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蘇州科技學院天平學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
論文題目 自行車右曲柄工裝設計
院 (系) 機電工程系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名 XX 學 號
指導教師 楊建鋒
2012年 3 月 1 日
1．本課題研究的背景、目的及意義
研究的背景：
自行車是人類歷史上一項偉大的發(fā)明，它改變了人類代步需要借助外力的束縛。盡管隨著社會的發(fā)展人們代步的工具越來越多，但自行車因為其自身方便靈巧，綠色環(huán)保等多種優(yōu)點而依然被廣泛使用，而自行車曲柄則是驅動系統(tǒng)中的主要部件之一。
自行車曲柄的作用：1.曲柄和腳蹬、中軸、鏈輪、鏈條、飛輪、后軸、后輪等部件組成了自行車的驅動系統(tǒng)，人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動的，從而使自行車不斷前進。2.曲柄應用了物理學上的杠桿原理，減輕了人們駕車的疲勞，是一項巧妙的設計。
自行車曲柄分為左右兩個，由于加工過程方法類似，所以本次設計只取右曲柄作為研究設計對象。
研究的目的及意義：
我國是一個自行車使用的大國，自行車的需求量依然很大。近年來中國制造業(yè)發(fā)展迅速，生產自動化水平越來越高，機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中占有比例也隨之提高，而像自行車上的普通零件也由傳統(tǒng)的生產方式轉向機械自動化生產。機械制造技術是機械制造企業(yè)實現(xiàn)產品設計，完成產品生產，保證產品質量，提高經(jīng)濟效益的共性技術和基礎技術。在全球范圍內，機械制造技術正朝著精密化、自動化、敏捷化和可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展。由此對機械工藝裝備制造方面的人才的需求也是特別的大，對于工廠實際的制造要求，需要工藝制造人員合理的安排工藝規(guī)程，并且設計制造出符合產品技術要求的夾具。從而在最短的時間內生產多更多的產品，創(chuàng)造更多的收益。
通過此次對自行車右曲柄的工藝制定及夾具的設計，進一步肯定了機械制造工業(yè)在發(fā)展我國國民經(jīng)濟中的地位與作用，我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展速度在很大的程度上取決于機械裝備制造業(yè)的發(fā)展水平，從這個意義上說，加快振興機械裝備制造業(yè)是至關重要的。同時，充分融合四年所學的機械設計制造方面的專業(yè)知識以及實踐、實習所得到的經(jīng)驗。從而鍛煉自己對具體機械制造問題的分析，解決能力。使得具備制定中等復雜程度零件的工藝規(guī)程和設計針對工件工藝加工所需的夾具的能力其次也鍛煉了自己查找資料文獻的能力以及各種機械輔助軟件的操作和使用。
2．本課題主要研究內容和預期目標
研究的內容：
本課題的主要研究內容為，采用機械加工的方法，改變毛坯的形狀、尺寸、相互位置關系和表面質量，使其成為可完成某種使用要求的零件過程，即制定自行車右曲柄機械加工工藝規(guī)程的制定。同時為保證加工精度，提高生產效率，減輕勞動強度，適應自動化生產設計切實可行的機床夾具。
研究的預期目標：
本課題的預期目標為，通過對零件圖的分析，掌握該零件在整個部件中得位置，功用以及部件或總成對該零件提出的技術要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程時采取措施予以保證，統(tǒng)籌安排生產工序，確保工藝規(guī)程的合理，省時。根據(jù)零件要求的加工誤差，生產規(guī)模制定出的夾具要能夠保證具有足夠剛度、強度、穩(wěn)定性以及良好的工藝性。
3．本課題擬采用的研究方法、步驟
研究的方法：
本課題主要采用計算法，分析法，文獻檢索法，AutoCAD機械制圖法。
研究的步驟：
1.機械加工工藝規(guī)程的步驟
1）根據(jù)零件圖和產品裝配圖，對零件進行工藝分析
2）計算零件的生產綱領，確定生產類型
3）確定毛坯的種類和制造方法
4）確定毛坯的尺寸和公差
5）擬定工藝路線
6）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差
7）選擇各個工序的機床設備及刀具，量具及工藝裝備
8）確定各個工序的切削用量和時間定額
9）編制工藝文件
2.夾具設計步驟：
1）分析零件圖紙
2）確定夾具的結構方案
3）繪制夾具的裝配草圖和裝配圖
4) 繪制夾具零件圖
5）編寫夾具設計說明書
3.具體工藝方案
工藝方案一：
工序1 鍛造。
工序2 粗車零件頂面。
工序3 粗銑零件底面。
工序4 粗銑零件前后兩端面。
工序5 鉆Φmm的孔。
工序6 鉸Φmm的孔。
工序7 鉆Φ17mm的孔。
工序8 鉆mm的螺紋孔。
工序9 攻mm的螺紋。
工序10 鉆Φmm的孔。
工序11 鉸Φmm的孔。
工序12 粗車Φmm孔的外端面。
工序13 半精車Φmm孔的外端面，并倒角。
工序14 為其它要求倒角的邊倒角。
工序15 去毛刺，表面鍍鉻，清洗。
工序16 終檢。
工藝方案二：
工序1 鍛造。
工序2 粗車零件頂面。
工序3 粗銑零件底面。
工序4 粗銑零件前后兩端面。
工序5 鉆mm的螺紋孔。
工序6 攻mm的螺紋。
工序7 鉆Φmm的孔。
工序8 鉸Φmm的孔。
