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機械制造技術課程設計說明書 設計題目：制定叉形支架的加工工藝，設計銑寬10槽的銑床夾具 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 機械工程系 2013年 13 月 10 日 摘要 本次設計是叉形支架件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。叉形支架的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以工件前面68×50、工件前端面及工件右側面作為定位粗基準，以叉形支架后面80×50及2-Φ9孔作為精基準。 關鍵詞：叉形支架；加工工藝；專用夾具 目錄 1零件的分析………………………………………………….4 1.1零件的作用……………………………………………4 1.2零件的工藝分析………………………………………4 1.2.1零件圖…………………………………………….4 1.2.2 加工表面及孔……………………………………5 2 確定零件的生產類型………………………………………7 2.1 零件的生產類型………………………………………7 2.2 毛坯的確定……………………………………………7 2.2.1 毛坯的種類及制造方法………………………….7 2.2.2 確定鑄件加工余量……………………………….8 2.2.3 繪制毛坯圖……………………………………….8 3 定位基準的選擇…………………………………………….9 3.1 選擇粗基準………………………………………….9 3.2 選擇精基準………………………………………….9 4 制定機械加工工藝路線…………………………………….10 5 機械加工余量，工序尺寸及公差的確定…………………11 5.1 加工余量和工序尺寸的確定………………………11 5.2 確定切削用量及時間定額…………………………12 6 夾具設計 …………………………………………………..29 參考文獻 …………………………………………………..33 1 零件的分析 1.1 零件的作用 叉形支架是用來起支撐作用的構架，承受較大的力，也具有定位的作用，使零件之間保持正確的位置。 1.2 零件的工藝分析 1.2.1零件圖： 叉形支架零件圖如下圖所示 1.2.2加工表面及孔 在叉形支架高60mm處兩個R15mm寬20mm的凸出部位之間相隔97mm其中一個上有對稱通孔。則此處構造比較復雜且在支架高底部處有10mm寬的一個缺口這兩部分剛度比較低。中間有Ф10mm的孔屬于套類結構伸出部分為一平臺上有螺紋通孔在端部有傾斜60°的凸出部分起定位作用此處應力教集中強度要好。在平臺下面有增強其硬度的肋板。兩個R12mm凸出2mm寬36mm高處缺口及R10mm凸出部分為復雜結構其加工存在一定的難度要求較高防止其損壞需要對其進行必要的熱處理。 主要加工表面Ф30mm中心孔及兩端倒角上、下端面M12↓25螺紋通孔右端部傾斜60°凸出部分中間孔Ф8mm左端兩個凸出部分外側面及其中間M10螺紋孔和Ф11孔。 (1) 選用灰鑄鐵HT150硬度150200HB負荷低磨損無關重要變形很小經過正火處理?；诣T鐵件的牌號和應用范圍如表1-1所示。  (2) 未標注圓角半徑為R3mm。  (3) 加工表面不應該有毛刺、裂縫、結疤、夾渣等缺陷并應清理清潔。  (4) 所有加工表面應光潔不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物。  (5) 上下表面應與中心孔軸線保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm中心孔內表面表面粗糙度Ra≤1.6μm左端兩個凸出部分外表面Ra≤6.3μm右端部傾斜60°凸出部分中間孔內表面Ra≤1.6μm為較高精度且Φ8015.00。  (6) 在加工之前進行人工時效熱處理對毛坯預備性熱處理為降低零件硬度在精加工階段的磨削加工前進行淬火處理淬火后工件硬度提高且易變形。 2 確定零件的生產類型 2.1 零件的生產類型 零件的生產類型是指企業(yè)（或車間，工段，班組，工作地等）生產專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產類型一般可分為大量生產，成批生產和單件生產三種類型，不同的生產類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產類型是按零件的年生產綱領和產品特征來確定的。生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的年產量。零件的年生產綱領N可按下式計算： 式中：N—零件的生產類型（件/年）； Q—產品的年產量（臺、輛）； m—每臺（輛）產品中該零件的數量（件/臺、輛）； a—備品率，一般取2~4； b—廢品率，一般取0.3~0.7 根據上式計算求得零件的生產綱領，通過查表可得刀架的生產類型為中批生產。 2.2 毛坯的確定 2.2.1 確定毛坯的種類及其制造方法 零件的材料為HT150，考慮零件在機床運行過程中所承受的沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，毛坯可選用鑄造成型零件形狀不復雜，因此毛坯形狀可以與零件形狀盡量接近。 2.2 2確定注件加工余量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》，選用鑄件尺寸公差等級CT-12,選用加工余量為MA-H級，并根據毛坯的基本尺寸可知：叉形支架各表面的機械加工余量為Z=2.0mm,工件上的孔，因尺寸不大，故采用實心鑄造。 2.2.3 繪制鑄件毛坯圖 3 定位基準的選擇 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容。也是保證零件加工精度的關鍵。定位基準分為粗基準、精基準及輔助基準。選擇定位基準時，既要考慮零件的整個加工工藝過程，又要考慮零件的特征、設計基準和加工方法，根據粗、精基準的選擇原則，合理選定零件加工過程中的定位基準。 通常在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，即先選擇零件表面最終加工所用精基準和中間工序所用的精基準，然后在考慮選擇合適的最初工序的粗基準把精基準面加工出來。 