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遼寧工程技術大學課程設計 1 踏腳桿的工藝分析及生產類型的確定 1.1踏腳桿的技術要求 按表形式將該踏腳桿的全部技術要求列表中 踏腳桿零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差 (mm) 公差及精度等級 表面粗糙度Ra (μm) 踏腳桿中間孔左端面 IT10 12.5 踏腳桿左端孔左端面 GB1804-C 12.5 踏腳桿中間孔右端面 IT10 12.5 踏腳桿左端孔右端面 GB1804-C 12.5 φ16mm孔 IT11 6.3 φ8mm孔 GB1804-C 6.3 踏腳桿中間孔上端面 GB1804-C 12.5 M6-6螺紋孔 IT6 3.2 φ4.5mm孔 GB1804-C 12.5 沉孔φ9.6×90° ----- IT11 12.5 線型尺寸極限偏差數(shù)值表 1.2 審核踏腳桿的工藝性 分析零件圖可知，踏腳桿中間、左端孔兩端面和中間孔上端面均要求切削加工；另外，該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；由此可見，該零件的工藝性較好。 1.3 確定踏腳桿的生產類型 零件的生產綱領：年產50000件，屬于大批量生產。 2．確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 由于該踏腳桿在工作過程中要承受一定載荷，為增強踏腳桿的強度和韌性，獲得纖維組織，毛坯選用鑄件，由于該踏腳桿的輪廓尺寸較大，且形狀不規(guī)范不易采用鍛造加工。該零件生產類型屬大批生產，為提高生產率和鑄件精度，以采用機器造型方法制造毛坯。毛坯的撥模斜度為5°。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量 要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。 2.2.1 公差等級 由于踏腳桿的功用和技術要求。加工面的線性尺寸的未注公差為GB1804-C 2.2.2 鑄件的尺寸公差及加工余量 踏腳桿鑄造毛坯尺寸公差及加工余量 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差 /mm 備注 寬度 19 2.5 2.4 ----- 厚度 25 2.5 2.4 ----- 厚度 20 2.5 2.4 ------ 孔徑φ16 2.5 3.0 ------ 中心距50 2.5 4.0 ------- 2.2.3 毛坯設計 2.2.3.1 確定圓角半徑 鑄造圓角為2-3mm。 2.2.3.2 確定拔模斜度 拔模模斜度為：5°。 2.2.3.3 確定分模位置 選擇在主視圖中心平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。 2.2.2.4 確定毛坯的熱處理方式 材料為灰鑄鐵，熱處理的目的是：通過改善鑄鐵的基體組織來提高鑄件的性能。熱處理的方式為：1.因為踏腳桿結構形狀復雜，要進行消除內應力的退火處理(又稱人工時效)。2.灰鑄鐵的表層及一些薄截面處易產生白口,需進行退火處理。 2.2.2.5 繪制踏腳桿鑄造毛坯簡圖 由踏腳桿鑄造毛坯尺寸公差及加工余量表所得出的結果，繪制毛坯見圖如下： 3．擬定踏腳桿工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 3.1.1 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，把踏腳桿中間孔φ16mm孔和其左端面作為精基準，零件上的很多表面都可以采用他們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則，φ16mm孔的軸線是設計基準，選其作精基準定位加工踏腳桿左端孔兩端面和φ4.5mm孔，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工面的垂直度要求和被加工孔的垂直度要求，即遵循了“基準重合”原則。 3.1.2 粗基準的選擇 以踏腳桿中間、左端孔右端面為主要的定位粗基準，以兩個孔外圓表面為輔助粗基準。 3.2 表面加工方法的確定 根據(jù)踏腳桿零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表： 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方案 踏腳桿中間孔左端面 IT10 12.5 粗銑—半精銑 踏腳桿左端孔左端面 GB1804-C 12.5 粗銑—半精銑 踏腳桿中間孔右端面 IT10 12.5 粗銑—半精銑 踏腳桿左端孔右端面 GB1804-C 12.5 粗銑—半精銑 φ16mm孔 IT11 6.3 擴孔 φ8mm孔 GB1804-C 6.3 鉆孔-鉸 踏腳桿中間孔上端面 GB1804-C 12.5 粗銑—半精銑 φ4.5mm孔 GB1804-C 12.5 鉆 沉孔φ9.6×90° GB1804-C 12.5 锪鉆 M6-6H螺紋孔 IT6 3.2 鉆孔并攻絲 3.3 加工階段的劃分 該踏腳桿加工質量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑踏腳桿中間，左端孔端面，粗銑踏腳桿中間孔上端面。 