KCSJ-02套筒座加工工藝及銑底面夾具設計

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目 錄 一、 第1章 課程設計內容 1 二、 第2章 課程設計要求 2 三、 第3章 零件的分析 4 3.1 分析零件的作用及技術要求 4 3.2 零件的工藝分析 4 四、 第4章 選擇毛坯的制造方式、初步確定毛坯形狀 6 五、 第5章 機械加工工藝規(guī)程設計 7 5.1選擇定位基準 7 5.2工件表面加工方法的選擇 7 5.3制定加工工藝路線 8 5.4必要工序尺寸，加工余量及公差的計算 9 5.4.1支承孔的工序尺寸及公差計算 9 5.4.2底面A的工序尺寸及公差計算 11 5.4.3一對工藝孔的工序尺寸及公差計算 12 5.4.4其他加工面的加工余量的確定 13 5.5 確定切削用量、時間定額 13 5.5.1選擇機床及對應夾具、量具、刃具。 13 5.5.2確定切削用量、時間定額 15 第6章 銑底面夾具的銑床夾具 30 6.1.1 問題的提出 30 6.1.2 夾具設計 30 六、 結 論 35 七、 參考文獻 37 八、 致 謝 38 一、 第1章 課程設計內容 設計課題： 批生產“套筒座”零件機加工工藝規(guī)程及其夾具設計 設計零件： 套筒座 ；生產綱領：年產 10 萬件成批生產，擬定大批大量生產； 二、 第2章 課程設計要求 繪制零件毛坯圖一張 編制工藝過程卡片一份 編制一道工序工序卡片 設計規(guī)定工序的夾具，繪制總裝圖 編寫設計說明書 1、總體要求 了解工藝規(guī)程設計的方法和步驟 了解夾具設計的方法和步驟 了解設計說明書編寫的內容和結構 貫徹機械制圖標準 掌握毛坯的確定方法和毛坯圖的繪制及余量的確定 掌握工序余量及工序尺寸的計算方法 掌握切削用量及工時定額的計算方法 掌握工藝卡片的填寫方法 掌握夾具總裝圖的設計和繪制方法 2、零件圖和毛坯圖要求 1）在分析產品零件圖紙的基礎上，完成毛坯圖的繪制。注意審查圖紙上結構和技術要求。 2）根據產品零件圖和給定的材料，設計產品毛坯制造結構及尺寸。 3、工藝規(guī)程設計 1）確定所有加工表面的加工方法（鏈）。根據表面加工要求、零件結構，參照教材和工藝設計手冊，形成合理的工藝路線。注意生產綱領影響加工節(jié)拍、設備、加工工藝等諸方面的先進性。工藝方案必須與指導教師審查，接收審查的方案中應該用工序簡圖表示加工方案。 2）完成給定格式的“機械加工工藝過程綜合卡片”的填寫。 4、專用機床夾具設計 1）在審定工藝方案后經指導教師同意并指定某一工序的專用機床夾具（或裝備）的設計。 2）夾具方案的設計。夾具方案包括原理方案和結構方案。夾具原理方案指根據六點多為原理審定工藝規(guī)程中確定的定位方案，并確定相應的定位元件，對于精加工工序要求計算定位誤差判斷方案的合理性；夾具結構方案根據加工要求參照相關的夾具圖冊（圖例）設計。夾具草圖（非精確圖）要求與指導教師討論并作方案審定。 3）夾具總裝圖繪制。按照總裝圖繪制要求完成。 三、 第3章 零件的分析 3.1 分析零件的作用及技術要求 套筒座顧名思義就是支承套筒的作用，起定位、夾緊套筒的作用。技術要求有套筒座的圓角為R3-R5，倒角1.5，套筒支承孔是重要表面，所以其精度要求很高。而加工套筒支承孔需要底面作精基準，所以底面的粗糙度也有很高的要求。底面的6個螺栓孔上表面也有表面粗糙度的要求，還有套筒支承孔自身有個圓柱度要求。具體的要求是：套筒支承孔對底面的平行度為0.01；套筒支承孔的圓柱度是0.01；支承孔中心到底面尺寸為80±0.02，支承孔尺寸要求為Φ50H7套筒支承孔內表面粗糙度R值為1.6；底面的表面粗糙度要求是R值為1.6；底面6個螺栓孔上表面粗糙度要求是R值為12.5；還有套筒支承孔兩斷面表面粗糙度是R值為6.3；頂面螺紋孔上表面粗糙度要求是R值為12.5。 3.2 零件的工藝分析 套筒座的主要加工表面是套筒支承孔和底面、支承孔兩端面。因為這是與其他零件直接接觸的表面，對加工及加工精度有很大的影響。套筒支承孔的內表面必須要有足夠的粗糙度才能保證零件的加工要求同時必須相對于底面又要有很高的平行度，因為支承孔的軸線與底面的定位有很大的關系。同時底面要有足夠的粗糙度才能保證與支承孔軸線的平行度。支承孔兩端面的表面粗糙度沒有前面的要求高，能達到6.3就可以了。 分析零件的材質、熱處理及機械加工工藝性 本零件的主要作用是支承作用，根據零件的復雜程度，我們選擇鑄造制作毛坯。選擇HT250，其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)。需要進行人工時效處理，即將鑄件重新加熱到530-620C°，經長時間保溫（2-6h），利用塑性變形降低應力，然后在爐內緩慢冷卻至200C°以下出爐空冷。經時效退火后可消除90%以上的內應力。該零件的機械加工工藝性我覺得很好，因為其結構工藝性良好，需要精加工的內孔相對于不加工的內孔有臺階，便于退刀。另外還有2個加強筋。重要加工面都有技術要求，符合使用性能。 零件圖如圖所示： 四、 第4章 選擇毛坯的制造方式、初步確定毛坯形狀 根據生產綱領的要求，本零件是中批、大批大量生產，還有零件的復雜程度及加工表面與非加工表面的技術要求，我們選擇毛坯的制造方式為鑄造。鍛造難達到這樣的形狀要求，生產成本也較高。鑄造可以大批量生產，成本較低，能夠造出這樣零件形狀復雜的鑄件。根據《機械制造工藝設計簡明手冊》（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學李益民主編） 零件材料為HT250鋼，采用金屬型鑄造，精度可達到3.2—10，因此毛坯的加工余量比較小。 