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哈爾濱理工大學設計
機械制造技術設計說明書
設計題目：撥動頂尖座的加工工藝規(guī)程及工裝夾具設計
專 業(yè)：
班 級：
學 號：
姓 名：
指導教師：
機械工程系
年 月 日
2
目錄
第1章 零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工藝分析 1
第2章 工藝規(guī)程設計 2
2.1確定毛坯的制造形式 2
2.2基面選擇 2
2.2.1粗基準的選擇 2
2.2.2精基準的選擇 2
2.3制定工藝路線 2
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3
2.5確定切削用量及基本工時 4
第3章 銑槽夾具設計 19
3.1問題的提出 19
3.2夾具的設計 19
3.3定位誤差分析 20
3.4定向鍵與對刀裝置設計 22
3.5夾具體的設計 23
結 論 24
參考文獻 25
致謝 27
2
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
撥動頂尖座是用于裝夾多工位的鉆削工具
1.2 零件的工藝分析
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、內孔等，其中表面粗糙度要求最高的是φ18H7對φ62h6同軸度公差0.005，表面粗糙度為0.8.
1.沖φ18mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：孔φ18H7及其倒角，外圓φ62h6φ71外圓及其倒角，槽φ60×5
2.φ25mm外圓為中心的加工表面
這一組加工表面包括：外圓φ25h85, φ65h8及其倒角，φ63×2的槽
3.φ71mm外圓為中心的加工表面
這一組加工表面包括：孔6×φ12H7，螺紋6×M5
4.φ62mm外圓為中心的加工表面
這一組加工表面包括：鍵槽20×5H9
圖1-1零件圖
第2章 工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為碳素工具鋼。選用鍛件 零件為中批量生產，零件的輪廓尺寸不大，故可采用自由鍛造成型，這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。
2.2基面選擇
定位基準就是工件上直接與機床或夾具的定位元件相接觸的點線面。基準的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一?；孢x擇的正確，合理，可以保證加工質量，提高生產效率，否則，就會使加工工藝路線問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，試生產無法進行。
2.2.1粗基準的選擇
對軸類零件而言，以外圓作為粗基準完全合理。
2.2.2精基準的選擇
精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時應該進行尺寸換算。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，使工序集中來提高生產效率。除此之外還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。
工藝路線方案
工序1：車兩端面，保證尺寸50mm，鉆中心孔
工序2：鉆孔φ18mm
工序3：擴孔φ18mm
工序4: 鉸孔φ18mm
工序5: 車外圓φ62mm，φ71mm，φ25mm，φ65mm
工序6: 切槽φ60×5和φ65mm×2倒角C1
工序7:鉆孔φ12mm
工序8：擴孔φ12mm
工序9: 鉸孔φ12mm
工序10: 鉆φ4.8 mm
工序12: 攻螺紋M5
工序13: 粗銑鍵槽
工序14：精銑鍵槽
工序15：淬火處理
工序16：磨φ62mm、φ65mm外圓和φ18mm內圓
工序17：終檢
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“撥動頂尖座”零件材料為碳素工具鋼，生產類型為中批量生產，可采用鍛造中的自由鍛造。
1.外圓表面（φ65，φ71，φ62，φ25）
毛坯加工表面長度為50mm，直接取其毛坯外圓表面直徑為φ75mm，φ71mm，φ25mm表面粗糙度值為3.2 。φ65mm, φ62mm表面粗糙度值為0.8 ，粗車余量為1.6mm，查《工藝手冊》表2.3-2，精車余量為0.2mm，查《工藝手冊》表2.3-3.
