機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書

PAGEPAGE1目錄一、生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定 2二、零件的分析 2三、加工工藝設(shè)計 31、毛坯的選擇 32、基準的選擇 3（1）粗基準的選擇 3（2）精基準的選擇 35、選擇加工裝備及工藝設(shè)備 56、確定切削用量及基本用時 67、填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 7四、鉆床夾具設(shè)計 81、機床夾具設(shè)計的基本要求和一般步驟 8(1)對專用夾具的基本要求 8(2)專用夾具設(shè)計步驟 82、進行必要的分析計算 93、審查方案與改進設(shè)計 94、繪制夾具裝配總圖 95、繪制夾具零件圖 126、鉆床專用夾具的設(shè)計 13五、參考文獻 17生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定已知該零件為大批生產(chǎn)，兩班制，且該零件的重量在4~30kg之間約為10kg，故該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為500~5000件/年。二、零件的分析零件的主要配合作用為中心孔和均布的的四個小圓孔，通過孔與其它的零件相配合，達到它能實現(xiàn)的功用。1、零件的公益性分析該零件需要保證的尺寸共有5個，其中中心孔和均布孔的尺寸C、E的精度等級比較高，與之相對應(yīng)的孔內(nèi)表面的精度等級也需要隨之增加。φ12、φ90內(nèi)孔的表面粗糙度分別為3.2、1.6，故與之相對應(yīng)的內(nèi)孔表面需要鏜孔以及鉸孔，其它的面只需半精車即可。三、加工工藝設(shè)計1、毛坯的選擇毛坯的材料選定為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A。零件年產(chǎn)量是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鍛造成型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。毛坯鍛造成一2、基準的選擇定位的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行。（1）粗基準的選擇該零件的粗基準我們選定為A面，首先加工端面A，采用自為基準原則，然后以端面A為粗基準來加工B面。（2）精基準的選擇主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用面間距離定位。3、工件加工表面加工方法的選擇本零件的加工面有端面、外圓面、內(nèi)孔面等，材料為Q235-A。參考《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導手冊》，由表15-32、表15-33、表15-34，其加工方法選擇如下：車面端面A、B：加工經(jīng)濟精度為IT9-IT8，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗車→半精車的加工方法。車外圓面：經(jīng)濟精度等級為IT10-IT8，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗車→半精車的加工方法。中心孔φ90：經(jīng)濟精度等級為IT5，表面粗糙度為Ra1.6，采用鏜孔的方法即可達到。均布圓孔φ12：經(jīng)濟精度等級為IT6，表面粗糙度為Ra3.2，采用鉆孔→鉸孔的方法即可達到。4、制定工藝路線制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。工藝路線：工序Ⅰ：鍛造出毛坯；工序Ⅱ：退火處理；工序Ⅲ：車端面A，保證A面平面度，保證粗糙度Ra6.3；工序Ⅳ：鏜孔Φ90，保證粗糙度Ra1.6；工序Ⅴ：車外圓面，加工出尺寸D，保證粗糙度Ra6.3；工序Ⅵ：車端面B，保證粗糙度Ra6.3；工序Ⅶ：鉆鉸孔Φ12，保證粗糙度Ra3.2；工序Ⅷ：表面氧化處理；工序Ⅸ：檢驗；工序Ⅹ：入庫。5、選擇加工裝備及工藝設(shè)備(1)根據(jù)零件加工精度、輪廓尺寸和批量等因素，合理確定機床種類及規(guī)格。(2)根據(jù)質(zhì)量、效率和經(jīng)濟性選擇夾具種類和數(shù)量。(3)根據(jù)工件材料和切削用量以及生產(chǎn)率的要求，選擇刀具，應(yīng)注意盡量選擇標準刀具。(4)根據(jù)批量及加工精度選擇量具。由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以專用機床為主，輻以少量通用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送由人工以及機器完成。①選擇機床A、工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是鏜孔、粗車、半精車和精車工序，因本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，故選用CA6140；②選擇夾具本零件加工時需要車床通用夾具，鏜孔專用夾具及鉆孔專用夾具。③選擇刀具a：車端面A、B時，車刀選選YT590°偏刀。