毛坯圖如圖所示： 五、 第5章 機械加工工藝規(guī)程設計 5.1選擇定位基準 該零件的重要加工表面是支承孔Φ50H7，其與底面A有平行度關系，所以底面自然就成了精基準面，粗基準的選擇應是未經加工的面，第一步工序是粗銑底面A，根據以重要加工表面為粗基準的選用原則我們選擇毛坯支承孔和底面臺階孔平面作為粗基準，考慮到第二基準面選擇的方便性，同時底面的一對螺栓孔成為工藝孔，并將其精度由原來的Φ10.5提高到Φ10.5H7，該定位基準組合在后續(xù)底面臺階孔及支承孔上徑向孔的加工中都將作為精基準面，自然應該在工藝開始階段安排加工將來作為精基準的底面和底面工藝孔。支承孔為重要加工表面，精度要求高，故采用左右支承孔互為基準，反復加工，可以保證零件圖技術要求所以粗基準就是毛坯支承孔和底面臺階孔平面，精基準就是底面A和底面上的一對工藝孔以及支承孔本身（互為基準）。 5.2工件表面加工方法的選擇 加工表面 粗糙面度 尺寸精度 尺寸公差 形位公差 加工方法 支承孔 Ra1.6 IT7 平行度0.01 圓柱度0.01 鏜 底面A Ra 1.6 IT7 無 銑 支承孔左右端面 Ra 6.3 無 35 無 銑 底面兩工藝孔 Ra 1.6 IT7 無 鉆、擴、鉸 4個底座孔 無 無 無 鉆、擴 底面臺階面 Ra 12.5 無 15 無 銑 螺紋孔平面 Ra12.5 無 3 無 銑 螺紋 無 無 M6 無 攻絲 5.3制定加工工藝路線 方案： 工序10： 鑄造毛坯； 工序20： 對要加工的6個底面孔及2個螺紋孔進行劃線； 工序30： 以毛坯支承孔和底面臺階孔平面定位，粗銑底面A； 工序40： 以左支承孔D及底面A定位，粗鏜右支承孔Emm； 工序50： 以右支承孔E及底面A定位，粗鏜左支承孔Dmm； 工序60： 以粗鏜支承孔和底面臺階孔平面定位，半精銑底面A； 工序70： 以半精銑后的底面A定位，粗銑底面臺階孔平面； 工序80： 以半精銑后的底面A定位，鉆底面孔Φ9.8，擴其中四個底面孔至尺寸Φ10.5，擴一對對角底面工藝孔至Φ10.4，鉸一對工藝孔至尺寸Φ10.5H7； 工序90： 以左支承孔D及底面定位，半精鏜右支承孔Emm； 工序100： 以右支承孔E及底面定位，半精鏜左支承孔Dmm； 工序110： 以右端面C和底面A定位，粗銑左端面B至尺寸； 工序120： 以左端面B和底面A定位，粗銑右端面C至尺寸； 工序130： 以支承孔和底面臺階孔平面定位，精銑底面A至尺寸mm； 工序140： 以精銑后的底面A及一對工藝孔定位，粗銑螺紋孔面； 工序150： 以精銑的底面A和一對工藝孔定位，鉆兩螺紋孔至尺寸Φ5mm，攻螺紋至尺寸M6； 工序160： 以左支承孔D及底面定位，精鏜右支承孔Emm并倒角； 工序170： 以右支承孔D及底面定位，精鏜左支承孔Emm并倒角； 工序180: 檢驗入庫； 5.4必要工序尺寸，加工余量及公差的計算 套筒座的支承孔和底面A是重要的表面下面我們進行工序尺寸的計算。 5.4.1支承孔的工序尺寸及公差計算 支承孔孔徑Φ50H7，表面粗糙度為1.6，加工方案為粗鏜、半精鏜、磨削，下面求解各道工序尺寸及公差。 （1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下（見機械制造技術基礎課程設計表5-37——5-48） 毛坯總余量=4mm 精鏜加工余量=0.3mm 半精鏜加工余量=0.7mm 粗鏜加工余量=3mm （2）計算各工序尺寸的基本尺寸 精鏜后孔徑應達到圖樣規(guī)定尺寸，因此精鏜工序尺寸即圖樣上的尺寸=mm（設計尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次為 半精鏜=（50-0.3）mm=49.7mm 粗鏜=(49.7-0.7)mm=49mm 毛坯=（49-3）mm=46mm （3）確定各道工序尺寸的公差及其偏差。 工序尺寸的公差按各加工方法所能達到的經濟精度確定，查閱相關“機械制造技術基礎”教材中各種加工方法的經濟加工精度表或參閱機械制造技術基礎課程設計圖2-9進行選擇。 精鏜前半精鏜取IT10級，查表得=0.10mm(機械制造技術基礎課程設計表3-4) 粗鏜取IT12級，查表得=0.25mm(機械制造技術基礎課程設計表3-4) 毛坯公差取自毛坯圖，這里查閱《機械零件工藝性手冊》（GB/T 6414-1999），取=0.7mm。 （4）工序尺寸偏差按“入體原則”標注 精鏜：mm 半精鏜：mm 粗鏜：mm 毛坯孔：mm 為了清楚起見，把上述計算結果匯于表5-1中。 表5-1 孔的工序尺寸及公差的計算 mm 工序名稱 工序間雙邊余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 精鏜 0.3 IT7 （H7） 半精鏜 0.7 IT10 粗鏜 3 IT12 毛坯孔 - mm 5.4.2底面A的工序尺寸及公差計算 底面A經過了粗銑、半精銑和精銑。 （1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下 毛坯總余量=4mm 精銑加工余量=0.5mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-52) 半精銑加工余量=1.5mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-51) 粗銑加工余量=2mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-49) （2）計算各工序尺寸的基本尺寸。 精銑平面后應該達到規(guī)定的尺寸，因此精銑工序尺寸即是圖樣上的尺寸，表面粗糙度1.6，精銑能達到的等級取H=mm。其他各工序基本尺寸依次為 半精銑H=（80+0.5）mm=80.5mm 粗銑H=（80.5+1.5）mm=82mm 毛坯H=（82+2）mm=84mm （3）確定各工序尺寸的公差及其偏差。 工序尺寸的公差按各加工方法所能達到的經濟精度確定，查閱相關“機械制造技術基礎”教材中各種加工方法的經濟加工精度表或參閱機械制造技術基礎課程設計圖2-10進行選擇。 