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Southwest university of science and technology 機械制造技術(shù)課程設(shè)計 支架鏜床夾具設(shè)計說明書 學(xué) 院： 制 造 學(xué) 院 專 業(yè)： 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 姓 名：杜建媛、 王玉燁、 楊悅、 唐曉敏、榮云、 張雪亮 學(xué) 號： 20096890 20096891 20096910 20096920 20096921 20096930 指導(dǎo)老師： 李 雙 躍 2012年6月20日星期三 目錄 第一章 緒論 3 1.1課程概況 3 1.2本課程設(shè)計的目的 3 1.3本課程設(shè)計的基本內(nèi)容 3 第二章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 4 2.1圖樣研究 4 2.1.1支架的圖樣的分析 4 2.1.2零件的工藝分析 4 2.2 毛坯的設(shè)計 5 2.3 支架機械加工工藝路線的擬定 6 2.3 .1定位基準(zhǔn)的選擇 6 2.3 .2擬定工藝路線 6 第三章 機械加工工序設(shè)計 8 3.1工序余量及工序尺寸的設(shè)計 8 3.2切削用量的確定 9 第四章 專用夾具設(shè)計 17 4.1基本技術(shù)要求 17 4.2確定設(shè)計方案 17 4.3選擇定位方式及定位元件 18 4.4確定導(dǎo)向裝置及對刀元件 18 4.5定位誤差的分析 18 4.6確定夾緊裝置 19 4.7夾具與機床的連接方式 20 第五章 課題總結(jié) 21 5.1設(shè)計小結(jié) 21 參考文獻 21 支架的加工工藝與專用夾具設(shè)計 第一章 緒論 1.1課程概況 工藝綜合課程設(shè)計是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設(shè)備、互換性與測量技術(shù)、機械制造工藝學(xué)及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)才能使我們對該課程的基礎(chǔ)理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，工藝綜合課程設(shè)計應(yīng)運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。 而本次對于扇形板加工工藝及夾具設(shè)計的主要任務(wù)是： (1)完成支架零件加工工藝規(guī)程的制定。 (2)完成鏜孔專用夾具的設(shè)計。 1.2本課程設(shè)計的目的 工藝綜合課程設(shè)計旨在繼承前期先修基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，讓我們完成一次機械零件的機械加工工藝規(guī)程和典型夾具設(shè)計的鍛煉，其目的如下。 （1） 在結(jié)束了機械制造基礎(chǔ)等前期課程的學(xué)習(xí)后，通過本次設(shè)計使我們所學(xué)到的知識得到鞏固和加深。培養(yǎng)我們?nèi)婢C合地應(yīng)用所學(xué)知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。 （2） 通過設(shè)計提高我們的自學(xué)能力，使我們熟悉機械制造中的有關(guān)手冊、圖表和技術(shù)資料，特別是熟悉機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和夾具設(shè)計方面的資料，并學(xué)會結(jié)合生產(chǎn)實際正確使用這些資料。 （3） 通過設(shè)計使我們樹立正確的設(shè)計理念，懂得合理的設(shè)計應(yīng)該是技術(shù)上先進的，經(jīng)濟上合理的，并且在生產(chǎn)實踐中是可行的。 （4） 通過編寫設(shè)計說明書，提高我們的技術(shù)文件整理、寫作及組織編排能力，為我們將來撰寫專業(yè)技術(shù)及科研論文打下基礎(chǔ)。 1.3本課程設(shè)計的基本內(nèi)容 本課題是“KCSJ-05支架”的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設(shè)計，KCSJ-05支架是十分常用的部件，它有著支撐的作用。因此在加工時，零件的配合部分需進行精加工，保證其配合準(zhǔn)確，又因為被加工零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工難度大，要保證其關(guān)鍵兩孔的垂直度，必需進行專用夾具的設(shè)計與裝配。生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批及大批量生產(chǎn)。 第二章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1圖樣研究 2.1.1支架的圖樣的分析 支架零件圖可知，該支架結(jié)構(gòu)形狀對稱布置。典型支座類零件，該零件的主要要素主要是由底板、兩對相互垂直的支承孔φ40H7及兩孔所在的內(nèi)側(cè)面和圓柱孔φ60H8及其所在端面等部分構(gòu)成。輔助要素為底面的裝配孔，及支架座身的鑄造結(jié)構(gòu)。 