.1（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=380r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=47.75（r/min）
當(dāng)=380 r/min時(shí)，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.08π6×380=182.4(mm/min)
查機(jī)床使用說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=205/（6×380）=0.09(mm/Z)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個(gè)端面的機(jī)動(dòng)工時(shí)為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/205=0.64(min)
2．半精銑Φ6H7mm孔的四個(gè)端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=8，細(xì)齒。
由于半精銑加工單邊余量為0.7mm，故銑削寬度=0.7mm
查《工藝手冊》表11-69可知，f =1.0~1.6mm/r, 取f=1.0mm/r。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=1m/s=60m/min,則
=1000u/dπ=1000×60/(40×π)=477.46（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=490r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=61.58（r/min）
當(dāng)=490r/min時(shí)，刀具每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= f=1.0×380=490(mm/min)
查機(jī)床使用說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=510mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
f= /=510/490=1.04(mm/r)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個(gè)端面的機(jī)動(dòng)工時(shí)為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/510=0.26(min)
工序5：鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm兩孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ5.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=5.8mm。
單邊切削深度a=d/2=5.8/2=2.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.18∽0.22mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×5.8)=658.6(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×5.8×680/1000=12.39(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ5.8mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(12+2.4+1.0)/(0.22×680)=0.21(min)
2.粗鉸Φ5.95mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=5.95mm。
單邊切削深度a=z/2=0.15/2=0.075mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.173m/s=10.38m/min,則
n=1000u/πd=1000×10.38/(π×5.95)=555.3(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×5.95×545/1000=10.19(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.075mm,L2=11mm,則粗鉸Φ6H7mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.075+11)/(0.81×545)=0.11(min)
3.精鉸Φ6H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=6H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.05/2=0.025mm。
查《工藝手冊》，按機(jī)床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×6)=700(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×6×680/1000=12.8(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.025mm,L2=11mm,則精鉸Φ6H7mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.025+11)/(0.81×680)=0.087(min)
工序6: 鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm及Φ8H7孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ7.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=7.8mm。
單邊切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.22∽0.26mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×7.8)=489.7(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.8×545/1000=13.36(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=3.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ7.8mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(11+3.4+1.0)/(0.22×545)=0.27(min)
2.粗鉸Φ7.96mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=7.96mm。
單邊切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×7.96)=527.85(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=545r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.96×545/1000=13.63(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.08mm,L2=11mm,則粗鉸Φ8H7mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.08+11)/(0.81×545)=0.105(min)
3.精鉸Φ8H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。
查《簡明手冊》，按機(jī)床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,則
n=1000u/πd=1000×16.68/(π×8)=663.68(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=680r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×8×680/1000=17.1(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=1.02mm,L2=11mm,則精鉸Φ8H7mm兩孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.02+11)/(0.81×680)=0.084(min)
工序7：鉆Φ4mm油孔，锪Φ8mm圓錐沉頭孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆Φ4mm的油孔，選用高速鋼麻花鉆,d=4mm。
單邊切削深度a=d/2=4/2=2mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.13mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×4)=954.9(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×960/1000=12.06(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ4mm孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.13×960)=0.08(min)
2.锪Φ8mm圓錐沉頭孔，選用錐面锪鉆,d=10mm。
查《工藝手冊》表14-48，f=0.10∽0.15mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.13mm/r.
為了縮短輔助時(shí)間，取锪沉頭孔的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同，即n=960r/min。
工序8：鉆M4mm螺紋底孔，攻M4mm螺紋孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆M4mm的螺紋底孔Φ3mm，選用高速鋼麻花鉆,d=3mm。
單邊切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機(jī)床試用說明書取f=0.1mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,則
n=1000u/πd=1000×9/(π×3)=955(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=960r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×3×960/1000=9.05(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ4mm孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1×960)=0.09(min)
2.攻M4mm的螺紋底孔。
查《工藝手冊》表11-49，選用M4絲錐，螺距P=0.7mm，則進(jìn)給量f=0.7mm/r。
查《工藝手冊》表11-94，取U=6.8m/min,則
n=1000u/πd=1000×6.8/(π×4)=541(r/min)
按機(jī)床使用說明書取n=490r/min,所以實(shí)際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×490/1000=6.16(m/min)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.4mm,則攻M4mm螺紋孔的機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7×490)=0.055(min)
工序9： 粗銑，半精銑槽。選用機(jī)床：Ｘ61W萬能升降臺(tái)銑床。
1．粗銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為7mm，Z=20，粗齒。
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.08mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=1000×38/（100×π）=120.9（r/min）
根據(jù)機(jī)床使用說明書，查表3.29，取主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
=πd/1000=（π×100×125）/1000=39.27（r/min）
當(dāng)=125r/min時(shí)，每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
= Z=0.08×20×125=200(mm/min)
查機(jī)床說明書，取實(shí)際進(jìn)給速度=205mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量
= /Z=205/（20×125）=0.082(mm/Z)
切削工時(shí)：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=37.4mm,超出長度L2=3.0 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（22.88＋37.4＋3.0）/205=0.31(min)
2． 半精銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，細(xì)齒。
精銑的單邊切削寬度a=0.5mm.