工序9 鉆Φ17mm的孔。粗鉸，精鉸Φmm的孔。
工序10 粗車Φmm孔外端面。
工序11 半精車Φmm孔的外端面，并倒角。
工序12 鉆Φmm的孔。
工序13 鉸 Φmm的孔。
工序14 為所有其它要求倒R1.5角的邊倒角。
工序15 去毛刺，表面鍍鉻，清洗。
工序16 終檢。
上述兩個方案的差別在于，方案一是以Φmm孔為中心進行加工的，方案二是以mm的螺紋孔為中心進行加工的。由于Φmm孔是整個零件加工精度要求最高的，所以方案一選取它作為中心進行加工，能夠保證零件的整個加工精度要求。同時方案二在還沒有對Φmm孔進行加工時，先對Φmm孔的外端面進行了加工，這樣就增加了Φmm孔加工定位誤差。所以最終從加工精度要求方面考慮選擇工藝方案一比較的合理。
4．本課題主要參考文獻
[1] 周宏甫.機械制造技術基礎.北京：高等教育出版社，2004；
[2] 張普禮.機械加工工藝裝備.南京：東南大學出版社，1995；
[3] 哈爾濱工業(yè)大學，上海工業(yè)大學.機床夾具設計.上海：上?？茖W技術出版社，1989；
[4] 劉友才，肖繼德.機床夾具設計.北京：機械工業(yè)出版社，1997；
[5] 劉茂元.機械制造技術.北京：機械工業(yè)出版社，2001；
[6] 鄭修本.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2000；
[7] 李慶余.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社，2003；
[8] 黃鶴汀.機械制造裝備.北京：機械工業(yè)出版社，2001；
[9] 劉守勇.機械制造工藝與機床夾具.北京：機械工業(yè)出版社，2004；
[10] 王先逵.機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社；
[11] 李昌年.機床夾具設計與制造.北京：機械工業(yè)出版社；
[12] 張德泉.機械制造裝備及其設計.天津：天津大學出版社；
[13] 鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程. 北京：機械工業(yè)出版社；
[14] 吳拓，方瓊珊.機械制造工藝與機床夾具課程設計指導. 北京：機械工業(yè)出版社。
5． 本課題的具體進度安排（包括序號、起迄日期、工作內容）
2012-02-13至2012-03-11 查閱資料, 撰寫開題報告，翻譯外文資料
2012-03-12至2012-04-08 完成工藝規(guī)程制定中的計算部分，填寫工藝規(guī)程卡片
2012-04-09至2012-05-06 設計夾具總裝圖和零件圖
2012-05-07至2012-05-27 撰寫論文，打印圖紙，提交設計材料
2012-05-28至2012-06-03 準備答辯
指導教師意見：
指導教師：
年 月 日
蘇州科技學院天平學院本科生畢業(yè)設計（論文）
自行車右曲柄工裝設計
摘 要
近年來隨著機械行業(yè)的飛速發(fā)展，機械生產已從傳統(tǒng)生產方式向機械自動化方式轉換。為保證加工要求，需要設計與加工方式所對應的機床夾具。本次畢業(yè)設計研究的對象是自行車曲柄，主要任務是規(guī)劃加工工藝和設計生產加工所需要的夾具。對于工裝設計來說，制定加工工藝規(guī)程是非常重要的一步。首先要對曲柄進行全面的分析，確定曲柄的作用和曲柄基本參數(shù)。了解曲柄各個表面的加工要求，然后確定曲柄毛坯制造形式，毛坯的制造方式又和零件的材料、形狀以及產量等方面因素有關。最后制定生產工序和加工要求。對于本次工裝設計制定了三套夾具，包括一套銑床夾具和兩套鉆床夾具，設計一套夾具首先要考慮的是定位，必須限制所有需要限制的自由度。其次，是夾緊裝置的選用，保證零件在加工過程中不受切削力的影響而發(fā)生任何方向的移動。同時還要計算夾具的定位誤差，確定加工所用的機床和刀具。最后還需要對整個夾具的尺寸、形狀和可行性等進行評估。
關鍵字 曲柄；夾具；加工工藝
Bike right crank tooling design
Abstract
In recent years, with the rapid development of mechanical industry，Machinery production from the traditional production methods to have mechanical automation way conversion.To ensure that the requirements of the processing,Need to design and processing methods corresponding machine tool fixtures.The graduation design research object is a bicycle crank,The main task is planning process and design production processing need fixture.For tooling design example,Make processing technology and procedures are very important step.First to crank on comprehensive analysis,To determine the role of crank and crank basic parameters.Understand each surface processing requirements