圖1-1 支架三維圖 2.1.2零件的工藝分析 主要分析各個加工表面的加工精度要求和表面質(zhì)量要求 支架的主要加工表面有：支架底面、支座孔φ40H7與圓柱孔φ60H8、φ40H7所在肋板孔內(nèi)端面及圓柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度Ra≤1.6μm，肋板內(nèi)側(cè)面的表面粗糙度Ra≤3.2μm，定位孔φ6H7，肋板上的支架孔φ40H7，圓柱孔的孔φ60H8，兩肋板兩內(nèi)側(cè)面間的距離75H8，以及圓柱孔的內(nèi)表面與上端面的表面粗糙度Ra≤3.2μm，沉頭孔，其加工精度及表面質(zhì)量要求由加工保證。 該支架零件的主要技術(shù)要求為（加工精度要求）： 1. 未注明圓角半徑R5； 2. 2×φ40H7孔的同軸度允許誤差為0.01； 3. φ60H8孔φ40H7孔與A面的平行度允許誤差為0.02； 4. φ60H8孔與A面垂直度允許誤差為0.01； 5. φ60H8孔與2×φ40H7孔的垂直度允差為0.02 6. φ60H8圓柱孔中心距極限偏差為±0.25mm； 7. φ40H7肋板孔中心線距支架底面的距離的極限偏差為±0.05mm； 8. φ60H8圓柱孔與φ40H7肋板孔的中心距極限偏差為±0.15mm。 2.2 毛坯的設(shè)計 題目給定的是支架零件，假定該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中、大批量生產(chǎn)，其圖樣規(guī)定的材料為灰鑄鐵，同時據(jù)表1-1，指甲毛皮的制造形式為鑄造且其零件的形狀較為復(fù)雜。 在毛坯的制造方法及加工余量、機床設(shè)備及機床布置、夾具及尺寸保證、刀具量具、生產(chǎn)率、成本等各方面需要結(jié)合零件自身的特點，采用先進鑄造方法、自動機床與專用機床、高效專用夾具、刀具量具以提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。 該支架零件的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜以及大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定采用金屬型鑄造方式生產(chǎn)，金屬型鑄造的零件適用于中小型鑄件，且能適應(yīng)該工件形狀較復(fù)雜的要求，且其鑄造性能較好也適用于中、大批生產(chǎn)。由于毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，鑄造出肋板孔與圓柱孔。毛坯尺寸通過確定加工余量決定。底板鑄造厚度為28mm，φ40H7圓柱孔鑄造為φ36，φ60H8圓柱孔鑄造為φ56，毛坯材料是HT200。 其鑄造圓角、鑄件的最小壁厚、鑄件孔的最小尺寸均有其鑄造的方式查自工藝手冊可以得知。 2.3 支架機械加工工藝路線的擬定 支架機械加工工藝路線的擬定一般需要確定的內(nèi)容包括： 1、工件的裝夾； 2、加工方法的選擇； 3、工序內(nèi)容的組織； 4,、合理劃分加工階段； 5、機械加工工序排序； 支架的工藝特點是：外形較復(fù)雜，尺寸精度、形狀精度、和位置精度及表面粗糙度要求較高。上訴工藝特點決定了支架在機械加工時存在一定的困難，因此在確定支架的工藝過程時應(yīng)注意定位基準(zhǔn)的選擇，以減少定位誤差；夾緊力方向和夾緊點的選擇要盡量減少夾緊變形；對于主要表面，應(yīng)粗、精加工分階段進行，以減少變形對加工精度的影響。 2.3 .1定位基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一。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。基準(zhǔn)面選擇的最主要的目標(biāo)當(dāng)然是滿足每道工序的加工要求，特別是滿足重要表面的關(guān)鍵工序的加工要求，一般首先確定精基準(zhǔn)再根據(jù)精基準(zhǔn)確定粗基準(zhǔn)。 （1）精基準(zhǔn)的選擇 ：根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則，選擇精基面時，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合的問題，即可能的情況下，應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。支架零件的支架底面作為后面工序如銑圓柱孔上端面、鏜孔等工序的基準(zhǔn)。因此底面應(yīng)作為精基準(zhǔn)。 （2）粗基準(zhǔn)的選擇：遵照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準(zhǔn)選擇原則（即零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個加工表面時則應(yīng)與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)）這里先選擇圓柱孔上端面為粗基準(zhǔn)。 2.3 .2擬定工藝路線 (1) 加工方法的選擇和加工階段的劃分 支架底面的表面粗糙度要求較高，Ra≤1.6，同時從結(jié)構(gòu)上來說底面為一整個平面，且未經(jīng)熱處理，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。 肋板兩內(nèi)側(cè)面與圓柱孔上端面的表面粗糙度要求較高，Ra≤3.2，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。 肋板上的孔與圓柱孔的位置精度和表面粗糙度要求較高，Ra≤3.2，所以確定最終加工方法為精鏜。精鏜前要進行粗鏜。 裝配孔的精度要求較高，最終加工方法為精鉸。精鉸前要進行鉆孔。 