機械制造技術(shù)課程設(shè)計-手臂機械加工工藝規(guī)程及車孔夾具設(shè)計

目錄TOC\o"1-3"\u前言 11、零件結(jié)構(gòu)精度分析 31.1零件結(jié)構(gòu)作用分析 31.2零件技術(shù)要求及精度尺寸分析 33、工藝規(guī)程的制定 43.1確定零件毛坯的制造形式 43.2加工基準的確定 53.3工藝路線的擬定及工藝方案分析 63.4各工序間的切削余量 74、切削參數(shù)計算 85、專用夾具設(shè)計 155.1夾具定位方案確定 155.2夾具體設(shè)計 165.3夾具定位誤差 175.4夾緊力計算 18總結(jié) 19致謝 21參考文獻 22全套圖紙加V信153893706或扣3346389411前言機械制造課程設(shè)計是在學完機械制造工藝學（包含機床夾具設(shè)計）和大部分專業(yè)課，并進行的生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的一個重要環(huán)節(jié)。這是我們在進行畢業(yè)之前對所學課程的一次深入的全面的總復(fù)習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此課程設(shè)計在大學幾年的學習中占有重要地位。根據(jù)本次課程設(shè)計要求，本次課設(shè)題目為“手臂”零件的工藝及專用夾具設(shè)計。首先根據(jù)題目要求繪制零件圖，熟悉了解零件的結(jié)構(gòu)及實際的應(yīng)用，分析零件的加工尺寸及精度。確定零件毛坯的制造形式；查閱相關(guān)資料，分析零件毛坯的尺寸；確定零件各加工尺寸的加工方式及切削余量，制定零件加工工藝流程，最終編寫工藝過程卡機工序卡；計算相關(guān)的切削參數(shù)；設(shè)計孔加工工序?qū)Ｓ脢A具，分析零件夾具得定位誤差及計算加工過程中的受力情況（計算夾緊力、切削力），繪制夾具裝配圖及夾具體零件圖。關(guān)鍵詞：“手臂”零件；毛坯；尺寸精度；工藝流程、切削參數(shù)、夾具設(shè)計、定位誤差、夾緊力計算、裝配圖。零件結(jié)構(gòu)精度分析零件結(jié)構(gòu)作用分析本次設(shè)計的題目為“手臂”零件工藝分析及孔夾具設(shè)計；本次零件結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，材料為HT200；根據(jù)零件名稱分析，該零件為某機械手或其它設(shè)備上的連接件，具體結(jié)構(gòu)見下圖：零件兩維圖零件技術(shù)要求及精度尺寸分析已知零件為“手臂”零件，材料為HT200，即為灰鐵材質(zhì)；根據(jù)零件圖紙分析，本次零件加工有面加工、孔加工、螺紋孔加工及斜面加工組成，具體加工要求如下：零件左面加工，要求厚度為10mm，粗糙渡按照Ra=6.3加工；零件側(cè)面孔6mm加工（通），據(jù)零件下面孔中心距離為110mm；零件下面孔加工，要求孔徑為?21mm、?32mm、?25mm保證各孔直徑及深度尺寸，螺紋孔M35X1.5mm加工，螺紋底端空刀槽加工，保證槽寬為3mm深度為直徑?38mm；孔?8mm加工（通），孔中心距零件上端面距離為36mm，孔端擴孔?22mm，深度保證2mm；零件上端端面加工，保證端面距孔?32mm中心距離為118mm；零件上端45度斜面加工（通），粗糙渡保證Ra=3.2。3、工藝規(guī)程的制定3.1確定零件毛坯的制造形式該零件材料為HT200，生產(chǎn)為批量生產(chǎn)零件。根據(jù)材料特性該材料鑄造性較好。查看零件圖分析，該零件尺寸不大、形狀比較簡單，沒有什么復(fù)雜的曲面，針對模型的制作也較為簡單，所以決定毛坯的制造形式為鑄造。根據(jù)《機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》表1-6，確定毛坯鑄造方法為模鑄形式進行毛坯的制造，鑄件制造精度在IT13以下。確定零件毛坯圖如下：零件毛坯圖3.2加工基準的確定基面的選擇是工藝規(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?；鶞实倪x擇：按有關(guān)基準的選擇原則:1）、選主要非加工表面原則；2）、余量均勻分配原則；3）、不重復(fù)使用原則；4）、便于工件裝夾原則。