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哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械工藝課程設(shè)計(jì)
序 言
機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，它關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的方方面面。近年來(lái)機(jī)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(dòng)化水平日益提高。同時(shí)由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機(jī)械制造過(guò)程及檢測(cè)，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提高勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件，如何設(shè)計(jì)好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。
機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)：
夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)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(lái)保證。
夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
因此，夾具設(shè)計(jì)要保證以下幾個(gè)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(wèn)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(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機(jī)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(jì)過(guò)程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢(shì)：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
由于機(jī)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(shí)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(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。
本設(shè)計(jì)屬于工藝夾具設(shè)計(jì)范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)在零件的加工制造過(guò)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(jì)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(jì)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(fèi)用。
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)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(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)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，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)檔位轉(zhuǎn)換、倒車等作用的一個(gè)導(dǎo)向零件，由于其工作性質(zhì)要求零件耐磨強(qiáng)度高，故對(duì)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(gè)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(gè)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(gè)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(jì)
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(guò)程中的受變載荷情況，以及對(duì)其耐磨度及強(qiáng)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(jí)，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(diǎn)以及考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)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(yàn)
（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(yàn)
（13）銑90°±1°的兩槽
（14）檢驗(yàn)
（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(guò)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(zhǎng)度方向：
加工余量取1.2mm
該毛坯的長(zhǎng)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(cè)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(shí)
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(guò)[1]中表10.4-1可得：
進(jìn)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(shuō)明書，選擇f=0.0855mm/r.
通過(guò)[1]中表10.4-9并結(jié)合表10.4-16可得：
切削速度：
其中：，，，
,
通過(guò)[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(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取
故實(shí)際切削速度為：
鉸φ5孔：
通過(guò)[1]中表10.4-7可得：
進(jìn)給量：
通過(guò)[1]中表10.4-9可得：
切削速度：
其中：，，，
，
則可得出：
綜上可得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取
故實(shí)際切削速度為：
4.1.3 切削工時(shí)
鉆孔工時(shí)：
通過(guò)[1]中表10.4-43可得：
鉸孔工時(shí)：
通過(guò)[1]中表10.4-43可得：
則切削時(shí)的總工時(shí)為：
軸向力、扭矩及功率的計(jì)算
通過(guò)[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(jìn)給 f = 0.5 mm/r ，v= 72.9m/min, n = 960r/min
（3）工時(shí)t = 18s
4.3校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度
4.3.1 機(jī)床功率
計(jì)算得切削力 F= 1025 N，求得 P = 1.2 KW
根據(jù)[2]查得CA6140機(jī)床主電機(jī)功率4.5kw，n= 958 r/min 時(shí)傳遞最大功率3.44kw 故機(jī)床功率足夠 。
4.3.2 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)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(jìn)給機(jī)構(gòu)作用；力F= 600 N
而機(jī)床 Fmax = 3530N，故機(jī)床正常工作。
這里只做三步計(jì)算，其他切削用量及工時(shí)可查[2]得，具體數(shù)值見(jiàn)各工藝卡
第五章 夾具設(shè)計(jì)
為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，故設(shè)計(jì)專用夾具
