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機械制造課程設(shè)計說明書 題 目 設(shè)計“偏心套（插件槽）”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量4000件） 院(系)、部： 學生姓名： 指導教師： 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計“偏心套”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件） 內(nèi)容：1、 零件圖 1張 2、 毛坯圖 1張 3、 機械加工工藝規(guī)程 1套 4、 結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5、 結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6、 課程設(shè)計說明書 1份 班 級 學 生 學 號 指導教師 2008年12月 緒 論 機械制造工藝學課程設(shè)計使我們學完了大學的全部基礎(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)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 機械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程就是一個不斷的制造過程。因此，制造技術(shù)的重要性是不言而喻的，它有以下四個方面的意義。 1． 社會發(fā)展與制造技術(shù)密切相關(guān) 2． 制造技術(shù)是科學技術(shù)物化的基礎(chǔ) 3． 制造技術(shù)是所有工業(yè)的支柱 4． 制造技術(shù)國力和國防的后盾 機械制造工藝學課程設(shè)計是在學完了機械設(shè)計制造工藝學、進行了生產(chǎn)實習之后的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓練和準備。學生通過機械制造工藝學課程設(shè)計，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉： （1）能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的時間知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 （2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學生通過設(shè)計借據(jù)（或量具）的訓練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工的夾具的能力。 （3）學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。 就我個人而言，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)性訓練，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“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導 目 錄 序 言 1 1 零 件 的 分 析 2 1.1零件的作用 2 1.2 零件的工藝分析 2 2 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 3 2.1確定毛坯的制造形式 3 2.2基面的選擇 3 2.3制定工藝路線 3 2.4機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 2.5確定切削用量及基本工時 8 3 夾具設(shè)計 30 3.1問題的提出 30 3.2夾具設(shè)計 30 參考文獻 34 致 謝 35 序 言 機械制造工藝學課程設(shè)計是我們在學完大學的全部課程后進行的，是我們對大學三年的學習的一次深入的綜合性的總考核，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結(jié)合實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復雜程度零件（偏心套）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會。 因此，它在我們大學生活中占有重要地位。就我個人而言，我也希望通過這次設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性心理，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，對未來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 一、 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是偏心套（見附圖1）， 起偏心定位作用，精度要求很高。要以保證精度為準。 （二）零件的工藝分析 偏心套是一偏心回轉(zhuǎn)體零件,有兩組組加工表面,這兩組分別是Φ120外圓 ,，包括:兩個Φmm外圓及端面, Φ100的外圓面，尺寸為Φmm的內(nèi)圓柱面。 這兩組加工表面是位置度和自身的平面度和圓柱度都有很高的精度要求 ,可以先加工它的一端外圓,再借助專用夾具以這個外圓為定位基準加工另一端面,然后再加工其它加工表面. 二、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為GCr，由于零件年產(chǎn)量為10000件，已達到中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故采用鍛造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 (二)基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1） 粗基準的選擇 選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)的工序提供精基準。對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準（這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ120外圓柱面和端面作為粗基準。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達到完全定位。 