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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目：制定圖5-33所示夾錐套的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆6-8.5孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)
班 級(jí)： 機(jī)電11-2
學(xué) 號(hào)： 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(jì)說(shuō)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(shuō)明 3
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇。 3
3.5主要機(jī)加工工序過(guò)程 3
4設(shè)備及其工藝裝備確定 4
5切削用量及工時(shí)定額確定 4
第二部 夾具設(shè)計(jì) 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(jì)算 10
3.1切削力及夾緊力的計(jì)算 10
3.2誤差分析與計(jì)算 11
3.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 12
心得體會(huì) 13
參考文獻(xiàn) 14
第一部 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)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(jí)IT11，表面粗糙度Ra為12.5μm，φ72尺寸公差等級(jí)IT14，表面粗糙度Ra為12.5μm，φ62尺寸公差等級(jí)IT14，表面粗糙度Ra為12.5μm，內(nèi)孔φ50公差等級(jí)為IT7，φ42尺寸公差等級(jí)IT6，φ31表面粗糙度Ra為6.3μm.
（2）位置精度：右端面相對(duì)于基準(zhǔn)A的平行度要求為0.02，相對(duì)于基準(zhǔn)B的垂直度要求為0.04， 70k6的圓相對(duì)于基準(zhǔn)B的同軸度要求為0.04。
（3）加工此零件時(shí)，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(jiǎn)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(shí)效，有良好的減振性，鑄造性能好。對(duì)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(guò)程應(yīng)考慮到這些特點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)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(jì)資料 P4表1.2-1），鑄造的毛坯尺寸公差等級(jí)為8級(jí)（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P6表1.2-5），選擇錯(cuò)型值為0.7（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料 P6表1.2-4）。
2.2毛坯余量確定
對(duì)于批量生產(chǎn)的鑄件加工余量（查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(zhǎng)度方向?yàn)?的右端面、長(zhǎng)度方向?yàn)?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(zhǎng)度方向?yàn)?9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(shuō)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(diǎn)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(gè)要求常常是不能兼顧的，但對(duì)于一般的軸類零件來(lái)說(shuō)，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對(duì)本零件而言，由于每個(gè)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(pán)夾住工件，消除工件的六個(gè)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(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
3.5主要機(jī)加工工序過(guò)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(méi)有贓物并吹凈
檢驗(yàn)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(yàn)
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(yàn)臺(tái)、外圓磨床。
夾具有：三爪卡盤(pán)、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(shí)定額確定
（1）粗車φ175的外圓、長(zhǎng)度方向?yàn)?5的右端面、長(zhǎng)度為60的右端面。
φ87時(shí)：（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(shí)定額：由表3.3-1得：裝夾工件時(shí)間為0.08min
由表3.3-2得：松開(kāi)卸下工件時(shí)間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時(shí)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(cè)量工件時(shí)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(shí)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(zhǎng)度方向?yàn)?5的左端面和長(zhǎng)度方向?yàn)?0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(shí)定額：
由表3.3-1得：裝夾工件時(shí)間為0.08min
由表3.3-2得：松開(kāi)卸下工件時(shí)間為0.06min，
由表3.3-3得：操作機(jī)床時(shí)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(cè)量工件時(shí)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(dòng)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)：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(shí)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(shí)：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(shí)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(shí)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(shí)間為0.17 min
由表3.3-10得松卸工件的時(shí)間為0.15 min
由表3.3-11得操作時(shí)間為0.4 min
由表3.3-12得測(cè)量工件的時(shí)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(shí)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(shí)間為0.17min 由表3.3-10的松卸工件時(shí)間為0.15min
由表3.3-11得操作機(jī)床時(shí)間為0.42 min 由表3.3-12得測(cè)量工件時(shí)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(zhǎng)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(shí)定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時(shí)間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時(shí)間為0.35min 由表3.3-16得測(cè)量工件時(shí)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(zhǎng)度方向?yàn)?0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(shí)定額：由表3.3-13得裝夾和松卸時(shí)間為0.05 min 0.03 min
由表3.3-15得操作時(shí)間為0.35min 由表3.3-16得測(cè)量工件時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需設(shè)計(jì)專用夾具。
1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)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(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對(duì)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(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)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(duì)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(jì)基準(zhǔn)）來(lái)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(duì)孔的的加工沒(méi)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(lái)設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔軸線和兩個(gè)側(cè)面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個(gè)側(cè)面來(lái)限制5個(gè)自由度。
3各數(shù)值的計(jì)算
3.1切削力及夾緊力的計(jì)算
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
切削力公式：
式中
查得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時(shí)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(guò)弧形壓塊壓緊工件。受力簡(jiǎn)圖如下：
由表得：原動(dòng)力計(jì)算由式
即：
由上述計(jì)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(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測(cè)量》可知：
?。ㄖ械燃?jí)）即 ：尺寸偏差為、
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(duì)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(guò)
⑷、夾具相對(duì)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(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)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(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單、夾緊可靠。
心得體會(huì)
為期兩周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)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(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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