機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-手柄座831015加工工藝及鉆φ14孔夾具設(shè)計(jì)

PAGEIV說明書題目：車床手柄座機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂及專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)姓名： 學(xué)號：系別：專業(yè)：年級：指導(dǎo)教師：系主任：

摘要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測量等多方面的知識。車床手柄座的加工工藝規(guī)程和鉆φ14孔的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，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；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。關(guān)鍵詞：切削用量；夾緊；定位；誤差A(yù)bstractThedesigninvolvesthemechanicalmanufacturingprocessandmachinetoolfixturedesign,metalcuttingmachinetools,toleranceandmeasurement,andotheraspectsofknowledge.Thethreepartsoflathehandlestandareprocessingprocedure,processdesign,processdesignandspecialfixturedesign.Intheprocessdesign,itisnecessarytoanalyzetheparts,understandtheprocessofthepartsandthendesigntheblankstructure,selecttheprocessingbenchmarkoftheparts,anddesigntheprocessrouteoftheparts.Thenthedimensioncalculationofeachworkingstepofthepartiscarriedout.Thekeyistodeterminethetechnologicalequipmentandcuttingamountofeachworkingstep.Forthedesignofspecialfixture,thenselectdesignoutofthecomponentpartsofthefixture,suchasthepositioningdevice,clampingdevice,ledcomponents,specificconnectionwithmachinepartsandotherparts;Thepositioningerroroffixturepositioningiscalculated,therationalityanddeficiencyoffixturestructureareanalyzed,andtheimprovementshouldbepaidattentiontoinfuturedesign.Keywords:Cuttingamount;clamping;positioning;error