crank,Then, to determine the crank blank manufacturing form,The manufacture of blank way and parts and materials, shape and production factors, etc.Finally make the production processes and processing requirements.For the tooling design made three sets of fixture,Include a milling machine fixtures and two sets of drilling machine fixture,Design a fixture should consider above all is the positioning,Must limit all need to limit of freedom.secondly,Is the choice of clamping device,Ensure parts in the machining process not by cutting force of the influence of the movement of the direction of any accident.Also the positioning error calculation fixture,Determine the machine tool and tools used processing.Finally also need to the fixture size, shape and feasibility evaluation, etc.
Keywords crank; fixture;processing technology
I
蘇州科技學院天平學院本科生畢業(yè)設計（論文）
目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 機械加工工藝規(guī)程的作用 1
1.3 機械加工工藝規(guī)程的設計原則 2
1.4 課題背景及發(fā)展趨勢 3
1.5 本章小結 3
第2章 工藝規(guī)程設計 5
2.1 毛坯的制造形式 5
2. 2 零件分析 5
2．3 基準的選擇 6
2．3．1 精基準選擇的原則 6
2.3.2 粗基準的選擇原則 7
2．4制定工藝路線 8
2．5毛坯尺寸、機械加工余量、工序尺寸的確定 9
2．6確定切削用量及基本工時 10
2.7 本章小結 22
第3章 曲柄的夾具設計 24
3．1鉆床夾具設計 24
3．1．1定位裝置的設計 24
3．1．2 夾緊裝置的設計 25
3．1．3 鉆床夾具的示意圖 26
3.2 本章小結 26
結 論 27
致 謝 28
參考文獻 29
29
第1章 緒論
1.1 引言
畢業(yè)設計是大學生畢業(yè)之前的最后一項重要任務，作為一名機械專業(yè)的學生，機械畢業(yè)設計是機械工程類專業(yè)學生完成本專業(yè)學習計劃的最后一個極為重要的實踐性環(huán)節(jié)，要求我們能夠綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對我們即將從事的相關技術工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。本人此次設計的題目是自行車右曲柄的工裝設計，通過本次設計我希望能達到以下幾個目的一、鍛煉自己綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化所學的知識。二、樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。三、培養(yǎng)自己樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 四、完善自己進行調查研究，面向實際，面向生產，向同學和老師學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。五、認清機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，明確我們機械人所肩負著振興我國機械業(yè)的使命。
由于本人水平有限，本說明書難免存一些錯誤以及不足，希望各位老師和同學提出寶貴的意見和建議。
1.2 機械加工工藝規(guī)程的作用
采用機械加工的方法，改變毛坯的形狀、尺寸、相互位置關系和表面質量，使其成為可完成某種使用要求的零件的過程，稱為機械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程一般包括以下幾個重要方面：
1） 工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件
機械加工車間生產的計劃、調度，工人的操作，零件的加工質量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質量事故，應按工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。
2） 工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據(jù)
