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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計說明書
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目 錄
第一章 序言 1
第二章 零件的分析 2
2.1零件的作用 2
2.2零件的工藝分析 2
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 3
3.1確定毛坯形式 3
3.2基面的選擇 3
3.3制定工藝路線 4
3.4機械加工余量.，工序尺寸及尺寸的確定 5
第四章 專用夾具設(shè)計 11
4.1夾具設(shè)計 11
4.2定位基準的選擇 11
總結(jié) 15
參考文獻 16
1、 序 言
大學(xué)臨近尾聲，我們很多的基礎(chǔ)課，比如《機械原理》《機械設(shè)計》《機械制造基礎(chǔ)》都已經(jīng)結(jié)束了。機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計就是我們學(xué)完了這些基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)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)的各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此。它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。
對我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于知識范圍的限制和能力的欠缺，在整個設(shè)計過程中我存在很多的不足，但是在老師的知道下我真的學(xué)到了很多以前沒有接觸到的知識和能力。
二、 零件的分析
2.1零件的作用
據(jù)資料所示，可知該零件應(yīng)該是一些機械類中的配合件中的小零件，是用來與其他零件相配合使用的，所以只有部位粗糙度和其他標準要求較高，其他部位要求較低。而且零件對剛性和韌性有一定要求，所以使用45鋼。
2.2零件的工藝分析
圖2.1 加工零件圖
該零件為45鋼；零件圖如上圖2.1，中批量生產(chǎn)；該工序在臥式銑床上用三面刃銑刀加工。由零件圖可知，所設(shè)計的夾具應(yīng)滿足以下工序加工要求：
1.槽寬。
2.槽寬至工件底面的位置尺寸。
3.槽兩側(cè)面對孔軸線的對稱度0.2mm。
4.槽底面對工件B面的垂直度0.10mm。
三. 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 確定毛坯的制造形式
根據(jù)材料45鋼，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)及零件形狀要求，可選擇鑄造件。主要表面雖然加工精度較高，但可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保證質(zhì)量地加工出來。
3.2基面的選擇
1、粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求：
（1）粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取Φ60孔及其端面作為定位基準。
2、 精基準的選擇
精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則：
（1）“基準重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。
（2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。
（3）“自為基準”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，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”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復(fù)加工。
（5）所選的精基準 應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。以基準面A及另外兩側(cè)面作為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。
3.3制定工藝路線
工序Ⅰ 備料
工序Ⅱ 銑前后兩端面
工序Ⅲ 銑底面，頂面
工序Ⅳ 銑兩側(cè)面
工序Ⅴ 銑兩臺肩面
工序Ⅵ 鉆鉸孔
工序Ⅶ 銑槽
3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定及切削用量及基本工時
①選擇刀具：根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇二把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，同時銑削兩側(cè)面。銑刀外徑do=225㎜，銑刀齒數(shù)Z=20。
②確定銑削深度α sp：由于單邊加工余量z=2.1㎜，故可一次走刀內(nèi)切完，α sp=2.1㎜。
③確定每齒進給量fz：由《切削手冊》表3.3，在X63銑床上p=10kw、工藝系統(tǒng)剛性為低等，用高速鋼盤銑刀加工時，選fz=0.08㎜/z。
④選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：由《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后面最大磨損量為0.6㎜，根據(jù)《切削手冊》表3.8，銑刀直徑do=225㎜的高速鋼鑲齒三面刃銑刀的耐用度T=240min。
⑤確定Vc：確定Vc查=27m/min，則
n查=1000Vc查/（πdo）=1000×/（π×225）= 38 r/min
由X63機床使用說明書，選主軸轉(zhuǎn)速n機=37.5r/min，則實際的切削速度為Vc機=（πn機do ）/1000=（π×37.5×225）/1000=26.5m/min
當n機=37.5r/min時，工作臺每分鐘進給量Vf=fz·Z·η機=0.08×20×37.5=60㎜/min。
由X63機床使用說明書選銑床工作臺進給量，剛好有Vf=60㎜/min，故直接選用該值。
⑥計算基本工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得銑刀行程l=l+l1+l2=129+9.92+3=142㎜
t=l/fm=142/60=2.37min
工序：鉆、擴、鉸φ10㎜孔。本工序采用計算法確定切削用量。
2）鉆φ14㎜孔：
莫式圓錐2號，d=9，L=90，根據(jù)《工藝手冊》表3.1-10β=30，2φ=118°，ψ=40，當20㎜，鉆頭后刀面磨損極限值為0.8㎜，耐用度T=60min。查《切削手冊》。表2.12
（1）背吃刀量：鉆孔時=4.5㎜
（2）進給量： f=（0.25～0.31）×0.75=0.18~0.23，f=0.2查《切削手冊》表2.7
（3）計算切削速度：
V =
式中：=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查《切削手冊》表2.31
