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哈爾濱理工大學(xué)
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計 說 明 書
設(shè)計題目： 制定套筒零件（如圖）的加工工藝，
設(shè)計銑槽8的銑床夾具,要求快速夾緊
設(shè) 計 者：
指導(dǎo)教師：
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
機械系機械設(shè)計與制造
2011年12月15日
哈爾濱理工大學(xué)
機械制造技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書
設(shè)計題目：制定套筒零件（如圖）的加工工藝，設(shè)計銑槽8的銑床夾具，要求快速夾緊
設(shè)計要求：1、大批生產(chǎn);
2、選用通用設(shè)備;
3、采用手動夾緊機構(gòu);
設(shè)計內(nèi)容: 1、繪制加工工件圖,計算機繪圖;
2、制定零件的加工工藝過程, 填寫零件加工工藝過程卡和指定工序卡一張;
3、制設(shè)計指定的工序夾具,繪制夾具全套圖紙;
4、編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫；
5、答辯時交全套夾具工程用圖紙、設(shè)計說明書、工藝過程卡，并交電子文稿。
設(shè)計時間： 2014年11月3日至11月21日
答辯時間： 2014年11月21日
班 級：
學(xué) 號：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)老師：
系 主 任：
目錄
序言....................................................................................................................................-3-
一、零件的分析........................................................................................................-4-
1. 零件的作用....................................................................................................................- 4-
2. 零件的工藝分析............................................................................................................- 4-
二、工藝規(guī)程設(shè)計....................................................................................................-4-
1.確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀........................................................................-4-
2.基準的選擇........................................................................................................................-4-
3.工件表面加工方法的選擇................................................................................................- 5-
4. 制定工藝路線...................................................................................................................-5-
5.機械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸的確定.................................................................-7-
6.確定切削用量及基本工時：...........................................................................................- 11 -
三、夾具設(shè)計.............................................................................................................. -29-
四、參考文獻...............................................................................................................-31-
序言
機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：
1.能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3.會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。
