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說明書
題 目：接頭零件機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計
姓 名：
學 號：
系 別：
專 業(yè)：
年 級：
指導(dǎo)教師：
系主任：
摘 要
本設(shè)計通過對接頭零件的工作環(huán)境以及結(jié)構(gòu)特點的分析，確定了接頭的加工工藝過程及加工方案，其中主要包括：毛坯和基面的選擇、制定工藝路線的確定、加工設(shè)備和工藝裝備的選擇、機械加工余量的確定、各加工工序切削用量的確定以及工序卡片的編制。最后，進一步選擇并設(shè)計了一套典型的機床夾具，其中主要包括：定位方案與夾緊方案的設(shè)計，夾具的工作原理以及在夾具設(shè)計安裝。經(jīng)過設(shè)計分析和論證，接頭的工藝設(shè)計與夾具設(shè)計是可行的。
關(guān)鍵詞：夾具；工序；切削用量；分析；
IV
Abstract
This design through to the joint parts working environment as well as the analysis of the characteristics of the structure, determine the machining process and scheme of joint, which mainly includes: blank and the selection, process route, the selection of processing equipment and process equipment, the determination of machining allowance, the determination of cutting dosage of different processing procedures and the preparation of process card. Finally, a typical set of machine tool clamps is further selected and designed, which mainly includes: the design of positioning scheme and clamping scheme, the working principle of clamps and the design and installation of clamps. After the design analysis and demonstration, the joint process design and fixture design is feasible.
Key words：Fixture; Process; Cutting amount; Analysis;
目 錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 零件的分析及生產(chǎn)類型確定 5
1.1 零件的作用 5
1.2零件的工藝分析 5
1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 6
第2章 毛坯的確定 7
2.1毛坯的制造形式 7
2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量 7
2.3繪制毛坯圖 7
第3章 擬定零件加工工藝路線 9
3.1定位基準的選擇 9
3.2各表面加工方案的確定 9
3.3工序順序的安排 10
3.4機床設(shè)備及工藝裝備的選用 10
3.5確定加工工藝路線 10
第4章 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定 12
第5章 切削用量及切削時間的確定 13
5.1 確定切削用量 13
5.2 確定切削時間 13
第6章 專用夾具設(shè)計 16
6.1 設(shè)計類型及機床的選型 16
6.2 定位元件和定位方式的確定 16
6.3 夾緊方案設(shè)計和確定 17
6.4 定位元件的設(shè)計 17
6.5 對刀元件設(shè)計 18
6.6 定位誤差分析 19
6.7 切削力和夾緊力的計算 19
結(jié) 論 21
致 謝 22
參考文獻 23
第1章 零件的分析及生產(chǎn)類型確定
1.1 零件的作用
接頭零件的作用是作為連接件使用，對接零件使用。
圖1.1零件圖
1.2零件的工藝分析
工藝分析的目的，一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工和裝配；二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。
該零件主要加工表面為：
（1）車外圓及端面表面粗糙度值6.3；
（2）鉆擴鉸Φ20H7的孔
（3）銑28H11的槽
（4）銑寬度40的邊。
（5）鉆Φ10H7、Φ6的孔。
1.3 確定零件的生產(chǎn)類型
生產(chǎn)綱領(lǐng)是指某種產(chǎn)品（或零件）包括備品或廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品特征，如產(chǎn)品的尺寸外形、質(zhì)量等，以及生產(chǎn)綱領(lǐng)中年產(chǎn)量的不同，其生產(chǎn)可分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型。