3.1 選擇粗基準 按照有關粗基準的選擇原則，按照粗基準的選擇原則：選擇要求加工余量小而均勻的重要表面的粗基準，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。故選擇工件前面68×50、工件前端面及工件右側面為定位粗基準。 3.2 選擇精基準 精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時應該進行尺寸換算 以叉形支架后面80×50及2-Φ9孔作為精基準。 4 制定機械加工工藝路線 制定工藝路線的出發(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能得到合理的保證，使工序集中來提高生產效率。除此之外還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 工藝路線方案 工序01:鑄造 工序02: 時效處理 工序03: 粗銑、半精銑、精銑工件后面80×50面 工序04: 粗銑、半精銑、精銑工件前面68×50面 工序05: 粗銑、半精銑工件頂面 工序06；粗銑、半精銑工件底面 工序07: 鉆3-Φ9孔、锪3-Φ14深9沉孔 工序08: 鉆、攻2-M8螺紋、M6螺紋 工序09: 鉆、鉸Φ10H9孔 工序10: 鉆、攻M12螺紋 工序11：銑寬10的槽 工序12：鉆、鉸Φ4H7（兩邊通） 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 5 機械加工余量，工序尺寸及公差的確定 5.1加工余量和工序尺寸的確定 前面根據資料已初步確定工件各表面的總加工余量，現在確定各表面的各個加工工序的加工余量的如下： 加工表面 加工內容 加工余量 精度等級 尺寸偏差 表面粗糙度 后面 鑄件 2.0 CT12 ±0.3 —— 粗銑 1.5 IT12 27.5-0.350 12.5 半精銑 0.4 IT11 27.10-0.22 6.3 精銑 0.1 IT7 270-0.035 1.6 前面 鑄件 2.0 CT12 ±0.3 —— 粗銑 1.5 IT12 25.50-0.35 12.5 半精銑 0.4 IT11 25.10-0.22 6.3 精銑 0.1 IT7 250-0.035 1.6 頂面 鑄件 2.0 CT12 ±0.4 —— 粗銑 1.5 IT12 52.5-0.350 12.5 半精銑 0.5 IT11 520-0.22 6.3 底面 鑄件 2.0 CT12 ±0.4 —— 粗銑 1.5 IT12 50.5-0.350 12.5 半精銑 0.5 IT11 500-0.22 6.3 Φ9 鉆 9 IT12 Φ90+0.18 6.3 φ14 锪 14 IT12 φ140+0.18 6.3 M8 鉆 3.4 IT12 Φ6.80+0.15 —— 攻螺紋 0.6 —— —— —— M6 鉆 2.55 IT12 Φ5.10+0.15 —— 攻螺紋 0.45 —— —— —— Φ10 鉆 4.9 IT11 Φ9.80+0.15 6.3 鉸 0.1 IT9 Φ100+0.058 1.6 M12 鉆 5.1 IT12 Φ10.2+0.15 —— 攻螺紋 0.9 —— —— —— 寬10槽 銑 —— IT11 Φ100+0.16 6.3 Φ4 鉆 1.9 IT11 Φ3.80+0.15 6.3 鉸 0.1 IT7 Φ40+0.058 1.6 5.2確定切削用量及時間按定額 工序01:鑄造 工序02: 時效處理 工序03: 粗銑、半精銑、精銑工件后面80×50面 工步一：粗銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：精銑工件后面80×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序04: 粗銑、半精銑、精銑工件前面68×50面 工步一：粗銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：精銑工件前面68×50面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序05: 粗銑、半精銑工件頂面 工步一：粗銑工件頂面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件頂面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序06；粗銑、半精銑工件底面 工步一：粗銑工件底面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：半精銑工件底面 1. 選擇刀具 刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝500 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序07: 鉆3-Φ9孔、锪3-Φ14深9沉孔 工步一：鉆3-Φ9孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z3025機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：锪3-Φ14深9沉孔 1、加工條件 加工材料: HT150，硬度200~220HBS，鑄件。 工藝要求：孔徑d=14mm，沉孔深9，精度H12~H13,用乳化液冷卻。 機床：選用Z3080鉆床和專用夾具。 2、選擇鉆頭 選擇高速鋼锪刀，其直徑d=14mm 3．選擇切削用量 （1）選擇進給量 按加工要求決定進給量：根據《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H 有。 （2）計算切削速度 根據《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 切削速度的修正系數為：，，，， 故 根據Z3025型鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=500r/mm， 。 4．