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1、內(nèi)蒙古科技大學 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目：方刀架零件的機械加工工藝 規(guī)程及夾具設計 設計者： 指導教師： 2014年6 月 16 內(nèi)蒙古科技大學 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：方刀架零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具 設計 張 張 套 張 張 份 內(nèi)容：1、零件圖 1 2 、毛坯圖 1 3 、機械加工工藝規(guī)程 1 4 、夾具結構設計裝配圖 1 5 、夾具結構設計零件圖 1 6 、課程設計說明書 1 班 級 學 號 學 生 指導教師: 2014年6 月 日 一 序 百 機械工業(yè)是一種基本工業(yè)

2、形式，對于我們國家來說，它關系到國計民 生的方方面面。近年來機械工業(yè)領域向著高精度、高質量、高效率、低成 本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展， 其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提勞 動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞 動條件，如何設計好夾具則成了機械制造的一項重要任務。 機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀 具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進行。 機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設計中的特點

3、： 1. 夾具的設計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。 2. 專用夾具的設計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 3. 確保產(chǎn)品加工質量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設計工作的主要 任務，加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者 主要用夾具來保證。 4. 夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計一個 好的夾具可以減少廢品率。 因此，夾具設計要保證以下幾個條件： 1. 夾具的結構應與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應。 2. 保證工件的精度。 3. 保證使用方便與安全。 4. 正確處理作用力的平衡問題。 5. 注意結構的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助 工具、刀具

4、、量具之間的聯(lián)系。 6. 在機械制造中，為了適應新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此 ，夾具計過 程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢： (1)發(fā)展通用夾具的新品種 A.由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度 通用夾具。 B.廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效 率。 (2)發(fā)展調(diào)整式夾具 (3)推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。 (4)加強專用夾具的標準化和規(guī)范化。 (5)大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 (6)采用新結構、新工藝、新材料來設計和制造夾具。 本設計屬于工藝夾具設計范圍，機械加工工藝設計在零件的加工制造過程 中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著

5、零件的加工質量及生產(chǎn)成 本，在設計中為了適應中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在 設計中所采用的零件盡量采用標準件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術 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。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工 作進行一次適應性的訓練，希望在設計中能鍛煉自己分析問題、解決問題 的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎。 由于個人能力所限，設計尚有許多不

6、足之處，希望各位老師給予指 零件的分析 (一)零件的作用 方刀架的作用是通過用螺釘?shù)木o固作用在機床上快速的實現(xiàn)車刀固 定，夾緊、轉換，為車工提供方便，同時也節(jié)省了大量的輔助時間，大大 提高了生產(chǎn)效率。 (二)零件的工藝分析 從方刀架這個零件所給零件圖可以看出，其主要有兩組加工表面， 且它們之間有一定的位置要求。現(xiàn)將這兩組表面分述如下： 1、以左端面為加工表面 這一組加工表面包括： 4個直徑為 ①15mm的螺栓孔，尺寸為 ①25mm的孔。 2、以右端面為加工表面 這一組的加工表面包括：8個①12mm的螺紋通孔，尺寸為 ①35的 孔及倒角。 這兩組加工表面之間有著一定的位置

7、要求，主要是： (1)兩軸孔之間的平行度為0.008; (2)左端面相對于孔 ①25mm表面的垂直度為0.015,左端面的平 面度為0.008; (3)定位銷孔對軸孔的平行度為0.01。 三 工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為鋼，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸 135mmM 135mmM 82mm,可以采用鍛件，這樣可以方便快捷的進行生產(chǎn)， 提高生產(chǎn)率。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合 理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。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廢，使生產(chǎn)無

8、法正常 進行。 粗基準的選擇：粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工表面 與非加工面（作為粗基準的非加工面）的位置關系具有重要影響。 A C 如圖1所示，零件的毛坯鍛造時其兩端面難免有平行度的誤差。加工 時若以小端面 A作為粗基準定位，則加工后大端面 C能夠與小端面平 行，可以保證零件壁厚均勻，但卻保證不了 A、B兩面的厚度及B、C兩 面的厚度；若以大端面 C作為粗基準定位，A面作為非配合表面的要求不 高，這樣以配合表面作為基準可以提高零件的精度，滿足要求。由上面的 分析可知，我們要加工的零件必須保證壁厚均勻，對加工余量沒有特殊要 求，所以可以選擇以大端面做為粗基準。

