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目 錄
一 設計目的及要求 …………………………………………… 1
二 設計任務 …………………………………………………… 3
三 對零件工作圖的分析 ……………………………………… 3
四 選擇毛坯 …………………………………………………… 5
五 確定表面加工方案 ………………………………………… 5
六 選擇定位基準 ……………………………………………… 7
七 擬訂加工工藝路線 ………………………………………… 8
八 確定加工余量 ……………………………………………… 9
九 選擇工藝裝備 ……………………………………………… 11
十 夾具設計要求 …………………………………………… 12
十一 夾緊力的計算 ………………………………………… 13
十二 夾具零件的選擇 ………………………………………… 13
十三 選擇切削用量及切削力 ………………………………… 15
十四 確定工時定額 ……………………………………………… 16
十五 小結 ………………………………………………………… 18
十六 參考書 ……………………………………………………… 20
一 設計目的及要求
1、目的：
機械制造技術基礎是以機械制造工藝技術設備為主要內容的技術科學，是機械類專業(yè)的一門主要課程，具有很強的實踐性。因此在完成了理論教學和實踐教學后，還需要對學生進行機械零件加工工藝設計的實際訓練，使學生通過工藝設計獲得綜合運用所學過的全部相關課程（如機械制造技術基礎，互換性及技術測量，金屬學與熱處理學）進行零件工藝及結構設計的基本能力，能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效、省力、經濟合理并能保證加工質量的專用夾具的能力，培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力，進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。
2、 要求：
掌握編制機械加工工藝規(guī)程的方法，能正確解決中等復雜程度零件在加工中的工藝問題。
根據已學的知識，提高結構設計的能力，通過設計夾具的訓練，根據被加工零件要求，設計出能保證加工技術要求，經濟、高效的工藝裝備。
認真復習設計有關的知識，并查閱有關的資料，手冊讓學生會使用與機械加工工藝和工裝設計有關的手冊及圖紙資料。
二 設計任務：
設計題目：設計齒輪架零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計。
生產綱領：一般為500-5000件(中批)
具體設計工作內容：
1、 抄繪，分析零件的工作圖，圖幅為A3。繪圖時應充分利用計算機的功能，準確、迅速地繪制圖形；
2、 編制機械加工工藝規(guī)程，填寫機械加工工藝及指定工序的工序卡，畫工序流程圖，圖幅為A1；
3、 設計、繪制夾具零件圖，圖幅為A3；
4、 設計、繪制指定工序的夾具裝配圖，圖幅為A2；
5、 撰寫設計說明書一份。
三 對零件工作圖的分析：
1、 抄繪零件圖
通過抄繪工作圖，了解零件的尺寸、結構和精度、粗糙度、熱處理、設計基準等技術要求，結合分析零件所在部件的裝配圖，深入了解零件的功用和工作條件，找出主要加工表面和關鍵技術要求；
2、 齒輪架材料為QT60-2，生產類型為中批，毛坯用鑄造加工，初步即可形成外圓角。
齒輪架零件中對圓柱面的粗糙度，精度最高。對該圓柱面加工應為粗車——半精車——精車。同時加工該圓柱左部-加工要求為的平面。需要銑的平面有一圓面和一平面。精度要求均為，都要求精銑，另有一鍵槽，加工要求為，只需粗銑（圖如工序簡圖）。鉆孔較多，工孔要與氣缸體配較要求，鉆孔均采用立式鉆床。另有一車床平面跳動要求和一垂直度要求 。如下圖：
四 選擇毛坯：
機械加工常用的毛坯有鑄件，鍛件，型材件，焊接件等。選用時應考慮以下因素：
1， 零件的材料及其力學性能.
2， 零件的結構形狀和尺寸.
3， 生產類型.
4， 車間的生產能力.
5， 充分注意應用新工藝，新技術，新材料.
