鄭 州 科 技 學(xué) 院機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目：設(shè)計“支承塊”零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計內(nèi)容： 1.零件圖 1張2.毛坯圖 1張3.機械加工工藝過程卡 1份4.機械加工工序卡 1份5.夾具設(shè)計裝配圖 1張6.夾具體零件圖 1張7.課程設(shè)計說明書 1份班 級： 七班 姓 名： 孟令恩 學(xué) 號： 201233208 指 導(dǎo) 教 師： 張莉 教研室主任： 2015年 9月 1日目錄1.初始設(shè)計規(guī)劃12.分析和審查零件圖樣12.1零件分析12.2零件樣圖審查13.毛坯設(shè)計14.機械加工工藝規(guī)程設(shè)計24.1基面和定位方案的選擇24.2精基準選擇的原則34.3加工工藝過程44.4各表面的加工方法的確定45.工藝路線的制訂56.工藝方案比較與分析67.夾具設(shè)計97.1研究原始質(zhì)料97.2定位基準的選擇97.3支承塊車夾具的主要設(shè)計計算97.4切削力及夾緊力的計算97.5誤差分析與計算108.夾具設(shè)計及操作的簡要說明11心得體會12參考文獻121.初始設(shè)計規(guī)劃題目直給定生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件，根據(jù)所給零件圖樣估算的零件質(zhì)量為1.1KG，從表2-3查得零件批量恰好處于中批和大批的分界點，由此在設(shè)計中可以綜合應(yīng)用中批和大批生產(chǎn)的毛坯制造、工藝設(shè)備和工藝裝備選擇、工藝規(guī)程制定和夾具方案確定的方法。毛坯制造方法：材料是45鋼，部分模鍛到全部模鍛均適合本設(shè)計采用。加工余量：毛坯余量和工序余量小到中等均適合本設(shè)計采用。工藝設(shè)備和工藝裝備：“通用+專用”結(jié)合，題目要求設(shè)計專用夾具，則設(shè)備、刀具、量具等可以考慮選用通用的類型。工藝規(guī)程設(shè)計：適合采用工藝卡和部分重點工序的工序卡。夾具方案：適合對關(guān)鍵工序使用專用夾具。2.分析和審查零件圖樣2.1零件分析支承塊是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和表面的精度要求較高，上下表面、圓弧表面都有粗糙度要求，精度要求較高，此外孔要求加工，對精度要求也很高?？状植诙纫蠖际牵远家缶庸?。對稱中心還有個位置度誤差，右端面有個垂直度誤差因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。2.2零件樣圖審查根據(jù)前面提出的鍛造毛坯方案，結(jié)合零件圖，可以判斷支撐塊所有表面都要進行加工。主要的加工表面有上下表面、兩側(cè)面、37mm孔以及40mm圓柱表面等。各表面有尺寸精度和表面粗糙度要求，左右表面有平行度要求，前后表面與孔有垂直度要求。次要加工表面是倒角。3.毛坯設(shè)計由零件圖可知：支承塊零件的材料是45鋼，根據(jù)表2-5，即可以選擇鑄件，也可以選擇鍛件，考慮到支承塊在使用過程中，承受較大的載荷，并考慮到中批到大批生產(chǎn)類型及以及經(jīng)濟性，選用鍛件，以保證零件工作可靠。由于零件的尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高毛坯精度、提高勞動生產(chǎn)率上來考慮也是合理的。 零件數(shù)上下對稱型，模鍛件的分模面可任選在厚度的平分面上，分模線為平直分模線。45鋼屬碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.065%的碳素鋼，故材質(zhì)系數(shù)為M1，經(jīng)估算鍛件質(zhì)量約為2.06kg、鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)為0.76，屬于S1級，厚度為50mm,按照普通級，由表5-16查得其公差為，由表5-17查得厚度方向的加工余量為1.72.2mm,取2mm, 水平方向的加工余量為1.72.2mm,取2mm,最終確定毛坯尺寸厚度為64。根據(jù)長寬比、高寬比查表2-9確定模鍛斜度為7，查表2-10確定內(nèi)圓角半徑為2mm、外圓角半徑為5mm。經(jīng)設(shè)計得到如下圖所示的毛坯圖。圖1毛坯圖4.機械加工工藝規(guī)程設(shè)計4.1基面和定位方案的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求： 粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。