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自行車右曲柄工裝設(shè)計 摘 要 近年來隨著機械行業(yè)的飛速發(fā)展，機械生產(chǎn)已從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向機械自動化方式轉(zhuǎn)換。為保證加工要求，需要設(shè)計與加工方式所對應(yīng)的機床夾具。本次畢業(yè)設(shè)計研究的對象是自行車曲柄，主要任務(wù)是規(guī)劃加工工藝和設(shè)計生產(chǎn)加工所需要的夾具。對于工裝設(shè)計來說，制定加工工藝規(guī)程是非常重要的一步。首先要對曲柄進行全面的分析，確定曲柄的作用和曲柄基本參數(shù)。了解曲柄各個表面的加工要求，然后確定曲柄毛坯制造形式，毛坯的制造方式又和零件的材料、形狀以及產(chǎn)量等方面因素有關(guān)。最后制定生產(chǎn)工序和加工要求。對于本次工裝設(shè)計制定了一套鉆夾具，設(shè)計一套夾具首先要考慮的是定位，必須限制所有需要限制的自由度。其次，是夾緊裝置的選用，保證零件在加工過程中不受切削力的影響而發(fā)生任何方向的移動。同時還要計算夾具的定位誤差，確定加工所用的機床和刀具。最后還需要對整個夾具的尺寸、形狀和可行性等進行評估。 關(guān)鍵字 曲柄；夾具；加工工藝 Bike right crank tooling design Abstract In recent years, with the rapid development of mechanical industry，Machinery production from the traditional production methods to have mechanical automation way conversion.To ensure that the requirements of the processing,Need to design and processing methods corresponding machine tool fixtures.The graduation design research object is a bicycle crank,The main task is planning process and design production processing need fixture.For tooling design example,Make processing technology and procedures are very important step.First to crank on comprehensive analysis,To determine the role of crank and crank basic parameters.Understand each surface processing requirements crank,Then, to determine the crank blank manufacturing form,The manufacture of blank way and parts and materials, shape and production factors, etc.Finally make the production processes and processing requirements.For the tooling design made three sets of fixture,Include a milling machine fixtures and two sets of drilling machine fixture,Design a fixture should consider above all is the positioning,Must limit all need to limit of freedom.secondly,Is the choice of clamping device,Ensure parts in the machining process not by cutting force of the influence of the movement of the direction of any accident.Also the positioning error calculation fixture,Determine the machine tool and tools used processing.Finally also need to the fixture size, shape and feasibility evaluation, etc. Keywords crank; fixture;processing technology I 目錄 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 機械加工工藝規(guī)程的作用 1 1.3 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則 2 1.4 課題背景及發(fā)展趨勢 3 1.5 本章小結(jié) 3 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 5 2.1 毛坯的制造形式 5 2. 2 零件分析 5 2．3 基準(zhǔn)的選擇 6 2．3．1 精基準(zhǔn)選擇的原則 6 2.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則 7 2．4制定工藝路線 8 2．5毛坯尺寸、機械加工余量、工序尺寸的確定 9 2．6確定切削用量及基本工時 10 2.7 本章小結(jié) 22 第3章 夾具設(shè)計 24 3.1指定工序的加工內(nèi)容分析及夾具要求分析 24 3.2夾具總體方案設(shè)計 24 3.2.1定位方式分析及其定位元件選擇 24 3.2.2夾緊方案的設(shè)計 25 3.2.3夾緊力的計算 25 3.2.4對定裝置及夾具體設(shè)計 26 3.3夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 26 3.3.1夾具的技術(shù)要求制定 27 3.3.2夾具的調(diào)整、操作和使用說明 27 結(jié) 論 28 參考文獻 30 30 第1章 緒論 1.1 引言 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生畢業(yè)之前的最后一項重要任務(wù)，作為一名機械專業(yè)的學(xué)生，機械畢業(yè)設(shè)計是機械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)學(xué)習(xí)計劃的最后一個極為重要的實踐性環(huán)節(jié)，要求我們能夠綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對我們即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。本人此次設(shè)計的題目是自行車右曲柄的工裝設(shè)計，通過本次設(shè)計我希望能達到以下幾個目的一、鍛煉自己綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化所學(xué)的知識。二、樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。