方塊零件加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設(shè)計(jì)
方塊零件加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設(shè)計(jì),方塊,零件,加工,工藝,規(guī)程,鉆孔,夾具,設(shè)計(jì)
寧XX大學(xué)
課程設(shè)計(jì)(論文)
方塊零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
目 錄
前 言 1
1 零件的分析 2
1.1 零件的作用 2
1.2 零件的工藝分析 3
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1 毛坯的制造形式 3
2.2 基準(zhǔn)面的選擇 3
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 3
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 3
2.3 制訂工藝路線 3
2.3.1 工藝線路方案一 4
2.3.2 工藝路線方案二 4
2.3.3 工藝方案的比較與分析 5
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 6
3專用夾具設(shè)計(jì) 11
3.1 問題的指出 11
3.2 夾具設(shè)計(jì) 12
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 12
3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 12
3.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 13
3.3 定位誤差的分析 14
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 14
參考資料 15
前 言
課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校教學(xué)中的一個(gè)主要組成部分,是專業(yè)學(xué)習(xí)過程是最后的一個(gè)主要的實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié),是完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科學(xué)工作方法重要的實(shí)踐性的過程。
設(shè)計(jì)的目的和要求在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力.熟練生產(chǎn)技術(shù)的工作的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生樹立工程技術(shù)必備的全局觀點(diǎn),生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究,查閱技術(shù)文獻(xiàn)資料,手冊(cè)進(jìn)行工程運(yùn)籌,圖樣的繪制及編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力.
設(shè)計(jì),通過到工廠的實(shí)際調(diào)研,對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容有了基本的了解,并仔細(xì)觀察和了解各加工工序的加工過程,查閱了大量的資料,在xx教授的指導(dǎo)下完成了設(shè)計(jì)任務(wù),并編寫了設(shè)計(jì)說明書。
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)行一次適應(yīng)訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的技術(shù)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力和經(jīng)驗(yàn)的有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。
1 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是方塊零件，其主要作用是連接其他零件的作用。
1.2 零件的工藝分析
零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：（查表1.4-28《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》）
1． 以周邊輪廓為中心的加工部位。
包括：上下面，四周輪廓面
2.以Ф40H7中心孔為加工孔.
3. 以Ф孔 （兩個(gè)）
4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求.
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
零件材料為45，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用型材。由于年產(chǎn)量屬于大批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用45鋼板型材，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2.2 基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于一般盤類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個(gè)表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)。）
2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對(duì)于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：
若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。
2.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床以及部分高效專用機(jī)床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
2.3.1 工藝線路方案一
1
毛坯
型材45鋼板開料，長、寬分別為105mm 高為45mm的長方體形狀的毛坯
2
清砂
清 砂
3
檢
毛坯綜合檢查
4
熱處理
人工時(shí)效處理
5
刨削
刨削零件各表面至：長、寬均為 高
6
銑削
銑削零件各表面至：長、寬均為 高
7
畫線
畫Ф20H7中心孔的加工線
8
鉆孔
鉆Ф孔 （兩個(gè)）
9
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф（兩個(gè)）
10
鉸孔
鉸Ф孔至Ф（兩個(gè)）
11
畫線
畫Ф40H7中心孔的加工線
12
鉆孔
鉆Ф孔
13
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф
14
鉸孔
鉸Ф孔至Ф
15
鉗
去毛刺
16
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸及精度
17
清洗
清洗外表
18
入庫
入庫
2.3.2 工藝路線方案二
1
毛坯
型材45鋼板開料，長、寬分別為105mm 高為45mm的長方體形狀的毛坯
2
清砂
清 砂
3
檢
毛坯綜合檢查
4
熱處理
人工時(shí)效處理
5
畫線
畫Ф20H7中心孔的加工線
6
鉆孔
鉆Ф孔 （兩個(gè)）
7
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф（兩個(gè)）
8
鉸孔
鉸Ф孔至Ф（兩個(gè)）
9
畫線
畫Ф40H7中心孔的加工線
10
鉆孔
鉆Ф孔
11
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф
12
鉸孔
鉸Ф孔至Ф
13
刨削
刨削零件各表面至：長、寬均為 高
14
銑削
銑削零件各表面至：長、寬均為 高
5
鉗
去毛刺
6
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸及精度
17
清洗
清洗外表
18
入庫
入庫
2.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用先加工端面，；方案二是使用鉆削方式加工端面孔。兩相比較起來可以看出，加工端面孔缺少定位基準(zhǔn)，在大批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線一。
因此，最后的加工工藝路線確定如下：
以上工藝過程詳見附表1“機(jī)械加工工藝過程卡片”。
1
毛坯
型材45鋼板開料，長、寬分別為105mm 高為45mm的長方體形狀的毛坯
2
清砂
清 砂
3
檢
毛坯綜合檢查
4
熱處理
人工時(shí)效處理
5
刨削
刨削零件各表面至：長、寬均為 高
6
銑削
銑削零件各表面至：長、寬均為 高
7
畫線
畫Ф20H7中心孔的加工線
8
鉆孔
鉆Ф孔 （兩個(gè)）
9
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф（兩個(gè)）
10
鉸孔
鉸Ф孔至Ф（兩個(gè)）
11
畫線
畫Ф40H7中心孔的加工線
12
鉆孔
鉆Ф孔
13
擴(kuò)孔
擴(kuò)Ф孔至Ф
14
鉸孔
鉸Ф孔至Ф
15
鉗
去毛刺
16
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸及精度
17
清洗
清洗外表
18
入庫
入庫
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“方塊零件”零件材料為45鋼，硬度為HBS190~241，毛坯質(zhì)量約為5kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用型材毛坯。
根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明
手冊(cè)》（以下簡稱〈〈工藝手冊(cè)〉〉表2.2-1,輪廓尺寸(長度方向>100~160mm,故長度方向偏差為 mm.長度方向的余量查表2.2-4現(xiàn)取2.5 mm。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
2.5.1 工序Ⅰ：刨削零件各表面至：長、寬均為 高加工條
工件材料：45，型材。
機(jī)床：bc6063b刨床。
刀具：刨刀
計(jì)算切削用量