就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。
一、零件的分析
1. 零件的作用
2. 零件的工藝分析
法蘭盤的加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如下：
a. 以毛坯外園表面為初基準加工
b. 以φ30的內(nèi)孔為基準的加工表面
c. 以φ45h6的外圓為加工表面
二、工藝規(guī)程設(shè)計
1.確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀
零件材料是45#冷拉圓鋼，形狀近似于零件外形便于零件的加工，且不需要額外的處理就能進行加工。材料產(chǎn)量大市場廣，對于大規(guī)模生產(chǎn)來說不需要擔心貨源問題
2.基準的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。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)無法正進行。
⑴、粗基準的選擇
冷拉圓鋼的表面很光滑,尺寸精度很高,它的機械性能高,由于尺寸精度高不經(jīng)加工可直接使用，因此以毛坯外圓為基準鉆孔。再以鉆孔為粗基準加工兩件外圓。
⑵、精基準的選擇
主要就考慮基準重合問題,當設(shè)計基準與定位基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。這在以后還要專門計算，此處不再計算。
3.工件表面加工方法的選擇
本零件的加工面為套筒的外圓，端面，內(nèi)孔，槽。
1． Φ45h6外圓面：公差等級為IT8，表面粗糙度為12.5，采用粗車→精車的加工方法。
2． Φ45h6端面：公差等級為IT8，表面粗糙度為12.5，采用粗車→精車的加工方法。
3． Φ30內(nèi)孔：公差等級為IT8，表面粗糙度為12.5，采用鉆孔→擴孔→粗鉸的加工方法。
4． 8×6槽：公差等級為IT6，表面粗糙度為3.2，采用銑的加工方法
4. 制定工藝路線
制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。
① 工藝路線方案一
(1) 工序Ⅰ 備料
(2) 工序Ⅱ 正火
(3) 工序Ⅲ 鉆孔 Φ15孔
(4) 工序Ⅳ 擴孔 Φ28孔
(5) 工序Ⅴ 粗車 Φ45h6端面 Φ45h6外圓面
(6) 工序Ⅵ 調(diào)質(zhì)
(7) 工序Ⅶ 鉸孔 Φ30內(nèi)孔
(8) 工序Ⅷ 精車 Φ45h6端面 Φ45h6外圓面
(9) 工序Ⅸ 銑槽 8×6槽
5.機械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸的確定
“法蘭盤”零件材料為45#，硬度229HB，毛坯重量約為0.92KG，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用冷拉圓鋼。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：
1.Φ45h6外圓面，此外圓表面為IT8級，參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
毛坯
50
Φ50+_0.6
粗車外圓
1.5
47
0.10
Φ470 -0.10
精車外圓
1
45
0.04
Φ450 -0.04
2.Φ45h6端面，參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
毛坯
65
粗車
4
精車
1
3.孔Φ30，參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
毛坯
30
0
鉆孔
15
15
0.1
Φ15+0.10 0
擴孔
13
28
0.084
Φ28+0.084 0
鉸孔
2
30
0.033
Φ30+0.033 0
4.8×6槽
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
銑
8×6
8×6
IT6
8×6
6.確定切削用量及基本工時：
一．工序Ⅲ
鉆孔 Φ15孔
（1） 刀具選擇
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.1選用F15高速鋼雙橫錐柄麻花鉆，后角α 0=120 ，二重刃長度b=2.5，棱帶長度l 1=1.5，橫刃長度b=1.5，弧面長度l=3，硬度380HBS，機床選用Z550型立式鉆床。
（2）進給量f選擇
按加工要求確定 查表2.7 得f=0.31~0.37
L/d=60/15=4，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)k lf=0.95
則f=(0.31~0.37)×0.95mm/r=0.29~0.35mm/r
按鉆頭強度確定 查表2.8 得最大值f=0.93mm/r
按機床確定 查表2.36 得f=0.32mm/r 且軸向力為5880N
（3）決定鉆頭磨鈍標準及壽命
查表2.12 得后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命T=45min
（4）決定切削速度
查表2.14 加工性分類為第五類 再由表2.13 得切削速度v=17m/min
切削速度修正系數(shù) k=1.0×1.0×0.85×1.0 故v=v*k=17×0.85=14.4m/min
主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=(1000×14.4)/(3.14×15)r/min=305.7r/min