三、培養(yǎng)自己樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 四、完善自己進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向同學(xué)和老師學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。五、認清機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，明確我們機械人所肩負著振興我國機械業(yè)的使命。 由于本人水平有限，本說明書難免存一些錯誤以及不足，希望各位老師和同學(xué)提出寶貴的意見和建議。 1.2 機械加工工藝規(guī)程的作用 采用機械加工的方法，改變毛坯的形狀、尺寸、相互位置關(guān)系和表面質(zhì)量，使其成為可完成某種使用要求的零件的過程，稱為機械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程一般包括以下幾個重要方面： 1） 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 機械加工車間生產(chǎn)的計劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應(yīng)按工藝規(guī)程來確定各有關(guān)單位、人員的責(zé)任。 2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù) 車間要生產(chǎn)新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準(zhǔn)備。如：新零件加工工藝中的關(guān)鍵工序的分析研究；準(zhǔn)備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設(shè)備的購置或舊設(shè)備改裝等，均必須根據(jù)工藝來進行。 3） 工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件 新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設(shè)備配置以及所需工人的工種、技術(shù)等級、數(shù)量等。 此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術(shù)的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產(chǎn)和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術(shù)文件。 1.3 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則 設(shè)計機械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則： 1）可靠地保證零件圖樣上所有技術(shù)要求的實現(xiàn)。在設(shè)計機械加工工藝規(guī)程時，如果發(fā)現(xiàn)圖樣上某一技術(shù)要求規(guī)定得不適當(dāng)，只能向有關(guān)部門提出建議，不得擅自修改圖樣或不按圖樣上的要求去做。 2）必須能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求。 3）在滿足技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求的前提下，一般要求工藝成本最低。 4）盡量減輕工人的勞動強度，保障生產(chǎn)安全。 同時制定工藝規(guī)程時必須具備下列原始材料： 1)產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 2)毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應(yīng)研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鍛件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 3)車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等。 4)各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊、標(biāo)準(zhǔn)、以及國內(nèi)外先進的工藝技術(shù)等。 1.4 課題背景及發(fā)展趨勢 隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)的生產(chǎn)模式發(fā)生了巨大的改變，械制備的發(fā)展呈如下趨勢； 1）向高效、高速、高精度方向發(fā)展 2）多功能復(fù)合化、柔性自動化的產(chǎn)品成為發(fā)展主流 3）實施綠色制造與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 4）智能制造技術(shù)和智能化裝備快速發(fā)展 為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)前自控機構(gòu)、機器人機構(gòu)、仿生機構(gòu)、柔性及彈性機構(gòu)和機電光液綜合機構(gòu)等的研制有了很大進展。在機械的分析與綜合中，也有只考慮其運動性能過渡到同時考慮其動力性能，考慮記協(xié)在運轉(zhuǎn)時的構(gòu)件振動和彈性變形、運動服的間隙和構(gòu)件的誤差對機械運動及動力性能的影響，以及如何對構(gòu)件和機械進一步做好動力平衡的問題等等。 盡管，自行車曲柄作為一個傳統(tǒng)零件，技術(shù)相對成熟，但我們?nèi)匀槐仨毧吹狡錆撛诘陌l(fā)展空間。比如，選材方面，是否可以選用新型材料從而減輕重量而改善質(zhì)量。加工方面，是否能夠改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式從而提高生產(chǎn)效率而增加收益。發(fā)展研究方面，是否能夠通過進一步完善其形狀、尺寸等從而使產(chǎn)品設(shè)計更加人性化。 目前，在機械的分析和綜合中日益廣泛地應(yīng)用了計算機技術(shù)，發(fā)展推廣了計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、考慮誤差的概率設(shè)計，提出了多種便于機械經(jīng)分析和綜合的工具。編制了許多大型通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C程序。 1.5 本章小結(jié) 隨著機械業(yè)的不斷發(fā)展，我們應(yīng)該深刻認識到機械制造工業(yè)在發(fā)展國民經(jīng)濟中的地位與作用，作為一名機械畢業(yè)生，我們要了解我國在機械制造行業(yè)方面所取得的成績和當(dāng)前存在的主要問題，以及制造技術(shù)發(fā)展的方向。熟悉生產(chǎn)過程和工藝過程的概念。了解工藝過程每個組成的定義，樹立遠大的理想，為我國的機械行業(yè)做出自己的貢獻。 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 毛坯的制造形式 按照設(shè)計任務(wù)書，本次設(shè)計的自行車類型年產(chǎn)量為10000輛，其上有左、右曲柄各一個。若右曲柄的備品率為8%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為： 件/年 可見，右曲的年產(chǎn)量為10908件。