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機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)說明書
題 目: 車床專用卡具設(shè)計(jì)
學(xué) 院: 機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí): 機(jī)械 07-5班
指導(dǎo)老師: 敖曉春
設(shè) 計(jì) 者: 趙一奇
學(xué) 號(hào): 0701010527
哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
2010年9月21日
目 錄
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………..…...3
序 言……………………………………………………..…..4
一、零件的分析…………………………………………..……...5
1.1零件的作用……………………………………………...5
1.2零件的工藝分析………………………………………...5
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………...7
2.1確定毛坯的制造形式…………………………………..7
2.2基準(zhǔn)面的選擇…………………………………………..7
2.3制定工藝路線…………………………………………..7
2.4機(jī)械加工余量………………………………….………7
2.5確定切削用量及基本工時(shí)………………………..……11
三、夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………..12
3.1問題提出……………………………………………….13
3.2夾具設(shè)計(jì)……………………………………………….13
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………..15
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“泵體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及此零件“車兩Φ34.5H7孔”工序的車床夾具。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：
1．繪制零件圖一張。
2．編制零件的加工工藝過程，并填寫加工工藝過程卡及工序卡各一張。
3．設(shè)計(jì)指定工序的夾具，繪制夾具裝配總圖。（要求計(jì)算機(jī)繪圖）
4．繪制夾具的非標(biāo)零件圖。（要求計(jì)算機(jī)繪圖）
5．編寫設(shè)計(jì)說明書一份。（按畢業(yè)論文的格式，打印文稿。）
班 級(jí)： 機(jī)械07—5班
學(xué) 生： 趙一奇
指導(dǎo)教師： 敖曉春
系 主 任：
2010年9月21日
序言
機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對(duì)于我們國(guó)家來說，它關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的方方面面。近年來機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動(dòng)化水平日益提高。同時(shí)由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機(jī)械制造過程及檢測(cè)，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件，如何設(shè)計(jì)好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。
機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。
夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)：
夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。
夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
因此，夾具設(shè)計(jì)要保證以下幾個(gè)條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,具設(shè)計(jì)過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢(shì)：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。
廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計(jì)和制造夾具。
本設(shè)計(jì)屬于工藝夾具設(shè)計(jì)范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)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。
。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。
一、零件的分析
1.1零件的作用：
題目所給的零件是齒輪泵泵體。它作為齒輪泵主體，主要作用是：作為齒輪的支撐件，連接吸油和壓油管路，并形成密封腔，其形狀及加工精度直接影響齒輪泵的工作性能。
1.2零件的工藝分析：
本零件可從零件圖中可知,它有四組加工面,而有位置要求,還有四組孔,也有位置和精度要求。
1、零件上端面，它是毛坯鑄造出來之后等待加工的第一個(gè)面，此面將作為初基準(zhǔn)，表面粗糙度為12.5。根據(jù)表面粗糙度要求我們僅采取粗銑的加工方式，即節(jié)省時(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。
2、零件頂面孔，它是以上端面為基準(zhǔn)而加工的，它起固定連接齒輪泵體的作用，并作為后續(xù)孔加工的定位基準(zhǔn)。由于對(duì)其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對(duì)其采取鉆削加工。
3、零件前后兩面，它是以上端面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，并為后續(xù)孔的加工作為定位基準(zhǔn)。表面粗糙度要求為1.6，兩面之間與基準(zhǔn)面之間有形位誤差要求：兩面平行度為0.05，與基準(zhǔn)面垂直度0.04。我們采取粗銑，半精銑，精銑的加工路線，以達(dá)到要求。
4、零件兩側(cè)面，它是以上端面為基準(zhǔn)加工，由于對(duì)其沒有形位誤差與尺寸誤差要求，故僅對(duì)其采取粗銑加工。
5、 零件兩側(cè)面管螺紋G3/8，由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查知底孔為φ14.951，考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
6、零件齒輪腔，由加工工藝要求，采用車削加工，為達(dá)到其精度要求，采取粗車，半精車，精車的加工路線。
