操作手柄加工工藝規(guī)程及夾具設計【精車外圓】
操作手柄加工工藝規(guī)程及夾具設計【精車外圓】,精車外圓,操作,手柄,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設計
課 程 設 計 說 明 書
學生姓名：
學 院： 機械工程與自動化學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
題 目： 機械制造工藝學課程設計
——操作手柄的工藝規(guī)程及夾具設計
指導教師： 趙麗琴 職稱: 講 師
王 彪 職稱: 教 授
課程設計任務書
學 院： 機械工程與自動化學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
課程設計題目： 機械制造工藝學課程設計
——操作手柄的工藝規(guī)程及夾具設計
起 迄 日 期：
課程設計地點：
指 導 教 師：
系 主 任：
下達任務書日期:
課 程 設 計 任 務 書
1．設計目的：
（1）培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關(guān)課程(工程材料與熱處理；機械設計、互換性與技術(shù)測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等)的知識，結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
（2）能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計，提高結(jié)構(gòu)設計能力。
（3）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。
（4）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。
2．設計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設計要求等）：
本次設計要求編制一個中等復雜程度零件（不少于10道工序，見附圖）的機械加工工藝規(guī)程，并設計其中一道工序的專用夾具，繪制相關(guān)圖紙，撰寫設計說明書。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。注意理論與實踐的結(jié)合，以期使整個設計在技術(shù)上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。
具體內(nèi)容如下：
（1）根據(jù)零件圖，確定生產(chǎn)類型（一般為中批或大批生產(chǎn)），對零件進行工藝分析。
（2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。
（3）擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。
（4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片。
（5）設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖1—2張。
（6）撰寫設計說明書。
3．設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等〕：
1．制定零件在中批生產(chǎn)條件下的機械加工工藝規(guī)程，畫零件圖，毛坯圖，填寫工藝卡片、工序卡片。
2．專用夾具設計。設計某道工序的專用夾具。
3．撰寫課程設計說明書一份（A4紙）。
4．主要參考文獻：
[1]崇凱.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.12
[2]張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.1
[3]孟少農(nóng)，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.9
[4]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社
[5]李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版
[6] 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書—2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.10
[7] 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.8
5．設計成果形式及要求：
提供課程設計說明書一份，要求內(nèi)容與設計過程相符，且格式要符合規(guī)定要求；
被加工零件的零件圖1張；毛坯圖1張；夾具裝配圖1套；夾具主要零件圖（通常為夾具體）1張；機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片1套。
6．工作計劃及進度：
2008年12月3日 ~12月4日 分析研究被加工零件，畫零件圖；
12月5日 ~12月7日 工藝設計：選擇加工方案、確定工藝路線，畫毛坯圖，填寫工藝卡片；
12月8日 ~12月12日 夾具設計，畫夾具裝配圖及夾具主要零件圖；
12月13日 ~ 12月14日 編寫課程設計說明書
12月15日 答辯
系主任審查意見：
簽字：
年 月 日
目 錄
前言 2
一、零件的分析 2
（一）?零件的作用 2
（二）?零件的工藝分析 2
（三）?確定生產(chǎn)類型 3
二、 工藝規(guī)程設計 3
(一) 確定毛坯的制造形式 3
（二）基面的選擇 3
（三） 制定工藝路線 3
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 4
（五）確立切削用量及基本工時 6
三、夾具設計 13
（一） 問題的提出 13
（二） 夾具設計 13
1． 定位基準選擇 13
2. 切削力及夾緊力計算 13
3 . 車床夾具的裝配圖見附圖 13
七、參考文獻 14
前言
機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
?就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎(chǔ)。
?由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
一、零件的分析
（一）?零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的操作手柄。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起操作調(diào)節(jié)作用。
