1目錄目錄 1第一節(jié) 零件分析 1第二節(jié) 機械加工工藝規(guī)程制訂 2一、確定生產(chǎn)類型 2二、確定毛坯制造形成 2三、選擇定位基準 3四、選擇加工方法 3五、制定工藝路線 4六、確定加工余量 5七、確定切削用量及基本時間 6第三節(jié) 專用機床夾具設計 10總結 12參考文獻 132第一節(jié) 零件分析本次課程設計我們小組的任務是針對生產(chǎn)實際中的一個零件———插入耳環(huán)。其用于晾衣架的上端固定，當然插入耳環(huán)并不僅僅用于此，還有很多功能。從零件圖上可以看出，標有表面粗糙度符號的表面有平面、退刀槽、內孔、鍵槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是表面 D、E，粗糙度為 Ra50，粗糙度要求最高的是外圓 Φ35，表面粗糙度為 Ra1.6。該外圓也是插入耳環(huán)的主要設計基準。從工藝上看，鍵槽對 Φ35 軸線的對稱度公差為 0.1，孔 Φ32 軸線對 Φ35軸線的垂直度公差為 0.5/50，可以通過使用專用機床夾具來保證。Φ35 的公差等級為 IT7 級，表面粗糙度為 Ra1.6，可以通過精車來保證。表面 D、E 精度要去不高可以通過粗銑來完成，Φ32 孔的內孔粗糙度為 Ra6.5 可以通過鉆床，鉆后再擴鉆就可以達到精度。C 面通過粗銑就可以達到要求。A 面因為在零件工作過程中不起作用所以也通過粗銑。對插入耳環(huán)零件圖進行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全，加工要求合理，零件的結構工藝性較好。3第 2 節(jié) 機械加工工藝規(guī)程制訂一、確定生產(chǎn)類型按設計任務書，插入耳環(huán)年產(chǎn)量為 4000 件；每日 3 班，若插入耳環(huán)備品率為 8%，機械加工廢品率為 1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領為 N=Qn(1+α%+β%)=4000×1×（1+8%+1%）件=4360 件/年;可見，插入耳環(huán)的年生產(chǎn)量為 4360 件。插入耳環(huán)可看成獨立的一部分，屬輕型機械。因此，根據(jù) A 表 5-8，由生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型的關系可確定該零件的生產(chǎn)為中批生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設備及工藝裝備的選擇應呈現(xiàn)中批生產(chǎn)的工藝特點，如多采用通用設備配以專用的工藝裝備等，其工藝特點見 A 表 5-9.。二、確定毛坯制造形成由該零件的功用及其的工作狀況知。因此，原設計單位選用了既能滿足要求，價格又相對低廉的 45 鋼，因此可以確定毛坯形式為鍛造。由 B 表 4-3 中常用毛坯的制造方法與工藝特點選擇模鍛。該零件的形狀不是十分復雜，因此毛坯的形狀與零件的形狀應盡量接近。所以用 150×77×44 的毛坯。確定加工余量及毛坯尺寸該零件材料為 45 鋼，屈服強度為 600MPA，Φ35 軸用單邊余量 2.5mm，兩邊余量 5.0mm，所以毛坯尺寸 Φ40，在軸向方向 3mm，所以毛坯軸向長度為 150mm選擇加工設備4三、選擇定位基準定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理地選擇定位基準，可以確保加工質量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結構與種類、提高生產(chǎn)率。所以在做此零件時，我們選擇 Φ35 軸線為基準，并且此基準為設計基準，即遵循“基準重合”的原則。該基準還可作為大部分工序的定位基準，加工其他的次要表面，體現(xiàn)了“基準統(tǒng)一”的選擇原則。四、選擇加工方法1.平面的加工平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本零件由于表面D、E 粗糙度為 Ra50，通過粗銑就可以達到。而對于 C 面粗糙度為 Ra6.3 通過粗銑也可以達到。而表面 A 的粗糙度要求為 Ra12.5 根據(jù) GB/T 1804-2000 規(guī)定，選用中等級，相當于 IT13 級，故可考慮粗車或粗端銑。2 外圓與退刀槽、攻螺紋外圓 Φ35 的加工在本零件中很重要。本次選用 CA6140 車床，由于表面粗糙5度 Ra1.6，所以采用粗車-半精車-精車。而對于外圓 Φ27，表面要進行攻螺紋，所以進行粗車就可以了。在粗車過后再用螺紋車刀進行攻螺紋。3 孔加工Φ32 孔內壁粗糙度為 Ra6.3 所以就用鉆-擴，鉆孔后擴孔就可以達到這個精度要求，滿足安裝配合 E9，并且用 YT 錐柄麻花鉆。Φ5 的銷孔，直接用槍孔鉆就可以加工出來。