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000U/πd=1000×45/（π×100）=143(r/min)
根據(jù)機(jī)床使用說明書,查表3.29,取主軸轉(zhuǎn)速=125r/min,則實(shí)際切削速度
Uc=πd/1000=39(m/min)
當(dāng)=125r/min時(shí),工作合每分鐘進(jìn)給量為
=fz=1=0.06×125×20=150(mm/min)
查機(jī)床使用說明書,取刀具實(shí)際進(jìn)給速度為=166 mm/min,則實(shí)際進(jìn)給量為
f= /z=166/(20×125)=0.0664(mm/z)
切削工時(shí):由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機(jī)動(dòng)工時(shí)
= L0＋L1＋L2/=（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min)
三、 夾具設(shè)計(jì)
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
3.1.提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度；V形塊加小平面限制5個(gè)自由度，定位銷限制1個(gè)自由度。
（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊配合V形塊夾緊工件。
（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用鉆頭鉆削加工，通過下底面排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
3.2.設(shè)計(jì)思想
設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對Φ20mm孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為IT8，表面粗糙度Ra6.3。刀具為莫氏錐柄麻花鉆或錐柄機(jī)用鉸刀來對工件進(jìn)行加工，考慮到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，采用三次鉆鉸完成。
3.3.1、定位分析
1. （1）定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。由零件圖可知孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是Ф20孔的一端面，且此工序之前Ф8孔已加工好，所以可用V型塊，平面定位，以孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工藝基準(zhǔn)，做到了基準(zhǔn)統(tǒng)一。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△B=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△Y=0.707δd=0.707×0.025mm=0.0177mm
3.3.2、切削力及夾緊力計(jì)算
(1)鉆孔工步
1、背吃刀量的確定
ap=7.8mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-22,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-22,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為22m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=897.6r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=960r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=960r/min×π×7.8mm/1000=23.5m/min.
(2)粗鉸工步
1、背吃刀量的確定
ap=0.16mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-31,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-31,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為2m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=80r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=97r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=97r/min×π×7.96mm/1000=2.4m/min.
(3)精鉸工步
1、背吃刀量的確定
ap=0.04mm
2、進(jìn)給量的確定
由表5-31,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r
3、切削速度的計(jì)算
由表5-31,按工件材料為45的條件選取,切削速度v可取為4m/min.由公式n=1000v/πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=159.2r/min參照表4-9所列四面組合鉆床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n=195r/min.再將此轉(zhuǎn)速帶入公式(5-1),可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=195r/min×π×8mm/1000=4.86m/min.
3.3.3、夾具操作說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸。
四、總結(jié)
本次課程設(shè)計(jì)使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設(shè)計(jì)師不是一件容易的事，這需要我們把學(xué)到的各門知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系起來。經(jīng)歷了此次課程設(shè)計(jì)，我明白了首先要從全局著手，否則會(huì)弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時(shí)才發(fā)現(xiàn)不合理于是又得從頭開始。這次設(shè)計(jì)課也鍛煉了我的查表的能力，因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)過程幾乎是一個(gè)查表的過程，總之不查表就無設(shè)計(jì)可言，因此每天就得翻閱各種設(shè)計(jì)手冊，這為我將來的工作打下了基礎(chǔ)。天氣變得寒冷起來為了能趕的上進(jìn)度所以每天要堅(jiān)持工作，這在無形中鍛煉了我的吃苦精神。總之這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺。
五、參考文獻(xiàn)
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