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機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題目：設(shè)計(jì)副變速撥叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆10孔工序的專用夾具
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
班 級(jí)：
指導(dǎo)老師：
專業(yè)系主任：
機(jī)械工程學(xué)院
2015年 月 日
24
目錄
1 概述 1
2 審查零件圖的工藝性 1
3 選擇毛坯 2
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
4.2零件各部分加工方法的選擇 2
4.3制定工藝路線 3
5確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 4
5.1確定加工余量 4
5.2 確定毛坯尺寸 4
5.3 確定圓角半徑 4
5.4 確定拔模角 4
5.5 確定分模位置 4
5.6 確定毛坯的熱處理 4
6 工序設(shè)計(jì) 5
6.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 5
6.2 確定工序尺寸 7
7 確定切削用量及時(shí)間定額 9
7.1 銑mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側(cè) 9
7.2 加工H9內(nèi)孔 10
7.3 加工mm孔 11
7.4 銑槽 12
8 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 14
8.1研究原始質(zhì)料 14
8.2定位基準(zhǔn)的選擇 14
8.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 14
8.4誤差分析與計(jì)算 15
8.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 16
8.5.1定位銷選用 16
8.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 17
8.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 18
小 結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
1 概述
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)所獲得的感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前學(xué)過(guò)的全部課程，并且獨(dú)立完成一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好基礎(chǔ)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：
（1）、能熟練地運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問(wèn)題方法，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題能力。
（2）、通過(guò)對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過(guò)學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)能力設(shè)計(jì)。
（3）、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)，查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立能力。
2 審查零件圖的工藝性
副變速撥叉圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。零件各表面的加工并不困難。只是φ14H9的要求精度較高，且對(duì)應(yīng)軸線的直線度要求也較高，需進(jìn)行半精加工。槽14H13兩壁關(guān)于孔φ10軸線的對(duì)稱度有要求，需在數(shù)控機(jī)床上完成加工。
圖1 副變速零件圖
3 選擇毛坯
零件材料為ZG45,考慮到零件在加工過(guò)程中所受沖擊力不大，并且為大批量生產(chǎn)，所以，選擇金屬模機(jī)械砂型鑄造毛坯。查《機(jī)械設(shè)計(jì)工藝制造設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.3-1。選用鑄件尺寸公差等級(jí)為CT10。保證的尺寸公差在1-3mm。
4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
4.1 選擇定位基準(zhǔn)：
1：粗基準(zhǔn)選擇：以鑄件左邊的端面為主要粗基準(zhǔn)，以鑄件的φ24mm外圓為輔助粗基準(zhǔn)。
2：精基準(zhǔn)選擇：本零件是帶孔的零件。其中φ14H9和右端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則“基準(zhǔn)重合原則”，以及考慮到工件的裝夾與加工方便。在孔φ14H9未加工出來(lái)前可選用右端面為主要精基準(zhǔn)，以鑄件的φ24mm外圓為輔助精基準(zhǔn)。在孔φ14H9mm未加工出來(lái)后，以φ14H9mm的內(nèi)孔面為定位精基準(zhǔn)，右端面為輔助精基準(zhǔn)。
4.2零件各部分加工方法的選擇
本零件的加工面有：內(nèi)孔、平面以及槽，其材料為ZG45，參考《機(jī)械制造工藝學(xué)》其各部分加工方法如下：
（1）圓柱左/右端面:由于表面粗糙度Ra為25μm,只需進(jìn)行粗銑。
