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哈爾濱理工大學課程設計 哈爾濱理工大學 機械制造工藝學 課程設計說明書 設計題目 制定分離叉軸的加工工藝，設計鉆φ9錐孔的鉆床夾具（生產(chǎn)綱領：中批生產(chǎn)） 班 別______________ 設 計 者______________ 指導教師______________ 評定成績______________ 設計日期 年 月 日至 月 日 目錄 設計任務書……………………………………………………… 課程設計說明書正文…………………………………………… 序言……………………………………………………………… 一、 零件的分析………………………………………………… 二、 工藝規(guī)程設計……………………………………………… （一） 確定毛坯的制造形式…………………………………… （二） 基面的選擇……………………………………………… （三） 制定工藝路線…………………………………………… （四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………… （五） 確定切削用量及基本工時……………………………… 三、 專用夾具設計……………………………………………… （一） 設計主旨………………………………………………… （二） 夾具設計………………………………………………… 四、 課程設計心得體會………………………………………… 參考文獻………………………………………………………… 哈爾濱理工大學 機械制造工藝學課程設計任務書 設計題目 指定分離叉軸的加工工藝，設計銑R4槽的銑床夾具（生產(chǎn)綱領：中批生產(chǎn)） 設計內(nèi)容：1.繪制加工工件圖，計算機繪圖 1張 2.制定零件的加工工藝過程 2張 3.填寫零件加工工藝過程卡 1張 4.所有工序的工序卡 1套 5.夾具設計裝配圖 1份 6.夾具設計零件圖 1～2張 7.課程設計說明書 1份 班 別______________ 設 計 者______________ 指導教師______________ 教研室主任______________ 年 月 日 序言 機械制造技術課程設計是在學完機械制造工藝、金屬切削原理與刀具、機床夾具設計等課程內(nèi)容，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學實踐環(huán)節(jié)。它要求學生全面地綜合運用本課程及其先修課程的理論和實踐知識進行工藝及結(jié)構的設計，對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。 課程的內(nèi)容包括設計零件的加工工藝規(guī)程和夾具設計。加工工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件，是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)，是技術交流的重要文件。零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工，加工中除了需要機床、刀具、量具外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。它們是機床和工件之間的聯(lián)結(jié)裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 一、零件的分析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是分離叉軸（見圖1-1），它位于變速箱中。撥叉零件主要用在操縱機構中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實現(xiàn)變速；或者應用于控制離合器的嚙合、斷開的機構中，從而控制橫向或縱向進給。而分離叉軸的作用是用于安裝撥叉零件，主要用來傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩，支撐撥叉零件并對撥叉零件的軸向運動起導向作用。分離叉軸的中間部分有兩個寬度為80 -0.036、長度為41a、高度為4+0.1 0的鍵槽，主要用于聯(lián)接分離叉軸與軸上的零件，起傳遞扭矩和軸向移動時導向的作用。零件上還有一個Ф9的錐孔。 （二）零件的工藝分析 分離叉軸共有兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下： 1. Φ28-0.065 -0.117外圓表面為中心的加工表面。 圖1-1 產(chǎn)品零件圖 這一組加工表面包括：Φ28-0.065 -0.117的外圓表面及倒角，尺寸為500mm的與Φ28-0.065 -0.117外圓表面相垂直的平面，Φ27-0.05 -0.2.的外圓表面及倒角，還有分離叉軸的兩個端面。其中主要加工表面為Φ28-0.065 -0.117和Φ27-0.05 -0.2.的外圓表面。 2.一錐孔為中間的加工表面。 這一組加工表面包括：兩個寬度為80 -0.036、長度為41a、高度為4+0.1 0的鍵槽，一個直徑為Ф9的錐孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1） Φ28-0.065 -0.117的圓柱表面與基準線A—B的徑向全跳動公差。 （2） 寬度為80 -0.036的鍵槽與Φ28-0.065 -0.117軸中心線的對稱度公差。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 二、工藝規(guī)程設計 （一）確定毛坯的制造形式 考慮到該零件主要用于離合器和減速器變速箱中經(jīng)常變速，有一部分軸段還需要高頻淬火,零件在工作過程中經(jīng)常承受交變扭矩載荷及沖擊性載荷，所以零件材料應該為45鋼，保證零件工作可靠。由于零件中批生產(chǎn)，而且零件的形狀簡單，尺寸不大，故可以采用棒料毛坯。這對于提高生產(chǎn)率、降低成本，保證加工質(zhì)量也是有利的。 （二）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 1. 粗基準的選擇 按照有關粗基準的選擇原則（即以重要表面、加工余量少的表面作為粗基準），現(xiàn)選取直徑為Φ28-0.065 -0.117的外圓的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用車床三抓自定心卡盤夾持Φ28-0.065 -0.117的外輪廓作為定位面鉆中心孔。 2.精基準的選擇 加工Φ28-0.065 -0.117外圓表面和Φ27-0.05 -0.2.的外圓表面時以中心孔作為精基準，這樣可以保證兩外圓表面軸線重合。加工兩鍵槽和錐孔時利用一組共兩個短V形塊支撐Φ28-0.05 -0.2.的外圓表面作為主要定位面，以消除、、、四個自由度，再用軸的一個端面消除自由度，保證鍵槽銑刀軸線與分離叉軸軸線垂直加工鍵槽；加工完鍵槽再以鍵槽定位消除自由度，保證鍵槽位置與錐孔垂直，達到完全定位，加工錐孔。 （三）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。在生產(chǎn)綱領已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以采用專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 工序1：采用棒料毛坯，下料。 工序2：校直處理。 工序3：車端面，打中心孔。選用C6140臥式車床加工。 工序4：粗車Φ28-0.065 -0.117外圓、粗車Φ27-0.05 -0.2.外圓及倒角1*45。車床。 工序5：調(diào)質(zhì)。 工序6：校直處理。 工序7：粗磨Φ28-0.065 -0.117外圓、粗車Φ27-0.05 -0.2.外圓。 工序8：銑兩個鍵槽。以Φ28-0.065 -0.117外圓表面和一端面定位，選用X63臥式銑床加工。 工序9：去毛刺。 工序10：鉆錐孔。以Φ28-0.065 -0.117外圓表面、一端面定位和鍵槽定位，選用Z535立式鉆床加工。 工序11：局部表面高頻淬火處理。 工序12：校直處理。 工序13：磨Φ28-0.065 -0.117外圓、粗車Φ27-0.05 -0.2.外圓。 工序14：清洗。 工序15：檢驗。 工序16：包裝，入倉庫。 以上工藝過程詳見附表1機械加工工藝過程卡片和附表2機械加工工序卡片。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “分離叉軸”零件材料為45鋼，硬度為HB255～285，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（Φ28-0.065 -0.117mm及Φ27-0.05 -0.2.mm） 考慮其加工長度為500mm，直徑基本尺寸為Ф28mm，與其連接的外圓表面直徑基本尺寸為Ф27，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為Ф30mm。Φ28-0.065 -0.117外圓表面粗糙值要求為Ra0.8um，所以要求精加工，此時直徑余量2Z=2mm已滿足加工要求，Φ27-0.05 -0.2.mm亦滿足要求，所以毛坯直徑為Φ30mm。 2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量。 長度方向的余量查《工藝手冊》表2.2～2.5，其余量值規(guī)定為2.0～2.5mm，現(xiàn)取為2.0mm。所以，棒料毛坯下料時，棒料毛坯長度為522mm。 （五）確定切削用量及基本工時 工序3：車端面，打中心孔。 1） 確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為2mm，可一次加工，a=3mm計。 2） 確定進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）（ 以下簡稱《切削手冊》 ）表1.4， 當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，a≤3mm以及工件直徑為60mm時 f=0.5～0.7mm/r； 按CA6140車床說明書取f=0.51mm/r （參見表3-9）。 3） 計算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。 v= cv Tmapxvfyvkv 式中，C=242，m=0.2,T=60,x=0.15,y=0.35。