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1、 鄭 州 科 技 學 院 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計“支承塊”零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 內容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡 1份 4.機械加工工序卡 1份 5.夾具設計裝配圖 1張 6.夾具體零件圖 1張 7.課程設計說明書 1份 班 級： 七班 姓 名： 孟令恩 學 號： 201233208

2、 指 導 教 師： 張莉 教研室主任： 2015年 9月 1日  目錄 1.初始設計規(guī)劃 1 2.分析和審查零件圖樣 1 2.1零件分析 1 2.2零件樣圖審查 1 3.毛坯設計 1 4.機械加工工藝規(guī)程設計 2 4.1基面和定位方案的選擇 2 4.2精基準選擇的原則 3 4.3加工工藝過程 4 4.4各表面的加工方法的確定 4 5.工藝路線的制訂 5 6.工藝方案比較與分析 6 7.夾具設計 9 7.1研究原始質料 9 7.2定位基準的選擇 9 7.3支

3、承塊車夾具的主要設計計算 9 7.4切削力及夾緊力的計算 9 7.5誤差分析與計算 10 8.夾具設計及操作的簡要說明 11 心得體會 12 參考文獻 12 1.初始設計規(guī)劃 題目直給定生產綱領為5000件，根據所給零件圖樣估算的零件質量為1.1KG，從表2-3查得零件批量恰好處于中批和大批的分界點，由此在設計中可以綜合應用中批和大批生產的毛坯制造、工藝設備和工藝裝備選擇、工藝規(guī)程制定和夾具方案確定的方法。 ⑴毛坯制造方法：材料是45鋼，部分模鍛到全部模鍛均適合本設計采用。 ⑵加工余量：毛坯余量和工序余量小到中等均適合本設計采用。 ⑶工藝設備和工藝裝備：“通用+

4、專用”結合，題目要求設計專用夾具，則設備、刀具、量具等可以考慮選用通用的類型。 ⑷工藝規(guī)程設計：適合采用工藝卡和部分重點工序的工序卡。 ⑸夾具方案：適合對關鍵工序使用專用夾具。 2.分析和審查零件圖樣 2.1零件分析 支承塊是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但 其加工孔和表面的精度要求較高，上下表面、圓弧表面都有粗糙度要求，精度要求較高，此外φ孔要求加工，對精度要求也很高。孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。對稱中心還有個位置度誤差，右端面有個垂直度誤差因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能

5、與工作壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 2.2零件樣圖審查 根據前面提出的鍛造毛坯方案，結合零件圖，可以判斷支撐塊所有表面都要進行加工。主要的加工表面有上下表面、兩側面、Φ37mm孔以及Φ40mm圓柱表面等。各表面有尺寸精度和表面粗糙度要求，左右表面有平行度要求，前后表面與孔有垂直度要求。次要加工表面是倒角。 3.毛坯設計 由零件圖可知：支承塊零件的材料是45鋼，根據表2-5，即可以選擇鑄件，也可以選擇鍛件，考慮到支承塊在使用過程中，承受較大的載荷，并考慮到中批到大批生產類型及以及經濟性，選用鍛件，以保證零件工作可靠。由于零件的尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高毛坯精度、提高

6、勞動生產率上來考慮也是合理的。 零件數上下對稱型，模鍛件的分模面可任選在厚度的平分面上，分模線為平直分模線。45鋼屬碳的質量分數小于0.065%的碳素鋼，故材質系數為M1，經估算鍛件質量約為2.06kg、鍛件的形狀復雜系數為0.76，屬于S1級，厚度為50mm,按照普通級，由表5-16查得其公差為，由表5-17查得厚度方向的加工余量為1.7~2.2mm,取2mm, 水平方向的加工余量為1.7~2.2mm,取2mm,最終確定毛坯尺寸厚度為64。根據長寬比、高寬比查表2-9確定模鍛斜度為7，查表2-10確定內圓角半徑為2mm、外圓角半徑為5mm。經設計得到如下圖所示的毛坯圖。 圖1毛坯圖

7、 4.機械加工工藝規(guī)程設計 4.1基面和定位方案的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。 ⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 [5]應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠

8、大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 便于裝夾原則。 (6)保證不加工表面位置準確原則。 (7) 粗基準一般不得重復使用原則。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證支承塊在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從支承塊圖分析可知，主要是選擇加工支承塊底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 故這里選用支承塊的下端面做為粗基準。 4.2精基準選擇的原則 ⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵ 基準統(tǒng)一原則，

9、應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。 ⑶ 互為基準的原則。當兩個表面位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以互為基準反復加工。 (4)自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時就應盡量選擇加工表面本身作為精基準。 此外，還應選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證支承塊在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從

10、支承塊零件圖分析可知，它的上端面與φ，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的二面一銷定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求，這樣零件的六個自由度就都限制好了。且銷如果和板件鑄造在一起的時候更好裝夾。所以銷被一個圓柱鑄件代替. 綜上所述，選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾方便。 4.3加工工藝過程 由以上分析可知，該支承塊板的主要加工表面是平面、孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于支撐板來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間