（二）?零件的工藝分析
操作手柄的加工表面，分述如下：
1. 以孔φ9為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ24的外圓，φ18的外圓，以及其上下端面，孔壁上一個M6的螺紋孔。
2. 以φ12為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ10 的孔，螺紋孔端面。槽的內(nèi)表面，φ16的孔。
這兩組表面有一定的位置度要求,即φ10 的孔上下兩個端面與φ12 的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。
（三）?確定生產(chǎn)類型
由老師所提供的《機械制造工藝學課程設計》指導書可得，零件的生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)。
二、 工藝規(guī)程設計
(一) 確定毛坯的制造形式
零件材料為45號鋼?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
（1） 粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ9孔的不加工外輪廓表面作為粗基準。
（2） 精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。以φ24的外圓及孔φ12作為精基準。
（三） 制定工藝路線
?制定工藝路線得出發(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(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
其工藝路線如下：
工序一 以φ9內(nèi)表面為定位，粗車φ24外圓表面。
工序二 以φ24外表面為定位，粗車φ18外圓表面及4x45°倒角。
工序三 以φ24外表面及R10外圓表面為定位，粗鏜孔φ12，粗銑尺寸為18的上下兩面、11.5的上下兩面。
工序四 以φ24外表面及18的下表面為定位，半精鏜φ12的孔及兩邊0.5×45°的倒角。
工序五 以孔φ12及φ24外表面為定位，粗鏜φ10及兩邊1×45°倒角，粗銑槽8的內(nèi)表面，鉆槽兩邊R4的半圓槽。
工序六 以φ24外表面及一端面為定位，粗鏜孔φ16 及兩邊0.5×45°倒角
工序七 以φ24外表面及孔φ10為定位，粗銑端面及3×45°倒角，用絲錐攻螺紋M6×1-3的螺紋孔。
工序八 鉗工去毛刺。
工序九 終檢。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
?操作手柄；零件材料為45號鋼，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
鋼制鑄件的公差按GB6414-86
1：鑄件的尺寸公差CT
查表2.2-3 CT 為8～10，取CT=9
基本尺寸為185，查表2.2-1則尺寸公差為2.8
2：鑄件機械加工余量（GB/T11351-89）
查表2.2-5可得MA為F級
查表2.2-4可得各尺寸機械加工余量如下：
零件尺寸
單面加工余量
鑄件尺寸
φ24
2
φ30
Φ18
2
φ24
18
2
24
175
3.5
182
11.5
2.5
16.5
8
1
6
3:鑄造壁的最小厚度
此零件的表面積大致S=24*3.14*80+18*3.14*48+18*3.14*18+13*35=10214.12mm=102.141cm
查表2.2-7可得其最小壁厚為4mm,經(jīng)檢驗合格。
4：圓角半徑
由題中已知可取為R3
由以上可得零件的毛坯圖，見圖1
（五）確立切削用量及基本工時
工序一 粗車φ24外圓表面
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造
加工要求：粗車φ24外圓表面
機床：臥式車床CA6140
刀具：YW2外圓車刀
2. 切削用量
1）確定背吃刀量ap 粗車單邊余量為2mm，顯然ap=2mm
2）確定進給量f 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.74mm/r。由于是粗車，選較大量f=0.7mm/z。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）計算切削速度 按《切削手冊》，V c=
算得 Vc＝89mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)臥式車床CA6140車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*48*475/1000=71.592m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。
5) 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=71.592m/min，f z=0.65mm/r。
6）計算基本工時
tm＝L/ 2*f=80/2*0.65=61.5s
工序二 粗車φ18外圓表面及4x45°倒角
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造
加工要求：粗車φ18外圓表面
機床：CA6140臥式車床。
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金刀具
2. 切削用量
1）確定背吃刀量ap 粗車單邊余量為2mm，顯然ap=2mm
2）確定進給量f 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.74mm/z。由于是粗車，選較大量f=0.7mm/r。
3）查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4）計算切削速度 按《切削手冊》，V c=
算得 Vc＝80mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)臥式車床CA6140車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*18*475/1000=26.847m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/r。
5) 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=26.847m/min，fz=0.65mm/r。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=48/1.3=36.9s