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IIAbstract III第1章緒論 1第2章零件的分析 22.1零件的作用 22.2零件的工藝分析 22.3毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定 3第3章工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 43.1基準(zhǔn)的選擇 43.2加工工藝路線的確定 43.3切削用量及切削時(shí)間的確定 5第4章夾具設(shè)計(jì) 154.1設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇 154.2定位方案的確定 154.3夾緊方案的確定 154.4鉆模板的設(shè)計(jì) 164.5導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 164.6切削力與夾緊力的計(jì)算 174.7夾具圖的繪制 18結(jié)論 19致謝 20參考文獻(xiàn) 21PAGE21第1章緒論目前機(jī)械專業(yè)的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到全球的各個(gè)地方。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械專業(yè)的發(fā)展也在不斷地進(jìn)步和發(fā)展?，F(xiàn)如今我們的生活已經(jīng)離不開機(jī)械，機(jī)械也在方方面面影響著我們的生活，機(jī)械已經(jīng)滲透在了各個(gè)不同的領(lǐng)域，例如軍工、醫(yī)療方面，食品加工和民生方面等等?？梢哉f一個(gè)國家的機(jī)械實(shí)力，可以體現(xiàn)出國家的綜合國力，所以不妨說各個(gè)國家的綜合國力的競爭，實(shí)際上是一種國家機(jī)械生產(chǎn)制造能力的比較。隨著時(shí)代的進(jìn)步，機(jī)械加工生產(chǎn)的能力和方式都得到了加強(qiáng)。過去大部分機(jī)械制造生產(chǎn)是依靠人力來實(shí)現(xiàn)的，而且技術(shù)也比較落后。所以在過去加工精度較高的產(chǎn)品是比較困難的，即使生產(chǎn)出了產(chǎn)品，產(chǎn)品的精度也無法滿足要求。而現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和數(shù)控加工走進(jìn)了人們的生活，機(jī)械制造向著智能化、方便化方向不斷發(fā)展。過去一些比較難以加工的零件，現(xiàn)在大多數(shù)都是通過數(shù)控加工來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)控加工是運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程，通過程序來控制機(jī)床由此來實(shí)現(xiàn)零件的加工。數(shù)控加工可以大大提高加工效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少時(shí)間和人力成本，所以數(shù)控加工的應(yīng)用范圍比較廣泛。目前我國有很多機(jī)械相關(guān)企業(yè)，都運(yùn)用數(shù)控加工的模式。機(jī)械制造生產(chǎn)中，機(jī)械加工工藝是不能缺少的一環(huán)，機(jī)械加工工藝是保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)和途徑。所以說編制一個(gè)零件的加工工藝的路線是重中之中。機(jī)械加工工藝是一門綜合性的技術(shù)，因?yàn)榧庸すに囀切枰渌闹R所擴(kuò)充的，比如力學(xué)知識、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)床夾具和切削刀具等等，這些知識是一名機(jī)械工藝人員不能缺少的。除此之外，機(jī)械加工工藝的方法也有不同，要依據(jù)不同類型的零件編制相對應(yīng)的工藝路線，保證零件達(dá)到加工要求的同時(shí)，也要保證盡可能降低時(shí)間的成本。在進(jìn)行工藝和夾具設(shè)計(jì)之前，首先要詳細(xì)查看零件圖，要對零件圖上的標(biāo)注要仔細(xì)看清，對一些技術(shù)要求要了解清楚。然后根據(jù)零件圖上的尺寸和要求，對零件進(jìn)行工藝分析，查閱相關(guān)手冊和類似零件的工藝編制經(jīng)驗(yàn)，編制針對這個(gè)零件的工藝。最后選擇一個(gè)重要的工序設(shè)計(jì)一套夾具。我的設(shè)計(jì)水平是有限的,這將不可避免地有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,請老師批評改正。第2章零件的分析2.1零件的作用本次夾具設(shè)計(jì)給定的零件是車床手柄座，是車床操縱部分的組成零件之一，其主要作用是就相當(dāng)于一個(gè)連桿，通過手柄座的傳遞將外部手柄的運(yùn)動(dòng)傳送到內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)人工對車床的操作。圖2.1零件圖2.2零件的工藝分析車床手柄座的加工表面分四種，主要是孔的加工，圓柱端面的加工，槽的加工，螺紋孔的加工，各組加工面之間有嚴(yán)格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證表面粗糙度，因而需精加工。經(jīng)過分析可知，該零件的加工應(yīng)先加Φ45mm圓柱端面，再以端面為基準(zhǔn)加工作為后續(xù)工序主要精基準(zhǔn)的Φmm孔，進(jìn)而以該孔為精基準(zhǔn)加工出所有的孔，面，槽，螺紋孔等。2.3毛坯制造形式及結(jié)構(gòu)的確定零件材料為HT200，根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復(fù)雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡單，故本零件毛坯采用砂型鑄造。由于零件上孔都較小，且都有嚴(yán)格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機(jī)械加工反而經(jīng)濟(jì)實(shí)用。圖2.2毛坯圖第3章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。1、粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，由于該零件毛坯沒有鑄孔，故只能以Φ45mm大端面為基準(zhǔn)，精銑小端面，并保證尺寸43mm。2、精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，前面已多次提過以Φ25mm孔為第一精基準(zhǔn)Φ45mm圓柱小端面作為基準(zhǔn)先加工出Φ25mm孔，然后作為輔助基準(zhǔn)面配合Φ25mm孔加工后續(xù)工序中的孔，面，槽，螺紋等。