車間要生產新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產準備。如：新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究；準備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設備的購置或舊設備改裝等，均必須根據(jù)工藝來進行。
3） 工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術文件
新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需工人的工種、技術等級、數(shù)量等。
此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術文件。
1.3 機械加工工藝規(guī)程的設計原則
設計機械加工工藝規(guī)程應遵循如下原則：
1）可靠地保證零件圖樣上所有技術要求的實現(xiàn)。在設計機械加工工藝規(guī)程時，如果發(fā)現(xiàn)圖樣上某一技術要求規(guī)定得不適當，只能向有關部門提出建議，不得擅自修改圖樣或不按圖樣上的要求去做。
2）必須能滿足生產綱領的要求。
3）在滿足技術要求和生產綱領要求的前提下，一般要求工藝成本最低。
4）盡量減輕工人的勞動強度，保障生產安全。
同時制定工藝規(guī)程時必須具備下列原始材料：
1)產品的全套技術文件，包括產品的全套圖紙、產品的驗收質量標準以及產品的生產綱領。
2)毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結構工藝性，以及鍛件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。
3)車間的生產條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產面積；工人的技術水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。
4)各種技術資料。包括有關的手冊、標準、以及國內外先進的工藝技術等。
1.4 課題背景及發(fā)展趨勢
隨著科技技術的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)的生產模式發(fā)生了巨大的改變，械制備的發(fā)展呈如下趨勢；
1）向高效、高速、高精度方向發(fā)展
2）多功能復合化、柔性自動化的產品成為發(fā)展主流
3）實施綠色制造與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
4）智能制造技術和智能化裝備快速發(fā)展
為適應生產發(fā)展的需要，當前自控機構、機器人機構、仿生機構、柔性及彈性機構和機電光液綜合機構等的研制有了很大進展。在機械的分析與綜合中，也有只考慮其運動性能過渡到同時考慮其動力性能，考慮記協(xié)在運轉時的構件振動和彈性變形、運動服的間隙和構件的誤差對機械運動及動力性能的影響，以及如何對構件和機械進一步做好動力平衡的問題等等。
盡管，自行車曲柄作為一個傳統(tǒng)零件，技術相對成熟，但我們仍然必須看到其潛在的發(fā)展空間。比如，選材方面，是否可以選用新型材料從而減輕重量而改善質量。加工方面，是否能夠改變傳統(tǒng)的生產模式從而提高生產效率而增加收益。發(fā)展研究方面，是否能夠通過進一步完善其形狀、尺寸等從而使產品設計更加人性化。
目前，在機械的分析和綜合中日益廣泛地應用了計算機技術，發(fā)展推廣了計算機輔助設計、優(yōu)化設計、考慮誤差的概率設計，提出了多種便于機械經(jīng)分析和綜合的工具。編制了許多大型通用或專用的計算機程序。
1.5 本章小結
隨著機械業(yè)的不斷發(fā)展，我們應該深刻認識到機械制造工業(yè)在發(fā)展國民經(jīng)濟中的地位與作用，作為一名機械畢業(yè)生，我們要了解我國在機械制造行業(yè)方面所取得的成績和當前存在的主要問題，以及制造技術發(fā)展的方向。熟悉生產過程和工藝過程的概念。了解工藝過程每個組成的定義，樹立遠大的理想，為我國的機械行業(yè)做出自己的貢獻。
第2章 工藝規(guī)程設計
2.1 毛坯的制造形式
按照設計任務書，本次設計的自行車類型年產量為10000輛，其上有左、右曲柄各一個。若右曲柄的備品率為8%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產綱領為：
件/年
可見，右曲的年產量為10908件。自行車右曲柄可以看成是獨立的一部分，屬于輕型機械，由此，根據(jù)《機械設計制造技術基礎課程設計指導教程》表1-4，由生產綱領與生產類型的關系可以確定該零件的生產為大批生產。由該零件的功用及自行車的工作狀況知，該零件需要具備較高的強度，所以選擇碳素鋼材料，它不僅能滿足強度要求同時價格低廉。因此可以確定毛坯的制造形式為鍛造。由于該曲柄成批生產，根據(jù)《機械設計制造技術基礎課程設計指導教程》表2-1可知。
2. 2 零件分析
1）了解零件用途
設計工藝規(guī)程時，首先應分析零件圖紙以及該零件所在部件或總成的裝配圖，掌握該零件在部件或總成中得位置、功能以及部件或總成對該零件提出的技術要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程時采取措施予以保證。
2） 分析零件的技術要求
從零件圖上可以看出標有表面粗糙度的有平面、外圓端面、內孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是孔，公差等級達到IT7級，表面粗糙度為，該孔是右曲柄的主要設計基準從表面間的位置精度要求來看，與孔中心線平行度公差為，與孔對底面垂直度公差為。
