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（廠名） 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 鉆 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 立式鉆 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆φ13孔至φ12 專用夾具、麻花鉆、游標卡尺 750 33.16 0.32 24 1 2 擴φ13孔至φ13 專用夾具、擴孔鉆、游標卡尺 530 19.97 0.5 24 1 3 鉸φ13孔 專用夾具、鉸刀、游標卡尺 10 　 2 24 1 4 擴孔至φ13.8 專用夾具、擴孔鉆、游標卡尺 530 19.97 0.5 34 1 5 擴孔至φ16 專用夾具、擴孔鉆、游標卡尺 530 19.97 0.5 2 1 設 計（日 期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 （廠名） 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 序 號 工 序 名 稱 工 序 內 容 車間 工段; 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 車 車大端兩端面，車φ60孔 C620-1車床 專用夾具、車刀、游標卡尺 2 銑 銑小端兩端面 X52 專用夾具、端銑刀、游標卡尺 3 鉆 鉆、擴φ12孔 Z525 專用夾具、麻花鉆、游標卡尺 4 銑 銑方槽 X52 專用夾具、立銑刀、游標卡尺 5 銑 以φ60孔，φ12孔與端面一面兩銷，銑三個凸臺 X52 專用夾具、端銑刀、游標卡尺 6 鉆 鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16的孔 Z525 專用夾具、麻花鉆、游標卡尺 7 鉆 鉆、攻M10螺紋 Z525 專用夾具、麻花鉆、絲錐、游標卡尺 8 鉆 鉆、擴、鉸5×φ4.3 Z525 專用夾具、麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、游標卡尺 9 鉆 攻Rc1/8錐孔 Z525 專用夾具、麻花鉆、絲錐、游標卡尺 10 鉗 去毛刺 11 檢驗 終檢 ` 設 計（日 期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） `標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機制工藝及工裝夾具 課程設計說明書 設計題目 調整臂外殼零件的機械加工工藝規(guī)程 及鉆孔專用夾具設計 下屬學院 機械工程及自動化學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 姓 名 指導教師 2019 年 月 日 摘 要 調整臂外殼的加工工藝及專用夾具設計，考慮到零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄造。調整臂外殼的主要加工面是調整臂的幾個端面、方槽和孔，由于面的加工精度要比孔的加工精度容易保證。因此，采用先面后孔的原則，以保證加工精度。該設計中，應先以大端外圓加工出兩端面，再以該基準面加工小段端面和相應的孔。在其余工序中，均以此孔與端面為定位基準，加工調整臂的孔、槽和一些端面，在整個加工過程中，用到了車床、銑床和鉆床。為了加工精確快速，特別設計了銑側面、鏜孔和銑槽的專用夾具，并對它們的定位都采用了一面兩銷定位。由于該零件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此，夾緊方式都采用手動夾緊，它的夾緊方式簡單，機構的設計更為方便，滿足夾緊要求。 關鍵詞：毛坯；加工工序；切削用量；專用夾具，裝夾； III Abstract Adjusting arm housing processing technology and special fixture design，Taking into account the parts in the machine is not running during the hardest hit, spare parts and relatively simple structure, so select the cast. Adjusting arm housing the main processing area is to adjust a few arm end, square slots and openings, due to surface precision machining accuracy