9、精基準的選擇：選擇精基準時，應重點考慮如何減少工件的定位誤 差，保證加工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。有任務書中給定 的零件圖上可以看出零件的設計基準是左端面，如果我們選擇左端面做為 精基準，符合基準重合的原則，同時又可以保證右端面和壓刀槽端面的精 度要求，符合基準統(tǒng)一的原則，而且裝夾也很便。故選擇左端面作為精基 準。 （三）制定工藝路線 擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設計的關鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對零件 的加工質量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度，都有很大影響。通 常情況下，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 及位置精度等技術 能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定

10、為中批生產(chǎn)的 條件下，可以考慮采用萬能性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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。 1 .工藝路線方案一 工序1:粗車右端面。 工序2:粗車左端面。 工序3:半精銃右端面。 工序4:半精銃左端面。 工序5:鉆、鍵 ①25mm孔及倒角1.5父45二。 工序6:磨 ①25mm孔及左端面定位，磨右端面保證尺寸 39mm。 工序7:以右端面定位，磨左端面保證尺寸 72m咻口 18mm 工序8:以①25mm孔及左端面定位，磨四側，保證尺寸。 工序9:鉆、擴4一①15mm的孔。 工序10:鉆8一①10mm的螺栓孔，攻絲。

11、 工序11:鉆擴 ①10mm,其入口深18mm處，擴至 ①10.2mm，攻螺紋 M-12—6H。 工序12:終檢。 2 .工藝路線方案二 工序1:粗銃左端面。 工序2:粗銃右端面，半精銃右端面，倒角 1.5父45： 工序3:精銃左端面，倒角1.5父45 o 工序4:鉆通孔 ①22mml鏈 ①35mm孔，切內(nèi)槽 ①38mm< 2mm,倒 角。粗鏈①25mm孔，精鏈，金剛鎮(zhèn)孔 ①25+；021mm至圖樣尺寸。 工序5:倒左端面 ①25*；021 mm孔處倒角1M45一。 工序6:粗銃四方，精銃四方。 工序7:銃四方壓刀槽，精銃 D面至尺寸。 工序8:車環(huán)形槽。 工序9:鉆

12、錢4-①15mm孔。 工序10:鉆8-M12-6H通孔小徑。 工序11:攻8-M12-6H螺紋。 工序12:鉆較螺紋低孔 M12-6H。 工序13:攻M12螺紋，深18mm。 工序14：終檢。 3 .兩種工藝路線方案的比較 上述兩個方案的特點在于：方案一是以右端面為粗基準，先銃右端 面，然后以右端面粗基準銃左端面，然后再以大端面定位，進行孔的加 工；而方案二是以左端面為精基準，先銃左端面，再以左端面為基準銃右 端面，最后進行孔的加工。 方案一以右端面粗基準，保證了零件壁厚均勻及平行度的技術要求， 裝夾次數(shù)也較多，但是左端面沒有進行精加工，從而不能保證右端面這一 配合表面的精度

13、。方案二左端面為精基準，能保證零件的壁厚均勻，具裝 火次數(shù)較少。綜合兩個方案，方案二更可行，因此選用第二種方案： 工序1:粗銃左端面。 X62W 工序2:粗銃右端面，半精銃右端面，倒角 1.5父45=。 X62W 工序3:精銃左端面，倒角 1.5x45 o X62W 工序4:鉆通孔 ①22mnr|鋁?、?5mm孔，切內(nèi)槽 ①38mmM 2mm,倒 角。粗鏈①25mm孔，精鏈，金剛鎮(zhèn)孔 ①25,；021mm至圖樣尺寸。Z525 工序5:倒左端面 ①25+；021mml處傕J角1父45二。 C620 工序6:粗銃四方，精銃四方。 X62W 工序7:銃四方壓刀槽，精銃 D面至尺寸。 X

14、62W 工序8:車環(huán)形槽。 C620 工序9:鉆錢4-①15mm孔。 Z525 工序10:鉆8-M12-6H通孔小徑。 Z525 工序 11:攻 8-M12-6H 螺紋。 Z525 工序12:鉆較螺紋低孔 M12-6H。 Z525 工序13:攻M12螺紋，深18mm。 Z525 工序14：終檢。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 方刀架”零件材料為剛，D表面淬火硬度HB40?55,生產(chǎn)類型為中 批量生產(chǎn)。 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、工序尺寸及毛坯如下： 1 .毛坯尺寸 由給定任務書中的零件圖，鍛件尺寸為 135mmM 1