自行車右曲柄可以看成是獨立的一部分，屬于輕型機械，由此，根據(jù)《機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表1-4，由生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系可以確定該零件的生產(chǎn)為大批生產(chǎn)。由該零件的功用及自行車的工作狀況知，該零件需要具備較高的強度，所以選擇碳素鋼材料，它不僅能滿足強度要求同時價格低廉。因此可以確定毛坯的制造形式為鍛造。由于該曲柄成批生產(chǎn)，根據(jù)《機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表2-1可知。 2. 2 零件分析 1）了解零件用途 設(shè)計工藝規(guī)程時，首先應(yīng)分析零件圖紙以及該零件所在部件或總成的裝配圖，掌握該零件在部件或總成中得位置、功能以及部件或總成對該零件提出的技術(shù)要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程時采取措施予以保證。 2） 分析零件的技術(shù)要求 從零件圖上可以看出標(biāo)有表面粗糙度的有平面、外圓端面、內(nèi)孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是孔，公差等級達到IT7級，表面粗糙度為，該孔是右曲柄的主要設(shè)計基準(zhǔn)從表面間的位置精度要求來看，與孔中心線平行度公差為，與孔對底面垂直度公差為。 3）審查零件工藝性 審查零件圖樣上的視圖、尺寸公差和技術(shù)要求是否正確、統(tǒng)一、完整、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝，是否有利于機械加工、裝配、熱處理以及毛坯制造等方面。 對右曲柄零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。 2．3 基準(zhǔn)的選擇 用來確定生產(chǎn)對象幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的點、線、面，稱為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)又分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。 2．3．1 精基準(zhǔn)選擇的原則 (1)．基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。 (2)．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 (3)．互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 （4）.自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。 （5）便于裝夾原則。應(yīng)該選定位可靠、裝夾方便的表面作為基準(zhǔn)。所選得精基準(zhǔn)應(yīng)該是精度較高、表面粗糙度較小、支承面積較大的表面。 綜上零件底面不但是精度要求高，而且也是零件的設(shè)計基準(zhǔn)、裝備基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)。為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，保證加工精度，應(yīng)該選擇底面作為精基準(zhǔn)。 2.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則 選擇粗基準(zhǔn)時，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面的位置關(guān)系具有重要的影響。因此在選擇時，一般遵循下列原則： (1)．保證相互位置要求原則。對于同時具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面的位置要求，應(yīng)該選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如果零件上有多個不加工表面，則應(yīng)該以其中與加工表面相互位置要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。 (2)．保證加工表面加工余量合理分配原則。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 (3)．便于工件裝夾原則。應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 (4)．粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只允許使用一次的原則。粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 對本零件來說，只要加工端面和孔，粗基準(zhǔn)就要根據(jù)加工端面和孔的原則來選擇，加工孔的一端面，用孔的另一個端面來作為粗基準(zhǔn)，加工孔，用不加工的外圓面作為粗基準(zhǔn)，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)）。 綜上選取頂面為粗基準(zhǔn)。 2．4制定工藝路線 工藝路線的擬定包括：各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序順序的安排。 1） 各表面加工方法 （1） 頂面采用粗車。 （2） 與Φ30mm半圓弧相切的兩端面、底面采用粗銑。 （4） Φ16mm孔采用鉆、鉸。 （5） Φ17mm孔采用擴孔方式。 （6） Φ14mm孔采用鉆和攻絲的方式。 （7） Φ9mm孔采用鉆和鉸。 （8） Φ23mm孔外端面采用粗車，半精車。 2） 加工階段的劃分 粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，精整和光整加工階段 3） 工序順序安排 表2-1 工序過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 定位基準(zhǔn) 020 粗車 粗車頂面A 車床 底面B 030 粗銑 粗銑底面B 臥式銑床 頂面A及孔上端面 040 粗銑 粗銑前端面C 臥式銑床 后端面D及孔側(cè)端面 050 粗銑 粗銑后端面D 臥式銑床 前端面C及孔側(cè)端面 060 鉆 鉆孔 鉆床 底面半圓端面以及孔側(cè)端面 070 鉸 鉸孔 鉆床 080 鉆 鉆孔 鉆床 090 鉆 鉆 鉆床 100 攻絲 攻螺紋 機用絲攻 110 鉆 鉆孔 鉆床 底面，頂面，孔 120 車 粗車外圓端面 車床 底面，孔 130 車及倒角 精車外圓端面并倒角 車床 2．5毛坯尺寸、機械加工余量、工序尺寸的確定 1）毛坯尺寸、機械加工余量的確定 由于該零件材料為鍛鋼，屈服強度，抗拉強度，根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表2-6知，鍛件的機械加工余量與公差為精度等級F,根據(jù)機械加工后鍛件的最大輪廓尺寸由表2-6可查得各加工表面加工余量如下表。 表2-2 加工表面加工余量 加工表面 單邊余量/mm 備注 頂面 因為鍛造頂面，故加大取4.0 所有孔的孔徑都小于30mm，所以無法直接鍛造出來 底面 3.0 前、后兩端面 3.0 加工表面的毛坯尺寸只需要將零件尺寸加上查取的相應(yīng)加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表。 