零件材料已給定為QT60-2，工藝設計按照零件的已知條件如材料，批量，尺寸，形狀，精度及粗糙度要求等確定。QT60-2表示球墨鑄鐵抗拉強度60公斤力/㎜2，延伸率為△=2%，其硬度為HRC197-269，具有較高的強度、硬度和耐磨性，但塑性、韌性較差。熱加工采用淬火，以減小內應力，毛坯只鑄造出大致外形，反映凸臺、圓臺及一些外倒角，精度低，毛坯要留出加工余量（毛坯圖如零件毛坯圖）。
五 確定表面加工方案：
按照零件各表面的技術要求，查詢資料，選擇各表面的加工方案，確定各表面的粗、半精及精加工等方法，以及有關的熱處理方式。
1、 加工圓柱面：圓柱面精度要求為，精度要求非常高，所以所需工序為粗車→半精車→精車三道工序，以達到所需精度要求?？紤]夾具在車削圓柱面時，順帶加工圓柱左面加工精度要求也較高的平面（此時采用臥式車床）；
2、 銑平面：由于精度要求為，則也要求粗銑→半精銑→精銑 ；如下圖：
3、 銑圓面：根據精度對照表為精度要求的3.2~1.6，則該圓面也需經過精銑，考慮到零件結構，采用立式銑床；如下圖：
4、鉆孔3個，鉆后刮平，采用立式鉆床;
5、鉆工螺孔M10鉆22攻18
鉆孔 15攻12
鉆孔 5
以上三種都用立式鉆床;
6、銑鍵槽。
六 選擇定位基準：
在最初的零件加工工序中，只能選用毛坯的表面進行定位，這種定位基準稱為粗基準。在以后各工序的加工中，可以采用已經加工的表面進行定位，這種定位基準稱為精基準。由于粗，精基準用途不同，在選擇時所考慮的側重點也不同。
確定基準時除了考慮滿足有關的基準選擇原則外，還要考慮怎 實現所選擇的基準，要確定各工序的定位及夾緊方式，夾壓位置和夾緊力作用方向；
要考慮定位精度要求，當工序定位基準與工序基準不重合時，要進行工序尺寸換算，分析定位誤差。
1、 確定粗基準：
在粗銑上平面時，圓端面作為加工時的粗基準。
2、 確定精基準：
在加工圓柱面時，由于表面精度要求高，須進行精車，此時選擇左平面為精基準，進行平面定位，限制三個自由度，下圓柱面用V形塊定位，限制2個自由度。
七 擬定加工工藝路線：
工藝路線的擬訂是制定工藝規(guī)程的總體布局，包括：選擇定位基準，確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理，檢驗及其他輔助工序（去毛刺，倒角等）。它不但影響加工的質量和效率，而且影響到工人的勞動強度，設備的投資，車間面積，生產成本等。
因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上，提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案。
一般要擬定2-3種備選工藝路線進行比較，至少要對重要工序提出幾種方案進行分析比較，選定比較合理的路線。
具體做法和要求：
定位基準的使用，變換順序大致確定了各表面的加工順序，注意基面先行等原則；
劃分加工階段，不能一次完成一個表面的全部加工；
適當選擇熱處理工序和檢驗工序；
劃分加工工序、工步；
選擇工序集中或工序分散，說明選擇時遵循的原則；
各工序的節(jié)拍要基本平衡。
齒輪架加工工序如下：
粗銑平面
粗車圓柱面
半精銑，精銑平面
半精車，精車圓柱面
銑圓臺面
鉆3孔
鉆孔M10鉆22攻18
鉆孔M10鉆15攻12
銑鍵槽
鉆孔 。
八 確定加工余量：
在切削加工時，為了保證零件的加工質量，從某加工表面上所必須切除的金屬層厚度，稱為加工余量。加工余量分為總余量和工序余量兩種。
在由毛坯加工成成品的過程中，毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差，稱為總余量（毛坯余量），既某加工表面上切除的金屬層厚度。
完成一道工序時，從某一表面上所必須切除的金屬層厚度，稱謂該工序的工序余量，既上工序的工序的工序尺寸與本工序的工序尺寸之差。
確定工序尺寸、工序余量、公差及毛坯尺寸
1、 查閱資料，確定各種加工方法的經濟加工精度，基本余量；