根據(jù)表2.36 查得鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=351r/min 主軸傳遞扭矩M=203n.m
實際切削速度v=πdn/1000=3.14×15×351/1000m/min=16.5m/min
（5）計算工時
查表2.29 得超切量y=8
t=L/nf=(l+y)/nf=68/351×0.32=0.6min
二．工序Ⅳ
擴孔 Φ28孔
（1）刀具選擇
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.1選用F28高速鋼雙橫錐柄麻花鉆，后角α 0=100 ，二重刃長度b=2.5，棱帶長度l 1=1.5，橫刃長度b=1.0，弧面長度l=3，硬度380HBS，機床選用Z550型立式鉆床。
（2）進給量選擇
按加工要求確定 查表2.7 得f=0.45~0.55
L/d=60/15=4，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)k lf=0.95
則f=(0.45~0.55)×0.95mm/r=0.43~0.53mm/r
按機床確定 查表2.36 得f=0.4mm/r 且軸向力為8740N
（3）確定鉆頭磨鈍標準及壽命
查表2.12 得后刀面最大磨損量取1.2mm，壽命T=40min
（4）確定切削速度
查表2.14 加工性分類為第六類 再由表2.13 得切削速度v=17m/min
切削速度修正系數(shù) k=1.0×1.0×0.85×1.0 故v=v*k=17×0.85=14.4m/min
主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=(1000×14.4)/(3.14×28)r/min=163.8r/min
根據(jù)表2.36 查得鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=185r/min 主軸傳遞扭矩M=384.6n.m
實際切削速度v=πdn/1000=3.14×28×185/1000m/min=16.3m/min
（5）計算工時
查表2.29 得超切量y=15
t=L/nf=(l+y)/nf=75/185×0.4=1.01min
3． 工序Ⅴ
粗車Φ45h6端面
（1） 刀具選擇
選用YT15偏頭車刀，參看《切削用量簡明手冊》車床選用CA6140臥式車床，中心高度200mm。選擇車刀幾何形狀，前刀面形狀為平面帶倒棱型，前角為10°，后角8°，主偏角30°，副偏角10°，刀尖圓弧半徑0.5mm，卷屑槽圓弧半徑30mm，槽寬8mm，刃傾角0°，刀片厚度4.5mm。刀桿16×25mm。
（2）確定背吃刀量
粗車的余量為2mm由于刀桿截面取最大吃刀深度為4.5mm所以一次走刀完 成即ap =2mm。
（3） 確定進給量
查表1.4 得f=0.4~0.5mm/r
查表1.31 CA6140車床的f=0.48mm/r
（4）選擇磨鈍標準及耐用度
查表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8-1.0。
（5） 確定切削速度
查表1.27 得切削速度計算公式v=C*k v/T^m*ap^x*f^y
查表1.27 得C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2
查表1.28 得k v=0.77×0.9×1.13
得出v=62.4m/min
（6） 確定主軸轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×62.4/3.14×55=361r/min
查表1.31 CA6140車床的實際轉(zhuǎn)速n=400r/min
實際切削速度v=πdn/1000=69.1m/min
粗車Φ45h6外圓面
（1） 刀具選擇
與粗車Φ45h6端面用相同的刀具
（2）確定背吃刀量
粗車的余量為1.5mm由于刀桿截面取最大吃刀深度為4.5mm所以一次走刀完成即ap =1.5mm。
（3） 確定進給量
查表1.4 得f=0.4~0.5mm/r
查表1.30 CA6140車床的f=0.51mm/r
（4）選擇磨鈍標準及耐用度
查表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8-1.0。
（5） 確定切削速度
經(jīng)過計算v=116m/min
（6） 確定主軸轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×116/3.14×55=671r/min
查表1.31 CA6140車床的實際轉(zhuǎn)速n=710r/min
實際切削速度v=πdn/1000=122.6m/min
（7） 計算工時
查表1.26超切量y=4.5
t=L/nf=64.5/710×0.51=0.178min
4． 工序Ⅶ
鉸孔Φ30內(nèi)孔
（1）刀具選擇
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.6選用F30高速鋼鉸刀，后角α 0=100 ，齒背傾斜角α=200 ，主偏角K=600 ，刀齒螺旋角β=00 ，機床選用Z550型立式鉆床。
（2）進給量f選擇
查表2.11 得f=0.8~1.8mm/r
L/d=60/15=4，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)k lf=0.95
則f=(0.8~1.8)×0.95mm/r=0.76~1.71mm/r
按機床確定 查表2.36 得f=0.9mm/r
（3）決定鉆頭磨鈍標準及壽命
查表2.12 得后刀面最大磨損量取0.5mm，壽命T=80min
（4）決定切削速度
查表2.30 公式 v=(Cv*d^x)/(T^m*ap^z*f^y) 且Cv=12.1，d=30，z=0.3，x=0.2，y=0.65，m=0.4，T=80，ap=0.2，f=0.9 得v=7.18m/min