5應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 便于裝夾原則。 (6)保證不加工表面位置準確原則。 (7) 粗基準一般不得重復(fù)使用原則。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證支承塊在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從支承塊圖分析可知，主要是選擇加工支承塊底面的裝夾定位面為其加工粗基準。故這里選用支承塊的下端面做為粗基準。4.2精基準選擇的原則 基準重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。 互為基準的原則。當兩個表面位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以互為基準反復(fù)加工。(4)自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準。此外，還應(yīng)選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證支承塊在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從支承塊零件圖分析可知，它的上端面與，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件自由度不夠，如果使用典型的二面一銷定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求，這樣零件的六個自由度就都限制好了。且銷如果和板件鑄造在一起的時候更好裝夾。所以銷被一個圓柱鑄件代替.綜上所述，選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾方便。4.3加工工藝過程由以上分析可知，該支承塊板的主要加工表面是平面、孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于支撐板來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及花鍵的各尺寸精度。由上面的一些技術(shù)條件分析得知：支承塊尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。4.4各表面的加工方法的確定支承塊零件的37mm的孔和50mm、60mm是重要加工表面根據(jù)零件的尺寸、形位要求60mm表面有對稱度要求，50mm的表面對37mm大孔中心線有垂直度要求。因此可以考慮先加工37mm的孔然后以孔定位加工四個重要表面。37mm的階梯孔粗糙度要求為Ra1.6精度要求高可以考慮用精鉸或者精鏜達到。其次由于孔徑較大大于30mm故采用鏜刀為宜其另一個好處是可以在同一鏜床上加工階梯孔的階梯端面使得工序較為集中提高了加工效率。四個側(cè)面可以方便的采用平面銑達到要求對Ra3.2的表面可以進行一次粗銑再一次精銑。平面的粗糙度要求是3.2要粗銑一次再一次精銑就可以達到要求因為與37的孔有0.02的垂直度要求所以最終要用精銑來保證。所以底平面先粗銑再精銑。粗銑時選擇互為基準加工兩個側(cè)面。而Ra1.6的表面要插一道半精銑才能在銑床上達到1.6的表面粗糙度。40mm外圓柱面適合用車床加工經(jīng)過一次粗車后還要經(jīng)過一次精車。螺紋孔都比較小不好鍛造出來就直接在立式鉆床上加工得到。3M5的螺紋孔均勻分布在48mm的圓上要求用到分度裝置。5.工藝路線的制訂在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下；工藝路線方案一:工序1：粗銑支承塊50mm兩個側(cè)表面 工序2：粗銑兩斜面工序3：粗銑支承塊60mm兩個側(cè)表面工序4：粗銑上下表面粗工序5：粗鏜37mm的階梯孔 工序6：精銑50mm的兩個側(cè)表面工序7：精銑兩斜面工序8：精銑支承塊60mm兩個側(cè)表面工序9：精銑上下表面工序10：精鏜37mm的階梯孔工序11：半精鏜37mm的階梯孔工序12：精銑37mm孔的階梯端面工序13：粗車40mm外圓工序14：精車40mm外圓 工序15：拉4-R3圓弧槽 工序16：鉆M16mm底孔，攻M16x1.5螺紋 工序17：鉆3-M5底孔，攻M5螺紋 工序18：孔口倒角C1 工序19：鉗工去毛刺工序20：質(zhì)檢工序21：入庫工藝路線方案二：工序1：粗銑支承塊50mm兩個側(cè)表面工序2：粗銑兩斜面 工序3：粗銑上下表面工序4：粗銑支承塊60mm兩個側(cè)表面工序5：精銑支承塊50mm兩個側(cè)表面工序6：精銑兩斜面工序7：精銑上下表面工序8：精銑60mm的兩個側(cè)表面工序9：粗鏜37mm的階梯孔工序10：半精鏜37mm的階梯孔工序11：精鏜37mm的階梯孔工序12：精銑37mm孔的階梯端面工序13：粗車40mm外圓 工序14：精車40mm外圓工序15：拉4-R3圓弧槽 工序16：鉆M16mm底孔，攻M16x1.5螺紋 工序17：鉆3-M5底孔，攻M5螺紋 工序18：孔口倒角C1 工序19：鉗工去毛刺工序20：質(zhì)檢工序21：入庫6.