2、 對與其它尺寸無關聯的獨立工序尺寸，可以從零件圖的設計尺寸起，依次加上（對外尺寸）或減去（對內尺寸）各工序余量得到工序尺寸，公差值按經濟精度確定，公差帶帶位置按“入體原則”確定；
3、 對相互關聯，存在基準換算的工序尺寸要解算工藝尺寸鏈，保證
各工序的加工余量既滿足，又最小；
4、 最后確定各表面的總加工余量及毛坯尺寸，經查表計算得加工余量如圖：
銑平面：
銑圓面：
九 選擇工藝裝備：
確定工序所用設備及工藝裝備
1、根據零件加工精度、表面質量、零件的外形輪廓及夾具尺寸、零件的生產類型等因素選擇機床 ；
2、 優(yōu)先選用通用夾具，必要時要選用專用夾具；
3、 根據被測參數、生產綱領、零件精度等選擇量具及測量方法，量具要以規(guī)格和精度兩方面滿足測量要求，一般采用單項測量，當批量大時可以采用相對測量；
齒輪架零件加工中，銑削加工都是采用立式鉆床；
在車削圓柱面時，考慮定位及夾緊利于車削，采用臥式車床。
例如：鉆M8孔選擇立式鉆床
由于齒輪架是中批生產，故應選用外徑直接壓入鉆模的固定鉆套，而鉆模也應選用固定鉆模，其直徑很小，鉆削力扭矩不大，可用人力擋住鉆模，介于以上原因，鉆模板也應選擇固定鉆模板，其選擇原則是：
當鉆套直接裝在整體鉆模上致使夾具體內部加工不方便時，應采用單獨制造的安裝在夾具體上的固定鉆模板，為防止在使用過程中移動，除用螺釘聯接外，還要用定位銷以保持鉆套對定位元件的準確位置。
4、 夾具的選擇
夾具體使用鑄造的方法制成盒式結構，其夾緊機構應用單螺旋夾緊。
十.夾具設計的要求：
夾具設計時，應滿足以下的主要幾點：
1） 夾具應滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序，應適當提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。
2） 夾具應達到加工生產率的要求。
3） 夾具的操作要方便，安全。
4） 能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。
5） 要適當提高夾具元件的通用化合乎標準化程度。
6） 具有良好的結構工藝性，以便于夾具的制造，使用和維修。
十一.夾緊力的計算：
如上圖：Fz ×19－F×19≠G×3＝0
＝>F=3G/19+Fz
其中Fz 為鉆削力，F為夾緊力，G為工件的重量
十二 夾具零件的選擇：
經查資料得以下零件的技術要求：
1、 固定鉆套 GB2262-80
材料：T10A
熱處理：20 滲碳深度0.8~1.2㎜ HRC58-64
2、 鉆套用襯套 GB2263-80
材料：T10A
熱處理：20 滲碳深度0.8-1.2㎜ HRC58-64
3、 活節(jié)螺栓 GB798-76
材料：35
螺栓 M10×70
4、 圓頭螺釘 GB65-76
材料：A3
螺釘 M8×50 螺釘M8×30 表面處理：氧化
5、 墊圈 GB97-76
材料：A3
墊圈 10 熱處理：HRC44-50
6、 彈簧墊圈 GB93-76
材料：65Mn
熱處理：HRC44-50
表面處理：氧化
7、 平壓板 GB2183-80
材料：45
熱處理：HRC35-40
壓板 20×200
8、 六角頭支承 GB2227-80
材料：45
熱處理：全部HRC40-50
M10×25
9、 六角頭螺栓 GB21-76
M10×25
10、 V形塊 GB2208-80
材料：20
熱處理：滲碳深0.8-1.2㎜ HRC58-64
N=42㎜ V形塊
11、 定位銷
材料：T8
熱處理：淬火、回火 HRC58-64
12、 六角頭螺母 GB51-76
材料：A3
螺母M10 表面氧化
熱處理：HRC30-35
13、 夾具體：外框 196×130×140
內框 166×100×110
十三 選擇切削用量及切削力：
1、 切削用量的選擇：