b：鏜孔?90時，選用YT5鏜刀。c：車外圓面時，刀具選擇YT545°外圓車刀。。④選擇量具本零件屬大批量生產(chǎn)，一般均采用量具，選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量具的測量方法極限誤差選擇。A、選擇加工面用量具，可選用分度值為0.05mm,測量范圍為0~150mm游標尺進行測量。B、選擇加工槽用量具，可選用分度值為0.01mm,測量范圍為0~50mm游標尺進行測量。6、確定切削用量①工序Ⅲ、Ⅵ：車端面A、B車端面A時：粗車毛培，直徑在100—200mm，長度<70mm時的加工余量為4mm，可以一次進給切完。ap=3~5mm.確定進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，在加工碳素鋼、刀桿尺寸為16mm×25mm，工件尺寸>100mm時：f=0.5—0.7mm/r按機床選擇f=0.7mm/r確定切削速度Vc采用查表法，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.12，切削速度v=170m/min.根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28,切削速度為Vc=170×1.15×0.8×0.83×1.18×0.89×0.94m/min=128m/minn=(1000Vc)/πd=(1000×128)/π×160r/min=255r/min按機床選擇n=250r/min實際切削速度Vc=πdn/1000m/min=π×160×250/1000m/min=125.6m/min車端面B時，Vc=π×150×250/1000m/min=117.8m/min②工序Ⅳ：鏜孔Φ90由《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導手冊》表15.62，鏜孔加工直徑余量取0.4mm，ap=5mm。進給量f=0.3mm/r確定其切削速度Vc=100m/minn=(1000Vc)/πD=(1000×100)/π×90r/min=353.7r/min則選取主軸轉(zhuǎn)速n=350r/min。則實際切削速度為Vc=π×90×350/1000m/min=98.9m/min③工序Ⅴ：車外圓面參照《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導手冊》粗車毛坯加工余量為4mm?粗車外圓面確定切削深度apap=（160-152）/2mm=4mm，只需一次進給。確定進給量f根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，在粗車鋼料、刀桿尺寸16mm×25mm、ap=3~5mm，以及工件直徑>100mm時，f=0.50.7mm/r按機床選擇f=0.7mm/r由機床選擇主軸轉(zhuǎn)速n=250r/min此時實際切削速度為：Vc=π×160×250/1000m/min=125.6m/min?半精車外圓面參照《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導手冊》表15.55，粗車外圓后半精車余量為1.2mm。確定切削深度apap=（152-150）/2mm=1，只需一次進給。確定進給量f半精加工進給量主要受表面粗糙度的限制。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.6，當表面粗糙度為Ra6.3um，刀尖圓弧半徑為1.0mm，v>50m/min時，f=0.550.65mm/r.按機床取f=0.5mm/rn=300r/minVc=π×152×250/1000m/min=143.2m/min④工序Ⅶ：鉆鉸孔φ12孔徑d=12mm，孔深30mm，通孔。鉆孔φ11mm，擴φ11.5mm，鉸孔φ12mm設(shè)備為Z3025型搖臂鉆床，選擇刀具為高速鋼麻花鉆頭、高速鋼擴孔鉆、高速鋼機用鉸刀。鉆頭其直徑為11mm。鉆頭集合形狀為修莫橫刃，β=30°、2φ=118°、2φ1=70°、ψ=50°。按加工要求，切削用量簡明手冊》表2.7，鉆孔進給量f1=0.3mm/r，擴孔進給量f2=0.63mm，鉸孔進給量f3=1.6mm/r.根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.16，鉆孔的切削速度v1=vtkV=20×0.75×0.84m/min=12.6m/minn1=(1000V1)/πd1=(1000×12.6)/π×12r/min=334.4r/min由Z3025搖臂鉆床選擇n1=330r/min。則鉆孔實際切削速度v1=π×11×330/1000m/min=11.4m/min擴孔轉(zhuǎn)速與鉆孔取為相同，即n2=330r/min。擴孔實際切削速度v2=π×11.5×330/1000m/min=11.9m/min鉸孔切削速度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.24，取v3=5m/min。n13=(1000V3)/πd3=(1000×5)/π×12r/min=83.3r/min根據(jù)Z3025搖臂鉆床主軸轉(zhuǎn)速選擇n3=85r/min。則實際切削速度V3=π×12×85/1000m/min=3.2m/min7、填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡(1)工藝過程綜合卡片簡要寫明各道工序，作為生產(chǎn)管理使用。