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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計說明說
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：制定圖5-33所示夾錐套的加工工藝，設(shè)計鉆6-8.5孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)
班 級： 機(jī)電11-2
學(xué) 號： 1130320229
姓 名： 楊建強(qiáng)
指導(dǎo)教師： 張 學(xué) 偉
機(jī)械工程系
2013年 11月 22 日
目錄
第一部 工藝設(shè)計說明 1
1件圖工藝性分析 1
1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析 1
1.2零件技術(shù)條件分析 1
1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 1
2毛坯件的選擇 2
2.1毛坯類型 2
2.2毛坯余量確定 2
3機(jī)加工工藝路線確定 2
3.1加工方法分析確定 2
3.2加工順序的安排 2
3.3定位基準(zhǔn)選擇 3
3.4加工階段的劃分說明 3
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇。 3
3.5主要機(jī)加工工序過程 3
4設(shè)備及其工藝裝備確定 4
5切削用量及工時定額確定 4
第二部 夾具設(shè)計 9
1研究原始質(zhì)料 9
2定位基準(zhǔn)的選擇 10
3各數(shù)值的計算 10
3.1切削力及夾緊力的計算 10
3.2誤差分析與計算 11
3.3夾具設(shè)計及操作的簡要說明 12
心得體會 13
參考文獻(xiàn) 14
第一部 工藝設(shè)計說明
1件圖工藝性分析
1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析
夾錐套是可用于連接其他零件或可用于增加其他零件強(qiáng)度的一種零件。本夾錐套是回轉(zhuǎn)面和平面的結(jié)合，內(nèi)部由階梯孔和螺紋孔組成，其要求有較高的耐磨性，較高的強(qiáng)度和回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。
1.2零件技術(shù)條件分析
（1）本身精度：外圓φ87尺寸公差等級IT11，表面粗糙度Ra為12.5μm，φ72尺寸公差等級IT14，表面粗糙度Ra為12.5μm，φ62尺寸公差等級IT14，表面粗糙度Ra為12.5μm，內(nèi)孔φ50公差等級為IT7，φ42尺寸公差等級IT6，φ31表面粗糙度Ra為6.3μm.
（2）位置精度：右端面相對于基準(zhǔn)A的平行度要求為0.02，相對于基準(zhǔn)B的垂直度要求為0.04， 70k6的圓相對于基準(zhǔn)B的同軸度要求為0.04。
（3）加工此零件時，應(yīng)盡量統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，減少裝夾次數(shù)，這樣有利于保證零件的加工精度。
1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
此零件是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，由零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)較為簡單，但零件精度要求高，零件選用材料HT200，該材料用于強(qiáng)度要求不高的一般鑄件，不用人工實效，有良好的減振性，鑄造性能好。對夾錐套的基本要求是高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性和回轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，因而安排零件加工過程應(yīng)考慮到這些特點。
本次設(shè)計的零件圖如下：
2毛坯件的選擇
2.1毛坯類型
1、根據(jù)零件材料HT200確定毛坯為鑄件，4 -φ11和4-φ9的內(nèi)孔不鑄出，均在鉆床上鉆出后加工。
2. 由于本零件要求生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，毛坯鑄造方法選用金屬型鑄造（查機(jī)械加工工藝設(shè)計資料 P4表1.2-1），鑄造的毛坯尺寸公差等級為8級（查機(jī)械加工工藝設(shè)計資料 P6表1.2-5），選擇錯型值為0.7（查機(jī)械加工工藝設(shè)計資料 P6表1.2-4）。
2.2毛坯余量確定
對于批量生產(chǎn)的鑄件加工余量（查機(jī)械加工工藝設(shè)計資料 P7表1.2-7），初步將本零件的加工余量定為5mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.8.