3）審查零件工藝性
審查零件圖樣上的視圖、尺寸公差和技術要求是否正確、統(tǒng)一、完整、審查零件的結構工藝，是否有利于機械加工、裝配、熱處理以及毛坯制造等方面。
對右曲柄零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差技術要求齊全，加工要求合理，零件的結構工藝性較好。
2．3 基準的選擇
用來確定生產對象幾何要素間幾何關系所依據(jù)的點、線、面，稱為基準，基準又分為設計基準和工藝基準兩類。擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準。
2．3．1 精基準選擇的原則
(1)．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
(2)．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
(3)．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
（4）.自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。
（5）便于裝夾原則。應該選定位可靠、裝夾方便的表面作為基準。所選得精基準應該是精度較高、表面粗糙度較小、支承面積較大的表面。
綜上零件底面不但是精度要求高，而且也是零件的設計基準、裝備基準與測量基準。為避免由于基準不重合而產生誤差，保證加工精度，應該選擇底面作為精基準。
2.3.2 粗基準的選擇原則
選擇粗基準時，主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面的位置關系具有重要的影響。因此在選擇時，一般遵循下列原則：
(1)．保證相互位置要求原則。對于同時具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面的位置要求，應該選擇不加工表面作為粗基準，如果零件上有多個不加工表面，則應該以其中與加工表面相互位置要求較高的表面作為粗基準。
(2)．保證加工表面加工余量合理分配原則。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
(3)．便于工件裝夾原則。應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
(4)．粗基準在同一尺寸方向上只允許使用一次的原則。粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
對本零件來說，只要加工端面和孔，粗基準就要根據(jù)加工端面和孔的原則來選擇，加工孔的一端面，用孔的另一個端面來作為粗基準，加工孔，用不加工的外圓面作為粗基準，按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，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為粗基準）。
綜上選取頂面為粗基準。
2．4制定工藝路線
工藝路線的擬定包括：各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序順序的安排。
1） 各表面加工方法
（1） 頂面采用粗車。
（2） 與Φ30mm半圓弧相切的兩端面、底面采用粗銑。
（4） Φ16mm孔采用鉆、鉸。
（5） Φ17mm孔采用擴孔方式。
（6） Φ14mm孔采用鉆和攻絲的方式。
（7） Φ9mm孔采用鉆和鉸。
（8） Φ23mm孔外端面采用粗車，半精車。
2） 加工階段的劃分
粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，精整和光整加工階段
3） 工序順序安排
表2-1 工序過程
工序號
工序名稱
工序內容
設備
定位基準
020
粗車
粗車頂面A
車床
底面B
030
粗銑
粗銑底面B
臥式銑床
頂面A及孔上端面
040
粗銑
粗銑前端面C
臥式銑床
后端面D及孔側端面
050
粗銑
粗銑后端面D
臥式銑床
前端面C及孔側端面
060
鉆
鉆孔
鉆床
底面半圓端面以及孔側端面
070
鉸
鉸孔
鉆床
080
鉆
鉆孔
鉆床
090
鉆
鉆
鉆床
100
攻絲
攻螺紋
機用絲攻
110
鉆
鉆孔
鉆床
底面，頂面，孔
120
車
粗車外圓端面
車床
底面，孔
130
車及倒角
精車外圓端面并倒角
車床
2．5毛坯尺寸、機械加工余量、工序尺寸的確定
1）毛坯尺寸、機械加工余量的確定
由于該零件材料為鍛鋼，屈服強度，抗拉強度，根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表2-6知，鍛件的機械加工余量與公差為精度等級F,根據(jù)機械加工后鍛件的最大輪廓尺寸由表2-6可查得各加工表面加工余量如下表。
表2-2 加工表面加工余量
加工表面
單邊余量/mm
備注
頂面
因為鍛造頂面，故加大取4.0
所有孔的孔徑都小于30mm，所以無法直接鍛造出來
底面
3.0
前、后兩端面
3.0
加工表面的毛坯尺寸只需要將零件尺寸加上查取的相應加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表。
表2-3 毛坯尺寸
零件尺寸/mm
單邊加工余量/mm
毛坯尺寸/mm
34,5
頂面為4，底面為3
41.5
30
3
36
