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1、內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：方刀架零件的機械加工工藝 規(guī)程及夾具設(shè)計 設(shè)計者： 指導(dǎo)教師： 2014年6 月 16 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目：方刀架零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具 設(shè)計 張 張 套 張 張 份 內(nèi)容：1、零件圖 1 2 、毛坯圖 1 3 、機械加工工藝規(guī)程 1 4 、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1 5 、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1 6 、課程設(shè)計說明書 1 班 級 學(xué) 號 學(xué) 生 指導(dǎo)教師: 2014年6 月 日 一 序 百 機械工業(yè)是一種基本工業(yè)

2、形式，對于我們國家來說，它關(guān)系到國計民 生的方方面面。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成 本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展， 其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。 機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。為了達到提勞 動效率，提高加工精度，減少廢品，擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞 動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機械制造的一項重要任務(wù)。 機床夾具是夾具中的一種，將其固定到機床上，可以使被加工件對刀 具與機床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進行。 機床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。 夾具設(shè)計中的特點

3、： 1. 夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進行強度和剛度的計算。 2. 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強的針對性。 3. 確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主要 任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者 主要用夾具來保證。 4. 夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個 好的夾具可以減少廢品率。 因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件： 1. 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。 2. 保證工件的精度。 3. 保證使用方便與安全。 4. 正確處理作用力的平衡問題。 5. 注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機床、輔助 工具、刀具

4、、量具之間的聯(lián)系。 6. 在機械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此 ，夾具計過 程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢： (1)發(fā)展通用夾具的新品種 A.由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度 通用夾具。 B.廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效 率。 (2)發(fā)展調(diào)整式夾具 (3)推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。 (4)加強專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。 (5)大力推廣和使用機械化及自動化夾具。 (6)采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。 本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程 中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著

5、零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成 本，在設(shè)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在 設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費用。 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù) 課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各 課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因 此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工 作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題 的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不

6、足之處，希望各位老師給予指 零件的分析 (一)零件的作用 方刀架的作用是通過用螺釘?shù)木o固作用在機床上快速的實現(xiàn)車刀固 定，夾緊、轉(zhuǎn)換，為車工提供方便，同時也節(jié)省了大量的輔助時間，大大 提高了生產(chǎn)效率。 (二)零件的工藝分析 從方刀架這個零件所給零件圖可以看出，其主要有兩組加工表面， 且它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)將這兩組表面分述如下： 1、以左端面為加工表面 這一組加工表面包括： 4個直徑為 ①15mm的螺栓孔，尺寸為 ①25mm的孔。 2、以右端面為加工表面 這一組的加工表面包括：8個①12mm的螺紋通孔，尺寸為 ①35的 孔及倒角。 這兩組加工表面之間有著一定的位置

7、要求，主要是： (1)兩軸孔之間的平行度為0.008; (2)左端面相對于孔 ①25mm表面的垂直度為0.015,左端面的平 面度為0.008; (3)定位銷孔對軸孔的平行度為0.01。 三 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為鋼，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸 135mmM 135mmM 82mm,可以采用鍛件，這樣可以方便快捷的進行生產(chǎn)， 提高生產(chǎn)率。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合 理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝 過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無

8、法正常 進行。 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工表面 與非加工面（作為粗基準(zhǔn)的非加工面）的位置關(guān)系具有重要影響。 A C 如圖1所示，零件的毛坯鍛造時其兩端面難免有平行度的誤差。加工 時若以小端面 A作為粗基準(zhǔn)定位，則加工后大端面 C能夠與小端面平 行，可以保證零件壁厚均勻，但卻保證不了 A、B兩面的厚度及B、C兩 面的厚度；若以大端面 C作為粗基準(zhǔn)定位，A面作為非配合表面的要求不 高，這樣以配合表面作為基準(zhǔn)可以提高零件的精度，滿足要求。由上面的 分析可知，我們要加工的零件必須保證壁厚均勻，對加工余量沒有特殊要 求，所以可以選擇以大端面做為粗基準(zhǔn)。

9、精基準(zhǔn)的選擇：選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)重點考慮如何減少工件的定位誤 差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便。有任務(wù)書中給定 的零件圖上可以看出零件的設(shè)計基準(zhǔn)是左端面，如果我們選擇左端面做為 精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合的原則，同時又可以保證右端面和壓刀槽端面的精 度要求，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，而且裝夾也很便。故選擇左端面作為精基 準(zhǔn)。 （三）制定工藝路線 擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計的關(guān)鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對零件 的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人的勞動強度，都有很大影響。通 常情況下，制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度 及位置精度等技術(shù) 能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定

