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斜頭接耳工藝工裝設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)（論文）
題目： 斜頭接耳鉆孔夾具設(shè)計(jì)
系 專業(yè)
學(xué) 號：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
摘 要
這次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋了機(jī)械加工工藝和機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差尺寸與機(jī)械測量等各個(gè)方面的內(nèi)容。
斜頭接耳加工工藝及其鉆孔的夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、加工工序設(shè)計(jì)及專用夾具設(shè)計(jì)這三部分。機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)是在機(jī)械制造技術(shù)等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識上，發(fā)揮專業(yè)知識解決實(shí)際生產(chǎn)問題的一次實(shí)踐訓(xùn)練。機(jī)械制造技術(shù)定義：機(jī)械的生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀，尺寸，相對位置和性質(zhì)等使其稱為半成品或者成品的工藝過程。以工藝文件的形式確定下來的工藝過程叫做工藝規(guī)程。將鑄件，鍛件毛坯或者鋼材經(jīng)過機(jī)械加工的方法，改變它們的形狀，尺寸，表面質(zhì)量，使其稱為合格零件的過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。在工藝設(shè)計(jì)中，要對零件進(jìn)行了解，了解零件的作用，應(yīng)用場合，分析它的技術(shù)要求，這樣可以保證零件的加工質(zhì)量，還可以提高其生產(chǎn)效率。要研究零件毛培的工藝結(jié)構(gòu)，制定出粗精基準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)出對應(yīng)的加工工藝過程，完成工藝過程卡；然后按照工藝過程卡的要求，測量計(jì)算毛培每個(gè)工步所需的加工機(jī)床設(shè)備及其切削用量；然后按照所需加工要求，設(shè)計(jì)該機(jī)床的專用夾具，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；設(shè)計(jì)的夾具盡量操作方便，加緊穩(wěn)定，從而改善加工強(qiáng)度來獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：切削用量；定位；誤差
I
ABSTRCT
The graduation design content covers the mechanical processing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, the size of the tolerance and mechanical measurements, etc. All aspects of content.
Processing technology and its supporting shell drill holes fixture design is including part machining process design, process design and special fixture design three partsMachining process design in mechanical manufacturing technology and other professional course learning theory knowledge, play to the professional knowledge to solve practical production problems in a practical training. Machinery manufacturing technology definition: the production process, the production object to change shape, size, position and nature make it as the processes of semi-finished products or finished products. In the form of process documentation process is called process planning has been fixed. Castings, forging blank or steel after mechanical processing method, to change their shape, size, surface quality, which is called the qualified parts process, referred to as the machining process.In process design, want to know of parts, explore the effects of components, applications, and to analyze its technical requirements, so that we can ensure parts processing quality, also can improve the production efficiency.Must study parts mao pei process structures, develop coarse fine benchmark, during the process, designed the corresponding processing technology to complete the process cards; Then, according to the requirements of process card measurement calculation mao pei required of each machine tool equipment and cutting parameter;Required processing requirements, and then according to the special fixture design of the machine tool, select each designed fixture components, such as positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Design of fixture is easy to operate, as far as possible to stability, so as to improve the processing strength to obtain better economic benefit.