工藝方案比較與分析從工序可以看出：方案二由于加工誤差磨損基準不準確不好定位，并且和中心軸有對稱度要求，故應(yīng)先粗加工左右端面粗加工37，再精加工左右段面，再精加工37孔，通過以上分析：方案一為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。表1 各工序加工尺寸、機床型號及加工裝備工序號工序名稱上一道工序基本尺寸mm工序基本尺寸mm機床設(shè)備刀具量具010粗銑支承塊50mm兩個側(cè)表面5450.8X5032三面刃銑刀、游標卡尺020粗銑兩斜面X5032三面刃銑刀、游標卡尺工序號工序名稱上一道工序基本尺寸mm工序基本尺寸mm機床設(shè)備刀具量具030粗銑上下表面9997X5032三面刃銑刀、游標卡尺040粗銑支承塊60mm兩個側(cè)表面6462X5032高速鋼套式面銑刀、游標卡尺050精銑支承塊50mm兩個側(cè)表面5250X5032三面刃銑刀、游標卡尺060精銑兩斜面X5032三面刃銑刀、游標卡尺070精銑上下表面9795X5032三面刃銑刀、游標卡尺080精銑支承塊60mm兩個側(cè)表面6260X5032高速鋼套式面銑刀、游標卡尺090粗鏜37mm的階梯孔3034T68機夾可轉(zhuǎn)位鏜刀、塞規(guī)100半精鏜37mm的階梯孔3436.6T68機夾可轉(zhuǎn)位鏜刀、塞規(guī)工序號工序名稱上一道工序基本尺寸mm工序基本尺寸mm機床設(shè)備刀具量具110精鏜37mm的階梯孔36.637T68機夾可轉(zhuǎn)位鏜刀、塞規(guī)120精銑37mm孔的階梯端面4140X5032三面刃銑刀、深度尺130粗車40mm外圓4240.5AC616機夾車刀、游標卡尺140精車40mm外圓40.540AC616機夾車刀、游標卡尺150拉4-R3圓弧槽03L5140B鍵槽拉刀160鉆M16mm底孔，攻M16*1.5螺紋016Z5125A鉆攻復(fù)合刀具、螺紋塞規(guī)170鉆3-M5底孔，攻M5螺紋05Z5125A鉆攻復(fù)合刀具、螺紋塞規(guī)180空口倒角C1Z5125A直柄錐面锪孔鉆190鉗工去毛刺鉗工工具整個加工步驟是毛坯-銑床銑削平面-鏜床鏜孔-車床車削外圓-銑床銑削平面-鉆床鉆孔攻螺紋這樣安排工序加工較為集中效率較高還可以保證零件的尺寸、形狀要求。 1)先銑平面50mm的表面，毛坯沒有毛刺表面質(zhì)量好選做粗基準，加工自身表面能夠得到較好的平行度。再以精加工后的表面為精基準鏜中心孔保證中心孔的中心線和表面達到垂直度要求。2)鏜孔內(nèi)孔的粗糙度要求比較高為Ra1.6。故采用精鏜。因為上一道工序有已加工好的表面在鏜孔時可以用一面一短心軸一檔銷定位保證垂直度要求。 3)車削外圓先車外圓這樣在下一道工序中可以利用37mm的中心孔和40mm的外圓表面定位保證得到60mm表面與支承塊的對稱面0.02的平行度要求。4)加工螺紋孔螺紋孔不是重要加工表面可以放在最后面加工。螺紋孔的尺寸精度靠機床直接保證用已加工表面定位就可以保證加工位置精度。在加工3xM5的螺紋孔時要用到分度裝置。7.夾具設(shè)計7.1研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來車外圓面40mm，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。7.2定位基準的選擇圖中對孔的的加工有位置公差要求，所以我們選擇底平面和孔和銷為定位基準來設(shè)計車模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制5個自由度。用銷限制一個自由度，銷又有圓柱孔代替。7.3支承塊車夾具的主要設(shè)計計算要求估算出最大切削力，進而估算出最大夾緊力以作為夾具零件設(shè)計的依據(jù)，估算出定位誤差以驗證定位方案是否合理。7.4切削力及夾緊力的計算切削力：查金屬切削原理與刀具表3-1、表3-2得=2795，=1，=0.75，=3777，=-0.15，=0.95，=0.92；求得切削力：=27950.950.92=992（N） 實際所需夾緊力：由參考文獻5表得： 有：安全系數(shù)K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻5表 可得： 所以 Wa=K*F=992x1.56=1547.52(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。