10、為中批生產(chǎn)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(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。 1 .工藝路線方案一 工序1:粗車右端面。 工序2:粗車左端面。 工序3:半精銃右端面。 工序4:半精銃左端面。 工序5:鉆、鍵 ①25mm孔及倒角1.5父45二。 工序6:磨 ①25mm孔及左端面定位，磨右端面保證尺寸 39mm。 工序7:以右端面定位，磨左端面保證尺寸 72m咻口 18mm 工序8:以①25mm孔及左端面定位，磨四側(cè)，保證尺寸。 工序9:鉆、擴4一①15mm的孔。 工序10:鉆8一①10mm的螺栓孔，攻絲。

11、 工序11:鉆擴 ①10mm,其入口深18mm處，擴至 ①10.2mm，攻螺紋 M-12—6H。 工序12:終檢。 2 .工藝路線方案二 工序1:粗銃左端面。 工序2:粗銃右端面，半精銃右端面，倒角 1.5父45： 工序3:精銃左端面，倒角1.5父45 o 工序4:鉆通孔 ①22mml鏈 ①35mm孔，切內(nèi)槽 ①38mm< 2mm,倒 角。粗鏈①25mm孔，精鏈，金剛鎮(zhèn)孔 ①25+；021mm至圖樣尺寸。 工序5:倒左端面 ①25*；021 mm孔處倒角1M45一。 工序6:粗銃四方，精銃四方。 工序7:銃四方壓刀槽，精銃 D面至尺寸。 工序8:車環(huán)形槽。 工序9:鉆

12、錢4-①15mm孔。 工序10:鉆8-M12-6H通孔小徑。 工序11:攻8-M12-6H螺紋。 工序12:鉆較螺紋低孔 M12-6H。 工序13:攻M12螺紋，深18mm。 工序14：終檢。 3 .兩種工藝路線方案的比較 上述兩個方案的特點在于：方案一是以右端面為粗基準(zhǔn)，先銃右端 面，然后以右端面粗基準(zhǔn)銃左端面，然后再以大端面定位，進行孔的加 工；而方案二是以左端面為精基準(zhǔn)，先銃左端面，再以左端面為基準(zhǔn)銃右 端面，最后進行孔的加工。 方案一以右端面粗基準(zhǔn)，保證了零件壁厚均勻及平行度的技術(shù)要求， 裝夾次數(shù)也較多，但是左端面沒有進行精加工，從而不能保證右端面這一 配合表面的精度

13、。方案二左端面為精基準(zhǔn)，能保證零件的壁厚均勻，具裝 火次數(shù)較少。綜合兩個方案，方案二更可行，因此選用第二種方案： 工序1:粗銃左端面。 X62W 工序2:粗銃右端面，半精銃右端面，倒角 1.5父45=。 X62W 工序3:精銃左端面，倒角 1.5x45 o X62W 工序4:鉆通孔 ①22mnr|鋁?、?5mm孔，切內(nèi)槽 ①38mmM 2mm,倒 角。粗鏈①25mm孔，精鏈，金剛鎮(zhèn)孔 ①25,；021mm至圖樣尺寸。Z525 工序5:倒左端面 ①25+；021mml處傕J角1父45二。 C620 工序6:粗銃四方，精銃四方。 X62W 工序7:銃四方壓刀槽，精銃 D面至尺寸。 X

14、62W 工序8:車環(huán)形槽。 C620 工序9:鉆錢4-①15mm孔。 Z525 工序10:鉆8-M12-6H通孔小徑。 Z525 工序 11:攻 8-M12-6H 螺紋。 Z525 工序12:鉆較螺紋低孔 M12-6H。 Z525 工序13:攻M12螺紋，深18mm。 Z525 工序14：終檢。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 方刀架”零件材料為剛，D表面淬火硬度HB40?55,生產(chǎn)類型為中 批量生產(chǎn)。 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、工序尺寸及毛坯如下： 1 .毛坯尺寸 由給定任務(wù)書中的零件圖，鍛件尺寸為 135mmM 1