than the hole is hard to guarantee. Therefore, using the principles of the hole after the first plane to ensure accuracy.?The design should be the first to be processed into both ends of the big end of cylindrical surface, then the base-level face processing in short sections and the corresponding hole. In the remaining processes are positioning this as the base hole and face processing adjustment arm holes, slots, and some face in the whole process, the use of the lathe, milling and drilling. In order to precise and rapid processing, specially designed side milling, boring and milling slot fixture, and their positioning have adopted the two side pin positioning. As the size of the parts is not required clamping force is not big. Therefore, the clamping means are manually clamped, clamping it simple, more convenient for the design of institutions to meet the clamping requirements. Key words: rough；processing technology；a dedicated fixture； positioning； clamping； 目 錄 摘 要 II Abstract III 第1章 前言 1 第2章 零件的分析 2 2.1 零件的作用 2 2.2零件的技術要求 2 2.3零件的工藝分析 2 2.4生產類型的確定 3 第3章 毛坯的確定 4 3.1 毛坯制造形式及結構的確定 4 3.2 毛坯的尺寸公差和機械加工余量 4 3.3 繪制毛坯圖 6 第4章 擬定加工工藝路線 7 4.1基準的選擇 7 4.2 加工工藝路線的確定 7 第5章 切削用量及切削時間的確定 10 第6章 夾具設計 13 6.1 設計類型及機床選擇 13 6.2 定位方案的確定 13 6.3 夾緊方案的確定 14 6.4定位誤差分析 14 6.5切削力和夾緊力的計算 15 6.6 夾具設計簡要操作說明 16 設計小結 17 參考文獻 18 第1章 前言 隨著科學技術的進步和生產力的發(fā)展，要求機械工業(yè)不斷提供先進的技術設備，加之市場需求的變化多端，產品更新?lián)Q代的周期越來越短，多品種、小批量生產的比例在提高。這樣，傳統(tǒng)的生產技術準備工作，很不適應新的生產特點。為了適應機械工業(yè)又好又快發(fā)展的需要，機床夾具的設計與制造技術也必須與時俱進，要求企業(yè)的高級技能人才能不斷設計出構思合理、結構準確、工藝精良的夾具。所以，在大學畢業(yè)之前，選擇簡單的夾具設計，希望通過此次設計，在過程中希望得到以下訓練： （1）運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，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，保證零件的加工質量。 （2）提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效，省力，經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。 （3）學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。 （4）熟悉零件的工藝制定，和有關計算。 這次設計是在學完大學的全部課程之后進行的，畢業(yè)設計對所學各課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，設計是大學至關重要的一環(huán)。本設計就汽車的前調整臂的外殼的工藝規(guī)程及其加工過程中的專用夾具進行設計，由于作者的能力有限，設計難免存在不足和錯誤，懇請各位老師給予指教，在此致謝！ 