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機械制造基礎課程設計 題目：制定后鋼板彈簧吊耳的加工 工藝,設計銑4mm工藝槽的銑床夾具 班 級： 學 生： 指導教師： 目 錄 設計任務書…………………………………………… 一.零件的分析……………………………………… 二.工藝規(guī)程設計……………………………………… （一）確定毛坯的制造形式……………………………… （二）基面的選擇………………………………………… （三）制訂工藝路線……………………………………… （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…… （五）確定切削用量及基本工時………………………… 三.夾具設計 （一）問題的提出………………………………………… （二）卡具設計…………………………………………… 四.參考文獻 ………………………………………………… 哈爾濱理工大學 機械制造工藝及夾具課程設計任務書 題目：制定后鋼板彈簧吊耳的加工工藝，設計銑4mm工藝槽的銑床夾具 要求：1.中批生產(chǎn)； 2.盡量選用通用夾具。 內容：1.填寫設計任務書； 2.制訂一個中等零件的加工工藝過程，填寫工 藝過程卡和工序卡各一張； 3.設計指導教師指定的工序夾具，繪制全套夾具圖紙，要求用計算機繪圖； 4.編寫設計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式 寫，要求打印文稿。 一． 零件的分析 零件的工藝分析 后鋼板彈簧吊耳共有三組加工表面，現(xiàn)分述如下： 1）以?37mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：一個?37mm的孔，尺寸為76mm的與?37mm孔相垂直的平面，其中主要加工表面為?37mm的孔； 2）以?30mm孔為中的加工表面 這一組加工表面包括：兩個?30mm的孔，以及尺寸為77與兩個?30mm 孔相垂直的內平面，以及兩個孔的外表面； 3）以?10.5mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個?10.5mm的孔 一． 工藝規(guī)程設計 （一） 確定毛坯的制造形式 零件材料為35鋼，考慮到該零件在汽車中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，因此，毛坯可采用模鍛成型 （二） 基面的選擇 基準面選擇是工藝規(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)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。以?30mm孔一側端面為粗基準，以消除，，三個自由度，然后加一個輔助支承。 （2）精基準的選擇。根據(jù)基準重合和互為基準原則，選用設計基準作為精基準,當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(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要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工序Ⅰ 粗銑?37mm孔端面。 工序Ⅱ 粗鏜?37mm孔，倒角1.5×45°。 工序Ⅲ 粗銑?30mm孔外端面。 工序Ⅳ 粗銑?30mm孔內端面。 工序Ⅴ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45°。 工序Ⅵ 粗鏜?37mm孔。 工序Ⅶ 半精銑?37mm孔端面。 工序Ⅷ 半精銑?37mm孔端面。 工序Ⅸ 鉆2-?10.5mm孔。 工序Ⅹ 銑寬為4mm的槽 工序Ⅺ 去毛刺。 工序Ⅻ 檢查。 2.工藝路線方案二 工序Ⅰ 粗銑?37mm孔端面。 工序Ⅱ 粗鏜?37mm孔，倒角1.5×45°。 工序Ⅲ 粗銑?30mm孔外端面。 工序Ⅳ 粗銑?30mm孔內端面。 工序Ⅴ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45°。 工序Ⅵ 粗鏜?37mm孔。 工序Ⅶ 半精銑?37mm孔端面。 工序Ⅷ 半精銑?37mm孔端面。 工序Ⅸ 鉆2-?10.5mm孔。 工序Ⅹ 銑寬為4mm的槽 工序Ⅺ 去毛刺。 工序Ⅻ 檢查。 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工?37mm孔端面，再以該加工平面為基準加工其余平面，最后加工各個孔；方案二是先以?30mm孔外端面為基準加工?37mm孔端面，再以?37mm孔端面為基準加工其它端面和孔。兩相比較可以看出，方案二遵循互為基準原則能夠較好的保證加工精度，對設備要求較低，而方案一工序比較集中，考慮實際設備條件，可將兩個方案進行綜合考慮。具體工藝過程如下： 工序Ⅰ 鍛造毛坯 工序Ⅱ 時效處理去應力 工序Ⅲ 銑?37mm孔端面。 工序Ⅳ 擴，粗鉸，精鉸?37mm孔并加工倒角1.5×45°。 工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。 工序Ⅵ 粗銑?30mm孔端面。 工序Ⅶ 鉆2-? 10.5mm孔。 工序Ⅷ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45° 工序Ⅸ 銑寬為4mm的槽 工序Ⅹ 去毛刺 工序Ⅺ 檢查。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “后鋼板彈簧吊耳”零件材料為35鋼，毛坯重量約為2.6Kg，生產(chǎn) 類型為中批生產(chǎn)，采用鍛造。