精銑前半精銑去IT11級，查表得T=0.22mm（機械制造技術基礎課程設計表3-4） 粗銑取IT12，查表得T=0.35mm（機械制造技術基礎課程設計表3-4） 毛坯公差取自毛坯圖，這里查閱《機械零件工藝性手冊》（GB/T 6414-1999），取=0.8mm。 (4)工序尺寸偏差的標注（按入體原則） 精銑：mm 半精銑：mm 粗銑：mm 毛坯： mm 為了清楚起見，把上述計算結果匯于表5-2中。 表5-2 底面的工序尺寸及公差的計算 mm 工序名稱 工序間余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 精銑 0.5 IT8 半精銑 1.5 IT11 粗銑 2 IT12 毛坯 - mm 5.4.3一對工藝孔的工序尺寸及公差計算 工藝孔經過了鉆孔、擴孔、鉸孔三道工步 （1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下 由于鑄造時無法鑄出毛坯孔，故毛坯總余量=10.5mm 鉸孔加工余量=0.1mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-39) 擴孔加工余量=0.6mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-39) 鉆孔加工余量=9.8mm(見機械制造技術基礎課程設計表5-37) （2）計算各工序尺寸的基本尺寸。 因為是為了做精基準而加工出的工藝孔，故其精度要求為Φ10.5H7 其他各工序基本尺寸依次為擴孔D=（10.5-0.1）mm=10.4mm 鉆孔D=（10.4-0.6）mm=9.8mm 毛坯為凸臺面D=0mm （3）確定各工序尺寸的公差及其偏差。 工序尺寸的公差按各加工方法所能達到的經濟精度確定，查閱相關“機械制造技術基礎”教材中各種加工方法的經濟加工精度表或參閱機械制造技術基礎課程設計圖2-10進行選擇。 鉸孔前擴孔為IT10級，查表得T=0.07mm（機械制造技術基礎課程設計表3-4） 鉆孔取IT12，查表得T=0.18mm（機械制造技術基礎課程設計表3-4） 毛坯因為是平面，無公差要求。 (4)工序尺寸偏差的標注（按入體原則） 鉸孔：Φ10.5H7mm 擴孔：Φmm 鉆孔：Φmm 為了清楚起見，把上述計算結果匯于表5-2中。 表5-2 底面的工序尺寸及公差的計算 mm 工序名稱 工序間余量 工序達到的公差 工序尺寸及公差 鉸孔 0.1 IT7 Φ10.5H7 擴孔 0.6 IT10 Φ 鉆孔 9.8 IT12 Φ 5.4.4其他加工面的加工余量的確定 具體可以根據相應的表查出結果如下 粗銑底面工藝孔凸臺平面（3.5mm）及螺紋上表面（3.5mm）。 粗銑支承孔的兩個端面及底面右端面（3mm） 5.5 確定切削用量、時間定額 5.5.1選擇機床及對應夾具、量具、刃具。 5.5.1.1選擇機床 （1）工序30、60、70、110、120、130、140是銑削加工，各工序的工步數不多，成批生產不要求很高的生產率，根據工件尺寸選用X5020A立式銑床。（機械制造技術基礎課程設計表5-5） （2）工序80、150是鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋。根據工件尺寸可以選用Z5125A型立式鉆床。（機械制造技術基礎課程設計表5-6） （3）工序40、50、90、100、160、170是粗鏜、半精鏜、精鏜支承孔，根據工件尺寸可以選用T618型臥式鏜床。（機械制造技術基礎課程設計表5-9） 5.5.1.2選擇夾具 由于生產綱領為10萬/年，為大批大量生產，故均采用專用夾具； 選擇量具 本零件屬成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件表面的精 度要求、尺寸和形狀特點，參考本書有關資料，選擇如下。 （1）選擇加工孔用量具。50H7mm孔經粗鏜、半精鏜、精鏜三次加工。粗鏜至mm，半精鏜mm。 ① 粗鏜孔mm，公差等級為ITl2，選擇測量范圍0mm-60mm的內徑千分尺即可。 ② 半精鏜孔mm，公差等級為IT10，選擇測量范圍0mm-60mm的內徑千分尺即可。 ③ 精鏜孔mm，由于精度要求高，加工時每個工件都需進行測量，故宜選用極限量規(guī)。根據孔徑可選三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)（GB/T 6322-1986)。 （2）選擇加工工藝孔量具。Φ10.5H7工藝孔經鉆孔、擴孔、鉸孔三次加工鉆孔至Φmm，擴孔至Φmm。選擇測量范圍0mm-20mm的內徑千分尺即可。 （3）選擇測量底面至支承孔軸線距離的量具。由于是測量底面至支承孔軸線距離，故需要與支承孔相匹配的標準芯棒，其尺寸為Φ50h7，然后測量軸線中心至底面距離選擇測量范圍0mm-100mm的游標卡尺即可。當然由于加工時每個工件都需進行測量，也可以設計一個專用量具（通規(guī)止規(guī)）來測量，這樣可以大大減少勞動時間。 5.5.1.3選擇刃具 （1）銑削底面時，選用硬質合金端面銑刀，直徑D=Φ60mm （2）銑削底凸臺面和螺紋孔面時，選用硬質合金端面銑刀，直徑D=Φ40mm （3）銑削端面時，選用硬質合金端面銑刀，直徑D=Φ100mm （4）鏜孔時選用機夾單刃高速鋼鏜刀直徑D=Φ40mm （5）鉆孔mm時，選用直柄麻花鉆，直徑mm。 （6）鉆孔mm時，選用直柄麻花鉆，直徑mm。 （7）攻螺紋時用M6的螺紋刀。 （8）擴孔mm時，用直徑是mm的高速鋼錐柄擴孔鉆。 （9）擴孔mm時，用直徑是mm的高速鋼錐柄擴孔鉆。 （10）鉸孔H7mm時，選擇mm，精度等級為H7級的直柄機用鉸刀。 5.5.2確定切削用量、時間定額 工序30 粗銑底面A （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個工作行程完成，所以粗銑底面A的加工余量為2mm，選擇背吃刀量。