單件生產(chǎn)：單個地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復(fù)。例如重型機器制造、專用設(shè)備制造及新產(chǎn)品試制等。
成批生產(chǎn)：一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過程有一定的重復(fù)性，每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量。根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。
第2章 毛坯的確定
2.1毛坯的制造形式
軸類毛坯常用圓棒料和鍛件。大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鍛件，毛坯經(jīng)過熱處理后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的硬度及較好的綜合力學性能。本課題根據(jù)齒輪軸的應(yīng)用特點和經(jīng)濟性，可以選擇容易得到的棒料作為本課題的毛坯類型。
常用材料可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼種的45鋼，合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等；以該軸為例，可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼種的45鋼。
本次設(shè)計零件材料為45，查參考文獻[7]（以后工藝參數(shù)都以此參考文獻為準），通過各種材料的性能比較，45的硬度HB為143～269，密度，根據(jù)零件總體尺寸計算零件毛坯的重量約為2kg。
2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量
在確定了毛坯加工余量以后, 毛坯的形狀和尺寸, 除了將毛坯加工余量附加 在零件相應(yīng)的加工表面上外, 還要考慮毛坯制造、 機械加工和熱處理等多方面工 藝因素的影響。毛坯的形狀及尺寸 毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術(shù)要求。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鍛件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鍛件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關(guān)。
2.3繪制毛坯圖
圖2.1毛坯圖
第3章 擬定零件加工工藝路線
3.1定位基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。所以我們應(yīng)當對零件的制造工藝進行分析，從而合理的選擇基準進行加工。
工序設(shè)計包括工序基準的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。
工序是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術(shù)要求，工序尺寸和工序技術(shù)要求的內(nèi)容在加工后應(yīng)進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。
工序基準的選擇應(yīng)注意以下幾點：
① 基準的設(shè)計應(yīng)考慮檢驗的方便性，如應(yīng)該考慮到現(xiàn)有的量具能否測量到標注的尺寸，選擇合適的基準有利于減少檢驗的工作強度。
② 當工序能夠通過保證定位基準和圖紙基準重合的時候，可不試切直接加工，通過夾具的精度來保證工件的精度。
③ 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應(yīng)與設(shè)計尺寸一致。
3.2各表面加工方案的確定
加工方法的選擇應(yīng)以滿足加工精度和表面粗糙度的要求為原則。由于獲得同一級加工精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，在實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸和熱處理要求等全面考慮。
此外，還要考慮機床選擇的合理性。例如，單純銑輪廓表面或銑槽的簡單中小型零件，選擇銑床進行加工較好；而大型非圓曲線、曲面的加工或者是不僅需要銑削而且有孔系加工的零件，在鏜銑加工中心上加工較好
3.3工序順序的安排
1、基面先行作為其它表面加工的精基準一般安排在工藝過程一開始就進行加工?
2、先主后次零件的主要工作面、裝配基面應(yīng)先加工，從而及早發(fā)現(xiàn)毛坯中可能出現(xiàn)的缺陷?
3、先粗后精一個零件的切削加工過程，總是先進行粗加工，在進行半精加工，最后是精加工和光整加工。?
4、先面后孔箱體、支架等類零件上具有輪廓尺寸遠比其他表面尺寸為大的平面，用它作定位基準面穩(wěn)定可靠，故一般先加工這些平面以作精基準，供加工孔和其他表面時使用。
3.4機床設(shè)備及工藝裝備的選用
（1）工序車端面及車外圓。成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。
（2）工序銑是銑鍵槽，選用銑床X51。
（3）工序鉆孔，選用立式鉆床Z525。