Key words:Cutting parameter;positioning;The tolerance
I
目 錄
摘 要 IV
ABSTRCT IV
目 錄 V
1 零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2夾具的作用 1
1.3 零件的工藝分析 2
1.3.1零件工藝流程概念 2
1.3.2斜頭接耳工藝分析 3
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程內(nèi)容 4
2.2 確定毛坯的制作形式 4
2.2.1 毛坯的設(shè)計(jì) 5
2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 6
2.4制定工藝路線 6
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7
2.6 確定切削用量及基本工時(shí) 8
3 夾具設(shè)計(jì) 15
3.1 問題的提出 15
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 15
3.3 切削力及夾緊力計(jì)算 16
3.4 定位誤差分析 16
3.5 夾具和夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 17
致 謝 19
參 考 文 獻(xiàn) 20
I
1 零件的分析
1.1 零件的作用
圖1.1 零件圖
這個(gè)零件是一個(gè)斜頭接耳類型的零件，這種零件內(nèi)部可以存放和保護(hù)其他零件，這個(gè)零件的作用是可以和其他的零部件進(jìn)行裝配鏈接，以實(shí)現(xiàn)連接過度作用。零件通過四個(gè)底孔與其他的零件相連接。
1.2夾具的作用
機(jī)床夾具的作用
夾具是機(jī)械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機(jī)械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個(gè)方面：
1）便于工件的正確定位，以保證加工精度[1]
工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點(diǎn)、線、面）之間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當(dāng)夾具在機(jī)床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對刀具和機(jī)床保持確定的相對位置，使加工得以順利進(jìn)行。
2）提高勞動生產(chǎn)效率和降低加工成本
采用夾具以后，可以省去即十分費(fèi)時(shí)又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時(shí)間。若采用聯(lián)動夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動強(qiáng)度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動作。
3）改善工人的勞動條件
采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機(jī)械化傳動裝置和自動裝卸工件的自動化夾具，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動化，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)效率和改善工人的勞動條件。
4）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機(jī)床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計(jì)制造專用的夾具，使機(jī)床“一機(jī)多用”。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實(shí)現(xiàn)拉削。
夾具在機(jī)械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更完善些是必要的。雖然此時(shí)夾具的制造費(fèi)用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果還是好的。
1.3 零件的工藝分析
1.3.1零件工藝流程概念
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程[2]。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對性了。每個(gè)廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣?？偟膩碚f，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
1.3.2斜頭接耳工藝分析
斜頭接耳有2組加工面他們有位置度要求。
這2組加工面的分別為：
1:以底面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括，基準(zhǔn)面底面和上端面，
2：一個(gè)Φ36H7孔為基準(zhǔn)的加工面，這個(gè)主要是其余的各個(gè)面，孔，和槽的加工。
該零件加工底孔時(shí)，采用的是一面兩銷定位。一面兩銷定位，是斜頭接耳、蓋類零件加工常用的定位方式。一面，就是殼、蓋的大平面，用一周圈若干個(gè)墊塊（裝配后磨平）支撐，墊塊用沉頭螺釘緊固在夾具體上。兩銷，一個(gè)是圓柱銷，另一個(gè)是菱形銷（削邊銷），菱形銷的長軸與兩銷的連心線垂直，兩銷的中心距等于殼、蓋的定位銷孔的中心距。2個(gè)定位孔的中心距是有公差（誤差）的，與兩銷中心距不可能非常一致的，菱形銷就是“讓開”兩者中心距誤差、安裝干涉的，限制繞Z轉(zhuǎn)動的。菱形銷的長軸必須垂直于兩銷孔的連心線。圓柱銷是限制沿X、Y移動。
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程內(nèi)容
設(shè)計(jì)步驟及要求：
⑴生產(chǎn)類型大批。
⑵對零件進(jìn)行工藝分析〔采用新國標(biāo)〕。
⑶確定毛坯的種類、形狀、尺寸和精度。
⑷擬定工藝路線。這是制定工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步，其主要工作是：選擇定位基準(zhǔn)，確定各表面的加工方法，安排加工順序，確定工序集中與分散的程度，以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其它輔助工序。在擬定工藝路線時(shí)，一般是提出幾個(gè)可能的方案，進(jìn)行分析比較，最后確定 一個(gè)最佳的方案。
⑸確定工序所采用的設(shè)備。選擇機(jī)床時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)基本原則： ①機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)。 ②機(jī)床的精度應(yīng)與工序 要求的精度相適應(yīng)。 ③機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。如果工件尺寸太大、精度要求過高，沒有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可供選擇時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)床改裝或設(shè)計(jì)專用機(jī)床。這時(shí)需要根據(jù)具體工序提出機(jī)床改裝（或設(shè)計(jì)）任務(wù)書，任務(wù)書中應(yīng)提出與工序加工有關(guān)的必要數(shù)據(jù)、資料。例如：工序尺寸、工序公差及技術(shù)要求、工件的定位、夾壓方式，以及機(jī)床的總體布局、機(jī)床的生產(chǎn)率等。