由于其它表面精度要求不高，且不作加工要求，可直接通過零件尺寸鍛得，同時根據(jù)鍛造加工要求，孔徑低于的孔在鍛造時也不與鍛出，所以整個零件的毛坯形狀相對簡單，具體毛坯圖如下。
.2）工序尺寸確定
確定工序尺寸時，對于加工精度要求較低的表面，只需要粗加工工序就能保證設計要求，將設計尺寸作為工序尺寸即可，上下偏差的標注也按設計規(guī)定。當加工表面精度要求較高時，往往要經(jīng)過數(shù)道工序才能達到要求。
零件各外表面粗精度要求較低，粗銑即可，上表面，粗車，工序余量4mm，粗糙度Ra6.3。下表面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3。前后兩端面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3?？?，鉆，工序余量（雙邊）16mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra1.6?？?，鉆，工序余量(雙邊)9mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。擴孔，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra12.5。車外圓端面，粗車，工序余量（雙邊）6mm，精車，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。
2．6確定切削用量及基本工時
工件材料：Q235，。
工序20：粗車頂面
加工要求：粗車頂面，切削量為4mm，零件直徑為30mm。
刀具：硬質合金可轉位刀具，刀桿尺寸。
切削速度：
其中，，，
則需要的車床主軸轉速范圍
機床：選用CA6140臥式車床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機械加工手冊》選取710
實際切削速度為
工序30：銑底面
加工要求：粗銑底面，切削量3mm，銑削寬度取最大處36mm，表面粗糙度要求Ra6.3。
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14
每齒進給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量
切削速度：參考有關手冊，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min
則需要銑床主軸轉速范圍是
機床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機械加工手冊》選取
實際切削速度為
工作臺每分鐘進給量為
根據(jù)《金屬機械加工手冊》縱向進給量取，則實際每齒進給量為
切削工時
切入長度
切出長度
加工長度
=
工序40：粗銑前后兩端面
加工要求：粗銑兩端面，切削量3mm，銑削寬度18mm，表面粗糙度要求Ra6.3。
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14
每齒進給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量
切削速度：參考有關手冊，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min
則需要銑床主軸轉速范圍是
機床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機械加工手冊》選取
實際切削速度為
工作臺每分鐘進給量為
根據(jù)《金屬機械加工手冊》縱向進給量取，則實際每齒進給量為
切削工時
切入長度
切出長度
加工長度
=
工序50：鉆孔
機床：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-19知選取d=14mm，l=189mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1. 切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.75，最終。根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
（3） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2. 基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序60：鉸孔
在鉆完孔以后用鉸刀進行加工，要求粗糙度為Ra1.6。
刀具：選用錐柄機用鉸刀，，莫氏錐柄號2號。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉸孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2.基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序70：鉆孔
加工要求：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-19知選取d=17mm，l=223mm,莫式圓錐號為3號的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
（3）確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2.基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序80：鉆螺紋底孔