2.內孔
φ18和φ12的表面粗糙都值為0.8um，查《工藝手冊》表2.3-8表2.3-12
3.鉆孔：φ11mm
4.擴孔：φ11.9mm 2Z=0.75 mm
5.鉸孔：φ12mm 2Z=0.1mm
6.鉆孔：φ17mm
7.擴孔：φ17.75mm 2Z=0.75mm
8.鉸孔：φ18 2z=0.1mm
9.螺紋M5
查《工藝手冊》表2.3—20
10.鉆孔：φ4.2mm
11.攻絲M5 P=0.8
12.鍵槽
查《工藝手冊》表2.3—22
長為20：粗銑后半精銑余量為1.5mm
寬為5：粗銑偏差為0.2mm～0.18mm
深為3.2：半精銑偏差為0.075mm
圖2-1撥動頂尖座毛坯圖
2.5確定切削用量及基本工時
工序2. 車兩端面保證尺寸50mm，鉆中心孔
已知工件材料：T10，有外皮，機床CA6140普通車床，工件用卡盤固定。
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內完成
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 （1-2）
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （1-3）
===120 （1-4）
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （1-5）
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （1-6）
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=3，=，==，=
行程為
機動工時為
工序3 4 5 ：鉆、擴、鉸?18孔
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z525立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ15mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ17.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ18mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
工序3 （1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z525機床說明書，取。實際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
工序4 確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-31，。根據Z525機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據參考文獻[7]表28-33，取。修正系數：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
工序5 確定鉸孔22切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z525說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由
參考文獻[7]表28-3，得修正系數，
故
查Z525說明書，取，實際鉸孔速度
（4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴孔：，，，
鉸孔：，，，
（3-15）
式中=++，=50
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=50+=
==
工序6 車外圓φ62mm，φ71mm，φ25mm，φ65mm倒角C1
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故
==
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
⑥.計算基本工時
（3-15）
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+=
==
鉆φ12㎜孔
莫式圓錐2號,d=11,L=175，根據《工藝手冊》表3.1-10β=30,2φ=118°，ψ=40，當20㎜，鉆頭后刀面磨損極限值為0.8㎜，耐用度T=60min。查《切削手冊》。表2.12
1）背吃刀量：鉆孔時=5.5㎜
2）進給量： f=（0.25～0.31）×0.75=0.18~0.23，f=0.2查《切削手冊》表2.7
3）計算切削速度：
V = 式（2-1）
式中
=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查《切削手冊》表2.31
所以
==1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72
V = ×0.72=11.24 m/min
==325
根據z3025機床標準主軸轉速，n=315，實際轉速為
===10.89m/min
4)基本時間
= 式（2-2）
式中已知=42㎜，=12.13，=3㎜，f=0.2，n=315，所以孔的基本時間：
==0.9min
擴孔φ12㎜
錐柄擴孔鉆，莫氏錐度2號，d=11.75，L=228查《工藝手冊》表3.1-8，T=30min查《切削手冊》。表2.12
1）背吃刀量=0.375㎜
2）進給量：f=0.5~0.6，按機床選取f=0.5
3）計算切削速度
V = 式（2-3）
式中
=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0，=1.0查《切削手冊》表2.31
所以
==0.88
V = ×0.88=17.01 m/min
==460.98
根據z3025機床標準主軸轉速，n=500，實際轉速為
===18.46m/min
4)基本時間
= 式（2-4）
式中已知=42㎜，=2.6，=4㎜，f=0。5，n=200，所以孔的基本時間：
==0.193min
鉸孔φ12㎜
直柄機用鉸刀，L=151mm，d=12mm，查《工藝手冊》表3.1-16，T=40min查《切削手冊》。表2.12
1）背吃刀量=0.125㎜
2）進給量：f=0.65～1.4，按機床選取f=1.0
3）計算切削速度
V = 式（2-5）
式中
=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查《切削手冊》表2.31
所以
==0.66
V = ×0.66=5.78m/min
==153.3
根據z3025機床標準主軸轉速，n=200，實際轉速為
===7.54m/min
4)基本時間
= 式（2-6）
式中已知=42㎜，=2.6，=18㎜，f=0.63，n=200，所以孔的基本時間：
==0.313min
工序11：鉆φ4.8 mm
機床：立式鉆床Z525
刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進給量：根據參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.33min
工序13：銑寬度為5mm槽
初選mm/齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定，即。
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，，齒數。則
現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據機床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39），
取，故實際切削速度為
當時，工作臺每分鐘進給量應為
查機床說明書，剛好有，直接選用此值。
切削工時：
銑槽銑刀的行程為
機動工時為
第3章 銑槽夾具設計
3.1問題的提出
本夾具主要用來銑寬度為5mm槽。本道工序僅是對槽進行粗、精銑削加工。同樣在本道工序加工時，還是應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
3.2夾具的設計
①定位基準的選擇
在進行銑槽加工工序時，由于和端面已經加工，所以采用端面和孔進行定位，首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加2銷定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由度有3個，一個圓柱銷限制兩個自由度，一個菱形銷限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
根據上面敘述選擇方案。
③銑削力與夾緊力計算
根據參考文獻[1]，表2.4—97可查得：
銑削力計算公式為
圓周分力
查表可得：
代入得
=
查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為：
∴
查參考文獻[1]，表5.1-4可知，所需的夾緊力為：
式中： L=62.53mm f=1.22
l=34mm
∴
3.3定位誤差分析
該夾具以一面兩銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩銷定位誤差 ：
其中：
，
，
，
1) 夾具安裝誤差
因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.
2) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或導向元件（包含導向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。
3) 加工方法誤差
因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據經驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設
。
2. 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為
或
當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
3.4定向鍵與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具體底面的槽中，一般使用兩個。其距離應盡可能布置得遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據參考文獻[1]選用定向鍵為
圖3.8 定向鍵(GB2207—80)及其與機床連接示意圖
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺，其結構如圖所示：
圖3.10 平塞尺(GB2244-80)
3.5夾具體的設計
夾具體的設計參考夾具體零件圖。
結 論
通過近一個月的設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。
在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹的態(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網上搜索一些相關的資料和相關產品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。
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）缺乏實際工廠經驗，對一些參數和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數據采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
哈爾濱理工大學設計說明書
參考文獻
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致謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設計進行了指導。在我設計這段時間，無論在學習還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹的治學態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設計關鍵性的技術指導，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做設計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
設計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經驗缺乏，設計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關心、幫助的老師和同學，正是有了大家的關懷、鼓力和我自己的努力，此設計才得以順利完成。