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1、 機械制造工藝學與機床夾具設計 課 程 設 計 設計題目： 設 計 者： 所在班級： 指導教師： 提交日期： 安徽農業(yè)大學工學院 目錄 機制工藝課程設計任務書……………………………………………… 3頁 第1章 零件分析…………………………………………………………4頁

2、 1.1 零件的作用……………………………………………………4頁 1.2 零件的工藝分析………………………………………………4頁 1.3 確定零件的生產類型…………………………………………5頁 第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖………………………………………6頁 2.1 選擇毛坯………………………………………………………6頁 2.2 選擇定位基準……………………………………………………6頁 2.3 繪制撥叉鍛造毛坯簡圖…………………………………………7頁第3章 工藝規(guī)程設計……………………………………………………8頁 3.1 定位基準的選擇……………………………

3、…………………8頁 3.2 擬訂工藝路線…………………………………………………8頁 3.3 加工設備及工藝裝備的選用……………………………………11頁 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的確定…………………………12頁 3.5 切削用量的計算………………………………………………14頁 3.6 時間定額的計算………………………………………………16頁 第4章 專用鉆床夾具設計………………………………………………20頁 4.1 夾具設計任務…………………………………………………20頁 4.2 擬定鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖……………………20頁 4.3 繪制夾具

4、裝配總圖……………………………………………22頁 4.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求…………………22頁 第5章 設計總結…………………………………………………………23頁 參考文獻 ………………………………………………………………24頁附件…………………………………………………………………………25頁 11 機制工藝課程設計任務書 一、課程設計任務書 課程編號 課程名稱 機制工藝與夾具課程設計 周數(shù) 3 論文 （設計） 進度 安排 ◆指導教師布置課程設計任務。明確設計任務，閱讀設計任務書和指導書，收集、借閱有關資料、手冊。

5、 ◆對零件進行工藝分析，畫出零件圖；確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖。 ◆制定機械加工工藝路線，選擇定位基準。 ◆選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量。 ◆畫出毛坯圖，填寫工藝過程卡及工序卡。 ◆針對指定的一道工序，確定該工序夾具設計方案，選擇定位元件，計算所需夾緊力，選擇夾緊方案。 ◆繪制夾具裝配圖。 ◆繪制夾具零件圖。 ◆整理設計說明書。 ◆答辯、評定成績。 具體設計方法、步驟見 《機械制造工藝學與機床夾具設計》課程設計指導書和《機械制造工藝學》教材。 另外主要參考書目： 1．機床專用夾具圖冊 2．機械制造裝備設計 3．機械

6、制造工藝設計簡明手冊 4．機械制造工藝學課程設計指導書 5．實用機械加工手冊 6．實用機械加工工藝手冊 論文 （設計） 內容 一、設計題目與要求 支架（滑閥）的機械加工工藝規(guī)程及銑底面夾具設計。年產量為中批生產。（零件參考圖附后） 二、設計內容 1．對零件進行工藝分析，畫零件圖； 2．確定毛坯的制造方式，繪制毛坯簡圖； 3．制定零件的機械加工工藝路線，填寫機械加工工藝過程卡； 4．對指定工序，選擇機床及工、夾、量、刃具，確定加工余量及工序間尺寸與公差，確定切削用量，填寫機械加工工序卡； 5．對指定工序進行機床夾具設計計算和機構設計，畫夾具裝配圖； 6．對夾具的一個

7、零件設計零件圖； 7．編寫設計計算說明書。 要求 設計工作要求提交： 1．零件圖 1張（A4） 2．毛坯圖 1張（附在說明書里） 3．機械加工工藝過程卡 4．機械加工工序卡 5．夾具結構設計裝配圖 1張（根據(jù)實際情況選擇A3或者A2圖紙繪制） 6．夾具結構設計零件圖 1張（根據(jù)實際情況選擇A4或者A3圖紙繪制） 7．課程設計說明書 1份 ★ 所有資料最終用檔案袋裝好上交。 二、設計題目與要求 如下圖所示支架（滑閥）零件，材料為45#鋼，毛坯為精鑄件，試編制零件的機械

8、加工工藝規(guī)程及設計加工支架銑底面的銑床夾具。 零件圖 第1章 零件分析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是滑閥支架，它的主要作用是固定，使滑閥使用過程中牢固可靠。零件上的4-Φ6.5孔用螺栓固定在底座上，滑閥用Φ10的定位銷固定在支架上，使其在工作時不會引起偏差。 1.2 零件的工藝分析 由零件圖1.1可知，其材料為45#鋼。該材料具有足夠的強度、剛度和韌性，適用于承受彎曲應力和沖擊載荷作用的工作條件。 滑閥支架共有4組加工表面，分析如下： （1）2-Φ10孔 （2）支架底面 （3）14槽 （4）4-Φ6.5沉頭孔 此零件外形較小，圖中除2-Φ10