（2）兩叉頭左/右側(cè)面：由于表面粗糙度Ra為6.3μm,需進(jìn)行粗銑、半精銑。
（3）φ14H9內(nèi)孔：由于公差等級(jí)為9級(jí)，且表面粗糙度為Ra3.2μm,需進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸。
（4）兩叉頭內(nèi)側(cè)：由于表面粗糙度Ra為12.5μm，只需進(jìn)行粗銑。
（5）槽14H13：由于公差等級(jí)為13級(jí)，且表面粗糙度為Ra12.5μm,只需進(jìn)行粗銑。
（6）孔：由于表面粗糙度Ra為25μm,只需進(jìn)行鉆孔即可。
4.3制定工藝路線
按照先粗后精的原則同時(shí)考慮到零件的幾何形狀，尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求，以及加工時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，盡量使工序能夠集中起來(lái)。選擇零件的加工方法及工藝路線如下：
工序1：以mm外圓柱面及其左端面定位，粗銑mm右端面。
工序2: 以mm外圓柱面及其右端面定位，粗銑mm左端面。
工序3：以mm圓柱右端面以及mm外圓柱面為定位，鉆，擴(kuò)，鉸H9mm孔。
工序4：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭內(nèi)側(cè)。
工序5：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱左端面定位，粗銑14H13mm槽。
工序6：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，鉆φ10mm的孔。
工序7：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，粗銑兩叉頭至8mm。
工序8：以H9mm內(nèi)孔面及mm外圓柱右端面定位，半精銑兩叉頭至mm。
工序9：鉗工去毛刺，并到0.5×45°角。
工序10：終檢。
5確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖
5.1確定加工余量
由于該才有啥新機(jī)器造型，材料為ZG45且為大批量生產(chǎn)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可選鑄件的尺寸公差等級(jí)為10級(jí)，又鑄件基本尺寸在63-100范圍內(nèi)，故取鑄件尺寸公差數(shù)值為3.2，鑄件機(jī)械加工余量單側(cè)為4mm,雙側(cè)為3mm。
5.2 確定毛坯尺寸
本零件的外表面均屬于雙側(cè)切削，主要以粗加工為主，故取粗加工余量為3mm,但撥叉兩側(cè)面需進(jìn)行半精加工，取半精加工余量為1mm?？傻妹鞒叽绫砣缦?。其余尺寸可以直接鑄造出來(lái)。其毛坯圖如下。
表1 副變速撥叉毛坯尺寸
零件尺寸
雙側(cè)余量
機(jī)加工余量
鑄件尺寸
70
3
0
76
3
1
14
3
0
34
3
0
8
5.3 確定圓角半徑
由于采用砂型鑄造，所以圓角計(jì)算公式，取，所以本鑄件內(nèi)外圓角取R=5mm。對(duì)于特殊位置φ24mm圓柱與撥叉連接處的圓角要求為R=2mm，故可直接取其為2mm。
5.4 確定拔模角
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可查得，砂型鑄造外表面拔模斜度為0°30′，內(nèi)表面拔模斜度為1°。
5.5 確定分模位置
本零件較復(fù)雜，分型面為不同平面組合而成。
5.6 確定毛坯的熱處理
鑄造完毛坯后應(yīng)安排正火處理，以消除殘留的鑄造應(yīng)力，以減少加工中的變形，同時(shí)改善加工性。
圖2 副變速撥叉毛坯圖
6 工序設(shè)計(jì)
6.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
6.1.1 選擇機(jī)床
（1） 工序1、2是粗銑。各工序的步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選擇立式銑床就能滿足要求，本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不高，選用最常用的X51。
（2） 工序3為孔加工，且一次定位需完成三個(gè)工步，可選用Z525的四聯(lián)鉆床，并采用隨行夾具。
（3） 工序4為粗銑，且工步數(shù)較少，精度要求不高，選用最常用的X51。
（4） 工序5、6為半精銑，工步數(shù)較少，精度要求不高，選用最常用的X51。
（5） 工序7粗銑，精度要求不高，選用最常用的X51。
（6） 工序8為鉆孔，精度要求不高，選用最常用的Z525。
6.1.2 選擇夾具
在各工序中由于是大批量生產(chǎn)，所以都采用專用夾具。
6.1.3 選擇量具
本零件屬于大批生產(chǎn)，一般采用通用量具，對(duì)于精度要求高，不易測(cè)量的可采用專用夾具。
6.1.3.1 選擇各軸向測(cè)量量具
工序2中要保證φ24圓柱兩端面的距離為70mm，且未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.74mm,按計(jì)量器具的不確定度選擇該表面加工時(shí)所用的量具，由于它所對(duì)應(yīng)的不確定允許值為0.054mm，所以可選分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺。即取測(cè)量范圍為0-150mm，分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺。在此工序中，還要保證撥叉兩叉頭的厚度為8mm，未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.36mm，不確定允許值為0.029mm，所用的量具為分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。即取測(cè)量范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。兩個(gè)外部軸向測(cè)量在同一工序中，故可采用其中一個(gè)精度較高的游標(biāo)卡尺即可，故選用范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。