5 第2章 零件的分析 2.1 零件的作用 CA10B解放牌汽車前剎車調整臂外殼，主要是對前剎車調整臂進行支撐保護。 圖2.1零件圖 2.2零件的技術要求 1. 鑄造起模斜度不大于2%d。 2. 鑄件無缺陷。 3. 未注明鑄造圓角半徑R3。 2.3零件的工藝分析 零件加工過程中，要保證側孔φ13.8，φ13，φ16在同一個中心線上，中心軸線距定位基準φ60孔為39.5±0.2的位置精度要求；另外，上端R11孔對右側凸臺端面有70±0.25的位置精度要求；零件大端兩側端面相對中心線有的尺寸要求等。 2.4生產類型的確定 根據設計要求可知：Q=5000臺/年，且零件總體尺寸適中，為輕型零件，不防設該零件的備品率為4%，機械加工的廢品率為1%，現(xiàn)在定制該殼體零件的生產規(guī)模。 式中 N：零件的生產綱領； Q：產品的生產綱領，Q=5000件/年； n: 每一產品中包含該零件的數量 n=1； α：零件的備品率，一般情況下為α=3%～5% 取4% β：零件的平均廢品率，取β=1； 已知該產品為小型機械，根據《機械設計制造工藝設計簡明手冊》生產類型與生產綱領的關系，可確定其生產類型為中批量生產。 第3章 毛坯的確定 3.1 毛坯制造形式及結構的確定 毛坯的甚至一般也只要一下幾個方面：鍛件、鑄件、焊接件、型材。在選擇毛坯時應考慮以下因素: （1）加工余量不足、零件材料不足、對材料組織性能的要求:設計圖紙中規(guī)定的零件材料在很大程度上決定了坯料的類型。例如，鑄鐵零件必須鑄造才能產生毛坯。對于鋼件，在選擇毛坯時應考慮材料的力學性能。例如，應該盡可能選擇鍛件或焊接件，以確保制造高壓閥門的材料具有良好的機械性能。 （2）零件的結構形狀和尺寸:零件的外形和結構是對毛坯的形狀最大的影響因素，比如結構很復雜的零件那就需要進行鑄造。大尺寸閥體可在砂模中澆注，小尺寸閥體可在投資模中澆注。 （3）跟生產規(guī)模不同：零件的生產要求越大，就需要我們用更加高效和精準度高的制造方式進行，可以提高經濟效益。 （4）根據實際生產條件：要分析設計生產過程中的實際現(xiàn)場的情況，生產車間有什么設備和方法，最好是用較先進方式進行毛坯的生產。 零件的材料為KT350,零件承受的沖擊載荷不是很大，且零件的輪廓尺寸較大，結構較為復雜，又為大批量生產，而且表面粗糙度質量要求也不是很高，故可采用鑄件，以提高生產效率和效益。 3.2 毛坯的尺寸公差和機械加工余量 CA10B解放牌汽車前剎車調整臂外殼的材料為KT350，σb =350MPa，毛坯重量2.5kg，生產類型為中批量，鑄造毛坯。 試確定各加工表面的機械加工余量及毛坯尺寸如下： 1） 非加工表面 考慮其零件非加工表面，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造可成。 2） 大端端面及小端端面沿軸線方向的加工余量 查《機械制造技術基礎課程設計指南》（以下稱《設計指南》）表5-4，取鑄件的機械加工余量等級為F時的機械加工余量RAM均為1.5mm；查表5-1取公差等級為CT11，再查表5-3得出尺寸公差CT為3.6mm。 由《設計指南》表達式5-1,5-2,5-3；則毛坯鑄造時，工件兩側總共需要的留出的金屬余量(雙側加工) ΔR=2RAM+CT/2= 21.5+3.6/2=4.8mm，以單側為2.4mm余量加工，單側工序余量如下： 粗車：2mm； 半精車：0.4mm； 3） 內孔φ60（已鑄φ50孔），φ12（已鑄φ6孔） 仿照2），查《設計指南》，得鑄件留出的金屬余量(雙側加工) φ60是10mm，φ12是6mm；現(xiàn)制定單側工序余量如下： ① φ60 粗車 ： 3.5mm； 半精車 ：1.5mm； ② φ12 鉆 ： 2.5mm； 擴： 0.5mm； 鉸： 0 mm； 4） 方槽 同上，取方槽端面鑄造余量為2.5mm，工序余量 如下： 粗銑：2 mm； 半精銑：0.5 mm； 5） 三個凸臺 同上，取凸臺的鑄造加工余量均為2mm， 則工序余量如下： 粗銑：1.5 mm； 半精銑：0.5 mm； 6）其他尺寸直接鑄造得到 由于零件的粗糙度要求不是很高，且為中批量生產，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時都應按調整法加工方式予以確認。 3.3 繪制毛坯圖 使用CAD制圖軟件對毛坯圖進行繪制，毛坯圖如下： 圖3.2毛坯圖 第4章 擬定加工工藝路線 4.1基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，對零件的生產是非常重要。 1） 粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則，應選取盡量不加工的表面為粗基準，故選用R41外圓面及大端端面為粗基準。以V型塊定位并進行壓緊。 2） 精基準的選擇 粗加工進行后，以一端端面為精基準，加工另一側端面。