(2)工藝卡片詳細說明整個工藝過程，作為指導工人生產(chǎn)和幫助管理人員、技術(shù)人員掌握整個零件加工過程的一種工藝文件，除寫明工序內(nèi)容外，還應(yīng)填寫工序所采用的切削用量和工裝設(shè)備名稱、代號等。(3)工序卡片用于指導工人進行生產(chǎn)的更為詳細的工藝文件，在大量生產(chǎn)的關(guān)鍵零件的關(guān)鍵工序才使用。①簡圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖表達。簡圖也可以只畫出與加工部位有關(guān)的局部視圖，除加工面、定位面夾緊面、主要輪廓面，其余線條可省略，以必需、明了為度。②被加工表面用粗實線（或紅線）表示，其余均用細實線。應(yīng)標明本工序的工序尺寸，公差及粗糙度要求。③定位、夾緊表面應(yīng)以規(guī)定的符號標明。工藝文件詳見表(4)檢驗工序卡片通過簡單的視圖表達檢驗方法，并用文字表達檢驗步驟，最后進行誤差分析。四、銑鉆床夾具設(shè)計1、機床夾具設(shè)計的基本要求和一般步驟(1)對專用夾具的基本要求①保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。②提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。③工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。④使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。⑤經(jīng)濟性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。(2)專用夾具設(shè)計步驟①明確設(shè)計任務(wù)與收集設(shè)計資料夾具設(shè)計的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計任務(wù)書，對工件進行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的結(jié)構(gòu)特點、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。其次是根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集有關(guān)資料，如機床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標準、部頒標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設(shè)計手冊等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計圖樣，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。②擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖Ⅰ、確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。Ⅱ、確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。Ⅲ、確定對刀或?qū)蚍桨?，設(shè)計對刀或?qū)蜓b置。Ⅳ、確定夾具與機床的連接方式，設(shè)計連接元件及安裝基面。Ⅴ、確定和設(shè)計其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等。Ⅵ、確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機床上的安裝方式。Ⅶ、繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術(shù)要求。2、進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應(yīng)進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較高的方案。3、審查方案與改進設(shè)計夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)根據(jù)他們的意見對夾具方案作進一步修改。4、繪制夾具裝配總圖夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標準繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、個種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達清楚。夾具總圖繪制順序如下：用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。標注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。編制夾具明細表及標題欄。左視圖5、繪制夾具零件圖左視圖夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。