計算基本工時 根據公式 式中，，l=9mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得， L=（9+2.5）mm=11.5mm 故有： t=0.173min 工序08: 鉆、攻2-M8螺紋、M6螺紋 工步一：鉆2-M8螺紋底孔Φ6.8 機床：Z3025搖臂鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據《切削手冊》查得，進給量為0.36～0.44mm/z, 系數為0.5，故f=（0.36~0.44）*0.5=0.18~0.22mm/z ，現取f=0.22mm/z，v=28m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工步二：攻2-M8螺紋 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r 299r/min 按機床選取n=300r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步三：鉆M6螺紋底孔Φ5.1 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 624r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步四：攻M6螺紋 選擇M6mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工序09: 鉆、鉸Φ10H9孔 工步一鉆孔至φ9.8 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序10: 鉆、攻M12螺紋 工步一：鉆M12螺紋底孔Φ10.2 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 624r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：攻M12螺紋 選擇M12mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.9mm/r 398r/min 按機床選取n=400r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工序11：銑寬10的槽 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在7次走刀內銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 根據X62W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝400 當=400r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序12：鉆、鉸Φ4H7（兩邊通） 工步一鉆孔至φ3.8 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ3.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度 所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序13：去毛刺 工序14：檢驗至圖紙要求并入庫 6.夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序11——銑寬10的槽的夾具。本夾具將用于X62W臥式銑床。 1 問題的提出 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程地切削加工、 熱處理、裝配等工藝過程中。 機床夾具按在不同生產類型中的通用性，可以分為通用夾具. 專用夾具. 可調夾具. 組合夾具等。本夾具主要用來銑寬10的槽。 2 夾具設計 6.2.1、定位基準選擇 由零件圖可知，銑寬10的槽，故選用工件80×50端面及2-Φ9孔作為定位基準，這樣定位使得加工基準與設計基準重合，定位非常合理。 6.2.2、切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用三面刃銑刀 機床： X62型臥式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數 z=24 代入上式，可得 F=749.2N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 3夾具定位原理簡要說明 夾具圖如下所示： 1、 工件80×50端面作為第一定位基準與夾具體相配合限制三個自由度。 2、 一個Φ9孔作為第二定位基準與圓柱銷相配合限制兩個自由度。 3、 另一個Φ9孔作為第三定位基準與削邊銷相配合限制一個自由度，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 參考文獻 [1] 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。 [2] 孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。 [3] 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。 [4] 機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。 [5] 淘濟賢等，機床夾具設計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。 [6] 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [7] 機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷4，北京：機械工業(yè)出版社，1998。 [8] 東北重型機械學院，機床夾具設計手冊，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [9] 賀光誼等，畫法幾何及機械制圖，重慶：重慶大學出版社，1994。 [10] 丁駿一，典型零件制造工藝，北京：機械工業(yè)出版社,1989。 [11] 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。 [12] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 35