4 槽加工對槽的加工，槽的要求為 Ra3.2 所以用 X6132 萬能銑床，進過粗銑-精銑就可以達到。五、制定工藝路線根據(jù)零件本身要求及先粗后精的加工原則，插入耳環(huán)的加工工藝路線如下：工序 05：模鍛毛坯工序 10：45 鋼正火，為機加工作準備工序 15：粗銑二邊表面由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面為粗定位，用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。工序 20：粗銑 C 面由于 C 面有粗糙度要求所以用專用夾具夾緊，銑表面到尺寸。工序 25：粗車 Φ35 外圓粗車毛坯 Φ40 到 Φ36 外圓，用專用夾具夾緊，粗車到規(guī)定尺寸工序 30：粗車 Φ27，倒角 C1在已經(jīng)被粗車到 Φ36 的外圓上，用專用夾具夾緊，繼續(xù)粗車相應的尺寸到 Φ27，并且倒倒角 C1工序 35：車退刀槽 Φ24在相應尺寸用切槽刀加工退刀槽 Φ24，用專用夾具夾緊。工序 40：進行熱處理調質工序 45：半精車 Φ35在粗加工過后進行半精加工，由 Φ36 的外圓車到 Φ35.2工序 50：精車 Φ35在半精加工后進行精加工，由 Φ35.2 的外圓到 Φ35工序 55：車錐面，倒角 C2進行車錐面，并且倒倒角 C2工序 60：攻螺紋 M27×1.5-6h用螺紋車刀在 Φ27 外圓上進行攻螺紋。工序 65：鉆 Φ32 的孔用專業(yè)的鉆床夾具，進行鉆孔工序 70：擴 Φ32 的孔為達到內壁粗糙度進行擴孔，滿足精度要求。工序 75：鉆 Φ5 的銷孔6在螺紋規(guī)定尺寸處進行銷孔的加工。工序 80：粗銑鍵槽用銑床專用夾具，進行鍵的加工。工序 85：精銑鍵槽用銑床專用夾具，進行鍵的加工工序 90：銑 A 面按照零件圖規(guī)定銑 A 面六、確定加工余量由《機械制造工藝學》第 30 至 31 頁的表 1—10，表 1——11，表 1——12確定其加工的的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度。（1）Φ35 的外圓表面：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度精車 0.2 Φ35 IT7 Ra1.6半精車 0.8 Φ35.2 IT9 Ra6.3粗車 4 Φ36 IT11 Ra12.5毛坯 Φ40（2）加工 M27x1.5-6h 的螺紋：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度攻螺紋 M27x1.5-6h粗車 9 Φ27 IT11 Ra12.5（3） Φ32E9 的孔：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度擴 1 32 IT10 R6.3鉆 31 31 IT11 R12.5（4）銑鍵槽工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度精銑 0.5 7.5 IT8 Ra6.3半精銑 2 7 IT11 Ra12.5粗銑 5 5（5）軸向長度 84 尺寸：工序名稱 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度車錐面 1 84 IT8 Ra6.3粗車 Φ27 端面1 85 IT11 Ra12.5粗車 Φ35 端面1 86 IT11 Ra12.5毛坯 877選擇加工設備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點， 。選擇加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場的設備情況。若零件加工余量比較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。在本設計中，我們小組最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度和零件表面的設計要求相適應，初步選定各工序機床如下：（1）工序 15：X62W 臥式銑床。（2）工序 20、75、80、85：X6132 萬能銑床。（3）工序 25、30、35、45、50、55、60：選擇 CA6140 車床（4）工序 65、70：選用 Z3025 鉆床。選擇夾具對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床夾具。在保證加工質量、操作方便、滿足高校的前提下，亦可部分采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序采用了專用機床夾具，需專門設計，制造。