⑹確定各工序所采用的工藝裝備。選擇工藝裝備時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)原則： ①對夾具的選擇。 ②對刀具的選擇：一般情況下應(yīng)盡量 選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。在組合機(jī)床上加工時(shí)，按工序集中原則組織生產(chǎn)，可采用專用的復(fù)合刀具。 ③對量具的選擇 ：量具主要是根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求 檢驗(yàn)的精度來選擇的。單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用夾具，大批量生產(chǎn)中，應(yīng)采用極限量規(guī)、高生產(chǎn)率的檢驗(yàn)夾具和檢驗(yàn)儀器等。
⑺確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
⑻確定各工序的切削用量。但對于大批量流水線生產(chǎn)，尤其是自動線生產(chǎn)，則各工序、工步都需要規(guī)定切削用量，以便計(jì)算各工序的生產(chǎn)節(jié)拍。
⑼確定時(shí)間定額。
⑽填寫工藝文件。
2.2 確定毛坯的制作形式
零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著各自不同的工藝特征。單件生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是：生產(chǎn)的產(chǎn)品種類繁多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量都很少，而且很少重復(fù)生產(chǎn)。例如重型機(jī)械產(chǎn)品制造和新產(chǎn)品試制等都屬于單件生產(chǎn)。成批生產(chǎn)的特點(diǎn)是分批的生產(chǎn)相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性重復(fù)。如機(jī)床制造，電機(jī)制造等屬于成批生產(chǎn)。成批生產(chǎn)又可按其批量大小分為小批生產(chǎn)，中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)三種類型[3]。其中，小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)分別與單件和大量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)類似；中批生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)介于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)之間。大量生產(chǎn)的基本特點(diǎn)是產(chǎn)量大，品種少，大多數(shù)工作的長期重復(fù)的進(jìn)行某個(gè)零件的某一道工序的加工。例如，汽車，拖拉機(jī)，軸承等制造都屬于大量生產(chǎn)。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計(jì)算：
根據(jù)上式就可以計(jì)算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。
根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[3]表1-3，表1-4可知該零件為輕型零件。本設(shè)計(jì)零件JS124斜頭接耳的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。采用砂型鑄造
2.2.1 毛坯的設(shè)計(jì)
斜頭接耳零件材料為 ZL102（灰鑄鐵200），硬度范圍是195HBS-220HBS，毛坯重約1Kg。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，零件加工工藝路線確定后，在進(jìn)一步安排各個(gè)工序的具體內(nèi)容時(shí)，應(yīng)正確地確定工序的工序尺寸，為確定工序尺寸，首先應(yīng)確定加工余量。 由于毛坯不能達(dá)到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便經(jīng)過機(jī)械加工來達(dá)到這些要求。加工余量是指加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度。加工余量分為工序余量和總余量[4]。 對毛坯初步設(shè)計(jì)如下：
1. ?36mm孔
因?yàn)榭字挥笑?6mm大，Φ36孔的粗糙度為3.2：半精加工表面。用于不生要的零件的非配合表面，如不要求定心和配合特性的表面，
2. 斜頭接耳的上下端面
該斜頭接耳的上下端面粗糙度都是12.5，只需要進(jìn)行粗銑加工就可以滿足該斜頭接耳端面的光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。
所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)可知，斜頭接耳的上下端面的單邊余量為3mm，符合要求。
3. 寬15mm的槽2端面
寬15mm2端面的粗糙度為12.5，一次粗銑即可滿足要求。
所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)可知寬51mm的2端面的單邊余量為2mm。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“斜頭接耳”零件毛坯簡
圖2.2 毛坯圖
2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。
（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計(jì)與制造。
（3）“自為基準(zhǔn)”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(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，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(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)算，在此不再重復(fù)。
2.4制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來方案一
10 鑄造 鑄 造
20 清沙 人工清沙
30 時(shí)效處理人工時(shí)效
40 銑 粗銑、半精銑下端面
50 銑 粗銑、半精銑上端面
60 車 粗車、半精車Φ40外圓,
粗車、半精車Φ56h6外圓
70 鏜孔 粗鏜、半精鏜Φ36H7孔，Φ24H7孔，Φ32孔
80 鉆孔 鉆4-Φ8孔
90 鉆孔 鉆4-Φ10孔
100 鉆孔 鉆Φ20孔
110 銑 銑寬度為51mm的兩側(cè)面
120 銑槽 銑寬15mm槽
130 鉗工 去毛刺
140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫
方案二
10 鑄造 鑄 造
20 清沙 人工清沙
30 時(shí)效處理人工時(shí)效
40 銑 粗銑、半精銑下端面
50 銑 粗銑、半精銑上端面
60 鉆孔 鉆4-Φ8孔
70 鉆孔 鉆4-Φ10孔