2）精基準的選擇 主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 下料 棒料Φ120x165 鋸床 2 鍛造 Φ155xΦ45xΦ104 3 熱處理 正火 4 粗車 夾毛坯外圓粗車內(nèi)孔尺寸至Φ55，粗車端面見平即可車外圓至Φ145長45 C620 5 粗車 倒頭裝夾車外圓至Φ145與上工序接刀保證總長95，再距端面46mm處車Φ100圓至尺寸Φ102，槽寬6使槽寬外面的端面距外端面43 C620 6 精車 倒頭用三爪卡盤夾工件外圓找正，車內(nèi)孔尺寸至Φ59，精車另一端面保證總長92，并做標記，精車Φ100圓及兩內(nèi)側(cè)端面，是槽寬為8，保證槽外端面靠外端面的距離為42 C620 7 鉗 劃鍵槽線非標記面 8 插 已有標記的端面及外圓定位按線找正插鍵槽，保證尺寸60及鍵槽尺寸64-64.5 B5020 9 鉗 修銼鍵槽毛刺 10 精車 精車Φ59內(nèi)孔及鍵槽定位用專用偏心夾具裝夾工件車偏心尺寸Φ120至Φ121.5長42.5 C620專用工裝 11 精車 以精車Φ59內(nèi)孔及鍵槽定位用專用偏心夾具裝夾工件另一端車偏心尺寸Φ120至Φ121.5長42.5 C620專用工裝 12 熱處理 淬火HRC58-60 13 熱處理 冰冷處理 14 熱處理 回火 15 磨 用專用偏心夾具裝夾工件Φ121.5外圓出，按Φ59內(nèi)孔找正，磨內(nèi)園尺寸至Φ60 M2110A專用工裝 16 鉗 修銼鍵槽中氧化皮 17 磨 以Φ60為內(nèi)孔，鍵槽和一端面定位裝夾工件，磨外圓至圖樣尺寸，并靠模此端外端面，保證偏心盤的厚度40mm為41mm并保證總長91mm M2110A專用工裝 18 質(zhì)檢 檢驗各部分尺寸 19 入庫 （四）機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “法蘭盤”零件材料為HT250，硬度200HBS，毛坯重量約為2.23KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下： 1.Φmm外圓表面 外圓表面為IT6級，參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 精車外圓 1.5 121.5 0.017 Φ121.5 粗車外圓 1.5 130 +0.3 Φ130 毛坯 3 145 0.5 Φ145 2.外圓表面Φ60內(nèi)圓表面 參照《實用機械加工工藝手冊》確定各工序尺寸及加工余量 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 磨內(nèi)圓 0.3 59.7 Φ60 精車外圓 0.6 59.4 Φ59.4 半精車外圓 1.2 58.8 粗車內(nèi)圓 2 57 3. 2）精車余量：單邊為0.15mm（見《實用機械加工工藝手冊》中表3.2-2），精車公差既為零件公差-0.08； 3）半精車余量：單邊為0.6mm（見《實用機械加工工藝手冊》中表11-27），半精車公差的加工精度為IT9，因此可以知道本工序的加工公差為-0.12mm； 4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm； 粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級，因此，可以知道本工序的加工公差為-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實就是含義上的加工余量，實際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分； （五）確定切削用量及基本工時 工序 1 粗車Φ120端面及外圓柱面， 工件材料：HT200 δb=220MPa 模鑄 加工要求：車削Φ100mm端面及外圓柱面， 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 (1) 粗車Φ120mm端面 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為3+0..8 -0。7mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm 2) 進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當?shù)稐U尺寸為16×25 mm >3~5mm,以及工件直徑為120時，f =0.7~1.0mm/r 按C620車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min。現(xiàn)選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) (2) 粗車Φ120mm外圓柱面，同時應(yīng)檢驗機床功率及進給機構(gòu)強度 1) 切削深度，單邊余量Z=2mm,分二次切除。 2) 進給量，　根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r 3)計算切削速度　?。?32m/min 4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 420r/min 與420r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min現(xiàn)選取480r/min 所以實際切削速度　　== 5) 檢驗機床功率　 　　　　　　　　　＝ 　　　　　其中?。?985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15， ===0.63 =0.61 =29851.00.51500.630.89=1122.4(N) 切削時消耗功率＝＝＝2.81(KW) C620主電機功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機床功率足夠，可以正常加工。 　　6) 校驗機床進給系統(tǒng)強度　已知主切削力＝1122.4N.徑向切削力 ＝ 其中?。?940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3， ===0.59 =0.5 所以 =19401.50.51500.590.5=203(N) 而軸向切削力 ＝ 其中?。?880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4， ===0.34 =1.17 軸向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N) 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N 而機床縱向進給機床可承受的最大縱向力為3530N(見《切削手冊》表1.30)故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 　　7)切削工時　　　t=　 　　其中l(wèi)=10mm 　 =4mm =2mm 所以　　　　t=＝0.1min (3)面 1) 切削深度。單邊余量Z==30mm.分15次切除 2) 進給量　根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.9mm/r 3) 計算切削速度　　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù) =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=126m/min 4) 確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 378r/min 與378r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min?，F(xiàn)選取=400r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=1.25(min) 工序 2 粗車Φ60端面及外圓柱面， 機床：C620臥式車床 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸1625mm,=90,=15, =12,=0.5mm 工序 5 半精車Φ100的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ90的外圓柱面，車Φ100、Φ90外圓柱面上的倒角，車Φ45兩端過渡圓弧，車Φ20孔的左端倒角 (1) 半精車Φ120mm端面 粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 .