3機(jī)加工工藝路線確定
3.1加工方法分析確定
該零件中批量生產(chǎn)。由于此零件較為簡單，但精度要求較高，為保證加工精度和表面粗糙度的要求，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，由于該夾錐套是由回轉(zhuǎn)面和平面組成，根據(jù)具體需要初步確定的加工方法有車、銑、磨、鏜、鉆等。
3.2加工順序的安排
本著先粗后精、先主后次、基準(zhǔn)先行、先面后孔的原則安排加工順序，逐步提高加工精度，先以左外圓φ87為粗基準(zhǔn)粗車φ62的外圓、長度方向為8的右端面、長度方向為8的右端面和φ62的外圓，調(diào)頭裝夾以右φ87的外圓、以φ87外圓為基準(zhǔn)車端面，以φ62為基準(zhǔn)車右端面
3.3定位基準(zhǔn)選擇
先以φ87左外圓為基準(zhǔn)加工φ62的右外圓、長度方向為19的右端面和以φ62為精基準(zhǔn)加工φ62φ87，然后以φ87為基準(zhǔn)加工左端面，以φ62為精基準(zhǔn)加工右端面。
3.4加工階段的劃分說明
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇。
選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的，但對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)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(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ45外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。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(dá)到完全定位。
（2）精基準(zhǔn)的選擇。
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
3.5主要機(jī)加工工序過程
鑄造，清理
銑端面
粗車外圓φ175， φ145，φ100
精車外圓φ175， φ145，φ100
粗鏜內(nèi)孔φ87，錐孔及φ175， φ145，φ75
精鏜內(nèi)孔φ87，錐孔及φ175， φ145，φ75
銑兩端面
鉆6-φ13的孔、擴(kuò)3-φ8.5的孔
鉆孔φ10
去除機(jī)械加工所留下的毛刺
在乳化液中清洗零件保證沒有贓物并吹凈
檢驗以上加工尺寸
表面淬火
精銑
精鏜600.015的內(nèi)孔
去除所有殘余的毛刺
檢驗
4設(shè)備及其工藝裝備確定
所用的設(shè)備有：CA6140、立式銑床、搖臂鉆床、清洗機(jī)、檢驗臺、外圓磨床。
夾具有：三爪卡盤、虎鉗、鉆直孔專用夾具、鉆斜孔專用夾具、磨床專用夾具。
刀具有：90度車刀、車用鏜刀、銑刀、φ11、φ18、鉆頭、砂輪、切斷刀。
量具有：千分尺、游標(biāo)卡尺、專用卡規(guī)、專用通規(guī)、止規(guī)。
5切削用量及工時定額確定
（1）粗車φ175的外圓、長度方向為15的右端面、長度為60的右端面。
φ87時：（T1=T輔 T2=T機(jī) T3=T工 T4=T休）（車刀刀桿尺寸BXH取20X30）
切削用量：ap=10.85
由表5.3-1得：f=0.9mm/r
由表5.3-20查得 v=46m/min
則n=318x46/57=256.63=257r/mm
工時定額：由表3.3-1得：裝夾工件時間為0.08min
由表3.3-2得：松開卸下工件時間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時間為：
（0.02+0.03）X18+0.02+0.02+0.01+0.02=0.97 min
由表3.3-4得：測量工件時間為：0.1+0.15+0.08+0.1=0.43min
T1=0.08+0.06+0.97+0.43=1.54min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理時間分別為：T3=56min、T4=15min
T基=Ljz/nfap=497.6X5/257X0.9X10.85=1min
則T總=T1+T2+T3+T4+T基=73.84min
（2）粗車φ145的外圓、長度方向為45的左端面和長度方向為20的左端面：
切削用量：（車刀刀桿尺寸BXH取25X25）ap=4.6 ，由表5.3-1得f=0.8，由表5.3-20查得v=53m/min，則n=318v/d=318x53/85=198.3=198r/min
工時定額：
由表3.3-1得：裝夾工件時間為0.08min
由表3.3-2得：松開卸下工件時間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時間為：
0.02+0.02X5+0.02+0.03+0.03X3+（0.03+0.02+0.03+0.02）X9=1.16min
由表3.3-4得：測量工件時間為：0.1+0.09+0.08=0.27min
T1=0.08+0.06+1.16+0.27=1.57min
由表5.4-1得機(jī)動時間為：T2=（0.04+0.03）X3=0.21min
由表3.3-33得布置工作地、休息和生理時間分別為：T3=56min、T4=15min
T基=Ljz/nfap=460x5/198x0.8x4.6=3.16min
則T總=T1+T2+T基+T3+T4=75.94
（3）半精車φ175的外圓和φ120的外圓、粗鏜φ30的內(nèi)孔、半精鏜φ30的內(nèi)孔：
切削用量：（刀尖圓弧半徑取0.5）ap=3
由表5.3-2得：f=0.15mm/r
由表5.3-20得：v=100m/min
則n=318v/d=318x100/55=578.2=578r/min
工時定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=56min T4=15min
T基=135x5/578x0.15x3=2.29min
T總1=T1+T2+T3+T4+T基=74.79min
粗鏜φ30的內(nèi)孔：
切削用量：
ap=2.1
由表5.3-3得f=0.3mm/r
由表5.3-20得v=110m/min
則n=318v/d=318x110/31=1129r/min
工時定額：（同上）T1=0.8 min T2=0.14 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=100x5/1129x0.3x2.1=0.7min
T總2=76.64min
半精鏜φ30的內(nèi)孔：
切削用量：ap=1.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20 得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/33=1108r/min
工時定額：（同上）T1=0.4 min T2=0.07 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=50x5/1108x0.15x1.5=1min
T總3=76.47min則T總=227.9min
(4) 粗鏜φ87，φ75半精鏜φ87，φ75時：切削用量： ap=7
由表5.3-3得f=0.5mm/r
由表5.3-20得v=67m/min
則n=318v/d=318x67/57=374r/min
工時定額：（同上）T1=2.3min T2=0.5min T3=60min T4=15min
T基=lz/nfap=145x5/374x0.5x7=0.55min
T總1=T1+T2+T3+T4+T基=78.35min
半精鏜φ60、φ4x62時：切削用量：ap=1.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/62=590r/min
工時定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=60min T4=15min
T基=100x5/590x0.15x1.5=3.77min
T總2=80.27min
(5) 鉆6-φ13,擴(kuò)6-φ8.5的孔：
切削用量：ap=15 由表7.3-1得f=0.6mm/r 由表7.3-11得 v=12m/min
n=318v/d=318x12/11=347r/min
工時定額：
T2=Lw+Lf+Lt/fn=15+9.35+0/0.6X347=0.12min (Lf=dm/2cotkr=11/2cot120=9.35)