15、35mmM82mm,未 加工表面鍛造可達到精度。 2 .左右端面的粗加工余量 左端面加工余量取1mm,大端面加工余量2mm [見《機械制造工藝手 冊》（以下簡稱《手冊》）表1-24] 3 .精銃左端面的加工余量 左端面的精銃加工余量為0.5mm。[見《手冊》表1-24] 4 .半精銃右端面的加工余量 右端面的半精銃加工余量為1.3mm。[見《手冊》表1-24] 5 .鉆通孔 ①22mm孔余留加工余量單邊1.5 mm,用鏈刀。 精鏈再用金剛鎮(zhèn)孔 ①25+0.021 mm至圖樣尺寸。 6 .粗精銃四方126 mmx 126 mm （留加工余量1 mm ） 7 .鉆4——①15

16、mm孔 選用 ①10mm的擴孔鉆進行擴孔，切削深度為 1mm。即可達到加工 精度。 8 .鉆8一①10mm通孔及攻螺紋至 M12-6H 選用Z525立式鉆床并用壓板夾緊，用 ①10mm高速鋼麻花鉆孔，切 削深度為24mm。 9 .鉆較螺紋低孔 M12-6H,攻M12螺紋，深18mm。 選用Z525立式鉆床并用芯軸定位夾緊，用 ①10mm高速鋼麻花鉆通 孔，攻螺紋深度為18mm。 10 .終檢 （五）確定切削用量及基本工時 本工序以左端面，425t.021mm孔為精基準，鉆、攻 ①10mm螺紋底 孔，保證孔的精度達到IT12。 1 .選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時

17、 do=10mm,后角 第=12,二重刃長 度be-----mm,橫刃長b=1mm,弧面長1 =2mm,棱帶長度11 = 1.5mm , 25=120 , 口。=45 , P =30 2.選擇切削用量 （1）決定進給量f 1）按加工要求決定進給量：查《切削用量簡明手冊》根據(jù)表 2.7,當鋼 的強度 0b =600MPa , d0 =10mm時，f=0.22~0.28mm/r。 由于 l/d=24/10=2.4 故 f=0.22~0.28mm/r 2）按鉆頭強度選擇f = 0.55mm/r 3）按機床強度選擇f = 0.96mm / r 最終決定選擇機床已有的進給量 f = 0

18、.28mm/ r。 由于是加工通孔，為了避免孔即將鉆穿是鉆頭容易折斷，故宜在孔即 將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。 機床進給機構強度也可根據(jù)初步確定的進給量查出軸向力再進行比較 來檢驗。 由《切削用量簡明手冊》，查得機床軸向最大承載力Fmax=8830N, 經(jīng)校驗Ff =2520N

19、/r d0 = 10mm時 vt = 14m/min 修正系數(shù) Ktv =1.0 Kmv =1.0 Ktv =1.0 Kxv =1.0 K1V =1.0 Kapv =1.0 故vc =14m/min 。 1000 v n= = 445.86r/min , & 查《切削用量簡明手冊》根據(jù)Z525鉆床說明書機床實際轉速為 nc = 54 5/m i n, c 但因所選轉數(shù)較計算轉數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一 級，即取f=0.22mm/r ；也可選擇較低一級轉數(shù)nc = 395r / min , f=0.28mm/r,比較這兩種方案： 1)第一方案 nc =5

20、45/m i n f=0.22mm/r, nc f =545 0.22 = 119.9mm/m i n 2)第二方案 nc = 3 9 5/m i n f=0.28mm/r nc f =395 0.28 = 110.6mm/m i n 因方案一的nc f的乘積較大，基本工時較少，故方案一 好。這時 vc u545 3.14 10 =17.1m/min, f =0.22mm/r。 1000 (4)校驗扭矩功率 表 2.20 f < 0.26mm/r,do <11.0,Mt =13.24N m 根據(jù)Z525鉆床說明書，考慮nc =545r/min時，Mm=52N m 表 2.23

21、 當 ％ =600MPa do =10mm, f < 0.75mm/r , vc =17.4m/min 時，pc =1.1kW。 根據(jù)Z525鉆床說明書 PE = 2.8父0.81 = 2.26kW 由于Mc