80 鉆孔 鉆Φ20孔
90 銑 銑寬度為51mm的兩側(cè)面
100 銑槽 銑寬15mm槽
110 車 粗車、半精車Φ40外圓,
粗車、半精車Φ56h6外圓
120 鏜孔 粗鏜、半精鏜Φ36H7孔，Φ24H7孔，Φ32孔
130 鉗工 去毛刺
140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫
工藝方案二和方案一樣可以利用加工好的這幾個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)，加工Φ36和Φ24更好地保證了工件的加工精度，綜合考慮我們選擇方案一
具體的工藝路線如下
10 鑄造 鑄 造
20 清沙 人工清沙
30 時(shí)效處理人工時(shí)效
40 銑 粗銑、半精銑下端面
50 銑 粗銑、半精銑上端面
60 車 粗車、半精車Φ40外圓,
粗車、半精車Φ56h6外圓
70 鏜孔 粗鏜、半精鏜Φ36H7孔，Φ24H7孔，Φ32孔
80 鉆孔 鉆4-Φ8孔
90 鉆孔 鉆4-Φ10孔
100 鉆孔 鉆Φ20孔
110 銑 銑寬度為51mm的兩側(cè)面
120 銑槽 銑寬15mm槽
130 鉗工 去毛刺
140 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
斜頭接耳零件材料為ZL102，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)鑄造毛坯[6]。
1、 斜頭接耳的上下端面
因?yàn)樾鳖^接耳的上下和左右端面沒有精度要求，粗糙度要求為12.5，光潔度要求不高，其加工余量為2.5mm。
3、斜頭接耳的孔
毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為單邊余量為2.5。
2.6 確定切削用量及基本工時(shí)
1、工序40：粗銑、半精銑下端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8[7]。
由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時(shí)仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。
硬質(zhì)合金牌號:YG8 密度g/cm2: 14.5-14.9 抗彎強(qiáng)度不低于N/cm2: 1600 硬度不低于HRA: 89.5。
常 見 用 途: 適于鑄鐵、有色金屬及其合金與非金屬材料加工中，不平整斷面和間斷切削時(shí)的粗車、粗刨、粗銑，一般孔和深孔的鉆孔、擴(kuò)孔。 相當(dāng)于ISO: K30 。
，，
切削深度，刀具直徑，刀具旋轉(zhuǎn)線速度
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?50
切削速度 V_c=πdn/1000 n=(1000V_c)/πd
n-轉(zhuǎn)速（r/min） d-工件毛坯直徑（mm） V_c-線速度（m/min）
（切削速度）
當(dāng)＝750r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。糠昼娺M(jìn)給）
3） 計(jì)算工時(shí)
tj=D×π×i/vf(min) 銑圓周表面
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動工時(shí).
工序50：粗銑、半精銑上端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用YG8,
，，
2. 決定銑削用量
4） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
5） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?50
當(dāng)＝750r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
6） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動工時(shí)為
工序70：粗鏜、半精鏜Φ36H7孔，Φ24H7孔，Φ32孔
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端銑刀，刀片采用高速鋼,
，d=0.8mm，n=1000r/min
根據(jù)T68說明書，功率5KW，中性剛度。
查表得，則
②階臺軸或階臺孔
tj=(L+L1+L2)×i/(f×n)=(L+L1+L2)×d×π×i/(f×Vc×1000) (min)
t=（80+7+3）*1/（0.2*1000）=0.45min
工序60：粗車、半精車Φ40外圓, 粗車、半精車Φ56h6外圓
1、加工條件
（1）選擇刀具
1） 選擇直頭焊接式外圓車刀
2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。
3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具。
4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
續(xù)表12 車刀幾何形狀角度
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為3.0mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故
ap=3.0mm
2）、進(jìn)給量
依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時(shí)，
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力為。
依據(jù)，根據(jù)表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度=570~670MPa，，，， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為N。
依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為
N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的進(jìn)給量可用
3）、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度T
依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計(jì)算
故 =110m/min
r/min
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇
這時(shí)實(shí)際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
式中，l=75mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量,則L=80mm,故
min
工序80：鉆4-Φ8孔
(1)鉆4-Φ8孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ12
1)進(jìn)給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 796r/min
與796r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為900r/min?，F(xiàn)選取=900r/min。
所以實(shí)際切削速度==
4) 切削工時(shí)，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=40mm; =4mm; =3mm;
t
t= ==0.4(min)