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.3mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2個工位） 一個工位基本時間0.614min=37s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 7.633mm 其中d=60mm；； =3~5，取=4mm =220.8mm/min 工序60 半精銑底面A （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 半精銑時，背吃刀量一般為0.5―2mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.5mm。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.2mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度。 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，取磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n： （B）確定時間定額（2次走刀） 一次走刀基本時間1.55min=93s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 7.633mm 其中d=60mm；； =3~5，取=4mm =84.88mm/min 工序130 精銑底面A （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 精銑時，精銑時一般為0.1~1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.5mm。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.12mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度。 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，取磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n 。 （B）確定時間定額（2次走刀） 一次走刀基本時間1.05min=63s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 7.633mm 其中d=60mm；； =3~5，取=4mm =124.8mm/min 工序40、50 粗鏜左、右支承孔 （A）確定切削用量 a． 確定背吃用量 粗鏜時，為提高效率，一般選擇鏜削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程鏜完，所以粗鏜大孔時加工余量為3mm，選擇背吃刀量 b． 確定進給量和切削速度 （1）根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-69，選擇進給量為f=0.5mm/r 切削速度為0.5m/s. （2）確定鏜刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7取粗鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。 （3）確認機床主軸轉速 （B）確定時間定額 基本時間0.39min=23.3s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。。 4.29mm 其中1.5mm； =3~5，取=4mm 工序90 、100半精鏜左、右支承孔 （A）確定切削用量 a 確定背吃用量 半精鏜時，半精鏜時一般為0.5~1.5mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。 b確定進給量和切削速度 c根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-69，選擇進給量為0.4mm/r 切削速度為0.6m/s. （2）確定鏜刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7取半精鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。 （3）確認機床主軸轉速 （B）確定時間定額 基本時間0.39min=23.5s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 2.917mm 其中0.2mm； =3~5，取=4mm 工序160、170 精鏜左、右支承孔 （A）確定切削用量 a 確定背吃用量 取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.3mm。 b確定進給量和切削速度 c根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-69，選擇進給量為0.3mm/r 切削速度為0.4m/s. （2）確定鏜刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7取半精鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。 （3）確認機床主軸轉速 （B）確定時間定額 基本時間0.727min=43.6s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 2.68mm 其中0.15mm； =3~5，取=4mm 工序70、140 粗銑底面臺階孔平面及上面的螺紋孔面 （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個工作行程完成，所以粗銑底面臺階孔平面及上面的螺紋孔面的加工余量為3.5mm，選擇背吃刀量。