22、絲孔 M12-6H : 查《切削用量簡明手冊》，選用絲錘， f=0.2mm/r, v =1.5 ?5m/min, 取 v=4m/min=0.07m/s, 1000v 1000 0.07 3.14 12 =1.86r /s = 111r /min , 查《切削用量簡明手冊》機床實際轉速為 nw =97r/min =1.62r/s, 1000 tm 3.14 12 1.62 1000 m/min =0.06m/s L 11 l2 nwf 24 5 97 0.2 =1.5min 8個孔的基本時間為：1.5 M8=12min 綜上，鉆孔和攻絲的切削用量如下

23、： 鉆孑L: n =545r/min f = 0.22mm/ r v = 17.1m/m i n d0 = 10mm c o 攻絲：n=97r/min f = 0.2mm/r v = 3.6m/m i n d0 = 12mm c o 四 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計通用 夾具。決定設計方刀架第 11道工序一一鉆8-M12-6H螺紋通孔的鉆床夾 具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為M12絲錐，以及 M0的高速鋼 麻花鉆。 （一） 卡具設計 1 .定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇左端面， ①25 +0.021mm為基準，用

24、一短銷限制2個自由度，配合以兩塊壓板壓緊，再使用擋銷限制工件的轉 動。 2 .切削力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 修正系數(shù)查《機械加工工藝手冊》 kF = kM =（左0）0.6=0.88 190 軸向力 Fi =CFd0zFfyFkF =600 0.011.0 0.220.7 0.88 = 1.829N 扭矩 Mc =CMd。f yMkM =0.305乂 0.012.0 乂 0.220.8 乂 0.88 = 7.99乂 10.N.m 由于扭 矩很小，計算時可忽略。 M K 3 7.99 10上 則頭際卡余力為F= 6.4N l

25、f 0.22 0.017 使用壓板定位機構快速夾緊，調(diào)節(jié)壓緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的 壓緊力。 （二）定位誤差分析 本工序采用左端面及 ①25+0021 mm定位，兩側的壓板始終緊接著工件 夾緊，而工件自重會始終靠近底面，當然工件有一定的誤差。但是，由于 加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 鉆套選用快換鉆套 ①10mm偏差為軻0：.040 mm （三）夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞 動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成 本。盡管采用機動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要 求設計的夾具使用固定夾緊，并且進行鉆削加工時的軸向力大，故此我就 想到

26、了使用壓板機構及短銷擋銷。這樣可以充分的利用一些標準件，還可 以使得制造夾具的制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準為零件的左端 面和孔，所以可以使用平面和孔的配合定位。 止匕外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(shù)的增加，夾具磨損 也將增大，這將導致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生 產(chǎn)成本。為了解決這個問題，在設計時，采用壓板機構可以防止這個問 題，方便更換，延長了夾具的使用壽命。 五總 結 為期三周的機械制造工藝學課程設計即將結束了，三周是時間雖然短 暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這三周的設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合

27、進行實實在 在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，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計 手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們的畢業(yè)設計打下了好的基礎。 課程設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 該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤 指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它 將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 由于沒有實習過，我們對工件的的形狀概念存在很大的抽象，僅僅靠 資料上的說明是不夠的，因此，讓我們深刻認識到理論應該結合實際，我 們應該多一點實踐操作，

28、多下工廠去實習。大學的學習都有一個鋪墊過 程，任何一個環(huán)節(jié)都可能在以后得到應用?？上В逃杹淼锰t了。我希 望通過最后這個內(nèi)容告誡我以后的學弟學妹們，不要忽視學校安排的任何 學習內(nèi)容，不僅要踏踏實實學好課堂知識，對于實習也要提高重視，不要 以為時實習是課外內(nèi)容，它是對課堂所學的一個補充。 最后，衷心的感謝史紅老師的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成 此次設計。謝謝！ ?。?！ 六 參考文獻 [11趙家齊主編.機械制造工藝學課程設計指導書.機械工業(yè)出版 社.1997 [21艾星 肖詩綱 編.切削用量簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2004 【3】陳宏鈞 方向明 馬素敏 等編.典型零件機械加工生產(chǎn)實例.機械工 業(yè)出版社.2005 [4]東北重型機械學院洛陽農(nóng)業(yè)機械學院長春汽車廠工人大學編.機 床夾具設計手冊.上?？茖W技術出版社.1987 【5】陳明主編.機械制造工藝學.機械工業(yè)出版社. 2005 [61潘承怡 蘇相國 馮新敏 編.機械設計課程設計.哈爾濱理工大學