機床：鉆螺紋底孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-19知選取d=12mm，l=182mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用絲錐攻螺紋，要乘以系數(shù)0.5，最終。根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
（4） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2.基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序90：攻螺紋螺紋
機床：攻螺紋，所用機床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-21知選取細柄機用高速鋼絲錐，，，根據(jù)加工材料取絲錐前角，后角，刀具耐用度T=90min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量
。
（2）確定進給量 等于工件螺紋的螺距，即
（3）確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，取。
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2.基本時間
其中，，，，，，
工序100：鉆孔
機床：鉆孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-19知選取d=7mm，l=223mm,莫式圓錐號為1號的高速鋼柄麻花鉆作為刀具。具體參數(shù)為，，，。當時，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.5，又鉆孔深度大于3倍直徑，需乘上修正系數(shù)。由于，最終。根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
（5） 確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
3. 基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序11：鉸孔
在鉆完孔以后用鉸刀進行加工，要求粗糙度為Ra6.3。
刀具：選用錐柄機用鉸刀，，莫氏錐柄號1號。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉸孔時，。
（2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機床標注進給量，選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)計算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取，實際轉速為
2.基本時間
工件切削部分長度：
切入量：
超出量：
工序12：粗車孔外端面
機床：CA6140臥式車床
刀具：高速鋼可轉位刀具
1. 切削量
（1） 確定背吃刀量
（2） 確定進給量 根據(jù)刀具材料進給量
（3） 確定切削速度
根據(jù)CA6140機床的主軸轉速取，實際轉速為
2. 基本時間
0.12min
工序12：半精車孔外端面
機床：CA6140臥式車床
刀具：高速鋼可轉位刀具
1.切削量
（1）確定背吃刀量
（2）確定進給量 根據(jù)刀具材料
（3）確定切削速度
根據(jù)CA6140機床的主軸轉速取，實際轉速為
3. 基本時間
0.11min
2.7 本章小結
本章主要描述機械加工的工藝規(guī)程，工藝規(guī)程是指導施工的技術文件。一般包括以下內容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內容，切削用量、工時定額以及所采用的設備和工藝裝備等。
在車間生產過程包括直接改變工件形狀、尺寸、位置和性質等主要過程，還包括運輸、保管、磨刀、設備維修等輔助過程。生產過程中，按一定順序逐漸改變生產對象的形狀、尺寸、位置和性質使其成為預期產品的這部分主要過程稱之為工藝過程。零件依次通過的全部加工過程稱為工藝路線或工藝流程。技術人員根據(jù)工件產量、設備條件和工人技術情況等，確定并且用工藝文件規(guī)定的機械加工工藝過程，稱為機械加工工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。因此，機械加工工藝規(guī)程在機械加工中起著重要的作用，主要包括以下的幾個方面：
1） 工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件
機械加工車間生產的計劃、調度，工人的操作，零件的加工質量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質量事故，應按工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。
2） 工藝規(guī)程是生產準備工作的主要依據(jù)
車間要生產新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產準備。如：新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究；準備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設備的購置或舊設備改裝等，均必須根據(jù)工藝來進行。