3.5確定加工工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
制定以下工藝方案：
表3-1
1
鍛造
鍛造
2
熱處理
熱處理
3
車
車Φ50的端面及外圓
4
車
車Φ30的端面及外圓
5
鉆
鉆擴鉸Φ20H7的孔
6
銑
銑28H11的槽
7
銑
銑寬度40的邊
8
鉆
鉆Φ10H7、Φ6的孔
9
檢驗
檢驗
10
入庫
入庫
第4章 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定
序號
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
表面粗糙度
備注
1
車外圓及端面
Φ50
2mm
6.3
Φ30
2mm
6.3
2
孔
Φ20H7
10mm
3.2
3
槽
28H11
2
6.3
4
鉆孔
Φ10H7
5mm
6.3
Φ6
3mm
6.3
第5章 切削用量及切削時間的確定
5.1 確定切削用量
（1）切削速度υc。切削速度υc是刀具的切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度。而當主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，切削速度的計算公式為：υc =πdn/1000
公式中υc為切削速度（m/min）、d為工件加工表面或者刀具的最大直徑（mm）、n為主運動的轉(zhuǎn)速（r/min）。
（2）進給量?。進給量?是工件或者刀具的主運動每轉(zhuǎn)或者每一行程時，刀具與工件在進給方向上的相對位移量。它的大小反映了進給速度的大小，其計算方法為：
?=υ?/n
公式中υ?為進給速度（mm/min）、?為進給量（mm/min）、n為主運動的轉(zhuǎn)速（r/min）。
（3）背吃刀量ɑp。背吃刀量ɑp是已加工表面與待加工表面之間的垂直距離。計算方法為：
ɑp=（dw-dm）/2
公式中ɑp為背吃刀量（mm）、dw為待加工表面直徑（mm）、dm為已加工表面直徑（mm）。
銑削背吃刀量為刀具一次切削切進工件的寬度。
5.2 確定切削時間
5.2.1車Φ50的端面及外圓
確定切削量：單邊余量，一次走刀完成。
確定進給量：查閱《切削用量簡明手冊》表1.4得，，參考C6140機床的橫向進給量，確定
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表，粗車時硬質(zhì)合金刀具后刀面最大磨損限度為1.0-1.4mm，取1.2mm，耐用時間T為60min。
確定切削速度：查閱《切削用量簡明手冊》表1.27，確定，，，。各修正系數(shù)為：，，,,,。
切削速度計算公式為：
確定主軸轉(zhuǎn)速：，參考C6140機床的說明表，取
計算基本時間：
5.2.2銑28H11的槽
背吃刀量：=2 mm
每齒進給量：查《機械加工工藝師手冊》表30-15，取=0.15mm/z
銑削速度：查《機械加工工藝師手冊》表30-23，取=30m/min
機床主軸速度：
，查表4-16，取=80r/min
實際銑削速度：
每分進給量：
銑削寬度：=35mm
刀具切入長度：查《機械加工工藝師手冊》表30-38公式如下：
具切出長度：查《機械加工工藝師手冊》取=2mm
機動時間：查查《機械加工工藝師手冊》公式如下：
5.2.3鉆Φ10H7、Φ6的孔
進給量f：查《機械加工工藝師手冊》 表28-13，取f=0.08mm/r
鉆削速度v：查《機械加工工藝師手冊》表28-13，取v=15m/min
機床主軸速度：
（2）
（3）
參考Z525機床的說明表，取=630r/min
實際鉆削速度：
每分進給量：
鉆孔深度：l=3mm
刀具切入長度：由《機械加工工藝師手冊》表28-42得：
刀具切出長度：取2mm
機動時間：由《機械加工工藝師手冊》表28-42得：
第6章 專用夾具設(shè)計
6.1 設(shè)計類型及機床的選型
根據(jù)課題，選擇了最重要的工序之一的銑進行夾具設(shè)計。根據(jù)工藝規(guī)程可知，側(cè)面為銑削加工采用立式銑床。如圖立式銑床是一種常見的機械加工裝備，立式銑床的主軸是垂直布置的，決定了他的加工方向是工作臺水平移動。在夾具設(shè)計時，要考慮到機床工作臺的進給方向和進給行程。
圖6.1立式鉆床
6.2 定位元件和定位方式的確定
1、定位方案的確定
選擇定位面時應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時保證不得有變形現(xiàn)象。
工件的定位表面有各種形式，如平面、外 圓、內(nèi)孔等，對于這些表面，總是采用一定結(jié)構(gòu)的定位元件。
常見的定位方法有：平面定位、圓孔定位、外圓柱面定位、組合表面定位。
本次選擇外圓及平面定位的方式對零件進行定位，利用V型塊進行定位。
2、定位元件的選取
根據(jù)夾具設(shè)計手冊可知機床的定位元件有很多種，如定位板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊等。
本次設(shè)計選擇定位元件為：V型塊、支撐釘。
3、定位元件限制不定度分析
任何物體在空間上確定位置需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉(zhuǎn)自由度。在本次的設(shè)計夾具體上可以看出，V型塊限制兩個旋轉(zhuǎn)自由度和兩個移動自由度，支撐釘限制一個移動自由度。
V塊采用一面兩銷定位，內(nèi)六角螺栓將其固定于基座之上，以保證其相對位置。
6.3 夾緊方案設(shè)計和確定