仍然以外圓用V型塊定位，加工一側端面和內孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 4.2 加工工藝路線的確定 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術要求能得到合理的保證，在生產綱領已確定為大批量生產的條件下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外還應當考慮經濟效果，以便生產成本盡量降低。 1）工藝路線方案一 工序1 粗,精車φ60孔, φ60孔前后兩端面； 工序2 粗、精車φ60孔左右兩端面； 工序3 鉆、擴、鉸φ12孔,鉆、鉸5×φ4.3孔； 工序4 粗、精車φ12孔前后兩端面； 工序5 粗、精車φ60孔上方槽內表面,鉆、鉸M10X25螺孔；. 工序6 擴、鉸φ13.8孔、鉆、擴、鉸φ16孔,φ13孔； 工序7 鉆鉸Rc1/8錐孔； 工序8 去毛刺，檢查。 按此工藝加工不太合理，我們知道對于一般零件采用基準先行原則應該先加工面后加工孔，才可滿足零件的加工要求，因此換方案如下： 2）工藝路線方案二 工序1 粗車大端前后兩端面； 工序2 精車φ12孔前后端面； 工序3 粗車大端左右兩端面； 工序4 鉆、擴、鉸φ12孔； 工序5 鉆、擴、鉸5×φ4.3孔； 工序6 鉆、擴、鉸φ60孔； 工序7 粗車、精車槽端面； 工序8 車螺紋孔頂面，鉆攻M10螺紋； 工序9 鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16孔； 工序10 攻Rc 1/8錐孔； 工序11 去毛刺，檢驗。 此方案較上述方案更加合理了，但是仍有些不足，例如前幾個工序裝夾反復次數較多，生產效率較低，影響經濟效益，不適合大批量生產；工序6中的φ60孔，由于鑄件孔徑已經達到φ50，直徑較大，而精度要求不高，用車削即可。特此修改如下： 3）工藝路線方案三 工序1 車大端兩端面； 車φ60孔，采用C620-1車床，使用專用夾具； 工序2 銑小端兩端面； 工序3 鉆、擴φ12孔； 工序4 一面兩銷，銑方槽； 工序5 以φ60孔，φ12孔與端面一面兩銷，銑三個凸臺； 工序6 一面兩銷，鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16的孔； 工序7 鉆、攻M10螺紋； 工序8 一面兩銷，鉆、擴、鉸5×φ4.3； 工序9 攻Rc 1/8錐孔； 工序10 去毛刺； 工序11 檢驗。 此工藝路線裝夾重復次數少，加工工序能夠滿足零件的生產要求，生產效率較高，適合大批量生產，就此采用。 第5章 切削用量及切削時間的確定 工序：鉆、擴、鉸φ13、φ13.8、φ16的孔 工步一： 鉆孔φ12 1. 確定進給量 由《設計指南》表5-127可查，當鑄鐵的σb>200Pb，選d=12時，則每轉進給量f=0.31-0.39mm/r?，F(xiàn)根據《設計指南》表5-66，選擇Z535鉆床的進給量為0.32mm/r。 2. 確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《工藝手冊》）為0.6mm，壽命。 3. 確定切削速度 根據《設計指南》表5-134，取切削速度v=45m/min，所以鉆床的轉速 根據《設計指南》表5-65可選Z535的轉速接近1302.8r/min的是750r/min，則實際的切削速度v=33.16m/min。 (3) 基本工時 工步二： 擴孔至φ13。 (1) 切削用量 1. 確定進給量 查《設計指南》表5-129，擴孔進給量為：，并由《設計指南》表5-133，最終選定機床進給量為：。 2. 確定切削速度 根據=，則主軸的轉速為，按《設計指南》表5-65取n=530r/min，則實際切削速度為v=19.97m/min。 (2) 基本工時 工步三： 鉸孔 選高速鋼鉸刀 n=100r/min f=2mm/min d=12.94mm 工步四：擴孔至φ13.8。 (1) 切削用量 1. 確定進給量 查《設計指南》表5-129，擴孔進給量為：，并由《設計指南》表5-133，最終選定機床進給量為：。 2. 確定切削速度 根據=，則主軸的轉速為，按《設計指南》表5-65取n=530r/min，則實際切削速度為v=19.97m/min。 (2) 基本工時 3) 鉸孔 ：選高速鋼鉸刀 n=100r/min f=2mm/min d=13.6mm 工步五： 擴孔至φ16。 (1) 切削用量 1. 確定進給量 查《設計指南》表5-129，擴孔進給量為：，并由《設計指南》表5-133，最終選定機床進給量為：。 2. 確定切削速度 根據=，則主軸的轉速為，按《設計指南》表5-65取n=530r/min，則實際切削速度為v=19.97m/min。 (2) 基本工時 17 第6章 夾具設計 6.1 設計類型及機床選擇 由指導老師的分配了工序鉆φ13的孔的鉆床床夾具。 根據本次設計要求，設計一套鉆孔的專用夾具。