要求: 鉆φ7.8mm孔,進(jìn)一步 鉸d = 8mm孔, 以滿足要求。
5.1夾具結(jié)構(gòu)說(shuō)明
在該零件的鉆鉸孔工藝中，要求至少限制5個(gè)自由度。因此，采用圓柱銷定位,同時(shí)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(guò)以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該套夾具就可以在一定的尺寸范圍內(nèi)的類似工藝過(guò)程的工件上通用。
5.2 V型塊的定位誤差及設(shè)計(jì)：
其中，，
，
。
為使定位誤差對(duì)稱分布，在計(jì)算V型塊尺寸H和B時(shí)，公式中的D值可取定位圓的中間尺寸，即，此時(shí)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jì)，見(jiàn)下圖LG-04
圖LG-04
5.7夾具體
夾具體根據(jù)各個(gè)零件的尺寸及相互間的位置關(guān)系自行設(shè)計(jì)，見(jiàn)下圖LG-06
圖LG-06
5.8夾具裝配圖
第六章 總結(jié)
通過(guò)本次為期三周的課程設(shè)計(jì)，對(duì)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(shí)踐真正的結(jié)合了起來(lái)。就我個(gè)人而言，本次的課程設(shè)計(jì)很重要，讓我對(duì)將來(lái)要從事的工作有了一定的了解，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)以后將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，在設(shè)計(jì)中充分的鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。最后，感謝老師精心的指導(dǎo)時(shí)光飛逝，為期兩個(gè)星期的機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲?；厥走@段時(shí)間的設(shè)計(jì)過(guò)程，感慨萬(wàn)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(jì)過(guò)程中，使我真正的認(rèn)識(shí)到自己的不足之處，以前上課沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)，在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識(shí)的重要性。
這次設(shè)計(jì)將我以前學(xué)過(guò)的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識(shí)很好的串聯(lián)了起來(lái)，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識(shí)的作用。
在機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中，首先是對(duì)工件機(jī)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(jī)床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。
在機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中還用到了CAD制圖和一些計(jì)算機(jī)軟件，因?yàn)閷W(xué)的時(shí)間長(zhǎng)了，因此在開(kāi)始畫圖的時(shí)候有很多問(wèn)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(duì)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(shí)際應(yīng)用中來(lái)了。
在這次機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中，還有一個(gè)重要的就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計(jì)，因?yàn)闄C(jī)床夾具的設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)的過(guò)程中只是作為理論知識(shí)講的，并沒(méi)有親自設(shè)計(jì)過(guò)，因此，在開(kāi)始的設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在這樣那樣的問(wèn)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(jì)，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計(jì)資料，終于將它設(shè)計(jì)了出來(lái)，我感到很高興，因?yàn)樵谶@之中我學(xué)到了以前沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際。
在這次機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多知識(shí)，有一點(diǎn)更是重要，就是我能作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)一個(gè)零件，也因此，我了解了設(shè)計(jì)人員的思想，每一個(gè)零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計(jì)出來(lái)，再加工的，因此，作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一點(diǎn)不能馬虎，每個(gè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，而且設(shè)計(jì)一個(gè)零件，需要花好長(zhǎng)時(shí)間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單就能完成的，是要付出大量代價(jià)的。因此，我們也要用心去體會(huì)每個(gè)設(shè)計(jì)者的心思，這樣才能像他們一樣設(shè)計(jì)出好的作品。
在這次械制造工藝課程設(shè)計(jì)中，對(duì)我來(lái)說(shuō)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(shí)，綜合的運(yùn)用的這次設(shè)計(jì)中，鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)。
2）學(xué)會(huì)了參閱各種資料及查各種余量、切削用量等手冊(cè)。
3）學(xué)會(huì)了，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。
不足之處：
1）有些步驟，問(wèn)題解決的方法不是很好，需在以后的學(xué)習(xí)、實(shí)踐中進(jìn)一步改進(jìn)。
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(jì)不是很精確，需在以后的實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步改進(jìn)。
綜上所述：這次的械制造工藝課程設(shè)計(jì)對(duì)我以后的工作起了很大的幫助，我認(rèn)識(shí)到，無(wú)論是工作還是學(xué)習(xí)都必須做到認(rèn)真、謹(jǐn)慎，時(shí)時(shí)處處細(xì)心。
這次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了思考、解決問(wèn)題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)存在很多不足之處，最后懇請(qǐng)老師批評(píng)指正！
參考文獻(xiàn)
[1]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（1、2卷） 機(jī)械工業(yè)出版社出版
[2]《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
[3]《機(jī)械制造工藝及專用夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》冶金工業(yè)出版社
[4]《機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
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