kv見《切削手冊》表1.28，即 k=1.44,k=0.8,k=1.04,k=0.81,k=0.97 所以 v=242 600.2×20.15×0.510.35×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97m/min=163m/min 4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速： n=1000Vc πdw =1000×163÷(π×30)=1729r/min 4） 計算切削工時：按《工藝手冊》表6.2-1，取 L=30/2=15mm, L1=2mm, L2=0, L3=0 t=L+L1+L2+L3 nwf i= 15+2 1729×0.5×2min=0.04min 工序4：粗車Φ28-0.065 -0.117外圓、粗車Φ27-0.05 -0.2.外圓及倒角1*45。 1）粗車Φ28-0.065 -0.117外圓面。 （1） 背吃刀量：粗車單邊余量Z=0.8mm，可一次切除。 （2） 進給量：根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用f=0.5mm/r。 （3） 計算切削速度：見《切削手冊》表1.27 v= cv Tmapxvfyvkv 式中，C=242，m=0.2,T=60,x=0.15,y=0.35,k=1.44,k=0.81 于是 v= 242 600.2×0.80.15×0.50.35×1.44×0.8×0.81×0.97m/min =217.5m/min (4)確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=1000vc πdw=1000×217.5 π65 r/min=1065r/min (5)切削工時： t=l+l1+l2 nf 式中，l=500，l1=4，l2=0， 所以 t=l+l1+l2 nf=500+4 1065×0.5 min=0.95min 2）粗車Φ27-0.05 -0.2.外圓及倒角1*45。 背吃刀量：粗車單邊余量Z=0.8mm，可一次切除。 進給量：根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用f=0.5mm/r。 切削速度：見《切削手冊》表1.27 v= cv Tmapxvfyvkv 式中，C=242，m=0.2,T=60,x=0.15,y=0.35,k=1.44,k=0.81 于是 v= 242 600.2×1.30.15×0.50.35×1.44×0.8×0.81×0.97m/min =133.8m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=1000vc πdw=1000×133.8 π65 r/min=655r/min 切削工時： t=l+l1+l2 nf 式中，l=18，l1=4，l2=0， 所以 t=l+l1+l2 nf=18+4 655×0.5 min=0.04min 工序8：銑兩個鍵槽。 fz=0.08mm/齒（參考《切削手冊》表3-3） 切削速度：參考有關手冊，確定v=0.45m/s，即27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=8mm，齒數(shù)z=20。則 ns=1000v πdw=1000×27 8×πr/min=1074r/min 現(xiàn)選用X63臥式銑床，根據(jù)機床說明書，取n=1000r/min，故實際切削速度為 v=πdwnw 1000=π×8×1000 1000 m/min=25.1m/min 當n=1000r/min時，工作臺的每分鐘進給量f應為 f=fzn=0.08×20×1000mm/min=1600mm/min 查機床說明書，剛好有f=1600mm/min，故直接選用該值。 切削工時：利用作圖法，可得出銑刀的行程l+l+l=45mm。因此，機動工時為 t=l+l1+l2 fmi=45 1600×2min=0.056min 工序10：鉆Ф9錐孔。 f=0.41mm/r(見《切削手冊》表2.7) v=12.25m/min(見《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮) n=1000×12.25 π×9 r/min=430r/min 按機床選取n=430r/min(按《工藝手冊》表4.2-2) 所以實際切削速度 v=πdw nw 1000 =π9×430 1000 m/min=12m/min 切削工時： t=L+L1+L2 nwf =9+10+4 430×0.41min=0.13min 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中，見附表4-1、附表4-2。 三、專用夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導教師協(xié)商，決定設計第10道工序——鉆Ф9mm錐孔的鉆床夾具。本加工將用于Z535立式鉆床，刀具為Ф9錐形鉆刀。 （一） 設計主旨 本夾具僅用來鉆Φ9mm的錐孔。由于此道工序在軸的粗磨之后，所以在設計中不僅考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，也要考慮精度問題。 （二） 夾具設計 1、 定位基準的選擇 該錐孔的位置受兩個因素的制約，一方面是與前道工序中所銑出的鍵槽空間垂直，另一方面此錐孔與軸的一段端面的距離為281mm。。