粗基準的選擇在機械加工工藝過程中，第一道工序所用的基準總是粗基準。在工藝方案中，第一道工序基準是下底面。所以可選擇下底面為粗基準。根據(jù)互為基準的原則，以下底面為粗基準加工上表面，再以上表面為基準加工下底面，如此可保證自身尺寸精度和極高的形狀精度。選擇下底面為粗基準也符合下面原則：選擇重要表面為粗基準。選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準。精基準的選擇精基準應(yīng)有利于保證加工精度，并使加工過程中操作方便。經(jīng)分析應(yīng)確定下底面為精基準。其符合以下原則：基準重合的原則。手臂零件的設(shè)計基準即為下底面所在的平面。精基準為設(shè)計基準，可以避免因基準不重合引起的誤差?；鶞式y(tǒng)一的原則。盡可能選擇統(tǒng)一的精基準來加工工件上的多個表面。工藝中有某些加工面即是以下底面為基準來加工的。3.3工藝路線的擬定及工藝方案分析零件的工藝路線的設(shè)定直接關(guān)系到加工過程是否流暢，影響加工過程的效率，同樣關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。工藝路線的擬定應(yīng)遵循降低勞動強度、降低成本為目的，盡量減少工藝步驟，縮短工藝路線。通過對本次零件的結(jié)構(gòu)及尺寸分析制定工藝流程如下：工序10：備料，鑄造毛坯；工序20：時效處理，人工時效處理；工序30：銑，銑底面至尺寸，保證厚度尺寸為10mm，粗糙渡Ra=6.3；工序40：銑，銑零件端面至尺寸，保證厚度尺寸距左端面為25mm，粗糙度為Ra=6.3；工序50：銑，銑零件上端面至尺寸，保證下端孔中心距離為118mm，粗糙度為Ra=6.3；工序60：車，1、車孔至尺寸，保證孔徑為21mm（通）；2、車孔至尺寸，保證孔徑為25mm，深度保證尺寸為20mm；3、車孔至尺寸，保證孔徑為32mm，深度保證19mm；4、車孔至尺寸，保證孔徑為33.5mm，深度保證11mm；5、車空刀槽至尺寸，保證尺寸為3x?38mm；6、車螺紋至尺寸，保證孔為M35x1.5mm；工序70：鉆，1、鉆孔直徑?8mm至尺寸（通）；2、孔端擴孔至尺寸?22mm，深度保證2mm；工序80：銑，銑零件上端斜面，保證寬度為25mm，斜面為45°，粗糙渡為Ra=3.2；工序90：鉆，鉆側(cè)面孔?6mm至尺寸（通）；工序100：清理，去除尖角毛刺、清洗、刷油；工序110：檢驗，按零件圖紙檢驗各加工尺寸。3.4各工序間的切削余量確定機械加工余量，結(jié)合零件成品要求及毛坯分析零件的機械加工余量，如下表各工序尺寸精度及加工余量及方式：表3.4零件機械加工余量表工序號工序名稱切削余量精度備注30銑2mmIT1240銑2mmIT1250銑2mmIT1260車1.25~7.75mmIT8~IT1270鉆4~7mmIT1280銑12.5mmIT1090鉆3mmIT10切削參數(shù)計算工序30：銑端面設(shè)備選用X53K型萬能銑床，根據(jù)本次切削端面寬度為45mm，所以刀具選用直徑?50mm端面銑刀；刃數(shù)為4；已知端面余量為2mm，表面粗糙度Ra=6.3，加工方式采用一刀的加工方式滿足零件要求。確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：粗切削：；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；每分鐘進給量：根據(jù)公式計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為銑削加工，切削部位長度為122mm，刀具采用直徑?50mm，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為50mm，即本次總切削量為122+50=172mm；根據(jù)公式計算得：；工序40：銑零件右端面設(shè)備選用X53K型萬能銑床，根據(jù)本次切削端面寬度為45mm，所以刀具選用直徑?50mm端面銑刀；刃數(shù)為4；已知端面余量為2mm，表面粗糙度Ra=6.3，加工方式采用一刀的加工方式滿足零件要求。