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.3mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，取粗銑高速鋼鑲齒圓柱銑刀磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額 1、底面凸臺面：（2個工位） 一個工位基本時間0.328min=20s 其中=100mm為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 4.68mm 其中d=40mm；； =3~5，取=4mm =331.2mm/min 2、螺紋孔面（1個工位） 一次走刀基本時間0.398min=24s 其中=125mm為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 2.915mm 其中d=40mm；； =3~5，取=4mm =331.2mm/min 工序110 粗銑左端面B （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個工作行程完成，所以粗銑左端面的加工余量為3mm，選擇背吃刀量。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.3mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額 基本時間0.68min=41s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 16.29mm 其中d=100mm；； =3~5，取=4mm =132.48mm/min 工序120 粗銑右端面C （A）確定切削用量 a．確定背吃刀量 粗銑時，為提高銑削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量。一個工作行程完成，所以粗銑右端面的加工余量為3mm，選擇背吃刀量。 b．確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇每齒進給量為0.3mm/z. c．選取切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-72，選擇切削速度 （2）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度 根據《機械加工工藝手冊》表9.4-6，磨鈍標準為0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2次走刀） 一次走刀基本時間1.08min=65s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺水平進給量。 18.93mm 其中d=100mm；； =3~5，取=4mm =132.48mm/min 工序80鉆、擴、鉸孔 工步1：鉆Φ9.8底面凸臺孔； （A） 確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為9.8mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=9.8mm。 b. 確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-64，（HT250硬度為180HBS）選擇進給量f為0.45mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定麻花鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=100min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（6個工位鉆6個孔） 一個工位基本時間0.1min=6s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =20mm 其中D=9.8mm； =1~4，取=3mm 工步2：擴4個Φ10.5底面凸臺孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.7mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.7mm。 b. 確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-64，（HT250硬度為180HBS）選擇進給量f為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.18m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（4個工位擴4個孔） 一個工位基本時間0.089min=5.5s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =3.3mm 其中D=10.5mm；； =2~4，取=3mm 工步3：擴一對Φ10.4底面工藝孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.6mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.6mm。 b. 