7、零件齒輪腔內(nèi)兩側(cè)面，在已車削齒輪腔內(nèi)圓的基礎(chǔ)上，采取粗銑加工，即能達(dá)到加工要求。
8、零件前后兩面螺紋孔，它是以前后兩面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于固定泵蓋，以形成密封，其尺寸及精度要求為M6-7H, 考慮到工藝要求我們采取鉆、攻絲兩步工序。
9、零件前后兩面定位孔，它是以前后兩面為基準(zhǔn)而加工的，其作用是用于定位泵蓋，考慮到工藝要求配合泵蓋我們采取鉆削工序。
由以上工藝過成的完成，本零件也按要求加工完成。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。
2.2基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報(bào)廢，使用無法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。
粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于泵體來說是至關(guān)重要的，對(duì)于一般零件而言，應(yīng)以初加工的表面為粗基準(zhǔn)，本零件正好符合要求，對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目我們以的孔為精基準(zhǔn)，基本滿足要求。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定成批生產(chǎn)的情況下，我們盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，我們還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)效益，以便使成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序I、 粗銑85端面；
工序 II、鉆2－孔；
工序 III、粗銑，半精銑，精銑95端面；
工序 IV、粗銑25端面；
工序 V、粗車，半精車，精車內(nèi)圓；
工序VI、粗銑32端面；
工序VII、鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序VIII、鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序 IX、去毛刺；
工序X終檢。
考慮零件在同一個(gè)工序下需要完成不同精度的加工，為滿足機(jī)床精度在已調(diào)定的情況下，盡量提高生產(chǎn)效率的要求，現(xiàn)在將其中的一部分工序分解為多步工序，確定工藝路線如下：
工序I、粗銑85端面；
工序II、鉆2－孔；
工序III、粗銑95端面；
工序IV、半精銑95端面；
工序V、精銑95端面；
工序VI、粗銑25端面；
工序 VII、粗車內(nèi)圓；
工序VIII、半精車內(nèi)圓；
工序IX、精車內(nèi)圓；
工序X、粗銑32端面；
工序XI、鉆孔，攻螺紋2－G3/8；
工序XII、鉆孔，攻螺紋6－M6；
工序XIII、配做2－孔；
工序XIV、去毛刺；
工序XV、終檢。
比較前后兩種方案，前一種工序較少，但是工序不集中，需要浪費(fèi)一部分時(shí)間去調(diào)節(jié)機(jī)床加工條件；后一種方案相對(duì)于前一種方案來說工序較集中，對(duì)于中批量生產(chǎn)基本能滿足要求。故最終確定后一種改進(jìn)方案。
2.4機(jī)械加工余量的確定
“泵體”零件的材料為HT200，硬度HB170—241，生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，采用砂型鑄造，13級(jí)精度以下。（批量生產(chǎn)）
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別對(duì)個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸確定如下：
1．上端85面
考慮加工條件，由于對(duì)本加工面沒有特殊的技術(shù)要求，對(duì)其加工精度也要求不是很高，因此采用粗銑加工即可達(dá)到要求。此時(shí)端面余量Z＝3mm。
2．上端面孔
此兩孔將在后續(xù)工序中與上斷面作為定位基準(zhǔn)，對(duì)其自身并沒有特殊要求，采用鉆削加工即可達(dá)到要求，此時(shí)直徑余量2Z＝7mm。
3．前后95端面
由于此兩面有一定的平行度誤差并與上端面有垂直度誤差等形位誤差要求，自身又要求有較高的精度，因此采用粗銑—半精銑—精銑加工工藝路線，由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】），確定各加工工序機(jī)械加工余量：
粗銑： Z=3mm；
半精銑： Z＝1.5mm；
精銑： Z＝0.5mm。
4．兩端面
考慮加工條件，由于對(duì)本加工面沒有特殊的技術(shù)要求，對(duì)其加工精度也要求不是很高，因此采用粗銑加工即可達(dá)到要求。此時(shí)端面余量Z＝3mm。
5．內(nèi)圓
由本設(shè)計(jì)要求，此工序采用車削加工，考慮加工精度，此用粗車—半精車—精車加工工藝路線，由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】），確定各加工工序機(jī)械加工余量：
粗車： 2Z=5mm；
半精車： 2Z＝3mm；
精車： 2Z＝1mm。
6．32端面
考慮加工條件，由于對(duì)本加工面沒有特殊的技術(shù)要求，對(duì)其加工精度也要求不是很高，因此采用粗銑加工即可達(dá)到要求。此時(shí)端面余量Z＝3mm。
7．管螺紋2－ G3/8
由內(nèi)螺紋加工方法，本工序采用鉆孔—攻螺紋加工過程，由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】），確定各加工工序機(jī)械加工余量：
鉆孔： 2Z=14mm；
攻螺紋： 2Z＝16mm；
8．螺紋6－M6
由內(nèi)螺紋加工方法，本工序采用鉆孔—攻螺紋加工過程，由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】），確定各加工工序機(jī)械加工余量：
鉆孔： 2Z=4.2mm；
攻螺紋： 2Z＝6mm；
9．前后端面2－孔
此兩孔作為最后與其他零件配做，其加工尺余量：2Z=5mm。
2.5確定切削用量及基本工時(shí)
1．切削用量的選擇：
正確的選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的工具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有相當(dāng)重要的作用。
1） 粗加工切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時(shí)，要盡量保證較高的單位時(shí)間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進(jìn)給量F和切削深度αp）中，提高任何一項(xiàng)，都能提高金屬切削率。但是對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度αp，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量F，最后確定一個(gè)合適的切削速度V.