11、的相互關系以及花鍵的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：支承塊尺寸精度，形狀精度以及位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 4.4各表面的加工方法的確定 支承塊零件的37mm的孔和50mm、60mm是重要加工表面根據零件的尺寸、形位要求60mm表面有對稱度要求，50mm的表面對37mm大孔中心線有垂直度要求。因此可以考慮先加工37mm的孔然后以孔定位加工四個重要表面。37mm的階梯孔粗糙度要求為Ra1.6精度要求高可以考慮用精鉸或者精鏜達到。其次由于孔徑較大大于30mm故采用鏜刀為宜其另一個好處是可以在同一鏜床上加工階梯孔的階梯端面使得工序較為集中提高了加工效率

12、。四個側面可以方便的采用平面銑達到要求對Ra3.2的表面可以進行一次粗銑再一次精銑。平面的粗糙度要求是3.2要粗銑一次再一次精銑就可以達到要求因為與37的孔有0.02的垂直度要求所以最終要用精銑來保證。所以底平面先粗銑再精銑。粗銑時選擇互為基準加工兩個側面。而Ra1.6的表面要插一道半精銑才能在銑床上達到1.6的表面粗糙度。40mm外圓柱面適合用車床加工經過一次粗車后還要經過一次精車。螺紋孔都比較小不好鍛造出來就直接在立式鉆床上加工得到。3M5的螺紋孔均勻分布在48mm的圓上要求用到分度裝置。 5.工藝路線的制訂 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產可以考慮采用

13、專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下； 工藝路線方案一: 工序1：粗銑支承塊50mm兩個側表面 工序2：粗銑兩斜面 工序3：粗銑支承塊60mm兩個側表面 工序4：粗銑上下表面粗 工序5：粗鏜Φ37mm的階梯孔 工序6：精銑50mm的兩個側表面 工序7：精銑兩斜面 工序8：精銑支承塊60mm兩個側表面 工序9：精銑上下表面 工序10：精鏜Φ37mm的階梯孔 工序11：半精鏜Φ37mm的階梯孔 工序12：精銑Φ37mm孔的階梯端面 工序13：粗車Φ40mm外圓 工序14：精車Φ40mm外圓 工序15：拉4

14、-R3圓弧槽 工序16：鉆M16mm底孔，攻M16x1.5螺紋 工序17：鉆3-M5底孔，攻M5螺紋 工序18：孔口倒角C1 工序19：鉗工去毛刺 工序20：質檢 工序21：入庫 工藝路線方案二： 工序1：粗銑支承塊50mm兩個側表面 工序2：粗銑兩斜面 工序3：粗銑上下表面 工序4：粗銑支承塊60mm兩個側表面 工序5：精銑支承塊50mm兩個側表面 工序6：精銑兩斜面 工序7：精銑上下表面 工序8：精銑60mm的兩個側表面 工序9：粗鏜Φ37mm的階梯孔 工序10：半精鏜Φ37mm的階梯孔 工序11：精鏜Φ37mm的階梯孔 工序12：精銑Φ37

15、mm孔的階梯端面 工序13：粗車Φ40mm外圓 工序14：精車Φ40mm外圓 工序15：拉4-R3圓弧槽 工序16：鉆M16mm底孔，攻M16x1.5螺紋 工序17：鉆3-M5底孔，攻M5螺紋 工序18：孔口倒角C1 工序19：鉗工去毛刺 工序20：質檢 工序21：入庫 6.工藝方案比較與分析 從工序可以看出：方案二由于加工誤差磨損基準不準確不好定位，并且φ和中心軸有對稱度要求，故應先粗加工左右端面粗加工φ37，再精加工左右段面，再精加工φ37孔，通過以上分析：方案一為合理、經濟的加工工藝路線方案。 表1 各工序加工尺寸、機床型號及加工裝備

16、工序號 工序名稱 上一道工序 基本尺寸mm 工序基本 尺寸mm 機床設備 刀具量具 010 粗銑支承塊50mm兩個側表面 54 50.8 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 020 粗銑兩斜面 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 工序號 工序名稱 上一道工序 基本尺寸mm 工序基本 尺寸mm 機床設備 刀具量具 030 粗銑上下表面 99 97 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 040 粗銑支承塊60mm兩個側表面 64 62 X5032 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺 050 精銑支承塊50mm兩個側表面 52

17、 50 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 060 精銑兩斜面 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 070 精銑上下表面 97 95 X5032 三面刃銑刀、游標卡尺 080 精銑支承塊60mm兩個側表面 62 60 X5032 高速鋼套式面銑刀、游標卡尺 090 粗鏜Φ37mm的階梯孔 30 34 T68 機夾可轉位鏜刀、塞規(guī) 100 半精鏜Φ37mm的階梯孔 34 36.6 T68 機夾可轉位鏜刀、塞規(guī) 工序號 工序名稱 上一道工序 基本尺寸mm 工序基本 尺寸mm 機床設備 刀具量具 110 精鏜Φ37m