確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：粗切削：；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；每分鐘進給量：根據(jù)公式計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為銑削加工，切削部位長度為50mm，刀具采用直徑?50mm，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為50mm，即本次總切削量為50+50=100mm；根據(jù)公式計算得：；工序50：銑零件右端面設(shè)備選用X53K型萬能銑床，根據(jù)本次切削端面寬度為45mm，所以刀具選用直徑?50mm端面銑刀；刃數(shù)為4；已知端面余量為2mm，表面粗糙度Ra=6.3，加工方式采用一刀的加工方式滿足零件要求。確定切削速度：查《切削用量簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：粗切削：；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；每分鐘進給量：根據(jù)公式計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為銑削加工，切削部位長度為25mm，刀具采用直徑?50mm，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為50mm，即本次總切削量為25+50=75mm；根據(jù)公式計算得：；工序60：車孔及螺紋根據(jù)本次加工工藝的加工方式，設(shè)備采用E-CA6140型數(shù)控車床，刀具采用成型內(nèi)徑車刀、螺紋車刀，根據(jù)毛坯及成品計算切削余量為1.25~7.75mm；1、車內(nèi)徑?21mm確定切削速度：查《切削簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：。計算主軸轉(zhuǎn)速：；根據(jù)設(shè)備及零件精度取轉(zhuǎn)速：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)公式；2、車內(nèi)徑?25mm確定切削速度：查《切削簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：。計算主軸轉(zhuǎn)速：；根據(jù)設(shè)備及零件精度取轉(zhuǎn)速：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)公式；3、車孔?32mm確定切削速度：查《切削簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：。計算主軸轉(zhuǎn)速：；根據(jù)設(shè)備及零件精度取轉(zhuǎn)速：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)公式；4、車孔?33.5mm確定切削速度：查《切削簡明手冊》得：切削速度為：；進給量為：。計算主軸轉(zhuǎn)速：；根據(jù)設(shè)備及零件精度取轉(zhuǎn)速：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)公式；5、車螺紋確定切削速度：查《切削簡明手冊》得：切削速度為：；根據(jù)螺紋要求螺距為1.5mm，進給量為：。計算主軸轉(zhuǎn)速：；根據(jù)設(shè)備及零件精度取轉(zhuǎn)速：；計算實際切削速度：；計算切削時間：根據(jù)公式；工序70：鉆孔設(shè)備選用Z525型鉆床；根據(jù)加工要求，本次采用鉆-攻方式加工，鉆頭采用?8mm硬質(zhì)合金鉆頭；擴孔采用直徑?22mm锪鉆。具體參數(shù)如下：1、鉆孔確定切削速度：根據(jù)《切削用量簡明手冊》得：切削速度為：；進給為：；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；取轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：根據(jù)公式計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次工藝安排及要求，鉆孔8mm為1孔，深度為10mm，查《切削用量簡明手冊》得本次加工過切量及入切量為10mm，根據(jù)公式計算切削時間為：；2、锪孔確定切削速度：根據(jù)《切削用量簡明手冊》得：切削速度為：；進給為采用手動進給；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；取轉(zhuǎn)速為：；專用夾具設(shè)計為提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動強度，需設(shè)計專用夾具。