確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-64，（HT250硬度為180HBS）選擇進給量f為0.8mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.18m/s （2）確定擴孔鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2個工位擴2個孔） 一個工位基本時間0.084min=5s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =2.2mm 其中D=10.4mm；； =2~4，取=3mm 工步4：鉸一對Φ10.5H7底面工藝孔； a. 確定背吃刀量 因為擴孔的加工余量為0.1mm。一次工作行程擴完，所以選擇背吃刀量a=0.1mm。 b. 確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-68，（HT250硬度為180HBS）選擇進給量f為1.5mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-66,選擇切削速度Vc=10m/min （2）確定擴孔鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=150min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2次走刀鉸2個孔） 一次走刀基本時間0.071min=4s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =2.2mm 其中D=10.5mm；； =13mm 工序150：鉆、攻螺紋孔 工步1：鉆Φ5螺紋孔； （A） 確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為5mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=5mm。 b. 確定進給量 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-64，（HT250硬度為180HBS）選擇進給量f為0.3mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.45m/s （2）確定麻花鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=100min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2個工位鉆2個孔） 基本時間0.05min=3s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =9.33mm 其中D=5mm； =1~4，取=3mm 工步2：攻M6內螺紋（P=0.75mm）； （A） 確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為1mm。一次工作行程攻完，所以選擇背吃刀量a=1mm。 b. 確定進給量 進給量應為螺距P，故f=0.75mm/r c. 確定切削速度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表5-83,選擇切削速度Vc=8.9m/min （2）確定麻花鉆的磨鈍標準及耐用度 根據《機械制造技術基礎課程設計》表3-7,取絲錐的耐用度T=100min。 （3）確定機床主軸轉速n （B）確定時間定額（2次走刀攻2個內螺紋） 一次走刀基本時間+=0.1min=6s 其中為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉刀具的進給量。 =2.25mm；=2.25；n=472.4r/min 第6章 銑底面夾具的銑床夾具 6.1.1 問題的提出 本夾具主要用來底面，其表面粗糙度要求Ra=6.3μm，而且無其它要求，故需粗銑、精銑兩道工序來完成。那么在本道工序中，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。 6.1.2 夾具設計 1、工件在夾具中的定位 工件定位的基本原理 1. 六點定則 用合理分布的六個支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。 六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 2. 限制工件自由度與加工要求的關系 工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 l 在工件定位時，以下情況允許不完全定位： 1) 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 2) 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。 3) 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。4.4 切削力及夾緊分析計算 2、切削力及夾緊分析計算 1. 刀具：立銑刀（硬質合金） 2. 刀具有關幾何參數： 根據參考文獻[4]表3-28可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即： 安全系數K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[4]表3-28可知其公式參數： 由此可得： 所以： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 3. 