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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計說明書
機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目：制定零件（圖5-17）的加工工藝，設(shè)計銑槽20x60銑床夾具
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 13-3
學(xué) 號： 1330060304
姓 名： 范學(xué)鳳
指導(dǎo)教師： 張中然
機械工程系
2016年 12 月 19 日
目錄
序言 - 2 -
一 零件的分析 - 3 -
1.1 零件的作用 - 3 -
1.2 零件的工藝分析 - 3 -
二 工藝方案的分析及確定 - 4 -
2.1 確定毛坯的制造形式 - 4 -
2.2 基面的選擇 - 4 -
2.3 制定工藝路線 - 5 -
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 - 5 -
2.5 確定切削用量及基本工時 - 6 -
三 夾具設(shè)計 - 8 -
3.1 設(shè)計主旨 - 8 -
3.2 夾具設(shè)計 - 8 -
總結(jié) - 10 -
致謝 - 11 -
參考文獻 - 12 -
- 0 -
序言
機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：
1.能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。
一 零件的分析
1.1 零件的作用
襯套軸是回轉(zhuǎn)類零件，主要用于和別的零件進行裝配。所以芯軸要有一定的配合精度以及表面接觸強度，還有要有足夠的剛度和耐磨性，以滿足使用要求。
1.2 零件的工藝分析
帶銅襯周套共有內(nèi)孔和外圓二組加工表面，其相互有一定關(guān)聯(lián)要求。分析如下：
1.2.1 以Φ50H9為中心的一組加工表面
這一組加工表面有：Φ50H9、Φ75、Φ52、R0.75螺旋線油槽槽和孔Φ2－Φ10的光孔等。左端面的沉孔平面，必須與內(nèi)圓垂直，其誤差不得超過0-03
1.2.2 以尺寸Φ95為中心的一組加工表面
這一組加工表面包括：兩端面、Φ95外圓、20*2.5*61長槽、頂部兩個M8螺紋孔和下部2-M8螺紋孔。端面3-Φ10H11等。
二組加工面有一定的關(guān)聯(lián)要求,即第二組尺寸和第一組尺寸相關(guān)聯(lián)要求。
二 工藝方案的分析及確定
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45，考慮零件在工作運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，長度較短，故選擇圓鋼毛坯，用鋸床割斷即可。粗加工內(nèi)圈后，用離心鑄造方法，將錫青銅澆上去，然后進行精加工。
2.2 基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。①粗基準(zhǔn)的選擇:對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件又不加工表面時，應(yīng)以這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)在應(yīng)為都要加工就要結(jié)合加工工藝來確定粗基準(zhǔn)，現(xiàn)取Φ77的外圓作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤裝夾。利用不完全定位來加工工件。 ②精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)就是以加工過的表面進行定位的基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的時候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠 。因此要遵循以下幾個原則：
1.基準(zhǔn)重合的原則
2.基準(zhǔn)不變的原則
3.互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則
4.自為基準(zhǔn)的原則
5.應(yīng)能使工件裝夾方便穩(wěn)定可靠，夾具簡單 考慮以上原則和零件的尺寸和加工要求現(xiàn)主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，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)要求能得到合理的保證。
工藝路線：
工序1：金屬型鑄造。
工序2：正火。
工序3：鉆Φ48mm的孔，鉆10xΦ75mm的孔，掉頭將 Φ48的孔擴至54mm，鉆10xΦ52的孔。
工序4：車平兩端面，粗車Φ95mm。
工序5：半精車Φ95mm外圓。
工序6：銑20mmx61mmx2.5mm臺面。
工序7：鉆3x10mm的孔。
工序8：鉆2xΦ7.5mm的孔，擴至Φ8。
工序9：去毛刺。
工序10：終檢。
工序11：入庫。
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“軸套” 零件材料為45鋼，生產(chǎn)類型為中批量，硬度HBS190～210，軋制圓鋼。加工余量的大小對工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本均有較大影響。加工余量過大，不僅增加機械加工的勞動量、降低生產(chǎn)率，而且增加了材料、刀具和電力的消耗，提高了加工成本；加工余量過小，則既不能消除前道工序的各種表面缺陷和誤差，又不能補償本工序加工時工件的安裝誤差，造成廢品。因此，應(yīng)合理地確定加工余量。
?? 確定加工余量的基本原則是：在保證加工質(zhì)量的前提下，加工余量越小越好。
2.4.1 外圓的加工余量及公差
查《機械加工工藝手冊》（以下稱《工藝手冊》）表3.1-15，選用圓鋼的直徑為φ105mm
車削加工余量為： 粗車 1.6mm 半精車 0.4mm
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
2.4.2 外圓標(biāo)面沿軸線長度方向的加工余量及公差
查《工藝手冊》表3.1-14，切斷加工余量為10mm，端面加工余量為2.5mm，故取毛坯長度為105mm。
2.4.3內(nèi)孔的加工余量及公差
毛坯為實心，內(nèi)孔的精度為IT8級，參照《機械制造工藝及裝備設(shè)計指導(dǎo)手冊》（以下稱《指導(dǎo)手冊》）表15-58確定各工序尺寸及余量
1、Φ50內(nèi)孔，車到位不留余量
2、車Φ75內(nèi)孔，留余量2mm
2.4.4銑削的加工余量及公差
銑削加工余量為： 粗銑 3.0mm 半精銑 1.0mm
由于本設(shè)計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
2.5 確定切削用量及基本工時
工序3：銑20mmx61mmx2.5mm臺面。上偏差為0.2，下偏差為0。 采用高速鋼立銑刀，在wd=50mm,齒數(shù)z=5。則
ns= w dv p1000