使用V型塊進行定位，在零件對面使用活動V型塊進行夾緊。
圖6.2夾緊機構(gòu)
6.4 定位元件的設(shè)計
定向鍵裝配在夾具底面的縱向槽當中，正常使用兩個。它距離盡量布置的要遠一些。經(jīng)過定向鍵以及銑床的工作臺U形槽的配合，使本次設(shè)計的夾具上的定位元件的工作表面相對于工作臺的送進的方向具有合理的位置關(guān)系。定向鍵可以承受銑削加工時所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的力矩，可以降低夾緊夾具的螺栓的負荷度，提高夾具在加工當中的穩(wěn)定性。定向鍵如下圖所示。
圖6.3定向鍵
6.5 對刀元件設(shè)計
當把夾具安裝到銑床上后，銑刀位置和工件位置還不確定，這時就需要對刀塊來確定這一位置。對刀塊可分為直角對刀塊、圓形對刀塊、側(cè)邊對刀塊。對于撥叉的加工，使用對刀塊進行對刀，能夠確定銑刀加工方向上的位置。使用對刀塊時，用手動方式把操作工作臺，把對刀塊逐漸逼近銑刀，在銑刀和對刀塊之間塞入塞尺，當塞尺剛好能在銑刀和對刀塊縫隙間移動時，此時刀具和夾具的位置便被確定下來，通過減去塞尺的厚度可得到二者之間精確的位置。對刀元件如下圖所示。
圖6.4對刀塊
6.6 定位誤差分析
因基準誤差為零，基準不重合誤差為零，所以最終定位位置為零。
6.7 切削力和夾緊力的計算
切削力計算
根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30-19中公式，查加工灰鑄鐵時圓柱銑刀的切削力計算公式為:
公式中各參數(shù)含義如下：
：各種銑刀加工不同材料的切削參數(shù)，對于端面銑刀加工灰鑄鐵取
：高速鋼銑刀切削力的修正系數(shù)，對于灰鑄鐵取1.0
：銑削時各分力與圓周力的比值，對于對稱端銑取:
其余參數(shù)根據(jù)機械加工工藝數(shù)值帶入計算得:
夾緊力計算
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表6.3-8中公式
W：作用在工件上的夾緊力
WL：螺旋夾緊力
M：螺旋上的原始作用力M=QL
d2：螺紋中徑
Q：手柄上的的作用力
L：手柄長度
l1:支撐到螺栓中心線距離
l2:螺栓中心線到夾緊中心距離
q:彈簧彈力（此處忽略不計）
：機構(gòu)效率，取0.9帶入數(shù)計算V型塊的夾緊力為2724N，大于工件最大切削力。
結(jié) 論
通過畢業(yè)設(shè)計的綜合實習，不但培養(yǎng)了我們綜合運用所學知識分析、解決本專業(yè)一般技術(shù)問題的能力和考慮企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀以及企業(yè)的設(shè)備能力、工藝能力，而且也進一步鞏固擴大和深化了我們所學的基本理論、基本知識和基本操作技能讓我們具備金屬零件的加工工藝設(shè)計、計算、工藝分析等方面的初步能力，學習查閱有關(guān)標準、規(guī)范、手冊的能力，學會作用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算等方面的初步能力，同時也培養(yǎng)了我們樹立正確的設(shè)計思想和生產(chǎn)觀念，經(jīng)濟觀念，全局觀念和獨立分析、解決問題和綜合運用各學科知識的能力，養(yǎng)成了理論聯(lián)系實際和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，培養(yǎng)我們掌握設(shè)計的一般程序規(guī)程和方法，獨立正確的使用技術(shù)文獻資料和正確的表達自己設(shè)計思想的能力以及編寫說明書的能力。
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致 謝
本論文在老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感受著老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少相關(guān)資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成.在此我要向?qū)W院的全體老師表示由衷的謝意。
我還要感謝我的其他任課老師們，他們教育我們知識，傳授我們本領(lǐng)，使我們的能力壯大。是老師們的辛苦教育和講解，才讓我們獲得了更多的專業(yè)知識，確保了我本身專業(yè)基礎(chǔ)的能力，讓我能用這些專業(yè)的知識去面對可能出現(xiàn)的一些問題，并作出相應(yīng)的解決方式。與此同時，還要感謝在整個學生時代給過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W，因為我身邊有了你們，才使我的生活不單調(diào)，我的人生更加精彩，學到知識的同時也收獲了更多的人情，是你們給了我很多的鼓勵和支持，讓我遇到困難時不再害怕，敢于勇敢的前行，完成自己的需求目標。此外，對我本次的設(shè)計進行批閱和檢查的各位專家，我也向你們表示衷心的謝意意！
參考文獻
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[5] 金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月
[6] 機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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