T基=15X11/347X0.6X15=0.05 min
由表3.3-9得裝夾工件的時間為0.17 min
由表3.3-10得松卸工件的時間為0.15 min
由表3.3-11得操作時間為0.4 min
由表3.3-12得測量工件的時間為0.04min
則T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
T總1=62.81min
擴(kuò)3-φ18的孔：
切削用量：ap=10 由表7.3-2得f=0.6mm/r 由表7.3-12得v=25.1m/min
則n =318v/d=318X25.1/16.5=484r/min
工時定額：由表7.4-1得T2=iw+lf+lt/fn=(10+1.62)/(0.6x484)=0.04min
【lf=(dm-dw)/2cotkr=(16.5-11/2cot120=1.62)】
由表3.3-9得裝夾工件時間為0.17min 由表3.3-10的松卸工件時間為0.15min
由表3.3-11得操作機(jī)床時間為0.42 min 由表3.3-12得測量工件時間為0.05min
T1=0.79min T3=47min T4=15min T基=10x16.5/484x0.6x10=0.06min
T總2=62.89 min T總=125.7 min
（6）磨φ70的左外圓和長度為45和20的左端面：
切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min
則n =318v/d=318X22/80=88r/min
工時定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時間為0.35min 由表3.3-16得測量工件時間為0.08min
T1=0.51min T3=60min T4=15min T基=108x0.4/88x0.4x0.4=3.09min
T總1=78.6min
磨φ70的右外圓、長度方向為20的右端面并切出2X0.5的槽然后倒角
切削用量：ap=0.4 由表10.2-2得f=0.4mm/r v=22m/min
則n =318v/d=318X22/52=135r/min
工時定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時間為0.35min 由表3.3-16得測量工件時間為0.21min
T1=0.64min T3=60min T4=15min T基=103x0.4/135x0.4x0.4=1.91min
T總2=77.55min T總=156.15min
(7) 精鏜φ87的孔：
切削用量：ap=0.5
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20得v=115m/min
則n=318v/d=318x115/62=590r/min
工時定額：（同上）T1=1.2min T2=0.3min T3=60min T4=15min
T基=70x5/590x0.15x0.5=7.9min
T總=84.4min
(8) 精鏜φ75的內(nèi)孔：
切削用量：ap=1
由表5.3-3得f=0.15mm/r
由表5.3-20 得v=123m/min
則n=318v/d=318x123/36=1087r/min
工時定額：（同上）T1=0.4 min T2=0.07 min T3=60 min T4=15 min
T基=lz/nfap=50x5/1087x0.15x1=1.53min
T總=77min
（9）銑兩端面，保證與軸線垂直度0.1
（10）調(diào)整車床角度粗鏜，保證加工要求。
第二部 夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量降低勞動強(qiáng)度，需設(shè)計專用夾具。
1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來鉆、鉸加工頂面的四孔，其中包括鉆頂面四孔（其中包括鉆孔和擴(kuò)孔，鉸孔，以及锪孔，）。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。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)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：頂面四孔的軸線與左側(cè)面和后側(cè)面的尺寸要求要求，在對孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了銑加工，后側(cè)面也是一直都不加工的側(cè)面，因此，選后側(cè)面和做側(cè)面面為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計基準(zhǔn)）來滿足CA6140機(jī)床后托架頂面四孔加工的尺寸要求。
由零件圖可以知道，圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇左側(cè)面和后側(cè)面為定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模，從而滿足孔軸線和兩個側(cè)面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個側(cè)面來限制5個自由度。
3各數(shù)值的計算
3.1切削力及夾緊力的計算
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可得：
切削力公式：
式中
查得：
即：
實際所需夾緊力：由《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》得：
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《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可得：
所以
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(jī)構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力有：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：
由表得：原動力計算由式
即：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
3.2誤差分析與計算
該夾具以底面、兩側(cè)面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
孔與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測量》可知：
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、
由《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可得：
⑴、定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
⑵、夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷、夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.3夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、兩側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在支承釘和支承板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
心得體會
為期兩周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識。
本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、機(jī)床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。
通過此次設(shè)計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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