主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=(1000×7.18)/(3.14×30)r/min=76r/min
根據(jù)表2.36 查得鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=89r/min 主軸傳遞扭矩M=814.2n.m
實際切削速度v=πdn/1000=3.14×30×89/1000m/min=8.38m/min
（5）計算工時
查表2.29 得超切量y=10
t=L/nf=(l+y)/nf=60/89×0.9=0.75min
五．工序Ⅷ
精車Φ45h6端面
（1）刀具選擇
與粗車Φ45h6端面用相同的刀具
（2）確定背吃刀量
粗車的余量為0.5mm由于刀桿截面取最大吃刀深度為4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。
（3）確定進給量
查表1.6 得f=0.4~0.55mm/r
查表1.30 CA6140車床的f=0.51mm/r
（4）選擇磨鈍標準及耐用度
查表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.4-0.6。
（5）確定切削速度
查表1.10 得v=156m/min
（6）確定主軸轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×156/3.14×45=1104r/min
查表1.31 CA6140車床的實際轉(zhuǎn)速n=1120r/min
實際切削速度v=πdn/1000=158.3m/min
（7）計算工時
查表1.26超切量y=5
t=L/nf=25/1120×0.51=0.04min
精車Φ45h6外圓面
（1）刀具選擇
與粗車Φ45h6端面用相同的刀具
（2）確定背吃刀量
粗車的余量為0.5mm由于刀桿截面取最大吃刀深度為4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。
（3）確定進給量
查表1.6 得f=0.4~0.55mm/r
查表1.30 CA6140車床的f=0.51mm/r
（4）選擇磨鈍標準及耐用度
查表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.4-0.6。
（5）確定切削速度
查表1.10 得v=156m/min
且外圓的修正系數(shù)都為1.0，所以外圓與端面的切削數(shù)據(jù)一樣
（6）確定主軸轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×156/3.14×45=1104r/min
查表1.31 CA6140車床的實際轉(zhuǎn)速n=1120r/min
實際切削速度v=πdn/1000=158.3m/min
（7）計算工時
查表1.26超切量y=5
t=L/nf=60/1120×0.51=0.10min
6． 工序Ⅸ
銑槽8×6槽
（1）刀具選擇
銑槽深度ap=8mm，槽寬ae=6mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1選用三面刃銑刀，材料為高速鋼，直徑d=80mm。查表3.9得齒數(shù)z=6。查表3.2得前角15°，后角16°，副偏角2°，刀齒螺旋角10°，機床用XA6132萬能銑床。
（2）確定進給量
查表3.3 得f=0.08~0.15mm/z
（3）選擇磨鈍標準及耐用度
查表3.8，取車刀后面最大磨損量為0.6。刀具壽命T=120min
（4）確定切削速度
查表3.9 得vt=25m/min，nt=99r/min，vf=44mm/min
修正系數(shù)Kmv=Kmn=0.69，Ksv=Ksn=0.8
vt=25×0.69×0.8=13.6m/min
n=99×0.69×0.8=54.6r/min
vf=44×0.69×0.8=24.3mm/min
實際切削速度 v=πdn/1000=15.1m/min
實際進給量 f=vf/nz=0.07mm/z
（5）檢驗機床功率
查表3.19的切削功率Pe=0.9kw
查表3.30機床功率7.5kw×75%=5.7kw
（6）計算工時
查表3.25超切量y=23
t=L/vf=58/23.5=2.9min
四、總結(jié)
通過本次持續(xù)三周的夾具設(shè)計，首先通過零件圖來確定加工余量，會毛坯圖，而后通過小組的合作分工計算切削余量，繪制工藝卡。通過繪制工藝卡片，確定每道工序的定位與夾緊方式，有老師分配任務(wù)進行夾具設(shè)計。整個過程中對以往所學(xué)的知識進行了回顧和復(fù)習(xí)，同時也是一種查缺補漏的鞏固過程。通過老師的指導(dǎo)，對很多設(shè)計過程遇到的問題進行了解決，也學(xué)到很多知識，獲益匪淺。
五、參考文獻
1、 李益民主編《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，機械工業(yè)出版社。
2、 吳拓編著《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社。
3、 徐鴻本主編《機床夾具設(shè)計手冊》，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社。
4、 陳家芳主編《切削加工工藝手冊》，上海科學(xué)技術(shù)出版社。
5、 李旦，邵東向，王杰等著《機床專用夾具圖冊》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。
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