在半精加工階段，完成踏腳桿中間、左端孔兩端面及踏腳桿中間孔上端面的半精銑加工；φ16mm孔及φ8mm孔的擴孔加工；φ4.5mm孔和孔φ9.6×90°鉆加工；M6-6H螺紋孔的鉆孔并攻絲加工； 3.4 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排踏腳桿的加工工序。該踏腳桿的生產類型為大批生產，可以采用鉆、銑機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5 工序順序的安排 3.5.1 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，先加工基準——踏腳桿中間孔φ16mm孔和其左端面 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——踏腳桿中間孔φ16mm孔和其左端面，后加工次要表面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工踏腳桿的端面，再加踏腳桿的孔。 3.5.2 輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 3.6 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了踏腳桿的工藝路線。 工序號 工序內容 設 備 工 藝 裝 備 1 粗銑踏腳桿中間、左端孔兩端面 立式銑床X51 直柄立銑刀、游標卡尺、專用夾具 2 半精銑踏腳桿中間、左端孔兩端面 立式銑床X51 直柄立銑刀、游標卡尺、專用夾具 3 擴孔φ16mm孔 立式鉆床Z525 直柄擴孔鉆、游標卡尺、塞規(guī) 4 鉆φ8mm孔 立式鉆床Z525 直柄短麻花鉆、游標卡尺、塞規(guī) 5 鉸φ8mm孔 立式鉆床Z525 直柄機用鉸刀、游標卡尺、塞規(guī) 6 粗銑踏腳桿中間孔上端面 立式銑床X51 直柄立銑刀、游標卡尺、專用夾具 7 半精銑踏腳桿中間孔上端面 立式銑床X51 直柄立銑刀、游標卡尺、專用夾具 8 鉆φ4.5mm孔 立式鉆床Z525 直柄短麻花鉆、卡尺、塞規(guī)、專用夾具 9 锪鉆φ9.6×90°孔 立式鉆床Z525 直柄錐面锪鉆、卡尺、塞規(guī)、專用夾具 10 鉆M6螺紋孔 立式鉆床Z525 直柄短麻花鉆、卡尺、塞規(guī)、專用夾具 11 攻絲 立式鉆床Z525 細柄機用絲錐 12 去毛刺 鉗工臺 平銼 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4切削用量、時間定額的計算（工序10和工序11） 4.1 切削用量的計算 4.1.1 工序10－鉆M6螺紋孔 4.1.1.1背吃刀量的確定 鉆孔時，背吃刀量由設計指導書表2-39，確定背吃刀量為＝5.2mm，走刀1次即可達到預期的效果。 4.1.1.2 進給量的確定 由設計指導書表5-22，查的進給量＝0.10mm/r。 4.1.1.3 切削速度的確定 查設計指導書表5-22，進給速度為16m/min—24m/min，先取定速度為20m/min.由公式=1000*v/(d)=1224.89r/min，又由立式鉆床轉速表，確定轉速為=1360r/min。再將此轉速代回公式，可求出實際的切削速度為=/1000=22.21m/min。 4.1.2 工序11—攻絲 4.1.2.1背吃刀量的確定 攻螺紋時，由上步可求得背吃刀量為＝6-5.2mm=0.8mm 4.1.2.2進給量的確定 由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此=0.75mm/r。 4.1.2.3 切削速度的確定 由表5-37查出鑄鐵的切削速度在5-10m/min，初步選定在=7m/min，由公式=1000*/()＝371.54r/min，又由立式鉆床轉速表，確定轉速為=392r/min。再將此轉速代回公式，可求出實際的切削速度為=/1000=7.39m/min。 4.2 時間定額的計算 4.2.1 工序10－鉆M6螺紋孔 由設計知道書表5-41查得 =，其中，其中＝（此項查《機械加工工藝師手冊》P593，表20-6得出）計算得出＝4.36s 4.2.2 工序11—攻絲 由設計知道書表5-46查得=()，其中＝2*P＝1.5mm，＝2*P＝1.5mm。計算得＝3.68s。 4.2.3 輔助時間的計算 根據(jù)與之間的關系，確定＝0.15*，計算得： 工序10－鉆M6螺紋孔:＝0.65s; 工序11—攻絲：＝0.55s 4.2.4 其他時間的計算 休息與生理需要時間按公式+= 工序10－鉆M6螺紋孔: +＝0.30s; 工序11—攻絲：+＝0.25s 則單件時間定額 工序10－鉆M6螺紋孔:5.31s; 工序11—攻絲：4.48s 則總的單件時間定額是＝9.79s 5 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設計ΦM6－6H螺紋孔加工專用夾具。 本夾具將用Z525立式鉆床，刀具分別為直柄短麻花鉆和細柄機用絲錐。制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過鑄造得到。 