18、m的階梯孔 36.6 37 T68 機夾可轉位鏜刀、塞規(guī) 120 精銑Φ37mm孔的階梯端面 41 40 X5032 三面刃銑刀、深度尺 130 粗車Φ40mm外圓 42 40.5 AC616 機夾車刀、游標卡尺 140 精車Φ40mm外圓 40.5 40 AC616 機夾車刀、游標卡尺 150 拉4-R3圓弧槽 0 3 L5140B 鍵槽拉刀 160 鉆M16mm底孔，攻M16*1.5螺紋 0 16 Z5125A 鉆攻復合刀具、螺紋塞規(guī) 170 鉆3-M5底孔，攻M5螺紋 0 5 Z5125A 鉆攻復合刀具、螺紋

19、塞規(guī) 180 空口倒角C1 Z5125A 直柄錐面锪孔鉆 190 鉗工去毛刺 鉗工工具 整個加工步驟是毛坯--銑床銑削平面--鏜床鏜孔--車床車削外圓--銑床銑削平面--鉆床鉆孔攻螺紋這樣安排工序加工較為集中效率較高還可以保證零件的尺寸、形狀要求。 1)先銑平面50mm的表面，毛坯沒有毛刺表面質量好選做粗基準，加工自身表面能夠得到較好的平行度。再以精加工后的表面為精基準鏜中心孔保證中心孔的中心線和表面達到垂直度要求。 2)鏜孔內孔的粗糙度要求比較高為Ra1.6。故采用精鏜。因為上一道工序有已加工好的表面在鏜孔時可以用一面一短心軸一檔銷定位保證垂直度要求

20、。 3)車削外圓先車外圓這樣在下一道工序中可以利用37mm的中心孔和40mm的外圓表面定位保證得到60mm表面與支承塊的對稱面0.02的平行度要求。 4)加工螺紋孔螺紋孔不是重要加工表面可以放在最后面加工。螺紋孔的尺寸精度靠機床直接保證用已加工表面定位就可以保證加工位置精度。在加工3xM5的螺紋孔時要用到分度裝置。 7.夾具設計 7.1研究原始質料 利用本夾具主要用來車外圓面φ40mm，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 7.2定位基準的選擇 圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面和孔和銷為

21、定位基準來設計車模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制5個自由度。用銷限制一個自由度，銷又有圓柱孔代替。 7.3支承塊車夾具的主要設計計算 要求估算出最大切削力，進而估算出最大夾緊力以作為夾具零件設計的依據，估算出定位誤差以驗證定位方案是否合理。 7.4切削力及夾緊力的計算 切削力：查《金屬切削原理與刀具》表3-1、表3-2得=2795，=1，=0.75，=3777，=-0.15，=0.95，=0.92； 求得切削力： = =27950.950.92 =992（N） 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數K可按下式計算有：

22、式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得： 所以 Wa=K*F=992x1.56=1547.52(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取，， =1547.52/(0.7+0.16)=1799(N) 查《機械制造工藝學》王先逵 第三版 可知壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算： 式中參數由參考《機械制造工藝學》可查得： 其中：L=15mm 螺旋夾緊力：W0 =2321.4(N) 由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 7.5誤差分析與計

23、算 該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為1.6。由參考《機械制造工藝學》可得： ⑴ 圓柱位銷的定位誤差 ：由于是孔的誤差引起取Δ=0.03mm ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 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：取 （5）分度誤差 1.直線分度誤差查機床夾具設計知Smin=S-(δ+X1+X2+e） Smax=S+(δ+X1+X2+e） 所以ΔF=2(δ+X1+X2+e） 2.回轉分度誤差查機床夾具設計知Δa=

24、4artcg[( Δf/4+2X3)/4R] 誤差總和：0.070mm滿足要求。 8.夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在車床上加工外圓表面，工件以底面、孔為定位基準，在定位環(huán)上實現完全定位。采用手動旋螺母夾緊工件。該夾緊機構結構簡單、易于制造、增力比大、自鎖性能好、操作容易、夾緊可靠。 心得體會 此次設計是對支撐板零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄造，具有體積小，零件復雜的特點，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φ37孔工序中，選二面一銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾

25、緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 通過這次課程設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學3年中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現時以最低的成本實現最先進的加工。但也很有不足

26、之處。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。 生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩為我們的社會付出。我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有樂，，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里3年的相處還趕不上這十來天的實習，我感覺我和同學們之間的距離更加近了；我想說，設計確實很累，但當我們研究出數據制成成果時，心中也不免產生興奮； 這次設計是我成功邁向成功的第一步。 參考文獻 [1]柯建宏，賓鴻贊，機械制造技術基礎課程設計[M]，北京：華中科技大學出版社,2012 [2]陸劍中，孫家寧，金屬切削原理與刀具[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2011 [3]王先逵，機械制造工藝學[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2013 [4]李云，機械制造工藝及設備指導手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1998 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2000 12