選擇切削用量是要選擇切削用量三要素的最佳組合，在保持刀具合理耐用度的前提下，使ap 、f 、v 三者的乘積值最大，以獲得最高的生產率，故首先要選取盡可能大的背吃刀量，其次根據機床動力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的要求，選取盡可能大的進給量，最后利用切削用量手冊選取或者用公式計算確定切削速度。
2、 切削力的合力及分力
切削力的合力及分力
Fz ——主切削力或切向力
Fy ——切深抗力，或稱軸向力、吃刀力
Fx ——進給抗力，或稱軸向力、走刀力
Fr =
切削功率
P m=（Fz V+ Fxnw f/1000）×10-3 KW
≈ FzV ×10-3 KW
切削力的經驗公式：
Fz=CFz·apxFz·fyFz·VnFz·KFz
Fy=CFy·apxFy·fyFy·VnFy·KFy
Fx=CFx·apxFx·fyFx·VnFx·KFx
CFx、CFy、CFz為決定于被加工材料和切削條件的系數
KFx、KFy、KFz為修正系數
xFz、yFz、nFz等為ap、f、V的指數。
十四 確定工時定額：
時間定額是在一定的技術、組織、條件下制定出來的完成單件產
品或某項工作所需的時間；時間定額是計算產品成本和企業(yè)經濟核算
的依據之一，也是新建或擴建時決定設備和人員數量的重要依據。時
間定額必須正確確定，應該具有平均先進水平，過高或過低的定額都
不利于促進生產。
單件時間定額的計算公式：
Td=Tj+Tf+Tfw1+Tfw2+Tx
基本時間Tj 和輔助時間Tf 之和為工序時間Tg
Tg=Tj+Tf
輔助時間可由定額表中查出。
工作地點技術服務時間Tfw1與工序時間百分比為1-7%；
工作地點組織服務時間Tfw2與工序時間百分比為1-1.7%；
休息及身體需要時間與工序時間的百分比約為2%。
綜上所述，單件時間定額的公式可寫成如下形式：
Td=Tj+Tf+(Tj+Tf)a/100+(Tj+Tf)B/100+(Tj+Tf)r2/100
=(Tj+Tf)(1+(a+b+r2)/100)
成批生產時加工一批零件的總時間為：
TP=TdP+Tz
單件總時間定額Th 則為：
Th= TP/P=Td+Tz/P
十五 .小結：
通過這為期半個學期的畢業(yè)設計，我收獲良多?；叵脒@段時間的
作，簡直可以用一個字來形容，那就是“累”。
首先，我所設計的零件很復雜而且形狀也不規(guī)則，這使本來就
很大的工作量變得更大了，以致于我每天都要看書，查閱大量的資
料，毫不懈怠，希望能按時完成畢業(yè)設計的任務。不過，任何事物都
具有兩面性，雖然我們工作很累很辛苦，但是我們從中學到了很多東
西，查漏補缺，也彌補了過去所學知識的缺陷和不足，更加完善了自
己，提高了自己。
由于畢業(yè)設計的涉及面廣，牽扯到的知識很多，在設計的過程中必
然要翻閱很多的資料和工具書，這就需要我們到圖書館去借閱資料，
再一次鍛煉了我們查閱資料和自覺學習的能力。更重要的是，在設計
的過程中綜合運用了以前所學的相關知識，這是一次很好的復習機
會。通過對知識的綜合運用，融會貫通，鞏固和加深了知識，也達到
了溫故知新的目的。
同時，這次設計也給了我一個實踐的機會。以前我們所學得知識都
來源于書本上的條條框框，學得是前人的經驗，不是自己切身體會的
東西，枯燥無味?，F在運用到實踐中去，指導實踐，學以致用，覺得
很有意義，也使我對學習和探索新知識、新領域產生了濃厚的興趣。
總之，這次設計我收益匪淺，很好地得到一次鍛煉。作為我人生中
的一次重要經歷，我會永遠銘記于心。最后提兩點小小的、不成熟的
建議：第一，希望老師能多給我們實踐鍛煉的機會；第二，由于工作
量大，希望老師能多給我們上機畫圖的機會。
十六 參考書目：
1、《機床夾具設計》
2、《機械制造工藝與夾具設計指導》
3、《機械制造工藝課程設計簡明手冊》
4、《機械制造工藝過程》
5、《機床夾具手冊》
6、《機床夾具結構圖冊》
7、《金屬機械加工工藝人員手冊》
8、《制圖標準》
9、《機械零件設計手冊》