七、確定切削用量及基本時間切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量，確定方法是先確定背吃刀量，再進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質，對切削加工的要求不一樣。粗加工時，應盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定適合的切削速度。精加工時，首先應保證工件的加工精度和表面質量要去，故一般選用較小的背吃刀量和進給量，而盡可能選用較高的切削速度。（1）工序 15本道工序是粗銑端面，已知加工材料為 45 鋼，機床選用 XA5032 立式銑床，選用刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑 d-125mm,孔徑 D=40mm，寬 L=40mm，齒數(shù) z=14.根據(jù)【8】表 5-26 確定銑刀角度，選擇前角 Υ=20 0，后角 α=12 0，主偏角 k=600,，螺旋角 β=10 0，已知銑削寬度為 57mm，銑削背吃刀量為 ap=4mm1.確定每齒進給量根據(jù)【8】表 5-13 知 XA5032 型立式銑床的主電動機功率為 7.5KW，查表 5-27 知當工藝系統(tǒng)剛性中等、鐮齒端銑刀加工鋼料時，其每齒進 ap=0.08-0.15mm/z。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af=0.08mm/z。根 2. 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度據(jù)【8】表 5-28，用高速鋼鐮齒端銑刀粗加工鋼料時，選擇銑刀后刀面磨損極限為 1.8mm，查表【8】5-29 知銑刀直徑 d=125mm 時，經(jīng)插值得端銑刀的合理耐用度 T=150min。銑削速度可以通過計算得出，但是其計算公式比較復雜，8實際生產(chǎn)中使用并不多，這里通過查表確定。3.確定切削速度 V 和工作臺每分鐘進給量 vf查表【8】5-30 知，高速鋼銑刀銑削速度為 15-25m/min，則所需銑床主軸轉速范圍是n= =38.2--63.7r/m3.14*dv0根據(jù) XA5032 機床的標準主軸轉速，由表 5-13 選取 n=60r/min，則實際銑削速度為V= =23.55m/min0n.工作臺每分鐘進給量為 vf=fn=afzn=0.08x14x60mm/min=67.2mm/min根據(jù)表 5-13 中工作臺標準縱向進給量，選取 vf=60mm/min,則實際的每齒進給量為 af=vf/zn=0.071mm/z；4.校驗機床功率由表【8】5-31 和 5-32 知，銑削力 FZ 和銑削功率 P 計算如下：F=336.15N P=1.31KW最后所確定的切削用量為ap=4mmaf=0.071mm/zvf=60mm/minv=0.39mm/s5 基本時間T=l/fn=0.94min2t=1.84min(2)粗車 Φ35 外圓本道工序是粗車 Φ35 外圓，已知加工材料為 45 鋼,機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質合金車刀 。1.確定背吃刀量 由前述可知，切削單邊加工余量為 2.0mm，即背吃刀量 a =2.0mmp2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 95 頁表 4-53 可知，當加工 45 鋼時，車刀刀桿尺寸 B×H 為 20×30，背吃刀量 a =2.0mm，則進給量pf=0.4~0.5mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取橫向 f=0.4mm/r。3.確定切削速度根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 外圓切削速度參考值9可知，V =1.5~1.83m/s，c則所需車床主軸轉速范圍 n= =709~874.2r/mindv*14.30根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 可知，n=710r/min，V = =89.17m/minc0.nT=l/fn=0.306min（三）粗車 Φ27 外圓。本道工序是粗車 Φ27 外圓，已知加工材料為 45 鋼,機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質合金車刀 1.確定背吃刀量由前述可知，切削單邊加工余量為 4.5mm，即背吃刀量 a =4.5mmp2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 95 頁表 4-53 可知，當加工 45 鋼時，車刀刀桿尺寸 B×H 為 20×30，背吃刀量 a =4.5mm，則進給量pf=0.3~0.4mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取橫向 f=0.3mm/r。