3.2加工工藝路線的確定擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設(shè)備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機(jī)床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。制定的工藝路線如下：1鑄造鑄造2時(shí)效處理時(shí)效處理3銑銑左端面4銑銑右端面5鉆鉆φ25H8的孔6鉆鉆φ10H7的孔7銑銑鍵槽8銑銑φ14小端面9鉆鉆φ14H7的孔10鉆鉆M10H7螺紋孔11銑銑14mm槽12鉆鉆φ5.5的孔13檢驗(yàn)檢驗(yàn)14入庫入庫3.3切削用量及切削時(shí)間的確定工序3：銑左端面粗銑：選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊》表3.1－27），（《切削》表3.7和《切削》表3.8）（《切削》表3.9）按機(jī)床選取實(shí)際切削速度：查表得v=25.12m/min工作臺每分鐘進(jìn)給量：銑床工作臺進(jìn)給量：基本工時(shí)：精銑：加工余量為Z=1mm切削速度為選用主軸轉(zhuǎn)速為工作臺進(jìn)給量：基本工時(shí)：工序4：銑右端面粗銑：選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊》表3.1－27），（《切削》表3.7和《切削》表3.8）（《切削》表3.9）按機(jī)床選取實(shí)際切削速度：查表得v=25.12m/min工作臺每分鐘進(jìn)給量：銑床工作臺進(jìn)給量：基本工時(shí)：精銑：加工余量為Z=1mm切削速度為選用主軸轉(zhuǎn)速為工作臺進(jìn)給量：基本工時(shí)：工序5：鉆φ25H8的孔⑴鉆孔：選擇高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見《工藝手冊》表3.1－6）（《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16）（《切削》表2.15）硬度200－217按機(jī)床選取（《工藝》表4.2－5）實(shí)際切削速度：基本工時(shí)：（《工藝》表6.2－5）⑵擴(kuò)孔：選擇高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（《工藝》表3.1－8）由《切削》表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的進(jìn)給量，并由《工藝》表4.2－16取，擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度。由《切削》表2.15得，故：按機(jī)床選取基本工時(shí)：⑶鉸孔：選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17），由《切削》表2.24得，，，由《工藝》表4.2－16得，按機(jī)床選取，則：基本工時(shí)：工序6：鉆φ10H7的孔⑴鉆孔：選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按機(jī)床選取基本工時(shí)：鉸孔：選擇的鉸刀按機(jī)床選取基本工時(shí)：工序7：銑鍵槽背吃刀量：=0.2mm每齒進(jìn)給量：查《機(jī)械加工工藝師手冊》[1]表30-15，取=0.15mm/z銑削速度：查《機(jī)械加工工藝師手冊》[1]表30-23，取=50m/min機(jī)床主軸速度：，查[3]表4-16，取=250r/min實(shí)際銑削速度：每分進(jìn)給量：銑削寬度：=50mm刀具切入長度：查《機(jī)械加工工藝師手冊》[1]表30-38公式如下：具切出長度：查《機(jī)械加工工藝師手冊》[1]取=2mm機(jī)動(dòng)時(shí)間：查查《機(jī)械加工工藝師手冊》[1]公式如下：工序8：銑φ14小端面1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完成決定每次進(jìn)給量及切削速度根據(jù)X51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)選取＝750當(dāng)＝750r/min時(shí)按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工序9：鉆φ14H7的孔⑴鉆孔：選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6）由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按機(jī)床選取基本工時(shí)：⑵鉸孔：選擇高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）由《切削》表2.24查得，，（《工藝》表42－16）按機(jī)床選取基本工時(shí)：工序10：鉆M10H7螺紋孔⑴鉆底孔：選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按機(jī)床選取基本工時(shí)：⑵攻螺紋M10mm：選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐等于工件螺紋的螺距，即按機(jī)床選取基本工時(shí)：工序11：銑14mm槽1)、根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表3.1-27查的：粗銑選定因走刀次數(shù)N==8.6次故走刀次數(shù)N為9次，最后一次=3mm。根據(jù)零件形狀，確定那個(gè)走刀長度為37mm。2）、決定每齒進(jìn)給量，根據(jù)銑床的功率為7.5KW，中等剛度。根據(jù)表3.3（《切削用量簡明手冊（第3版）》）：現(xiàn)選取3)、決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量根據(jù)表3.27中的計(jì)算公式，也可以直接查表。根據(jù)表3.9，當(dāng)，Z=8，=14mm，，0.24mm/z時(shí)，=19m/min，=62r/min，=104mm/min。各修正系數(shù)為：19×0.69×0.8m/min=10.5m/min；=34r/min；mm/min；根據(jù)銑床說明書，選擇r/min；mm/min；因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：m/min；mm/r；計(jì)算基本工時(shí)式中l(wèi)=37mm，根據(jù)表3.25，入切量及超切量=27mm則=min=1.067min工序12：鉆φ5.5的孔選擇的高速鋼錐柄麻花鉆按機(jī)床選取基本工時(shí)：