工序100：鉆Φ20孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ7
1)進(jìn)給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1364r/min
與1364r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1450r/min?，F(xiàn)選取=1450r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm;
t
t=4x（） =4x（）=0.36(min)
工序120：銑寬15mm槽
選擇刀具
刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8,
，，
2. 決定銑削用量
7） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅士稍谝淮巫叩秲?nèi)銑完，則
8） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?75
當(dāng)＝375r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
9） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動工時(shí)為
3 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)鉆Φ20孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)。
3.1 問題的提出
本夾具主要用于鉆Φ20孔，精度要求不高因此本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一個(gè)要素是選擇零件定位基準(zhǔn)[8]。在加工時(shí)，用以確定工件在機(jī)床上或夾具中正確位置所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝過程及最終加工出的零件的品質(zhì)?；鶞?zhǔn)的選擇不當(dāng)往往會導(dǎo)致增加不必要的工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此道工序后面還有精加工，因此本次銑沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。我們采用改零件的底面和Φ36內(nèi)孔面為定位基準(zhǔn)，再加上一個(gè)防轉(zhuǎn)的支撐釘定位。
3.3 切削力及夾緊力計(jì)算
為保證精度，需要計(jì)算加工時(shí)所需切削力。切削力，是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力。通俗的講：在切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削時(shí)產(chǎn)生的阻力。
切削力有三個(gè)垂直的分力:
1、切削力(主切削力)Fe:在主運(yùn)動方向上的分力。它是校驗(yàn)和選擇機(jī)床功率，校驗(yàn)和設(shè)計(jì)機(jī)床主運(yùn)動機(jī)構(gòu)、刀具和夾具強(qiáng)度和剛性的重要依據(jù)。
2、背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影響加工精度、表面粗糙度的主要原因。
3、進(jìn)給力（進(jìn)給抗力）Ff：進(jìn)給運(yùn)動方向上的分力，使工件產(chǎn)生彈性彎曲，引起振動。它是校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的主要依據(jù)。
影響切削力的因素
1.機(jī)加設(shè)備自身的功率大小，它是切削力的客觀條件
2.所加工材料的種類
3.刀具的種類和刀片參數(shù)的不同
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：D=20mm；
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
3.4 定位誤差分析
所謂定位誤差，是由于工件在夾具上（或者機(jī)床上）定位不準(zhǔn)而引起的加工誤差。因?yàn)閷σ慌ぜ碚f， 刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序 基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。
基準(zhǔn)不重合誤差
在加工過程中，定位基準(zhǔn)為底平面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心線，所以基準(zhǔn)不重合上這兩個(gè)主軸孔還有圓度公差的要求為0.015mm ,故基準(zhǔn)不重合所帶來的誤差0.105mm。
定位誤差
(1)移動時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
（式5-5）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
代入（式5-5）得： =
=
(2) 轉(zhuǎn)角誤差
（式5-6）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
———— 削邊銷孔的最大偏差
———— 削邊銷孔的最小偏差
———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙
其中：
則代入（式5-6）得：
則：
3.5 夾具和夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。在工件裝夾中,經(jīng)常采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。在夾緊凹形工件時(shí),如用常見螺旋機(jī)構(gòu)夾緊點(diǎn)在工件底部,則必須擰動螺釘至底部;取出工件則必須將螺釘退擰至凹形工件的外輪廓位置。隨著凹槽深度的增加,由于擰動圈數(shù)的增加,必將增加操作工人的勞動強(qiáng)度和降低效率 。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是指螺旋副與其他元件（壓板、墊片、螺釘?shù)龋┫嘟Y(jié)合，對工件實(shí)施夾緊的機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中使用極為普遍。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊行程大，且自鎖性能好，增力比大，是手動夾緊中用的最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。常用的夾緊形式有：單個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
19
致 謝
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過鮑虹蘇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(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績的取得，與老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指鮑虹蘇老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
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