工序三 粗鏜孔φ12，粗銑尺寸為18的上下兩面、11.5的上下兩面
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗鏜孔φ12，粗銑尺寸為18的上下兩面、11.5的上下兩面
機床：XA6140立式銑床
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=10,故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=80mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼鏜刀
2. 銑削切削用量
1） 銑削深度 銑削尺寸為18的上下兩面時因為切削量較小，故可以選擇ap=2.0mm，銑削尺寸為11.5的上下兩面時ap=2.5mm一次走刀即可完成所需長度。
2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min
4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2.0/2.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
3. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=1.5mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 同上
4. 計算基本工時
tm=(32+80)/475+8/0.2/6.17=40s
工序四 以φ24外表面及18的下表面為定位，半精鏜φ12的孔及兩邊0.5×45°的倒角。保證垂直度誤差不超過0.15mm
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：半精鏜φ12的孔及兩邊0.5×45°的倒角。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為12mm的圓形鋼鏜刀。90°直柄錐面锪鉆
2. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=0.5mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm=（18+3.5+4）/(0.2*0.67)=40s
工序五 以孔φ12及φ24外表面為定位，粗鏜φ10及兩邊1×45°倒角，粗銑槽8的內(nèi)表面，鉆槽兩邊R4的半圓槽。
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗鏜φ10及兩邊1×45°倒角，粗銑槽8的內(nèi)表面，鉆槽兩邊R4的半圓槽。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為10mm的圓形鋼鏜刀,90°直柄錐面锪鉆, 直徑為8的高速鋼麻花鉆鉆頭，W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼銑刀
2. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=1mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm=（18+4）/(0.2*0.67)+20+15=65s
工序六 以φ24外表面及一端面為定位，粗鏜孔φ16 及兩邊0.5×45°倒角
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗鏜孔φ16 。
機床：臥式車床CA6140
刀具：YT5硬質(zhì)合金、直徑為16mm的圓形鋼鏜刀，90°直柄錐面锪鉆
2. 鏜削切削用量
1） 切削深度 ap=3.5mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.216min
工序七 以φ24外表面及孔φ10為定位，粗銑端面，用絲錐攻螺紋M6×1-3的螺紋孔。
1. 加工條件
工件材料：45#鋼,σb =0.67GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑端面，用絲錐攻螺紋M6×1-3的螺紋孔。
機床：XA6140立式銑床
刀具：YT5硬質(zhì)合金端銑刀，粗牙普通螺紋用絲錐
2. 銑削切削用量
1） 切削深度 ap=3.5mm
2） 確定進給量 查表得f=0.2mm/r
3） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)XA6132銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
4. 計算基本工時
tm＝L/ Vf=(72+9)/375=0.235min
三、夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序—、二，精車外圓。本夾具將用于臥式車床CA6140，刀具為YW2外圓車刀 。
（一） 問題的提出
本夾具主要用來精鉸Φ10H7孔，該孔的表面粗糙度要求較高，達到了1.6μm。由于本零件的形狀很不規(guī)則，難以用通用的V型塊、圓柱銷等夾具元件，因此需要選擇合適的定位基準、合適的定位元件才能保證本工序的加工精度。
（二） 夾具設計
1． 定位基準選擇
由零件圖可知，Φ24外圓相對于Φ9孔有位置要求，為使定位誤差為零，應該選擇已加工好的Φ9孔為定位基準。
2. 切削力及夾緊力計算
刀具：YW2外圓車刀 。
由實際加工的經(jīng)驗可知,車外圓時的主要切削力為鉸刀的切削方向,即垂直于工作臺,查《切削手冊》表2.3，切削力計算公式為：
其中：，，，，，，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則：
3 . 車床夾具的裝配圖見附圖
七、參考文獻
1、趙家奇,機械制造工藝學課程設計指導書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年.
2、曾志新,呂明主編,機械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學出版社,2001年.
3、李益明主編,機械制造工藝設計簡明手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
4、肖詩綱主編,切削用量手冊,機械工業(yè)出版社,1993年.
5、崇凱主編，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計指南，化學工業(yè)出版社，2007年.
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