選用Z525立式鉆床（如下圖）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴孔、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6.1立式鉆床 6.2 定位方案的確定 選擇定位面時應該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對應的裝夾位置應該結構牢固，在裝夾時保證不得有變形現(xiàn)象。 在本次鉆床夾具設計中，盡可能的選用工序基準為定位基準，即遵循所謂的基準重合原則。當用多個表面定位時，應選擇其中一個較大的表面為主要定位基準，有利于工件裝夾的平穩(wěn)，保證夾具能有效夾緊以及保證工件不至于變形等。本次鉆床夾具設計中，根據在制訂工藝規(guī)程所選用的定位基準，用底面和Φ60孔作為定位基準。 定位元件限制不定度分析：任何物體在空間上確定位置需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉自由度。對于本次設計的鉆孔夾具，芯軸作為定位元件，芯軸軸肩端面限制兩個旋轉自由度和一個移動自由度，芯軸外圓限制兩個移動自由度，菱形銷限制一個旋轉自由度，這個時候，空間的6個自由度全部限制，零件完全定位。 6.3 夾緊方案的確定 設計夾緊裝置應遵循以下原則：工件不移動原則；工件不變形原則；工件不振動原則；安全可靠原則；經濟實用原則； 從夾具圖上可以看出，零件只有在水平移動方向有偏移的趨勢，所以我們考慮夾緊這個位置就能完成零件的夾緊。 夾緊元件有：開口墊圈、六角螺母。 圖6.2 夾緊機構 6.4定位誤差分析 內孔及端面表面定位，工件定位面是內孔表面，定位元件的定位工作面是芯軸的外圓，定位基準是外圓中心線，當工件外圓直徑發(fā)生變化時其中心線在芯軸對稱面上上下移動。定位誤差計算如下： △jb=1/2T(d)=1/2x0.022=0.011 △db=0.707(Td)=0.707x0.022=0.016 △dw=△db-△jb=0.005 分析計算孔中心線與側板中心線的重合度誤差： △jb=0 △db=0 △dw=0 6.5切削力和夾緊力的計算 采用的是高速鋼鉆頭，故而進給力計算公式 查《現(xiàn)代機床夾具設計》表4-19得： 式中 ——鉆削進給力（N）； ——修正系數； ——鉆頭直徑（mm）； ——系數，由被加工的材料性質和鉆削條件決定。 此工序鉆Ф8.2mm孔，由文獻查表得安全系數為： 所以， 鉆削力為： 中其他參數查表得： 所以 ， 6.6 夾具設計簡要操作說明 螺母的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。這樣就大大的提高了生產效率，適合于批量生產。 將零件內孔與定位芯軸放置到一起，旋轉零件，使零件孔與菱形銷接觸，此時完成零件的定位，擰緊螺母使螺母壓緊開口墊圈，夾緊零件。加工完成后，松動螺母，使開口墊圈活動后取下開口墊圈，取出零件。 圖6.3 裝配圖 設計小結 通過此次設計，可以提高綜合運用知識的能力，其中包括看圖、繪圖、設計計算、查閱手冊等諸多在機械設計制造行業(yè)必備的基本能力，畢業(yè)設計對于今后的學習和工作都是一次難得的演練。通過對前調整臂外殼工藝規(guī)程及其專用家具的設計，我對零件的工藝加工、工序設計以及夾具設計的方法和步驟有了深入的了解，自己感覺收獲頗豐。 本次設計不全是是我個人獨立完成的，而是在老師的悉心指導和幫助下完成的。由于我的機械專業(yè)知識有限，實踐經驗更顯空白，所以在設計中常常碰到阻礙，是在老師不厭其煩的指教和引導下，我才能順利完成任務。老師的循循善誘，已經讓我欽佩不已，而老師嚴謹的治學態(tài)度更是讓我倍受教益。在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同學們的協(xié)作和幫助，使我能按時順利地完成設計。 參考文獻 [1] 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 [2] 機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 [3] 機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 [4] 機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上海科學技術出版社出版，1990年 [5] 金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 [6] 機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 [7] 吳拓，方瓊珊，機械制造工藝與機床夾具課題設計指導[M].北京：機械工業(yè)出版社,2015