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的餓機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.?37mm孔 毛坯為空心，參照《機械加工工藝手冊》，確定工序尺寸為 Z=2.6mm。 由鍛件復雜系數(shù)為S1,鍛件材質系數(shù)取M1, 毛坯尺寸為?34.4。根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為： 粗鏜：?36mm 2Z=1.6mm 精鏜：?36mm 2Z=1.0mm 2.?30mm孔 毛坯為空心，參照《機械加工工藝手冊》，確定工序尺寸為 Z=2.0mm。 由鍛件復雜系數(shù)為S1,鍛件材質系數(shù)取M1, 毛坯尺寸為?26根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為： 擴孔：?29.8mm 2Z=1.8mm 鉸孔：?30mm 2Z=0.2mm 4 3. ?37mm孔、?30mm孔端面的加工余量 參照《機械加工工藝手冊》，取加工精度F2 ,由鍛件復雜系數(shù)為S3, 兩孔外側單邊加工余量為Z=2mm。鍛件材質系數(shù)取M1, 復雜系數(shù)為S3, 確定鍛件偏差為 mm和mm。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為： ?37mm孔端面： 粗銑 2Z=3.0mm 精銑 2Z=1.0mm ?30mm孔端面： 粗銑 2Z=4.0mm 4. ?10.5mm孔 毛坯為實心，不出孔 ，為自由工差。根據(jù)《機械加工工藝手冊》加工余量分別為： 鉆孔：?10.5mm 2Z=10.5mm 由于本設計規(guī)定的零件為中批生產(chǎn)，可采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，可按調整法加工方式予以確定。 毛坯名義尺寸：122+2×2=126mm 毛坯最大尺寸：126+2×1.3=128.6mm 毛坯最小尺寸：126-2×0.7=124.6mm 銑后最大尺寸：122+0=122mm 銑后最小尺寸：122-0.17=121.83mm 將以上計算的工序間尺寸及公差整理成下表： （mm） 工 序 工 尺 加 寸 鍛造毛坯 銑削加工 ?30mm孔處 加工前 最大 128.6 mm 最小 124.6 mm 加工后 最大 128.6 mm 112 mm 最小 124.6 mm 121.83 mm 加工余量 （單邊） 2 mm 最大 3.65 mm 最小 1.435 mm 加工公差 mm -0.17/2 mm （五） 確定切削用量及基本工時 工序Ⅲ：粗銑?37mm孔端面。本設計采用查表法確定切削用量。 1. 加工條件 工件材料：35鋼，鍛造。 加工要求：銑?37mm端面，Ra6.3μm。 機床：X51立式銑床。 刀具：YT15硬質合金面銑刀，齒數(shù)Z=5，=100mm。 2. 計算切削用量 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min （r/min） 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=375 r/min。 故實際切削速度 （m/min） 當n=375 r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 為加工一側端面的時間，總工時 （min） 工序Ⅳ 擴，粗鉸，精鉸?37mm孔并加工倒角1.5×45°。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得加工?37mm孔的進給量?=0.3——1.0mm，按機床 規(guī)格取=0.6mm，切削速度，根據(jù)相關手冊及機床說明書，取v=30mm/s，加工孔徑=?36mm。則 （r/min） 根據(jù)機床選取n=300 r/min。 實際切削速度 （m/min） 切削工時 （min） 工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min 刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min） 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。 故實際切削速度 （m/min） 當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 為加工一側端面的時間，總工時 （min） 工序Ⅵ 粗銑?30mm孔兩端面。 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min 刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min） 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。 故實際切削速度 （m/min） 當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 為加工一側端面的時間，總工時 （min） 工序Ⅴ 銑尺寸為77mm的孔端面。 工序Ⅵ:精鉸孔至?37mm 根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得 f=0.5mm/r n=1000r/min=16.6r/s 切削速度 v=40m/min=0.67m/s 切削工時 （min） 工序Ⅵ 銑?30mm孔兩端面。 