確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計(jì)。長度加工方向取IT12級(jí)，取mm。確定進(jìn)給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》（第三版）（以下簡稱《切削手冊(cè)》表1.4,當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, a<=2mm時(shí),以及工件直徑為φ160時(shí)。
f=0.5~0.7mm/r
按說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度: 按《切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的
計(jì)算公式為
V=(m/min)…………………………2.1
式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數(shù)k見《切削手冊(cè)》表1.28,即
k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97
所以
V=
=66.7(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===253(r/min)
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2—8）與253r/min相近的機(jī)床
轉(zhuǎn)速有230r/min及305r/min?，F(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min，
則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=80m/min
計(jì)算切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1,取
L==42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm
t==0.59(min)
2.5.2 工序Ⅱ：銑削零件各表面至：長、寬均為 高進(jìn)給量: 見《切削手冊(cè)》表1.4
V=(m/min)
=
=66.7(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===204(r/min)
按機(jī)床選取n=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V===75.1 m/min
檢驗(yàn)機(jī)床功率: 主切削力
F=CFafvk…………………………………2.2
式中：CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15
k=(
k=0.73
所以
F=900
切削時(shí)消耗功率
P=
由《切削手冊(cè)》表1.30中機(jī)床說明書可知,主電動(dòng)機(jī)功率為7.5KW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為230r/min時(shí),主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機(jī)床功率足夠,可以正常加工。
檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度:已知主切削力F=598N,徑向切削力F按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算
F=CFafVk………………………………2.3
式中: CF530, x=0.9, y=0.75, n=0
k=(
k=0.5
所以
F=530
而軸向切削力
F=CFafvk
式中: CF=450, x=1.0, y=0.4, n=0
k=(
k=1.17
軸向切削力
F=450
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)u=0.1,則切削力在縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3550N(見<<切削手冊(cè)>>表1.30),故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
切削工時(shí)：
t=
式中： L=105mm, L=4mm, L=0
所以
t=
2.5.4 工序Ⅳ 鉆孔Φ10
（1） 鉆10
f=0.35mm/r
V=17mm/min
所以 n==401(r/min)
按機(jī)床選?。?
所以實(shí)際切削速度為：
切削工時(shí)
， ， 則：
=
t=6t=60.157=0.942min
（2） 鉆孔Φ20
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以n==487r/min
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)
， ， 則：
=
（2） 鉆孔Φ40
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以n==487r/min
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)
， ， 則：
=
3專用夾具設(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)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)工序——鉆孔的鉆床專用夾具。
本夾具將用于Z525搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。
3.1 問題的指出
本夾具主要用來鉆孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對(duì)孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用螺旋夾緊。
3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼麻花鉆頭。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
3.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
圖 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
6
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 ：
表 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.034
+0.016
12
18
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷定位于夾具體上。
3.3 定位誤差的分析
分析定位誤差：
基準(zhǔn)不重合誤差： 因鉆孔時(shí)，定位基準(zhǔn)為心軸的中心線，工序基準(zhǔn)也為心軸的中心線。
故：△jb=0
基準(zhǔn)位移誤差：△db=△D1+△d1+△1=0.022+0.022+0.08=0.056
定位誤差： △dw=△jb+△db=0+0.056=0.056
故：△dw≤1/3T=0.18
對(duì)平行方向的尺寸：△jb=0
△db應(yīng)該是上下平移△db1轉(zhuǎn)動(dòng)角度后最大：△db1=0.056,
±tgθ2=±（△2max-△1max）/2x89=±0.00015
△db=△db1+2x96x0.00015=0.085
3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾具，本道工序的鉆床夾具選用手動(dòng)螺旋夾緊方式。本工序由于是鉆小孔加工，切削力不大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個(gè)：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)加大螺絲擰緊力以增加力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。此時(shí)雖然有過定位，但底面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。
參考資料
1.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社
2.《機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社
3.《機(jī)械制造工藝學(xué)》周昌治、楊忠鑒等 重慶大學(xué)出版社
4. 《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》李益民 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
5. 《工藝師手冊(cè)》 楊叔子主編 機(jī)械工業(yè)出版社
6. 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 王光斗、王春福主編 上海科技出版社
7. 《機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)圖冊(cè)》南京市機(jī)械研究所 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
8. 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 鄒慧君主編 機(jī)械工業(yè)出版社
9.《金屬切削手冊(cè)》第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
10.《幾何量公差與檢測(cè)》第五版 甘永立 主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
11．《機(jī)械制造工藝水學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 （教材）
12．《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
13．《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》， 機(jī)械工業(yè)出版社
14．《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 王啟平主編 哈工大出版社
15 《汽車制造工藝學(xué)》 侯家駒主編 機(jī)械工業(yè)出版社
16．《汽車構(gòu)造與修理圖解》 唐藝 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
17．《汽車傳動(dòng)與行使部分檢修問答》 劉文舉 主編 人民郵電出版社
17
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