夾緊力作用點的選擇 1) 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 2) 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形對加工精度的影響。 3) 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 4. 夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數，FJ需=KFJ理。 c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。 螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構的特點： 1) 結構簡單； 2) 擴力比大； 3) 自瑣性能好； 4) 行程不受限制； 5) 夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。 查《切削用量簡明手冊》可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數由參考文獻[4]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，查表得原動力計算公式： 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 3、 誤差分析與計算 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。即 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[4]可得： 1) 定位誤差 ： 其中： ， ， ， 2) 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查參考文獻[4]表3-28得 3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過 4) 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4、零、部件的設計與選用 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。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。 5、夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼于如何快速確定工作臺的位置并進行調刀。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；夾具體上有定位塊可使零件迅速定位；同時，夾具體底面的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置；另外，此夾具采用壓板進行夾緊，這樣即能迅速而準確的定位元件，又能節(jié)約大量工作時間，有利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖。 六、 結 論 通過這次課程設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學四年中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是理論聯系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現時以最低的成本實現最先進的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內孔表面，本可以在夾具體內部設置液壓升降系統，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改進。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，是我在學校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 七、 參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [2] 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1984。 [10] 周永強，高等學校課程設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [11] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。 [12] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [13] 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[19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. [20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 . 八、 致 謝 首先，我要感謝指導課程設計的老師。在課程設計中，他給予了很多指導性的意見，我萬分的感謝他給我的寶貴的意見和鼓勵。 在他們的課堂上使我受益匪淺，得到了不少對我論文有幫助的知識和想法。 我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學習中。 最后，很感謝閱讀這篇課程設計（論文）的人們。感謝您們抽出寶貴的時間來閱讀這篇課程設計（論文）。