= 50 20 1000′′pr/min=127.4r/min 現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 wn=125r/min,故實際切削速度為
V= 1000 w wndp= 1000 125 50′′pmm/min=19.6mm/min 當(dāng)wn=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量mf 應(yīng)為 wzmznff==0.08′5′125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有mf=50mm/min 切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面窄，且是兩面，所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程 lll++=l3=330mm,所以得出切削工時
mt= m fl3= 50 330mm/min=6.6mm/min
工步2：精銑，fz=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3） 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=35m/min 采用高速鋼立銑刀，在wd=50mm,齒數(shù)z=8。則
ns= w dv p1000
= 50 35 1000′′pr/min=223r/min 現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 wn=210r/min,故實際切削速度為
V= 1000 w wndp= 1000 210 50′′pmm/min=32.97mm/min 當(dāng)nw=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量mf 應(yīng)為 mf=wzznf=0.08′8′210mm/min=134.4mm/min 查表知，剛好有mf=130mm/min 切削工時：行程和粗加工一樣 mt= m fl3= 130 330mm/min=2.53mm/min
三 夾具設(shè)計
3.1 設(shè)計主旨
本夾具主要用來銑20mmx61mmx2.5mm臺面，加工到工序時，后面的工序與本工序并沒有多大的技術(shù)要求。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率，降低勞動強度。
3.2 夾具設(shè)計
（1）問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具，經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計工序6銑削半圓筒外側(cè)面的夾具。 本工序的加工要求為：保證側(cè)面到中心距離為34mm，上偏差+1.6，下偏差+0.6。 未淬硬鋼實心毛坯上銑削的經(jīng)濟精度為IT11~12，表面粗糙度為Ra=12.5mm，在銑削夾具上加工時適當(dāng)控制切削用量，可保證面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。 （2）夾具設(shè)計 1）定位方案及定位元件的確定與設(shè)計 ○1定位方案的確定 根據(jù)工序加工的要求，我將定位方案確定如下： 以底面為主要定位基準(zhǔn)，限制3個自由度，以圓柱銷，限制2個自由度，已削邊銷，限制1個自由度。本方案是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，裝卸工件比較方便，夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。 ○2定位元件的設(shè)計 由零件圖可知，所銑的20臺面與零件中心孔軸線有尺寸要求，可以用中心凸臺定位，限制1個自由度，夾具的定位心軸限制4個自由度。 ○3定位誤差計算 夾具的主要定位元件為定位心軸。所以該定位心軸的尺寸公差現(xiàn)規(guī)定為本零件在工作時相配的尺寸公差相同。 ○4夾緊力的計算 本工件采用立銑的方式，因此根據(jù)《夾具設(shè)計手冊》表1-2-7可得， 切削力pxKDfP7 .0667= D——銑刀直徑 f——每轉(zhuǎn)進給量(mm) Kp——修正系數(shù) 查表1-2-8可得，Kp=0.4 pxKDf P7 .0667==667×4×0.360.7×0.4=522N 查《機械設(shè)計手冊》可得，摩擦因數(shù)22.0=m 理論夾緊力
F= N NPx 5.237222 .0522?=m 實際夾緊力FK=F×K K——安全系數(shù)。 對于該工件的加工，安全系數(shù)K可按下式計算： K=1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.3 實際夾緊力FK=2372.5×1.3=3084.25N 取實際夾緊力FK=3.5 K.
總結(jié)
為期三周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)完成，在這次課程設(shè)計的過程中，我又認(rèn)識到了自己的很多不足之處，也把課堂上的所聽所學(xué)有了更深刻的理解和認(rèn)識，在機械加工過程中，每一步工序都是要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來完成的，失之毫厘差之千里，所以在這次課程設(shè)計中，我也為日后的實習(xí)工作打下了良好的基礎(chǔ)，以一個更加認(rèn)真負責(zé)的態(tài)度對待工作。
致謝
本文是在論文指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。在此次課程設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多有關(guān)設(shè)計方面的知識，對其現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢有了很大的了解。 在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計零件的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。
參考文獻
1.吳拓:《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》書 第二版 ：機械工業(yè)出版社,2010
2.陳于萍 權(quán)高曉康: 《互換性與測量技術(shù)》 第二版 高等教育出版社,2004
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4.惲達明：《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社,2005 5.陸劍中 周志明：《金屬切削原理與刀具》 機械工業(yè)出版社，2010.1（重印）
6.田培棠 石曉輝煌 米林：《夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》 國防工業(yè)出版社，2011,1
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