取，=1547.52/(0.7+0.16)=1799(N)查機械制造工藝學(xué)王先逵 第三版 可知壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：式中參數(shù)由參考機械制造工藝學(xué)可查得： 其中：L=15mm 螺旋夾緊力：W0 =2321.4(N)由上述計算易得： 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。7.5誤差分析與計算該夾具以底面、兩孔為定位基準，要求保證被加工和孔粗糙度為1.6。由參考機械制造工藝學(xué)可得： 圓柱位銷的定位誤差 ：由于是孔的誤差引起取=0.03mm 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差：通常不超過 夾具相對刀具位置誤差：?。?）分度誤差1.直線分度誤差查機床夾具設(shè)計知Smin=S-(+X1+X2+e） Smax=S+(+X1+X2+e） 所以F=2(+X1+X2+e）2.回轉(zhuǎn)分度誤差查機床夾具設(shè)計知a=4artcg( f/4+2X3)/4R誤差總和：0.070mm滿足要求。8.夾具設(shè)計及操作的簡要說明本夾具用于在車床上加工外圓表面，工件以底面、孔為定位基準，在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動旋螺母夾緊工件。該夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、增力比大、自鎖性能好、操作容易、夾緊可靠。 心得體會此次設(shè)計是對支撐板零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄造，具有體積小，零件復(fù)雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工37孔工序中，選二面一銷的定位方式，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設(shè)計簡單，方便且能滿足要求。通過這次課程設(shè)計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有了更進一步的認識，也加深了對大學(xué)3年中所學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習和理解。課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設(shè)計使我學(xué)會了從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具。在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也很有不足之處。無論怎樣，這次的課程設(shè)計使我獲益良多，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。 生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩為我們的社會付出。我想說，設(shè)計確實有些辛苦，但苦中也有樂，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學(xué)里3年的相處還趕不上這十來天的實習，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了；我想說，設(shè)計確實很累，但當我們研究出數(shù)據(jù)制成成果時，心中也不免產(chǎn)生興奮； 這次設(shè)計是我成功邁向成功的第一步。參考文獻1柯建宏，賓鴻贊，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M，北京：華中科技大學(xué)出版社,20122陸劍中，孫家寧，金屬切削原理與刀具M，北京：機械工業(yè)出版社，20113王先逵，機械制造工藝學(xué)M，北京：機械工業(yè)出版社，20134李云，機械制造工藝及設(shè)備指導(dǎo)手冊M，北京：機械工業(yè)出版社，19985 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊M，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，200012