夾具零件圖如下圖所示6、鉆床專用夾具的設(shè)計(1)夾具的組成：定位部分、夾緊部分、對刀部分、導向部分、支撐部分和輔助部分。(2)工件定位的基本要求①位置正確；②位置準確。(3)工件以平面定位工件以平面定位時，一個平面上一般最多布置三個支撐點。這種情況通常適用于工件定位面相對工件總尺寸較大，并且被加工表面與該平面有尺寸精度和位置精度要求時。當工件定位面較工件總尺寸狹長，又要求限制一個轉(zhuǎn)動自由度，并且在一個方向上與被加工表面有尺寸和位置精度要求時，往往布置兩個支撐點。當工件定位面相對工件總尺寸很小，并且在一個方向上與被加工表面有位置尺寸精度要求時，往往只布置一個定位支撐點。工件以平面進行定位時，其定位元件有如下四種型式：固定支承、調(diào)節(jié)支承、浮動支承和輔助支承。其中，固定支承常有兩種：支承釘和支承板。選用工件以平面定位的定位元件時，應(yīng)注意定位平面的精度。精度越低，則接觸面積應(yīng)越小。因此，以毛基面或粗基面定位時，可采用支承釘；以精基面、特別是以大的精基面定位時，可采用支承板。(4)擬訂定位方案①定位方案根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點，其定位方案如下：底板限制了繞X、Y方向的轉(zhuǎn)動和Z方向上的移動；以中心孔作為定位基準，限制了X、Y、Z方向的移動三個自由度；用一個圓柱銷限制工件的Z軸旋轉(zhuǎn)。而半圓定位塊除了起定位工件作用，其主要功用是和圓柱銷一起定位鉆模板。從而限制了工件的六個自由度，根據(jù)“六點定位原理”，此工件在空間的位置唯一確定了。雖存在過定位但各定位塊共同定位了工件和鉆模板。經(jīng)過分析，得出如下結(jié)果：②定位誤差計算因為工件和夾具定位元件均有制造誤差，所以一批工件在夾具中地位后的位置將是變動的，即存在定位誤差。一批工件由于在夾具中定位而使得工序基準在沿工序尺寸方向上產(chǎn)生了位移，其可能最大的位移量叫做該工序尺寸的定位誤差，用符號ε表示。產(chǎn)生定位誤差的原因有如下兩方面：定位基準與工序基準不重合、定位基準位移。工件以平面定位時的定位誤差：基準位移誤差：因為定位元件的形狀以及定位元件各表面間的位置精度較高，因此在計算工件以平面定位的基準位移誤差時，通常可以忽略它們的影響?；鶞什恢睾险`差：可用作圖法求出因定位基準與工序基準不重合而引起工序基準在沿工序尺寸方向上的兩個極限位置，這兩個極限位置間距離之差及時基準不重合誤差?；蛘呃贸叽珂溤?，求各基準尺寸誤差之和，即為基準不重合誤差。總的定位誤差應(yīng)為基準位移誤差與基準不重合誤差之和。由于零件是以平面為基準定位，因此在銑削時會產(chǎn)生直線位移誤差。由于誤差對銑削平面的影響很小，可忽略不計。(5)夾緊裝置的設(shè)計夾緊裝置是夾具的重要組成部分，用于防止工件在切削力、自重及慣性力等作用下產(chǎn)生移動或振動，即保持工件定位后的正確位置。夾緊裝置大體分為動力裝置和夾緊機構(gòu)，夾緊機構(gòu)又可分為中間機構(gòu)和夾緊元件。螺紋夾緊機構(gòu)由于具有結(jié)果簡單，制造方便，夾緊行程不受限制，且夾緊可靠等優(yōu)點。雖夾緊動作緩慢，可采用一些結(jié)構(gòu)提高夾緊速度，因此應(yīng)用廣泛。螺旋壓板夾緊是一種應(yīng)用最為廣泛的夾緊機構(gòu)，其種類很多，有移動式壓板、回轉(zhuǎn)式壓板、掀開式壓板等等。(6)鉆模板①鉆套內(nèi)孔鉆套內(nèi)孔（又稱導向孔）直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，并采用基軸制間隙配合。鉆孔或擴孔時其公差取F7或F8，粗鉸時取G7，精鉸時取G6。若鉆套引導的是刀具的導柱部分，則可按基孔制的相應(yīng)配合選取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。②導向長度H如圖所示，鉆套的導向長度H對刀具的導向作用影響很大，H較大時，刀具在鉆套內(nèi)不易產(chǎn)生偏斜，但會加快刀具與鉆套的磨損；H過小時，則鉆孔時導向性不好。通常取導向長度H與其孔徑之比為：H/d=1~2.5。當加工精度要求較高或加工的孔徑較小時，由于所用的鉆頭剛性較差，則H/d值可取大些，如鉆孔直徑d<5mm時，應(yīng)取H/d≥2.5；如加工兩孔的距離公差為±0.05mm時，可取H/d=2.5~3.5。③排屑間隙h如圖7-61所示，排屑間隙h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。如果h太小，則切屑排出困難，會損傷加工表面，甚至還可能折斷鉆頭。如果h太大，則會使鉆頭的偏斜增大，影響被加工孔的位置精度。一般加工鑄鐵件時，h=(0.3~0.7)d；加工鋼件時，h=(0.7~1.5)d；式中d為所用鉆頭的直徑。對于位置精度要求很高的孔或在斜面上鉆孔時，可將h值取得盡量小些，甚至可以取為零。五、參考文獻[1]趙家齊，《機械制造工藝學課程設(shè)計指導書》，機械工業(yè)出版社，2021.10.

[2]李云，《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導手冊》，機械工業(yè)出版社，2021.8.[3]艾興、肖詩綱編，《切削用量簡明手冊》，機械工業(yè)出版社，1993.

[4]孟少龍，《機械加工工藝手冊》，機械工業(yè)出版社，1991.

[5]林文煥、陳本通編，《機床夾具設(shè)計》，國防工業(yè)出版社，1987.