3.確定切削速度根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 外圓切削速度參考值可知V =1.5~1.83m/s，c則所需車床主軸轉速范圍 n= =709~874.2r/mindv*14.30根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 可知，n=710r/min，V =c=89.17m/min104.3ndT=l/fn=0.15min(四)半精車 Φ35 外圓10本道工序是半精車 Φ35 外圓，由粗車到 Φ36 后在進行半精車到Φ35.2.已知加工材料為 45 鋼,機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為 YT15 硬質合金車刀1.確定背吃刀量由前述可知，切削單邊加工余量為 0.4mm，即背吃刀量 a =0.4mmp2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 96 頁表 4-54 可知，當加工 45 鋼時，背吃刀量 a =0.4mm，則進給量 f=0.45~0.8mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝及工裝p設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取 f 橫向=0.5mm/r。3.確定切削速度根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 切削速度參考值可知，V=1.5~2.0m/s，c則所需車床主軸轉速范圍 n= =511~682r/mindv*14.30根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 可知，n=560r/min，V = =98.4m/minc0.nT=l/fn=0.189min（五）精車 Φ35 外圓本道工序是精車 Φ35 外圓，由半精車到 Φ35.2 后在進行半精車到 Φ35已知加工材料為 45 鋼,機床為 CA6140 臥式車床，專用夾具，所選刀具為YT15 硬質合金車刀1.確定背吃刀量由前述可知，切削單邊加工余量為 0.1mm，即背吃刀量 a =0.1mmp2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 96 頁表 4-54 可知，當加工 45 鋼時，背吃刀量 a =0.1mm，則進給量 f=0.11~0.15mm/r，根據(jù)《金屬加工工藝p及工裝設計》第 91 頁表 4-43 進給量值可知，取 f 橫向=0.11mm/r。113.確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 98 頁表 4-58 切削速度參考值可知，V =0.5~0.833m/s，cn= =271.42~452.19dv*14.30根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 91 頁表 4-43 可知 n=320Vc= =35.36m/min0.nT=l/fn=1.5min(6)鉆 Φ32 孔本道工序是鉆 Φ32 的孔。由鉆 Φ31 的刀具：YT 錐柄麻花鉆用鉆床專用夾在鉆床上進行加工。已知加工材料為 45 鋼,機床為 z30251.確定背吃刀量由前述可知，切削加工余量為 36mm，即背吃刀量 a =36mmp2.確定進給量：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 101 頁表 4-64 查得f=0.45~0.55mm/r 根據(jù)【8】表 5-51 查得 f=0.553.確定切削速度：根據(jù)《金屬加工工藝及工裝設計》第 102 頁表 4-66 查得vc=11.531m/minN= =122.4r/mindv*14.30根據(jù)【8】表 5-54 可以查出 n=80T=l/fn=0.85第三節(jié) 專用機床夾具設計本次專用機床夾具設計任務是設計用于插入耳環(huán)的 Φ32 孔。即專用的鉆床夾具。由零件圖樣和課程設計任務書中能得到本工序加工要求如下：（1）1 個 Φ3212.05?孔表面粗糙度要求 Ra6.3。（2）1 個 Φ32.0孔軸向長度為 36 mm。50.1??(3) 1 個 Φ3212.5?孔的配合為 E912(4)Φ3212.05?孔軸線對 Φ35 軸線的垂直度公差為 0.5/50（5）零件毛坯材料為 45 鋼（6）產(chǎn)品生產(chǎn)綱領：4360 件/年鉆 Φ3212.05?