工序6中，加工撥叉的右側(cè)，且保證與φ24mm圓柱右端面的距離為5mm，由于未標(biāo)注公差，取IT14級(jí)，T=0.30mm,其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-100mm。
工序7中加工撥叉的左側(cè)，且保證撥叉厚度為mm，此時(shí)可采用專用量具，通規(guī)、止規(guī)的具體參數(shù)如下：
6.1.3.2 選擇加工孔用量具
工序3中經(jīng)過(guò)鉆、擴(kuò)、鉸三次孔加工，鉆孔至12mm，擴(kuò)孔至13.8mm，鉸孔至mm。
（1） 鉆孔時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具；
（2） 擴(kuò)孔時(shí)，按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇量具，由于公差等級(jí)為IT9，則K=20%.=KT=0.20.09=0.018mm?？蛇x擇測(cè)量范圍為50-100mm的游標(biāo)卡尺，分度值為0.01mm；
（3） 鉸孔時(shí)，由于精度要求較高，加工每個(gè)工件都要進(jìn)行測(cè)量，故宜選擇極限量規(guī)，其具體尺寸如下:通規(guī)、止規(guī)
工序8中，鉆φ10mm的內(nèi)孔時(shí)由于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具。
6.1.3.3 選擇加工所用的量具
銑槽時(shí)，由于采用了標(biāo)準(zhǔn)刀具，平時(shí)無(wú)需測(cè)量，但刀具磨損到一定時(shí)候時(shí)，應(yīng)進(jìn)行測(cè)量以便及時(shí)更換刀具，此時(shí)可以選擇通用量具。槽的精度為13級(jí)，T=0.27mm, 其不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標(biāo)卡尺，測(cè)量范圍為0-100mm。
6.2 確定工序尺寸
確定工序尺寸的一般方法，由表面加工的最后工序往前推，最后工序的工序尺寸按零件圖的要求標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，統(tǒng)一表面多車加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用尺寸鏈計(jì)算。
6.2.1 確定內(nèi)孔的工序尺寸
內(nèi)孔表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定零件各工序的加工余量，現(xiàn)由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。
本零件各內(nèi)孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示。
表2 內(nèi)孔的各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
鉆
擴(kuò)
鉸
鉆
擴(kuò)
鉸
鉆
擴(kuò)
鉸
φ14H9
6
0.9
0.1
φ12
Ra25μm
Ra6.3μm
Ra3.2μm
φ10
5
——
——
φ10
——
——
Ra25μm
—
—
6.2.2 確定軸向工序尺寸
6.2.2.1確定各加工面的工序尺寸
表3 各加工面的工序尺寸
工序
加工表面
總加工余量
工序加工余量
1
1、
3
0
2
3
1
2
3
3
0
4
3
1
6
5
1
0
7
6
1
0
6.2.2.2 確定工序尺寸、、
該尺寸在工序6和工序2中應(yīng)達(dá)到零件的圖樣要求，則，=mm，=70mm，=5mm。
6.2.2.3 確定工序尺寸、、、
該尺寸只與加工余量有關(guān)，所以=+1=7mm，=+1=8mm，=+3=73mm、=-1=4mm。
6.2.2.4 確定工序尺寸
尺寸徐階工藝尺寸鏈來(lái)確定。工藝尺寸鏈如圖4所示。
圖4 含尺寸L4的工藝尺寸鏈
尺寸L4的基本尺寸：L4（基）=70-5-3-50.5mm=11.5mm
尺寸L4的上偏差：EI（L4）=-（-0.12）-（-0.15）=0.27mm
尺寸L4的下偏差：ES（L4）=-0.06-0.15=-0.21mm
所以L4的尺寸為：L4=mm，此尺寸為槽14H13mm的中心線距外圓柱左端面的距離。
7 確定切削用量及時(shí)間定額
7.1 銑mm外圓柱兩端面以及兩叉頭左右兩側(cè)
加工條件：被加工材料ZG45 其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。零件大小為x=70mm，y=85mm。加工要求：粗銑右端面，加工余量為3mm。
1、刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，銑刀直徑80mm。背吃刀量，，齒數(shù)12。
2、切屑深度:因?yàn)榧庸び嗔枯^小，一次走刀即可完成。
即。
3、選用銑床：查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》，選用X51立式銑床，同時(shí)查得主軸轉(zhuǎn)速：100電動(dòng)機(jī)功率：4.5kw。
4、確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-17中公式計(jì)算查表
74.8m/min
5、工時(shí)定額的確定
完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。
基本時(shí)間： 計(jì)算可得.