所以
==1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72
V = ×0.72=11.24 m/min
==325
根據(jù)z3025機床標準主軸轉(zhuǎn)速，n=315，實際轉(zhuǎn)速為
===10.89m/min
（4）基本時間：
=
式中已知=42㎜，=12.13，=3㎜，f=0.2，n=315，所以孔的基本時間：
==0.9min
3）擴孔φ14㎜：
錐柄擴孔鉆，莫氏錐度2號，d=9.75，L=228查《工藝手冊》表3.1-8，T=30min查《切削手冊》。表2.12
（1）背吃刀量=0.375㎜
（2）進給量：f=0.5~0.6，按機床選取f=0.5
（3）計算切削速度
V =
式中：=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0，=1.0查《切削手冊》表2.31
所以
==0.88
V = ×0.88=17.01 m/min
==460.98
根據(jù)z3025機床標準主軸轉(zhuǎn)速，n=500，實際轉(zhuǎn)速為
===18.46m/min
（4）基本時間
=
式中已知=42㎜，=2.6，=4㎜，f=0.5，n=200，所以孔的基本時間：
==0.193min
4）鉸孔φ14㎜
直柄機用鉸刀，L=151mm，d=12mm，查《工藝手冊》表3.1-16，T=40min查《切削手冊》。表2.12
（1）背吃刀量=0.125㎜
（2）進給量：f=0.65～1.4，按機床選取f=1.0
（3）計算切削速度
V =
式中：=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查《切削手冊》表2.31
所以
==0.66
V = ×0.66=5.78m/min
==153.3
根據(jù)z3025機床標準主軸轉(zhuǎn)速，n=200，實際轉(zhuǎn)速為
===7.54m/min
（4）基本時間
=
式中已知=42㎜，=2.6，=18㎜，f=0.63，n=200，所以孔的基本時間：
==0.313min
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。
四、夾具設(shè)計
4.1定位基準的選擇
圖2.2 工件坐標系
根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的五個自由度。建立坐標系如圖2.2所示。為保證槽底面至工件B面的垂直度，應(yīng)選B面為定位基面，限制；為保證工序尺寸，須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證槽兩側(cè)面對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。
綜上所述，工件的六個自由度均被限制，為使定位基準與設(shè)計基準重合，選取的定位基準是B面、孔和A面。
4.2切削力及夾緊力的計算
圖2.9作用于工件上的切削力
工件在加工時的受力情況如圖2.9所示。加工時，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經(jīng)驗公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個系數(shù)來得到。在對稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。
參照《機床夾具設(shè)計手冊》【3】表1-2-9得銑削力的計算公式：
參數(shù)的選?。?
切向銑削力 （N）
銑刀系數(shù) =669
銑削深度 =3mm
每齒進給量 =0.15mm
銑刀直徑 d=100mm
銑削寬度 B=12mm
銑刀齒數(shù) z=12
修正系數(shù) （工件屈服應(yīng)力）
綜上，計算得：
銑削力 。
故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。
工件的主定位面是B面，故選擇夾緊力的作用方向為水平方向作用于B面。當夾緊力水平作用于工件上時，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N
由公式 = 可計算出實際所需夾緊力。
現(xiàn)在計算安全系數(shù)K的值。
安全系數(shù)K的計算公式為：
由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下：
基本安全系數(shù) 加工性質(zhì)
刀具鈍化程度 切削特點
穩(wěn)定性 手柄位置
工件與支撐面接觸情況
將各安全系數(shù)值代入上面公式計算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。
所以實際所需夾緊力為： = =9015N。
實際所需的夾緊力計算是一個很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化計算，在設(shè)計夾緊裝置時，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變。【2】
總 結(jié)
設(shè)計是我們每個大學(xué)生在通過大學(xué)學(xué)習(xí)后都會進行的一個必修課，在我們大學(xué)生的學(xué)習(xí)中，畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)生學(xué)習(xí)生活中的一個重要的、總結(jié)性的、理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運用所學(xué)知識和技能的具體實踐過程。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識。我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容源于生產(chǎn)實踐，使得畢業(yè)設(shè)計和實踐得到了充分的結(jié)合，有利于培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。
在設(shè)計過程中，通過把自己幾年來所學(xué)到的專業(yè)知識和實踐相結(jié)合，并運用到設(shè)計中，我順利的完成了這次的畢業(yè)設(shè)計的各個項目的任務(wù)。但在設(shè)計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充分，經(jīng)過多次向指導(dǎo)老師請教才得以解決。在今后的學(xué)習(xí)和工作中，我會更多的吸取相關(guān)方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水品平的能力。
通過本次課程設(shè)計，我了解和掌握了機械、液壓等方面的諸多知識，鍛煉了自己的分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。但由于時間緊、任務(wù)重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經(jīng)驗不足，實際中難免存在一些缺點和錯誤，歡迎各位老師給予批評指正。
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