表2-3 毛坯尺寸 零件尺寸/mm 單邊加工余量/mm 毛坯尺寸/mm 34,5 頂面為4，底面為3 41.5 30 3 36 由于其它表面精度要求不高，且不作加工要求，可直接通過零件尺寸鍛得，同時根據(jù)鍛造加工要求，孔徑低于的孔在鍛造時也不與鍛出，所以整個零件的毛坯形狀相對簡單，具體毛坯圖如下。 .2）工序尺寸確定 確定工序尺寸時，對于加工精度要求較低的表面，只需要粗加工工序就能保證設(shè)計要求，將設(shè)計尺寸作為工序尺寸即可，上下偏差的標(biāo)注也按設(shè)計規(guī)定。當(dāng)加工表面精度要求較高時，往往要經(jīng)過數(shù)道工序才能達到要求。 零件各外表面粗精度要求較低，粗銑即可，上表面，粗車，工序余量4mm，粗糙度Ra6.3。下表面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3。前后兩端面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3?？祝@，工序余量（雙邊）16mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra1.6。孔，鉆，工序余量(雙邊)9mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。擴孔，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra12.5。車外圓端面，粗車，工序余量（雙邊）6mm，精車，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。 2．6確定切削用量及基本工時 工件材料：Q235，。 工序20：粗車頂面 加工要求：粗車頂面，切削量為4mm，零件直徑為30mm。 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具，刀桿尺寸。 切削速度： 其中，，， 則需要的車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 機床：選用CA6140臥式車床，根據(jù)通用工藝裝備選得 查《金屬機械加工手冊》選取710 實際切削速度為 工序30：銑底面 加工要求：粗銑底面，切削量3mm，銑削寬度取最大處36mm，表面粗糙度要求Ra6.3。 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14 每齒進給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量 切削速度：參考有關(guān)手冊，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min 則需要銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 機床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得 查《金屬機械加工手冊》選取 實際切削速度為 工作臺每分鐘進給量為 根據(jù)《金屬機械加工手冊》縱向進給量取，則實際每齒進給量為 切削工時 切入長度 切出長度 加工長度 = 工序40：粗銑前后兩端面 加工要求：粗銑兩端面，切削量3mm，銑削寬度18mm，表面粗糙度要求Ra6.3。 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14 每齒進給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量 切削速度：參考有關(guān)手冊，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min 則需要銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 機床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得 查《金屬機械加工手冊》選取 實際切削速度為 工作臺每分鐘進給量為 根據(jù)《金屬機械加工手冊》縱向進給量取，則實際每齒進給量為 切削工時 切入長度 切出長度 加工長度 = 工序50：鉆孔 機床：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。 刀具：根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-19知選取d=14mm，l=189mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。 1. 切削用量 （1）確定被吃刀量 鉆孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.75，最終。根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 （3） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2. 基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序60：鉸孔 在鉆完孔以后用鉸刀進行加工，要求粗糙度為Ra1.6。 刀具：選用錐柄機用鉸刀，，莫氏錐柄號2號。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 鉸孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 (3)確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2.基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序70：鉆孔 加工要求：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-19知選取d=17mm，l=223mm,莫式圓錐號為3號的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 鉆孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2.基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序80：鉆螺紋底孔 機床：鉆螺紋底孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。 刀具：根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-19知選取d=12mm，l=182mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 鉆孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用絲錐攻螺紋，要乘以系數(shù)0.5，最終。根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 （4） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2.基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序90：攻螺紋螺紋 機床：攻螺紋，所用機床為Z3025搖臂鉆床。 刀具：根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-21知選取細柄機用高速鋼絲錐，，，根據(jù)加工材料取絲錐前角，后角，刀具耐用度T=90min。