2） 精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時(shí)應(yīng)著重考慮，如何保證加工質(zhì)量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時(shí)，應(yīng)選用較小的切削深度αp和進(jìn)給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量。
2.精車加工工序切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅳ：精車內(nèi)圓2- 34.5。
1）加工條件
加工材料：HT200，HB170~240，鑄造
加工要求：精車內(nèi)圓內(nèi)圓2- 34.5，保證尺寸
機(jī)床：CA6140型普通車床
刀具：高速鋼普通車刀
2）計(jì)算切削用量
考慮上一步加工工序及加工精度，半精車內(nèi)圓2- 34.5mm，其加工尺寸為，確定其加工余量2Z=0.25mm，即背吃刀量＝0.25。
3）進(jìn)給量f及機(jī)床轉(zhuǎn)速n
根據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】），取f＝0.2mm/r，機(jī)床轉(zhuǎn)速n＝1120r/min。
4）機(jī)床實(shí)際切削速度
5）切削工時(shí)
根據(jù)《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》
其中——工件長(zhǎng)度（mm）；
——切入長(zhǎng)度（mm）；
——切出長(zhǎng)度（mm）。
三、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，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
經(jīng)過和指導(dǎo)教師的協(xié)商，我決定設(shè)計(jì)第9道工序——精車內(nèi)圓 34.5的車床卡具。本卡具將用于CA6140型普通車床。刀具為高速鋼普通車刀，對(duì)工件的兩個(gè)內(nèi)圓在同一種加工條件下完成精車加工
3.1 問題的提出
利用本夾具主要是用來精車內(nèi)圓內(nèi)圓 34.5。這兩個(gè)內(nèi)圓對(duì)工件有一定的位置尺寸要求，并且自身還有精度要求。因此，在本道工序加工時(shí)，不僅要考慮工件自身的定位卡緊問題，而且還要考慮如何在同種加工條件下完成對(duì)兩個(gè)平行孔的加工。
3.2夾具設(shè)計(jì)
1．定為基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則，采用2-孔以及85端面，即采用一面兩銷的方法來定位，V型塊主要是用來作為卡緊裝置。為了不使工件95端面與卡具體之間產(chǎn)生過定位，兩面之間應(yīng)留有一定的間隙。
2．切削力及夾緊力計(jì)算
1）切削力計(jì)算
由《金屬切削機(jī)床卡具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（文獻(xiàn)【4】）表3-50取
式中ap——切削深度（mm）；
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）；
Kp——修正系數(shù)：
Kmp ——考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)，按表3-51選?。?
——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)，按表3-53選取。
則
2）夾緊力計(jì)算
由《簡(jiǎn)明機(jī)械制造工藝手冊(cè)》（文獻(xiàn)【5】）P260
Q＝KF
式中，Q——夾緊力（N）;
F——切削力（N）;
K——安全系數(shù)，一般取K＝1.5～3；
粗加工時(shí)K=2.5~3；精加工K＝1.5～2。
則
3．定位誤差分析
由于所加工的零件對(duì)本工序加工的孔只有精度要求，而對(duì)其他形狀及位置公差并沒有要求，即由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產(chǎn)生所加工的面的平面度、位置度等形位誤差，但是在這里是允許的。
4．夾緊設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本夾具采用一面兩銷的方法來定位，夾緊裝置采用活動(dòng)V型塊。夾具體上裝有對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀；同時(shí)，夾具體通過過渡盤與機(jī)床主軸相連并定位，以利于車削加工。
由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個(gè)數(shù)的增加，夾具磨損也將增大，這將導(dǎo)致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生產(chǎn)成本。因此，在加工零件時(shí)在保證夾緊滿足要求時(shí)，盡量減小夾緊力。
參考文獻(xiàn)
文獻(xiàn)【1】機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，張進(jìn)生等主編，機(jī)械工業(yè)出版社
文獻(xiàn)【2】機(jī)械工人切削手冊(cè)，北京第一通用機(jī)械廠編，機(jī)械工業(yè)出版社
文獻(xiàn)【3】機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)，華東紡織工學(xué)院等主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
文獻(xiàn)【4】金屬切削機(jī)床卡具設(shè)計(jì)手冊(cè)，上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編
機(jī)械工業(yè)出版社
文獻(xiàn)【5】簡(jiǎn)明機(jī)械制造工藝手冊(cè)，任福君主編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社
文獻(xiàn)【6】機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，張世昌等主編，高等教育出版社
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