孔在整個機加工工藝規(guī)程中為工序 65，加工之前 Φ35 外圓已經(jīng)進行精加工，其尺寸為 Φ35 mm,表面粗糙度為 Ra1.6，其加工表面經(jīng)過模015.??鍛后粗加工已經(jīng)達到 Ra50，零件外部未加工表面基本平整光滑。由零件圖樣和該零件的機械加工工藝規(guī)程可知，Φ35外圓已經(jīng)精加工完成，表面粗糙度 Ra1.6，Φ32孔的中心距離為 25，距離表面C之間的距離為38±0.34，所以應以Φ35外圓的軸線為工序基準，在定位基準面以及定位方案選擇上要盡可能以Φ35外圓的軸線為定位基準，以避免由于基準不重合帶來的加工誤差。由零件的加工要求可知，工件定位是需要限制六個自由度，以Φ35外圓的軸線為定位基準，所以用一個通孔套塊來限制零件在軸向和徑向移動和二個旋轉，同時通過一個壓塊來限制一個旋轉，保證其能限制它的六個自由度。在零件下部用一個螺栓來進行調整，以防止因為兩邊面不平而產(chǎn)生中心線傾斜，其目的為了更好的保證零件加工精度要求，夾緊力是用壓塊和螺栓產(chǎn)生的，夾具原理圖如下圖3 鉆床夾具夾具底座通過T型槽與工作臺相連。當工件的定位方案確定以后，還必須進行夾緊方案和夾緊機構的設計，以保證在切削加工過程中工件的正確位置不在切削力、重力、慣性力等作用下發(fā)13生變化。根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，可以采用手動螺旋夾緊機構。為了克服單螺旋夾緊機構動作緩慢的缺點，此處采用開口墊圈。工人在操作時，不必將夾緊螺母全部擰下，只需擰松半扣后將開口墊圈徑向取出，然后把壓板向后推出，以實現(xiàn)快速裝卸工作。工件在機床上加工，能否保證加工精度，主要取決于設備自身精度以及夾具與工藝和合理性，及刀具與工件間的相對位置。在裝配時采用樣件對刀法，由于零件只加工一個孔。不需要使用分度裝置，零件較小，采用固定式鉆模板加工孔時所獲得位置精度較高。由于鑄造夾具體的工藝性好，可以鑄造出各種形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗震性，故選用鑄造夾具體，材料選用HT200，為了使夾具體穩(wěn)定，需要時效處理，以消除內應力，為增強夾具體的強度、剛度、應增加夾具體的壁厚，設置加強筋。由加工誤差不等式知，使用夾具加工工件時，加工誤差的來源有工件的安裝誤差、夾具的對定位誤差和在加工過程中的各種因素造成的誤差。為了達到加工要求，必須是三個誤差之和小于或等于工件的相應尺寸公差。在本夾具中，影響零件的誤差主要是通孔套塊軸線與鉆套軸心的距離，通孔套塊軸線與鉆套軸心距離影響了孔的位置精度。但通過夾具體的制作可以吧其位置控制在尺寸內。Φ32 對 Φ35 軸線的垂直度公差為 0.5/50。對刀鉆模套的配合為 H7/g6 鉆孔的加工精度為 IT9 為，在技術條件保證工件相應的加工要求，其夾具上的數(shù)值應取零件的相應技術要去所規(guī)定的數(shù)值的 1/3 到 1/5，從結構上看，若裝配后，通孔套塊軸線到鉆模套的中心線的距離小于或等于零件公差的 1/3 能滿足加工要求，故夾具的定位尺寸 25±0.015mm。能滿足零件精度要去。最終繪制的用于加工 Φ32 孔的鉆模裝配圖，在該圖中應標有的相關尺寸：（1）夾具外形的最大輪廓尺寸：長：275mm 寬：189mm 高：214mm（2）鉆模板與鉆套的元件的聯(lián)系配合尺寸：Φ38H7/g6。（3）鉆套中心線與通孔套塊軸線的距離為：25±0.015mm。總結本設計研究過程中仍然存在一些不足，有的問題還有待進一步深入，具體如下：1） 、系統(tǒng)的設計不太完善，還可結合計算機數(shù)據(jù)庫計算分析，整理出更加合理的設計方案；2） 、存在一定的浪費，夾具的易磨損件在設計中未明確磨損程度和使用極限。3） 、計算零件加工時間時考慮的是主要的工作時間，沒將操作者輔助時間加上去。14參考文獻［1］王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上?？茖W技術出版社， 2002. ［2］田玉順.機械加工技術手冊.北京出版社.1992. ［3］北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊（修訂第 2 版）.機械工業(yè)出版社.1993. ［4］孟少農(nóng).機械加工工藝手冊（第 1、第 2、第 3 卷）.機械工業(yè)出版社.1996.［5］楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業(yè)出版社.2004. ［6］徐灝.機械設計手冊（第 1、第 2、第 3、第 4、第 5 卷）.機械工業(yè)出版社. 1995. ［7］金屬機械加工工藝人員手冊修訂組.金屬機械加工工藝人員手冊.上海科學技術出版社.1982.［8］王棟、李大磊 機械制造工藝學課程設計指導書.北京 .機械工業(yè)出版社.2010.915