取f＝0.5mm/r 機床主軸轉(zhuǎn)速＝480r/min 所以切削工時　tm==＝0.44（min） (2) 半精車Φ120mm外圓柱面 　　粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外都相同，故其余在此省略 　　進給量f 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主軸轉(zhuǎn)速 n=480r/min 所以切削工時　　t==0.17min (3) 半精車Φ100面 粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。 進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表2.4-2.取f＝0.5mm/r 機床主軸轉(zhuǎn)速＝400r/min 　 t=i ;其中l(wèi)=30mm t=i=15=2.25(min) (2)精車Φ120mm外圓柱面 　　粗精加工的切削用量除了進給量和切削深度外都相同，故其余在此省略 進給量f 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主軸轉(zhuǎn)速 n=480r/min 所以切削工時　　t==0.33 min ( 工序 8 精車Φ45的外圓，精車Φ90的端面 (1) 精車Φmm內(nèi)圓柱面 1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm 分1次切除。 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=96m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 585r/min 與585r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。 所以實際切削速度 == 5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=41mm; =4mm; =0mm; t=i==0.75(min) 工序 8 磨Φ60內(nèi)圓柱面和Φ120的外圓柱面 (1) 磨Φ120mm外圓柱面 機床　MQ1350A輕型外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　?。?8m/min 縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　　＝0.0157mm/st 　 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 　　　?。?.55(min) (2) 磨Φ60mm內(nèi)圓柱面 機床　M2110A輕型外圓磨床 1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　?。?8m/min 縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.0157mm/st 　 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 　　　?。?.3(min) 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 砂輪輪速n=1500r/min (見機床說明書)　 v=27.5m/s 工件速度　　　?。?0m/min 軸向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.015mm/st 3)切削工時　　 式中　D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量 K---系數(shù) V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進給量 --工作臺往返一次砂輪徑向進給量 　　　?。?.53(min) 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)，一并填入機械加工工藝綜合卡片，見所附卡片。 三、夾具設(shè)計 （一）問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設(shè)計專用夾具。 本次設(shè)計加工φ64.5寬20的鍵槽的插床夾具，本夾具將用于B5020插床上，刀具材料為高速鋼。 利用本夾具主要用來加工φ64.5寬20的鍵槽，這個外圓柱面的粗糙度要求為3.2，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間和保證精度上，同時兼顧提高生產(chǎn)率。 （二）、夾具設(shè)計 ⒈定位基準的選擇 　　由零件圖知，φ120mm的外圓對孔對φ60mm的內(nèi)圓段一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ120mm外圓端面和外圓面為主要定位基準面，以壓板作為壓緊，由于插床的力是垂直的，所以之限制片面方向的3個自由度和二個旋轉(zhuǎn)由度就可以了，，因此這一定位方案可行。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，采用用外圓面定位和端面定位。 ⒉切削力及夾緊力計算 查表1-2-7文獻[1]， 摩擦系數(shù)查[4]表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ， 式中 K————基本安全系數(shù)1.5； K————加工狀態(tài)系數(shù)1.2； K————刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻[4]表3-20查得； K————切削特點系數(shù)1.0； K————考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。 L=20mm, H=42mm, l=34mm ⒊定位誤差分析 夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對φ60mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。插鍵槽，以外圓和端面定位，定位夾緊可靠，裝卸方便快速，適合大批量生產(chǎn)。 ⒋夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，裝夾零件時直接以外圓定位裝夾到底做坐上，調(diào)整好后用夾具壓緊，零件圖、零件毛坯圖和零件圖見隨附圖。 陜西理工大學 參考資料 1、王光斗、王春福主編．機床夾具設(shè)計手冊．上海：上?？茖W技術(shù)出版社 2、趙家齊主編．機械制造工藝學課程設(shè)計指導書．北京：機械工業(yè)出版社 3、孫巳德主編．機床夾具圖冊．北京：機械工業(yè)出版社 4、李慶余主編．機械制造裝備設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社 5、王先逵主編．機械制造工藝學．北京：機械工業(yè)出版社 致 謝 感謝王彤老師在本次課程設(shè)計期間給予我的指導和幫助。由于個人能力所限，本設(shè)計難免存在缺點和錯誤，以及許多不足之處，懇請老師批評指正。