因此，夾具必須保證這兩方面且也必須限定6個自由度。 2、 切削力及夾緊力的計算 切削刀具：選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為Φ9mm，則 F=C d f K C =600,d=Φ9mm，Z =1.0，f=0.22,Y =0.7,K =1.0 F=C d f K =600 9 0.22 1=1871N 水平分力：F =1.1F=2058N 垂直分力：F =1.3F=2432N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K K K K . 式中 K 基本安全系數(shù)， K =1.5 K 加工性質(zhì)系數(shù)， K =1.1 K 刀具鈍化系數(shù)， K =1.1 K 斷續(xù)切削系數(shù)， K =1.1 于是 F =KF =1.5 1.1 1.1 1.1 2058=4109N 為克服水平切削力，實際夾緊力N應為 N（f +f ）=KF N=4109/0.5=8218N 式中，f 和f 為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，f =f =0.5。 3、 定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定 本夾具的主要定位元件為兩個半圓套，該定位半圓套的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在尺寸及公差相同，即Φ28-0.065 -0.117mm。 （2）計算最大轉(zhuǎn)角。 已知鍵槽寬為 mm，夾具中定位鍵寬為 mm，因此當零件安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側(cè)向間隙為 b =0.065mm 因此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角 為 arctan =0.263 由此可知，最大側(cè)隙能滿足零件的要求。 4.夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為降低成本，簡化設計，本道工序的鉆床夾具選擇了手動夾緊方式。 夾具上裝有鉆模套，可起到對鉆刀的導向作用,鉆床夾具見圖。 四、課程設計心得體會 通過這段時間的機械制造課程設計進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識；通過設計實踐，樹立了正確的設計思想，增強創(chuàng)新意思和競爭意識，熟悉掌握了機械工藝設計的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決問題的能力；通過設計計算、繪圖以及對運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等相關設計資料的查閱，對自己進行了一個全面的機械制造基本技能的訓練。 在具體做的過程中，從設計到計算，從分析到繪圖，讓我更進一步的明白了作為一個設計人員要有清晰的頭腦和整體的布局，要有嚴謹?shù)膽B(tài)度和不厭其煩的細心，要有精益求精、追求完美的一種精神。從開始的傳動方案的擬定的總體設計中，讓我清楚的了解了自己接下來要完成的任務，也很好的鍛煉了自己自主學習的能力；在大量的計算和最終的選擇過程中，不但考驗了自己計算過程中的細心程度還提高了自己快速資料的一種能力；在最后的繪圖過程中，再次鍛煉并提高了自己手工繪圖的能力。在這個過程中也遇到了些許的問題，在面對這些問題的時候自己曾焦慮，但是最后還是解決了。才發(fā)現(xiàn)當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的,這當然也會影響我們的結(jié)果.很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題.。 短短三周的課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是如此的缺乏，自己綜合應用所學專業(yè)知識的能力的不足，現(xiàn)在把這個課程做完了才發(fā)現(xiàn)自己對以前學的知識點有了更好的理解，知識只有放在實踐運用上才能體現(xiàn)他的價值才能更好地被大家接受，所以這門實踐課是很有必要開設的，也是大家很有必要去認真做的。 在這個過程中，在老師的講解下讓我對整個設計過程以及繪圖過程有了很好的了解，對我后面的整體的設計和繪圖的進行有了很大的幫助，我要謝謝老師對我的教導。 五、參考文獻 1.艾興，肖詩剛主編.切削用量簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 2.李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 3.哈爾濱工業(yè)大學，上海工業(yè)大學主編.機床夾具設計.上海：上?？茖W技術出版社，1983 4.李洪主編.機械加工工藝手冊.北京：北京出版社，1990 5.王紹俊主編.機械制造工藝設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1987