夾具設(shè)計的主要目的就是通過設(shè)計一個適當?shù)亩ㄎ谎b置或元件，使其與零件的定位基準相接觸，能夠限制住工件的自由度，從而實現(xiàn)定位。在進行夾具設(shè)計時，首先要確保所設(shè)計的夾具能夠達到零件的加工精度以及表面粗糙度的加工要求。其次，設(shè)計的夾具能夠提高工作效率。最后，在質(zhì)量和工作效率都能夠保障的的前提下最好能夠降低工件的生產(chǎn)成本。當然，我們同時也需要考慮到夾具的操作是否安全方便，5.1夾具定位方案確定根據(jù)本次課設(shè)要求，本次課設(shè)需設(shè)計孔21mm孔加工專用夾具。根據(jù)零件圖紙分析，本次孔與左端孔為同心孔，并且左端孔為螺紋孔，所以設(shè)備采用數(shù)控車床，作為本次加工的設(shè)備，夾具設(shè)計，采用v形塊與零件圓弧端定位，限制零件自由度，確定零件軸線，下端采用定位銷限制零件底面自由度，實現(xiàn)點定位，平面定位分為兩點，一位下平面，二為上平面，鎖緊采用側(cè)面螺釘推動零件下端軸進行所進，具體見下圖5.1夾具裝配圖：圖5.1夾具裝配圖5.2夾具體設(shè)計夾具體是一個夾具設(shè)計的主體，承載固定及支撐零件的作用，本次夾具體材料采用HT200材質(zhì)，該材質(zhì)鑄造簡單且不變形、易切削，如圖3.2夾具體零件圖：圖5.2夾具體設(shè)計5.3夾具定位誤差工件定位誤差主要包括兩方面：基準不重合誤差△B，基準位移誤差△Y。1）、基準不重合誤差（△B），指工序基準與定位基準不重合時，工序基準與定位基準之間的聯(lián)系尺寸（L0）在加工尺寸方向上的最大變動量，通常等于聯(lián)系尺寸(L0)的公差。2）、基準位移誤差（△Y），指由于定位元件的限位基面與一批工件的定位基面之間（即定位副）的配合間隙存在引起定位基準相對定位元件在加工尺寸方向上的最大位移變動量。根據(jù)定位誤差的組成，在分析、計算定位誤差（△D）大小時，就必須全面分析基準不重合誤差（△B）、基準位移誤差（△Y）是否都存在及其合成問題。定位誤差（△D）公式：定位基準與工序基準均為工件的外圓柱面的軸線，屬基準重合，故△B＝0；工件定位只存在基準位移誤差，。因此，△D1＝=0.037mm≤0.20x23=0.13mm。故此方案可行。5.4夾緊力計算1、夾緊裝置設(shè)計本次夾緊裝置采用螺桿推動下軸上端配合旋緊鎖緊，具體結(jié)構(gòu)見下圖：圖中1為楔形螺紋座；2為鎖緊軸；3為螺栓；4為螺母；2、夾緊力計算夾緊機構(gòu)利用螺紋座移動推動鎖緊軸進行夾緊工件進行加工。本次工序加工利用設(shè)備為專用機床。夾具鎖緊是利用的M12螺紋與螺母配合壓緊移動壓板來夾緊工件。本次計算夾緊力時，將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：式中—實際所需夾緊力（N）；—在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力；—安全系數(shù)，。夾緊力的計算：有效夾緊力Q-主動力L-螺桿作用長度-螺紋中徑-螺紋升角-螺桿與螺母之間的當量摩擦角-螺桿與工件間的摩擦角-螺桿與工件之間的當量摩擦角對于普通夾緊螺紋，取取，，已知螺桿中徑=10.77mm，L=80mm，取Q=40N代入上式得出3298.75N，夾緊力大于切削力，因此可以滿足夾緊的要求?？偨Y(jié)課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益非淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AutoCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我本次設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。致謝這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)