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 。 （2）確定進給量 等于工件螺紋的螺距，即 （3）確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，，取。 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2.基本時間 其中，，，，，， 工序100：鉆孔 機床：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。 刀具：根據(jù)《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5-19知選取d=7mm，l=223mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼柄麻花鉆作為刀具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 鉆孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.5，又鉆孔深度大于3倍直徑，需乘上修正系數(shù)。由于，最終。根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 （5） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 3. 基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序11：鉸孔 在鉆完孔以后用鉸刀進行加工，要求粗糙度為Ra6.3。 刀具：選用錐柄機用鉸刀，，莫氏錐柄號1號。 1.切削用量 （1）確定被吃刀量 鉸孔時，。 （2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標(biāo)注進給量，選取。 (3)確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度 其中，，，，，，， 根據(jù)Z3025機床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實際轉(zhuǎn)速為 2.基本時間 工件切削部分長度： 切入量： 超出量： 工序12：粗車孔外端面 機床：CA6140臥式車床 刀具：高速鋼可轉(zhuǎn)位刀具 1. 切削量 （1） 確定背吃刀量 （2） 確定進給量 根據(jù)刀具材料進給量 （3） 確定切削速度 根據(jù)CA6140機床的主軸轉(zhuǎn)速取，實際轉(zhuǎn)速為 2. 基本時間 0.12min 工序12：半精車孔外端面 機床：CA6140臥式車床 刀具：高速鋼可轉(zhuǎn)位刀具 1.切削量 （1）確定背吃刀量 （2）確定進給量 根據(jù)刀具材料 （3）確定切削速度 根據(jù)CA6140機床的主軸轉(zhuǎn)速取，實際轉(zhuǎn)速為 3. 基本時間 0.11min 2.7 本章小結(jié) 本章主要描述機械加工的工藝規(guī)程，工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。一般包括以下內(nèi)容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容，切削用量、工時定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。 在車間生產(chǎn)過程包括直接改變工件形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等主要過程，還包括運輸、保管、磨刀、設(shè)備維修等輔助過程。生產(chǎn)過程中，按一定順序逐漸改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)使其成為預(yù)期產(chǎn)品的這部分主要過程稱之為工藝過程。零件依次通過的全部加工過程稱為工藝路線或工藝流程。技術(shù)人員根據(jù)工件產(chǎn)量、設(shè)備條件和工人技術(shù)情況等，確定并且用工藝文件規(guī)定的機械加工工藝過程，稱為機械加工工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。因此，機械加工工藝規(guī)程在機械加工中起著重要的作用，主要包括以下的幾個方面： 1） 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件 機械加工車間生產(chǎn)的計劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應(yīng)按工藝規(guī)程來確定各有關(guān)單位、人員的責(zé)任。 2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù) 車間要生產(chǎn)新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準(zhǔn)備。如：新零件加工工藝中的關(guān)鍵工序的分析研究；準(zhǔn)備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設(shè)備的購置或舊設(shè)備改裝等，均必須根據(jù)工藝來進行。 3） 工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件 新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設(shè)備配置以及所需工人的工種、技術(shù)等級、數(shù)量等。 此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術(shù)的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產(chǎn)和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術(shù)文件。 第3章 夾具設(shè)計 3.1指定工序的加工內(nèi)容分析及夾具要求分析 圖4 φ16孔加工圖 利用本夾具主要用來鉆端面上φ16的孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和降低勞動強度，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 由零件圖可知：上下前后端面進行了粗、精銑加工，利用鉆夾具對φ16孔進行鉆—擴—鉸等加工。 3.2夾具總體方案設(shè)計 鉆削加工的切削力較大，鉆夾具的受力元件要有足夠的強度和剛度。夾緊機構(gòu)所提供的夾緊力應(yīng)足夠大，且要求有較好的自鎖性能。 方案：一面、兩V形塊定位，夾緊方式選用螺釘螺旋夾緊。 3.2.1定位方式分析及其定位元件選擇 為了滿足工件加工內(nèi)容的位置精度要求，設(shè)計的夾具必須限制工件的六個自由度，即需要實現(xiàn)完全定位。 圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面、圓弧曲面定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模模具，從而滿足孔的加工要求。工件以端面、兩V形塊實現(xiàn)完全定位。 定位誤差計算 該夾具以底面、兩端曲面定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為6.3。