第4章夾具設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一套鉆Φ14孔的專用夾具。選用Z525立式鉆床（圖4-1）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、锪平面及攻絲加工，操作簡單，夾具一次裝夾就可加工所有孔。圖4-1Z525立式鉆床4.2定位方案的確定我們選用的夾具主要被用在立式鉆床，因?yàn)榱慵魔?5的兩個(gè)端面及φ25的孔已完成加工。在進(jìn)行定位時(shí)我們可以選擇端面和25內(nèi)孔作為定位的基準(zhǔn)。在夾具體上安裝一個(gè)墊塊進(jìn)行定位，墊塊的端面限制一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，墊塊的外圓限制兩個(gè)移動(dòng)自由度，用加工好的φ10孔為基準(zhǔn)，菱形銷限制一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，這樣就現(xiàn)在了空間的6個(gè)自由度。完成零件的定位。4.3夾緊方案的確定考慮到本次設(shè)計(jì)的夾具其零件并不是十分的復(fù)雜，并且為本夾具是進(jìn)行鉆孔加工，其切削力是垂直于水平面的。因此，采用的是對其垂直方向進(jìn)行夾緊。從夾具圖上可以看出，零件只有在向右的移動(dòng)方向有偏移的趨勢，所以我們考慮夾緊這個(gè)位置就能完成零件的夾緊。使用壓板和螺栓螺母配合夾緊，螺母擰緊的同時(shí)壓緊壓板，將工件夾緊。夾緊元件有：軸肩螺母、雙頭螺栓、壓板。圖4-1夾緊機(jī)構(gòu)4.4鉆模板的設(shè)計(jì)鉆孔模板是用于引導(dǎo)工具在工件上鉆孔的部件。本次設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)特征是:夾緊裝置除了工件定位外，還具有根據(jù)待加工孔位置分布設(shè)置的鉆套和鉆模板，以確定刀具的位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生傾斜，從而保證待加工位置的精度。在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易，并注意以下幾點(diǎn)：

（1）在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在10~30mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。（2）鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。4.5導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)我們這道程序的要求是要對被加工的孔進(jìn)行鉆孔，最后才能實(shí)現(xiàn)圖上所要求的加工要求，所以我們要選快換鉆套來用作刀具的導(dǎo)向元件。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊，我們知道我們所加工的Φ14孔在12-16mm之間，因此我們選用12-16mm之間這個(gè)結(jié)構(gòu)的可換鉆套。可換鉆套機(jī)構(gòu)如下：圖4-2可換鉆套4.6切削力與夾緊力的計(jì)算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：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。4.7夾具圖的繪制使用機(jī)械制圖軟件CAD對本次設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行繪制。

結(jié)論回顧起此次夾具設(shè)計(jì)，歷經(jīng)幾個(gè)月時(shí)間，中間遇到了很多的困難和疑惑，每次遇到巨大的困難和疑問埋頭查資料，問老師，請教同學(xué)，這中間的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，至今回想起來我仍歷歷在目，感慨頗多，的確，從選機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課題，對機(jī)床夾具設(shè)計(jì)相關(guān)知識一無所知，到最后通過學(xué)習(xí)到完成定稿，通過查閱資料，文獻(xiàn)，請教老師，同學(xué)，使我系統(tǒng)的掌握了機(jī)床夾具方面的系統(tǒng)的知識，這些知識很好的武裝了我的大腦，然后又帶著這些知識到工廠里請教機(jī)械加工的師傅，最終通過我不懈的努力，同時(shí)鞏固了以前所學(xué)過的知識，實(shí)現(xiàn)了我人生的蛻變，對我的大學(xué)生活做了一個(gè)完整的交待，并且通過給工廠師傅的交流，大大開闊了我的眼界，同時(shí)在使用中發(fā)現(xiàn)不足，及時(shí)的反饋，然后再去完善理論，這樣才會越做越好，自以為學(xué)習(xí)不錯(cuò)的我，總以為自己掌握的知識已經(jīng)足夠豐富和多，但是通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)我掌握的知識，僅僅是冰山一角，并且還掌握的不太牢固，到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)讓我有了很好的復(fù)習(xí)和提高，同時(shí)也對我的人生有很深刻的體會，做事情要腳踏實(shí)地，戒驕戒躁，虛心學(xué)習(xí)，多多請教。

致謝在此畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)過老師的細(xì)心指導(dǎo)以及幫助，以及自己全心的投入畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作中，終于能夠比較完善的交出自己的作品，但是，還會有許多的不足之處，還望老師斧正，不吝賜教！謝謝老師，謝謝您長期以來的教誨和辛勤的汗水。我