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min （r/min） 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=375 r/min。 故實際切削速度 （m/min） 當n=375 r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 為加工一側端面的時間，總工時 （min） 半精銑?30mm孔端面。 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min 刀具與工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min） 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=300 r/min。 故實際切削速度 （m/min） 當n=300 r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 為加工一側端面的時間，總工時 （min） 工序Ⅶ 鉆2-? 10.5mm孔。 確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 鍛件硬度149-187HBS 取=0.234 mm/r。 切削速度：根據(jù)相關手冊，查得切削速度 m/min ，所以 （r/min） 根據(jù)機床說明書選取n=394 r/min， 故實際切削速度 （m/min） 切削工時 （min） 工序Ⅷ 擴，粗鉸? 30mm孔并加工倒角1×45° 確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 =0.81 mm/r。 切削速度：根據(jù)相關手冊，查得切削速度m/min ，所以 （r/min） 根據(jù)機床說明書選取n=140 r/min， 故實際切削速度 （m/min） 切削工時 （min） 確定進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》 =1.17 mm/r。 切削速度：根據(jù)相關手冊，查得切削速度m/min ，所以 （r/min） 根據(jù)機床說明書選取n=63 r/min， 故實際切削速度 （m/min） 切削工時 （min） 工序工序Ⅸ 銑寬為4mm的槽 根據(jù)《切削手冊》 mm/z 切削速度：根據(jù)相關手冊 取 m/min 刀具采用YT15硬質合金面銑刀， mm （r/min） 根據(jù)機床說明書，取n=600 r/min。故實際切削速度 （m/min） 當n=600r/min時，工作臺每分鐘進給量應為 （mm/min） 查機床說明書，取 mm/min 切削工時 （min） 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其他加工數(shù)據(jù)一并填入機械加工工序過程綜合卡片。 三.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，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，設計銑4mm工藝槽的銑床夾具 （一） 提出問題 本夾具用來設計銑4mm工藝槽的銑床夾具，該槽沒有過高的精度要求。因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證槽的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率。 （二） 夾具設計 1. 定位基準的餓選擇 由零件圖可知，以?37mm孔和?37mm孔的一個端面為定位基準，采用支承釘為輔助支承，同時為了縮短本工序的輔助時間，應設計一個可以快速更換工件的夾緊裝置。 2. 切削力和夾緊力的計算 軸向力： （N） 扭距： Nm 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù) 為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質系數(shù)1.1； 為刀具鈍化系數(shù)1.2。 所以 （N） 夾緊力：在此夾具中，只是為了防止工件在加工過程中的振動和轉動，因此 很小。 3. 定位誤差分析 定位尺寸公差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位軸，該定位軸的尺寸與公差現(xiàn)定與本零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為，即?37mm。 定位軸與零件的最大間隙為 max=0.05-(-0.033)=0.083mm 而零件要求的最小偏差為 min=0-(-0.01)=0.01 因此最大間隙滿足精度要求. 4. 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，為此，應首先著眼于 采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設計采用開口墊圈夾緊裝置，只要松開螺母即可取下工件，可以提高勞動生產(chǎn)率，而且本夾具總體結構設計比較簡單、緊湊。 四、參考文獻 1.《機械制造工藝學課程設計指導書》 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編 2.《簡明機械加工工藝手冊》 上?？茖W技術出版社 徐圣群 主編 3.《機床夾具設計手冊》第二版 上?？茖W技術出版社 4．《切削手冊》 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 編 18