9、孔，公差要求較嚴格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準，并制定出工藝公差，利用工藝基準來加工后續(xù)工序。 圖1.1（零件圖） 1.3 確定零件的生產類型 滑閥支架材料為灰鑄鐵，零件年產量為中批生產。 第2章 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產率、保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 選擇定位基準 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理的選擇定位基準，可以

10、確保加工質量，縮短工藝過程，簡化工藝裝備結構與種類、提高生產率。 （1）粗基準的選擇： 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準。因為銑底面時要保證52±0.1，所以以2-R10外圓表面為粗基準。 （2）精基準的選擇： 精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統(tǒng)一等問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為底面及4-Φ6.5孔。 2.3選擇加工方法 （1）平面的加工 平面的加工方法很多，

11、有車、刨、銑、磨、拉等。對于本支架，底端面的粗糙度要求Ra10um，精度要求較低。故選擇端銑加工方式。 （2）孔的加工 孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。對于本支架，4-Φ6.5的孔為沉頭孔，所以選用鉆床加工的方式。2-Φ10的孔，由于精度要求較為嚴格，因此選用立式銑床鉆銑加工。 （3）槽的加工 槽的加工方式有銑、磨、電火花等。對于本支架，考慮到經濟性的要求，選用銑床加工。 2.4 擬訂工藝路線 工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的總體布局，包括：確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中與分散，加工順序的安排，以及安排熱處理、

12、檢驗及其他輔助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影響加工的質量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。 因此，制訂工藝路線的出發(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。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 （1）工藝路線方案一 工序Ⅰ 鉆鉸2-Φ10孔。 工序Ⅱ 粗精銑底面A。 工序Ⅲ 鉆底面4-Φ6.5孔。 工序Ⅳ 鉆底面4-Φ10.5沉頭孔。 工序Ⅴ 粗精銑槽保證。 工序Ⅵ

13、 檢查。 （2）工藝路線方案二 工序Ⅰ 粗精銑底面A。 工序Ⅱ 鉆底面4-Φ6.5孔。 工序Ⅲ 鉆底面4-Φ10.5沉頭孔。 工序Ⅳ 鉆鉸2-Φ20孔。 工序Ⅴ 粗精銑槽保證。 工序Ⅵ 檢查 （3）工藝路線方案三 工序Ⅰ 粗精銑底面A。 工序Ⅱ 粗精銑槽保證。 工序Ⅲ 鉆鉸2-Φ20孔。 工序Ⅳ 鉆底面4-Φ10.5沉頭孔。 工序Ⅴ 鉆底面3-Φ11孔。 工序Ⅵ 檢查。 上述三個工藝方案的特點在于：方案一是先加工出2-Φ10孔，再以其為基準，加工出底面，而后以底面為基準，加工底面4-Φ6.5孔及槽。方案二是先加工

14、出底面，再以底面為基準，加工出底面4-Φ6.5孔，2-Φ10孔及槽，這種方案基準統(tǒng)一。方案三是先加工出底面，再以底面為基準，加工出槽及2-Φ10孔，最后以槽與Φ10做定位基準加工4-Φ6.5孔。三種方案相比較，可以看出，方案一中，先以毛坯底面為粗基準，加工出2-Φ10孔，再以2-Φ10孔為基準加工底面，而后又以底面為基準，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準，不利于基準統(tǒng)一原則。方案二，先加工出底面，后續(xù)加工都已底面定位，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。而方案三也存在與方案一同樣的弊端。因此，我們選用方案二做為滑閥支架的加工路線： 工序Ⅰ 以兩個R10外毛坯面做為粗基準，粗精

15、銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅱ 以底面為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上4-Φ6.5孔，其中2個孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床及專用鉆模。 工序Ⅲ 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ10孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅳ 以底面及2-Φ6.5孔，一面兩銷定位，加工槽。選用X63臥式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅴ 終檢。 2.5 確定加工余量及毛坯尺寸 “滑閥支架”零件材料為灰鑄鐵，硬度HB163-229HBW，生產類型為中批生產，采用精鑄件毛坯。 根據(jù)上述資料及加工工藝，分別

16、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）底面 根據(jù)《機械制造工藝學與機床夾具設計》表6-3，鑄件最大尺寸≦100，確定底面毛坯機械加工余量為1.5mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。 （2）4-Φ6.5 為沉頭孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。 （3）槽 根據(jù)手冊表5-5，確定毛坯余量0.9mm。粗精銑一次完成。 （4）2-Φ10孔 根據(jù)手冊表5-58，先用鉆頭鉆孔至Φ9，再用Φ10鏜刀加工。 2.6 工序設計 （1） 選擇加工設備 選擇加工設備即選擇機床類型。由于已經根據(jù)零件的形狀、精度特點，