輔助時(shí)間：=0.2=0.08min.
布置工作時(shí)間：=0.05*0.48=0.024min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*0.480.02min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額T=0.53min
7.2 加工H9內(nèi)孔
加工條件：被加工材料ZG45 其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為14mm。鉆孔至12mm，擴(kuò)孔至13.8mm，鉸至14mm。
1，選擇刀具：鉆孔時(shí)，高速鋼，鉆頭直徑12mm，擴(kuò)孔時(shí)，高速鋼，擴(kuò)孔刀直徑13.8mm，鉸孔時(shí)，YG8，鉸刀直徑為14mm。進(jìn)給量，切削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表， 算得擴(kuò)孔時(shí)，硬質(zhì)合金，擴(kuò)孔刀直徑13.8mm。
2，選用鉆床：查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸轉(zhuǎn)速97r/min，主軸最大轉(zhuǎn)矩245.25N，功率2.8kw。
3，時(shí)間定額的確定
完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。
鉆孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：
輔助時(shí)間：=0.2=0.76min.
布置工作時(shí)間：=0.05*3.8=0.19min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*3.80.11min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額4.86min
擴(kuò)孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：
輔助時(shí)間：=0.2=1.02min.
布置工作時(shí)間：=0.05*5.1=0.26min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*5.10.15min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額6.53min
鉸孔的基本時(shí)間：：；計(jì)算可得：
輔助時(shí)間：=0.2=0.98min.
布置工作時(shí)間：=0.05*4.9=0.25min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*4.90.15min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額6.28min
加工H9mm孔所用的額定工時(shí)為：T=17.6min
7.3 加工mm孔
加工條件：被加工材料ZG45 其最小抗拉強(qiáng)度為330MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵，孔直徑為10mm。直接鉆孔至10mm。
1，選擇刀具：鉆孔時(shí)，高速鋼，鉆頭直徑10mm。進(jìn)給量，切削速度 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-13 算得。
2，選用鉆床：查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-64，選用立式鉆床Z525。主軸最大行程175mm，主軸轉(zhuǎn)速97r/min，主軸最大轉(zhuǎn)矩245.25N，功率2.8kw。
3，時(shí)間定額的確定
完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。
鉆孔的基本時(shí)間：；計(jì)算可得：
輔助時(shí)間：=0.2=0.46min.