15、35mmM82mm,未 加工表面鍛造可達到精度。 2 .左右端面的粗加工余量 左端面加工余量取1mm,大端面加工余量2mm [見《機械制造工藝手 冊》（以下簡稱《手冊》）表1-24] 3 .精銃左端面的加工余量 左端面的精銃加工余量為0.5mm。[見《手冊》表1-24] 4 .半精銃右端面的加工余量 右端面的半精銃加工余量為1.3mm。[見《手冊》表1-24] 5 .鉆通孔 ①22mm孔余留加工余量單邊1.5 mm,用鏈刀。 精鏈再用金剛鎮(zhèn)孔 ①25+0.021 mm至圖樣尺寸。 6 .粗精銃四方126 mmx 126 mm （留加工余量1 mm ） 7 .鉆4——①15

16、mm孔 選用 ①10mm的擴孔鉆進行擴孔，切削深度為 1mm。即可達到加工 精度。 8 .鉆8一①10mm通孔及攻螺紋至 M12-6H 選用Z525立式鉆床并用壓板夾緊，用 ①10mm高速鋼麻花鉆孔，切 削深度為24mm。 9 .鉆較螺紋低孔 M12-6H,攻M12螺紋，深18mm。 選用Z525立式鉆床并用芯軸定位夾緊，用 ①10mm高速鋼麻花鉆通 孔，攻螺紋深度為18mm。 10 .終檢 （五）確定切削用量及基本工時 本工序以左端面，425t.021mm孔為精基準(zhǔn)，鉆、攻 ①10mm螺紋底 孔，保證孔的精度達到IT12。 1 .選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時

17、 do=10mm,后角 第=12,二重刃長 度be-----mm,橫刃長b=1mm,弧面長1 =2mm,棱帶長度11 = 1.5mm , 25=120 , 口。=45 , P =30 2.選擇切削用量 （1）決定進給量f 1）按加工要求決定進給量：查《切削用量簡明手冊》根據(jù)表 2.7,當(dāng)鋼 的強度 0b =600MPa , d0 =10mm時，f=0.22~0.28mm/r。 由于 l/d=24/10=2.4 故 f=0.22~0.28mm/r 2）按鉆頭強度選擇f = 0.55mm/r 3）按機床強度選擇f = 0.96mm / r 最終決定選擇機床已有的進給量 f = 0

18、.28mm/ r。 由于是加工通孔，為了避免孔即將鉆穿是鉆頭容易折斷，故宜在孔即 將鉆穿時停止自動進給而采用手動進給。 機床進給機構(gòu)強度也可根據(jù)初步確定的進給量查出軸向力再進行比較 來檢驗。 由《切削用量簡明手冊》，查得機床軸向最大承載力Fmax=8830N, 經(jīng)校驗Ff =2520N

19、/r d0 = 10mm時 vt = 14m/min 修正系數(shù) Ktv =1.0 Kmv =1.0 Ktv =1.0 Kxv =1.0 K1V =1.0 Kapv =1.0 故vc =14m/min 。 1000 v n= = 445.86r/min , & 查《切削用量簡明手冊》根據(jù)Z525鉆床說明書機床實際轉(zhuǎn)速為 nc = 54 5/m i n, c 但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一 級，即取f=0.22mm/r ；也可選擇較低一級轉(zhuǎn)數(shù)nc = 395r / min , f=0.28mm/r,比較這兩種方案： 1)第一方案 nc =5

20、45/m i n f=0.22mm/r, nc f =545 0.22 = 119.9mm/m i n 2)第二方案 nc = 3 9 5/m i n f=0.28mm/r nc f =395 0.28 = 110.6mm/m i n 因方案一的nc f的乘積較大，基本工時較少，故方案一 好。這時 vc u545 3.14 10 =17.1m/min, f =0.22mm/r。 1000 (4)校驗扭矩功率 表 2.20 f < 0.26mm/r,do <11.0,Mt =13.24N m 根據(jù)Z525鉆床說明書，考慮nc =545r/min時，Mm=52N m 表 2.23

21、 當(dāng) ％ =600MPa do =10mm, f < 0.75mm/r , vc =17.4m/min 時，pc =1.1kW。 根據(jù)Z525鉆床說明書 PE = 2.8父0.81 = 2.26kW 由于Mc

22、絲孔 M12-6H : 查《切削用量簡明手冊》，選用絲錘， f=0.2mm/r, v =1.5 ?5m/min, 取 v=4m/min=0.07m/s, 1000v 1000 0.07 3.14 12 =1.86r /s = 111r /min , 查《切削用量簡明手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 nw =97r/min =1.62r/s, 1000 tm 3.14 12 1.62 1000 m/min =0.06m/s L 11 l2 nwf 24 5 97 0.2 =1.5min 8個孔的基本時間為：1.5 M8=12min 綜上，鉆孔和攻絲的切削用量如下