由參考文獻[5]可得： 1）V形塊的定位誤差 ：由于是孔的誤差引起取Δ=0.03mm 2） 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 3） 磨損造成的加工誤差：通常不超過 4）夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和：0.045mm滿足要求。 3.2.2夾緊方案的設(shè)計 夾具的夾緊方案選擇螺旋夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)機構(gòu)簡單，易于制作，增力比大，自鎖性能好。夾緊機構(gòu)的的動力來自手動夾緊。 3.2.3夾緊力的計算 鉆φ16孔時選用：臺式鉆床Z5125A，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 鉆削力公式： Ff=210DfKp 式中 D=15mm ，f=0.31mm/r 查表得：Kp= 其中：HB=235 則Kp=1.136 即：Ff=21031.4（N) 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數(shù)K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得： 所以 Wa=KxF=880.7x1.56=1373.892(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取，， 查參考文獻[5]1～2～26可知壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中：L=32mm 螺旋夾緊力：W0 =4952.32(N) 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 3.2.4對定裝置及夾具體設(shè)計 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以端面、兩V形塊為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位，采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件，該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 此道工序選擇的機床為Z5125A臺式鉆床，對定裝置采用手拉式定位器。因鉆床夾具的夾具體要承受較大的切削力，因此要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。所以夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)為鑄造結(jié)構(gòu)，壁厚為30mm，且夾具體上布置筋板。同時，夾具體上與定位元件、對刀塊等連接的部分設(shè)計出凸臺，凸臺的表面精度要求較高。并通過L形地腳將其牢固地緊固在機床工作臺的T形槽中。 3.3夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 此次設(shè)計是對自行車右曲柄零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鍛造，具有體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工φ16孔工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。 詳見夾具裝配圖。 3.3.1夾具的技術(shù)要求制定 夾具的技術(shù)要求： 1）定位心軸軸線對夾具體安裝基面的平行度公差為0.025 mm； 2）鉆模板安裝面對夾具體安裝基面的平行度公差為0.005 mm； 3.3.2夾具的調(diào)整、操作和使用說明 夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。擰緊開口墊圈旁的螺釘，可以使工件與分V形塊貼緊，擰緊手輪整個裝配體就夾緊了，這樣就可以開動機床進行第一個孔的加工，先鉆孔然后換刀具和鉆套進行擴、鉸孔，這樣一個孔就加工好了，移動鉆模，再進行對刀，這樣就可以進行加工第二個孔，加工完后，旋松螺釘就可拿下工件。 結(jié) 論 本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）選用各種加工刀具時可能有些誤差。 （3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。 致 謝 四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在此對院校領(lǐng)導(dǎo)、班主任、及各位老師表示衷心的感謝，感謝您們對我四年來的教育和培養(yǎng)，使我增長了更多的知識。經(jīng)過最終的畢業(yè)設(shè)計，使我有了從理論到實踐又從實踐到理論的過程。同時，感謝在我實習(xí)過程中給予我大力幫助和支持的領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。 本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的相對匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師楊建峰老師。楊老師平日里工作繁多，但在我畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計相對較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩楊老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下采礦專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后，衷心感謝蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院四年來對我的大力栽培，在今后的工作中，我會加倍地去學(xué)習(xí)和工作，多用理論知識來指導(dǎo)現(xiàn)場，把所學(xué)的知識用到實踐中去。 謝謝  參考文獻 [1] 楊沿平，機械精度設(shè)計與檢測技術(shù)基礎(chǔ)[Ｍ] ，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [2] 陳立德，機械制造裝備設(shè)計，北京：高等教育出版社，2006。 [3] 李昌年，機床夾具設(shè)計與制造[Ｍ] ，北京：機械工業(yè)出版社，2006。 [4] 劉友才，機床夾具設(shè)計[Ｍ] ，北京：機械工業(yè)出版社，1992 。 [5] 孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 [6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979。 [7] 李洪，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [8] 馬賢智，機械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994。 [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。 [10] 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