3） 工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術文件
新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需工人的工種、技術等級、數(shù)量等。
此外，先進的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進制造技術的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對于工廠的生產和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術文件。
第3章 曲柄的夾具設計
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。在設計夾具時，必須考慮到所設計的夾具應滿足下列幾個要求。
1） 保證加工精度。
2） 夾具的總體方案與生產綱領相適應。
3） 安全、方便、減輕勞動強度。
4） 排屑順暢。
5） 夾具具有良好的強度、剛度和結構工藝性。
夾具體設計：本次設計采用鍛造夾具體，因為其工藝性好，可以根據(jù)需要出各種復雜的形狀，具有較強的抗壓強度、剛度、和抗震性，在生產中應用廣泛，材料選用HT250。
3．1鉆床夾具設計
設計工序鉆螺紋底孔，機床為Z3025搖臂鉆床，刀具：高速鋼
高速鋼麻花鉆。
本夾具主要用來鉆螺紋底孔，由于該孔加工時要求與孔中心線平行度公差為0.5/100，對K面的垂直度公差為0.5/100，所以設計夾具時主要應考慮如何提高精度。
3．1．1定位裝置的設計
（1） 定位基準選擇
根據(jù)加工要求和基準重合原則，并選用精基準定位，選擇孔與底面作為定位基準。
（2） 選定定位元件
定位襯套，移動V形塊
（3）誤差分析
1）定位誤差：工序基準與定位基準重合，基準不重合誤差ΔB=0
基準位移誤差Δy=0
2)對刀誤差
--鉆模板底孔至定位元件的尺寸公差0mm
--鉆套內外圓的同軸度 0.012
--刀具與鉆套的最大配合間隙0.01mm
--刀具在鉆套中的偏斜值，x3
B--工件孔的長度
S--鉆模板與工件表面的距離
H--鉆模板的高度
x3= 0.02mm
孔與端面的垂直度要求是0.05, x3小與垂直度要求的2/3所以未超出技術要求。以上誤差分析說明此夾具保證加工精度。
3．1．2 夾緊裝置的設計
（1） 夾緊力確定
一般安全系數(shù)
加工性質系數(shù)，粗加工取
刀具鈍化系數(shù)
斷續(xù)切削速度，連續(xù)切削時取
，
（2）夾緊裝置選擇
為使夾緊可靠，采用單螺旋夾緊機構，故夾緊力的力源采用手動夾緊，而無需采用復雜的動力裝置。
3．1．3 鉆床夾具的示意圖
鉆床夾具示意圖，如下圖
表3-1 鉆床夾具
3.2 本章小結
機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是保證機械加工質量、提高生產效率、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機床夾具的使用為大批量生產提供了必要條件。零件在工藝規(guī)程制定后，就要按照工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除了需要機床、刀具、量具之外，最主要的便是夾具，它是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。
結 論
本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）選用各種加工刀具時可能有些誤差。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
致 謝
四年的學習生活即將結束，在此對院校領導、班主任、及各位老師表示衷心的感謝，感謝您們對我四年來的教育和培養(yǎng)，使我增長了更多的知識。經(jīng)過最終的畢業(yè)設計，使我有了從理論到實踐又從實踐到理論的過程。同時，感謝在我實習過程中給予我大力幫助和支持的領導及同學。
本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的相對匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。
在這里首先要感謝我的指導老師楊建峰老師。楊老師平日里工作繁多，但在我畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計相對較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩楊老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。
其次還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下采礦專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。
最后，衷心感謝蘇州科技學院天平學院四年來對我的大力栽培，在今后的工作中，我會加倍地去學習和工作，多用理論知識來指導現(xiàn)場，把所學的知識用到實踐中去。
謝謝
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