23、： 鉆孑L: n =545r/min f = 0.22mm/ r v = 17.1m/m i n d0 = 10mm c o 攻絲：n=97r/min f = 0.2mm/r v = 3.6m/m i n d0 = 12mm c o 四 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計通用 夾具。決定設(shè)計方刀架第 11道工序一一鉆8-M12-6H螺紋通孔的鉆床夾 具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為M12絲錐，以及 M0的高速鋼 麻花鉆。 （一） 卡具設(shè)計 1 .定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇左端面， ①25 +0.021mm為基準(zhǔn)，用

24、一短銷限制2個自由度，配合以兩塊壓板壓緊，再使用擋銷限制工件的轉(zhuǎn) 動。 2 .切削力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 修正系數(shù)查《機械加工工藝手冊》 kF = kM =（左0）0.6=0.88 190 軸向力 Fi =CFd0zFfyFkF =600 0.011.0 0.220.7 0.88 = 1.829N 扭矩 Mc =CMd。f yMkM =0.305乂 0.012.0 乂 0.220.8 乂 0.88 = 7.99乂 10.N.m 由于扭 矩很小，計算時可忽略。 M K 3 7.99 10上 則頭際卡余力為F= 6.4N l

25、f 0.22 0.017 使用壓板定位機構(gòu)快速夾緊，調(diào)節(jié)壓緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的 壓緊力。 （二）定位誤差分析 本工序采用左端面及 ①25+0021 mm定位，兩側(cè)的壓板始終緊接著工件 夾緊，而工件自重會始終靠近底面，當(dāng)然工件有一定的誤差。但是，由于 加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 鉆套選用快換鉆套 ①10mm偏差為軻0：.040 mm （三）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞 動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成 本。盡管采用機動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要 求設(shè)計的夾具使用固定夾緊，并且進行鉆削加工時的軸向力大，故此我就 想到

26、了使用壓板機構(gòu)及短銷擋銷。這樣可以充分的利用一些標(biāo)準(zhǔn)件，還可 以使得制造夾具的制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準(zhǔn)為零件的左端 面和孔，所以可以使用平面和孔的配合定位。 止匕外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(shù)的增加，夾具磨損 也將增大，這將導(dǎo)致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生 產(chǎn)成本。為了解決這個問題，在設(shè)計時，采用壓板機構(gòu)可以防止這個問 題，方便更換，延長了夾具的使用壽命。 五總 結(jié) 為期三周的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計即將結(jié)束了，三周是時間雖然短 暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這三周的設(shè)計使我們不再是只知道 書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合

27、進行實實在 在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使 我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計 手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們的畢業(yè)設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng) 該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤 指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它 將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 由于沒有實習(xí)過，我們對工件的的形狀概念存在很大的抽象，僅僅靠 資料上的說明是不夠的，因此，讓我們深刻認(rèn)識到理論應(yīng)該結(jié)合實際，我 們應(yīng)該多一點實踐操作，

28、多下工廠去實習(xí)。大學(xué)的學(xué)習(xí)都有一個鋪墊過 程，任何一個環(huán)節(jié)都可能在以后得到應(yīng)用?？上В逃?xùn)來得太遲了。我希 望通過最后這個內(nèi)容告誡我以后的學(xué)弟學(xué)妹們，不要忽視學(xué)校安排的任何 學(xué)習(xí)內(nèi)容，不僅要踏踏實實學(xué)好課堂知識，對于實習(xí)也要提高重視，不要 以為時實習(xí)是課外內(nèi)容，它是對課堂所學(xué)的一個補充。 最后，衷心的感謝史紅老師的精心指導(dǎo)和悉心幫助，使我順利的完成 此次設(shè)計。謝謝！ ?。?！ 六 參考文獻 [11趙家齊主編.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.機械工業(yè)出版 社.1997 [21艾星 肖詩綱 編.切削用量簡明手冊.機械工業(yè)出版社.2004 【3】陳宏鈞 方向明 馬素敏 等編.典型零件機械加工生產(chǎn)實例.機械工 業(yè)出版社.2005 [4]東北重型機械學(xué)院洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院長春汽車廠工人大學(xué)編.機 床夾具設(shè)計手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1987 【5】陳明主編.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社. 2005 [61潘承怡 蘇相國 馮新敏 編.機械設(shè)計課程設(shè)計.哈爾濱理工大學(xué)