5.1 定位方案 工件以踏腳桿中線和踏腳桿中間孔左端面為定位基準，采用在夾具體上的垂直安裝在同一軸線的兩個定位銷，限制了工件的6個自由度，即采用了六點定位原理，也即完全定位。并且為了防止過定位現(xiàn)象的發(fā)生，特意將中心孔的設計為菱形定位銷。 5.2 夾緊機構 本夾具設計采用了手動夾緊工件快換裝置。 5.3 對刀及導向裝置 本夾具選擇快換鉆套作為對刀及導向裝置。 5.4 夾具體 夾具體一般是夾具上最大和最復雜的基礎元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機構，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標準的。 夾具體設計時應滿足一下基本要求： 1 有足夠的強度和剛度 2 減輕重量，便于操作 3 安放穩(wěn)定，可靠 4 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度 5 結構穩(wěn)定，工藝性好 6 排屑方便 7 應吊裝方便，使用安全 5.5 使用說明 當安裝工件時，上提手柄，安裝加工工件，然后下壓手柄來夾緊工件。 采用快換鉆套可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀。 6.機床夾具展望及設計體會 通過此次課程設計，能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設計出符合優(yōu)質、高效、低成本的夾具。學習正確的調查研究方法，收集國內外有關資料，掌握正確的夾具設計思想、方法和手段，學會正確使用有關手冊及其它技術資料。分析研究結構工藝性問題，提高結構設計能力。進一步了解有關機床、刀具和量具等工裝知識。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 一、高精，隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler（戴美樂）公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2～5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 二、高效，為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。 三、模塊、組合，夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。 四、通用、經濟，夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經濟性好。德國demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。 為期三周的夾具課程設計已經接近尾聲，整個過程中，在老師的指導下，我取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，是理論升華到了實踐之中。 這次課程設計主要經歷了兩個階段，一是機械加工工藝規(guī)程設計，二是專用夾具設計。在機械加工工藝規(guī)程設計上我運用了基準選擇、機床選用等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。 經過這三個星期的設計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟，學會了查找相關手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。 總之，這次設計使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了思考、解決問題并且要創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于個人能力有限，設計中還有許多錯誤和不足，請各位老師多多指正，最后感謝恩師對我無私的幫助！謝謝老師！ 7. 參考文獻 [1]、機床夾具設計（第二版） 肖繼德、陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 2000.5 [2]、機床夾具的現(xiàn)代設計方法 秦國華、張衛(wèi)紅主編 航空工業(yè)出版社 2006.11 [3]、機械制造技術基礎 黃健求主編 機械工業(yè)出版社 2005.11 [4]、機床夾具設計 秦寶榮主編 中國建材工業(yè)出版社 1998.2 [5]、機械制造技術基礎課程設計指南 崇凱主編 化學工業(yè)出版社 2007.2 [6]、機械制造與模具制造工藝學 陳國香主編 情話大學出版社 2006.5 [7]、機械精度設計與檢測技術 李彩霞主編 上海交通大學出版社 2006.1 [8]、機械制造技術基礎 方子良主編 上海交通大學出版社 2005.1 [9]、敏捷夾具設計理論及應用 武良臣、郭培紅等主編 煤炭工業(yè)出版社 2003.9 [10]、機械制造工藝及專用夾具設計指導 孫麗媛 冶金工業(yè)出版社 2002.12 [11]、機械制造技術基礎課程設計指導教程 鄒青主編 機械工業(yè)出版社 2004.8 12