布置工作時(shí)間：=0.05*2.3=0.12min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*2.3=0.07min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額2.95min
加工H13mm孔所用的額定工時(shí)為:2.95min
7.4 銑槽
1、加工情況：銑槽寬：14mm，槽長(zhǎng)度：19mm，槽深度16mm。被加工材料ZG45 其最小抗拉強(qiáng)度為350MPa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。
2、選用刀具：YG8硬質(zhì)合金盤(pán)銑刀。銑刀直徑為80mm，寬度14mm，齒數(shù)20。
3、選機(jī)床：查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-74，選用X62型臥式銑床。機(jī)床功率為7.5kw。每齒進(jìn)給量為0.06-0.1mm/z。取f=0.08mm/z。確定切屑速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-17中公式計(jì)算 式中，
計(jì)算得25.4m/min
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給表，選擇n=60r/min=1r/s，則實(shí)際的切削速度v=0.36m/s，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：
根據(jù)X62型臥式銑床工作臺(tái)進(jìn)給表，選擇。則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為
5，工時(shí)定額的確定
完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額公式：其中-單件時(shí)間定額；-基本時(shí)間 ；-輔助時(shí)間；-布置工作時(shí)間；-休息及生理需要時(shí)間；-準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間；N-一批零件的數(shù)量。
基本時(shí)間： 計(jì)算可得.
輔助時(shí)間：=0.2=0.16min.
布置工作時(shí)間：=0.05*0.8=0.04min.
休息及生理需要時(shí)間=0.03*0.80.024min
準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間在中批量生產(chǎn)中可以忽視。
工時(shí)定額T=1.02min=62s
8 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
8.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)鉆Φ10孔，加工時(shí)要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
8.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對(duì)鉆Φ10孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。
方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的移動(dòng)壓板來(lái)夾緊。
分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位與夾緊應(yīng)分開(kāi)，因夾緊會(huì)破壞定位。心軸上的開(kāi)孔也不利于排銷。
通過(guò)比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭孔來(lái)定位，從而保證其尺寸公差要求。
圖中對(duì)孔的的加工沒(méi)有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制5個(gè)自由度。
8.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆該孔時(shí)選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
切削力公式：
式中d=10MM
查表得：
其中：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5]表 可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
8.4誤差分析與計(jì)算
該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為12.5。該孔次性加工即可滿足要求。
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=65mm ，得
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
8.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
8.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來(lái)定位，其參數(shù)如表6.1和6.2：
表6.1可換定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
14～18
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
表6.2 固定棱形銷
d
H
d
公稱尺寸
允差
40～50
20
22
+0.034
～0.023
65
5
3
8
1
6
1.5
8.5.2 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3.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.4：
表6.4 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3.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.5：
表3.5 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。
8.6夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準(zhǔn)，在定位環(huán)上實(shí)現(xiàn)完全定位。采用手動(dòng)螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件。該夾緊機(jī)構(gòu)操作簡(jiǎn)單、夾緊可靠。
小 結(jié)
為期兩周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)老師指正
參考文獻(xiàn)
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機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部件）圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零（部件）名稱
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材料牌號(hào)
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工藝設(shè)備
工時(shí)/s
準(zhǔn)終
單件
10
粗銑
粗銑外圓柱右端面
機(jī)工
立式銑床
專用夾具，端面銑刀、三用游標(biāo)卡尺
20
粗銑
粗銑外圓柱左端面
機(jī)工
立式銑床
專用夾具，端面銑刀、三用游標(biāo)卡尺
30
鉆
鉆，擴(kuò)，鉸H9mm孔
機(jī)工
鉆床
專用夾具、麻花鉆‘內(nèi)徑千分尺
40
粗銑
粗銑兩叉頭內(nèi)側(cè)
機(jī)工
立式銑床
專用夾具，端面銑刀、三用游標(biāo)卡尺
50
粗銑
粗銑槽14H13mm
機(jī)工
立式銑床
專用夾具，端面銑刀、三用游標(biāo)卡尺
60
鉆
鉆φ10mm孔
機(jī)工
立式鉆床
專用夾具、麻花鉆‘內(nèi)徑千分尺
70
粗銑
粗銑兩叉頭
機(jī)工
臥式銑床
專用夾具，端面銑刀、三用游標(biāo)卡尺
80
半精銑
半精銑兩叉頭
機(jī)工
臥式鉆床
專用夾具、麻花鉆‘內(nèi)徑千分尺
90
輔助
鉗工去毛刺，并到0.5×45°角
100
檢
終檢
量具
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
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簽字
日期
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