17、選擇了加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場的設備情況。若零件加工余量較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。初步選擇各工序機床如下： 1） 工序Ⅰ 銑底面：XK7150數(shù)控銑床 2） 工序Ⅱ 加工底面上4-Φ6.5沉頭孔。機床：Z3040鉆床 3） 工序Ⅲ 加工槽：X63臥式銑床 4） 工序Ⅳ 鉆鏜2-Φ10孔：X53立式銑床 3.7.2 選擇夾具 對于成批生產的零件，大多采用專用機床家具。在保證加工質量、操作方便、滿足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機床家具，需專門設計、制造。 3、刀具

18、選擇 在操縱桿的加工中，采用了銑、鉆、鏜、等多種加工方式，與之相對應，初選刀具的情況如下： 1） 工序Ⅰ 銑底面：采用面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑φ160。工序Ⅱ 加工底面上4-Φ6.5沉頭孔：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑Φ10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀Φ11H9 2） 工序Ⅲ 鉆鏜2-Φ10孔：采用鉆鏜的形式，先用Φ9高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用Φ10鏜刀精加工。 工序Ⅳ 加工槽：選用可調式三面刃銑刀，直徑Φ120,刀片767，加工鑄鐵件。 2.7 確定切削用量和基本時間 工序Ⅰ 銑底面 （1）加工條件 工件材料：精鑄件 加工要求：粗

19、精銑底面A。 機床：XK7150數(shù)控銑床。 刀具：采用面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑φ160。 （2）計算切削用量 毛坯加工余量為1.5mm左右，Vc選60m/min，f=0.3 mm/r。 （3）確定機床主軸轉速 n=VcX1000 πXDc=60x1000 3.14x160=119r/min 按機床說明書，與119r/min相近的機床轉速為95r/min 所以實際切削速度v=47.728r/min （4）計算切削工時 t =4.2min 工序Ⅱ 以底面為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上4-Φ6.5沉頭孔。 （1）加工條件 工件材料：精鑄件。 加工要求：

20、鉆4-Φ6.5孔。 機床：Z3040鉆床。 刀具：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑Φ6，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀Φ6.5H9 （2）計算切削用量 ① 先用Φ6鉆頭鉆底孔。 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表1[11]選取f=0.20mm/r,v=20m/min 所以n=1000v πD=1000x20 3.14x10.5=606r/min 按機床選取n=630r/min 實際切削速度v=20.77 m/min ② 用Φ6.5H9鉸刀進行鉸孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表6,選取f=0.5 mm/r,v=6m/min 所以n=1000v πD=1000x6 3.14x11.=173.7

21、r/min 按機床選取n=200r/min 實際切削速度v=6.9 m/min （3）計算切削工時 鉆削一孔：t= 0.72min 鉸削一孔：t= 1.8min 總切削時間：0.72x3+1.8x3=7.5min 根據(jù)孔4-Φ6.5做沉頭孔4-Φ10.5. 工序Ⅳ 以一面兩銷定位，鉆鏜2-Φ20孔 （1）加工條件 工件材料：精鑄件。 加工要求：鉆銑2-Φ10孔。 機床：X53立式銑床。 刀具：采用鉆鏜的形式，先用Φ9高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用Φ10鏜刀精加工。 ① 先用Φ9鉆頭鉆底孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9[11]，選取f=0.2 mm/r,v=40

22、m/min 所以n=1000v πD=1000x40 3.14x19.=670 r/min 按機床選取n=600r/min 實際切削速度v=35.796m/min ② 用Φ20成型鏜刀進行鏜孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》選取f=0.15mm/r,v=70m/min 所以n=1000v πD=1000x70 3.14x20.=581r/min 按機床選取n=600 r/min 實際切削速度v=37.68 m/min （2）計算切削工時 鉆削時間：t =2.3 min 鉸削時間：t =1.2 min 總切削時間：t=3.5 min 工序Ⅲ 以底面及Φ11孔，一面兩銷定位，加工36槽。 （1）加工條件 工件材料：HT200，鑄件。 加工要求：銑36槽。 機床：X63臥式銑床。 刀具：選用可調式三面刃銑刀，直徑Φ120,刀片767，加工鑄鐵件。 （2）計算切削用量 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9[11],選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r 確定機床轉速 n=VcX1000 πXDc=60x1000 3.14x120=159.2r/min 按機床說明書，與212.3 r/min相近的機床轉速為150 r/min 所以實際切削速度v=56.52 m/min （3）計算切削工時， t=4min 工序Ⅴ 檢查