沉頭孔沒有位置精度與表面粗糙度要求，故采用鉆孔、就能達到圖紙上的設(shè)計要求。 加工階段主要是分為精加工階段和粗加工階段。 (2) 工序內(nèi)容的確定 對該支架零件來其生產(chǎn)類型為中、大批量生產(chǎn)，因此每到工序的加工內(nèi)容單一，其工序內(nèi)容趨于分散，精加工、粗加工各為一道工序。 (3) 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 （1） 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 （2） 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠和具體情況進行綜合分析決定采用哪一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制，結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工件夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于控計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 (4)工藝路線的擬定 在工藝路線的擬定過程中要遵循機械加工工序順序的安排原則。即： （1） 基準(zhǔn)先行 按照“先基面后其它”的順序，先加工精基準(zhǔn)面，再以加工出的精基準(zhǔn)面為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。 （2） 先粗后精 按先粗后精的順序，對精度要求高的各主要表面進行粗加工、半精加工和精加工。 （3） 先主后次 先考慮主要表面加工，再考慮次要表面加工。次要表面的加工，通常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排。次要表面和 主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加 加工后，以主要表面定位加工主要表面。 （4） 先面后孔 當(dāng)零件有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時，先將其加工出來，再以面定位孔加工，這樣可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 （5） 關(guān)鍵工序 對易出現(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適當(dāng)提前。在一般情況下，主要表面的精加工和光整加工應(yīng)放在最后階段進行。 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)要求能得到合理保證。 工藝路線方案： 工序010 鑄造毛坯 工序020 粗銑半精銑支架底面 工序030 精銑支架底面 工序040 粗銑半精銑φ60H8圓柱孔上端面 工序050 精銑φ60H8圓柱孔上端面 工序060 粗銑半精銑肋板內(nèi)表面 工序070 精銑肋板內(nèi)表面 工序080 粗鏜半精鏜肋板圓柱孔φ40H7 工序090 精鏜肋板圓柱孔φ40H7 工序100 粗鏜半精鏜圓柱孔φ60H8 工序120 精鏜圓柱孔φ60H8 工序130 鉆沉頭孔 工序140 鉆鉸φ6裝配孔 工序150 檢驗 第三章 機械加工工序設(shè)計 3.1工序余量及工序尺寸的設(shè)計 零件材料為灰口鑄鐵，零件開關(guān)為非圓柱體，且屬中批及大批生產(chǎn)，已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，因此選用金屬鑄造成型，再進行時效處理（消除應(yīng)力）。這樣毛坯形狀與成品相似，這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。而且投資較少成本較低，生產(chǎn)周期短。 工序余量是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在確定工序間加工余量時，應(yīng)遵循兩個原則： （1）加工余量應(yīng)盡量小，以縮短加工時間；提高效率；降低制造成本；延長機 床刀具使用壽命。 （2）加工余量應(yīng)保證按此余量加工后，能達到零件圖要求的尺寸、形狀、位置 公差和表面粗糙度，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟加工精度范圍；本工序的余量應(yīng)大于上工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺陷厚度，且應(yīng)按入體原則標(biāo)注。 各工序尺寸及公差查《機械加工工藝手冊》可得。 表1 各工序尺寸及公差的計算結(jié)果 加工表面 工步（工步）名稱 工序（工序）余量 工序（工步） 基本尺寸 經(jīng)濟精度公差 表面粗糙度 工序尺寸及公差 支架底面 毛坯 28.0±2 粗銑 1.5 26.5 IT12 Ra≤6.3 半精銑 1.0 25.5 IT10 Ra≤3.2 精銑 0.5 25.0 IT7 Ra≤1.6 圓柱孔上 端面 毛坯 88.0±2 粗銑 1.5 86.5 IT12 Ra≤6.3 半精銑 1.0 85.5 IT10 Ra≤6.3 精銑 0.5 85.0 IT9 Ra≤3.2 圓柱孔 毛坯 56.0±2 粗鏜 2Z=2.0 58.0 IT12 Ra≤6.3 半精鏜 2Z=1.5 59.5 IT10 Ra≤6.3 精鏜 2Z=0.5 60.0 IT8 Ra≤3.2 肋板內(nèi)表 面 毛坯 69.0±2 粗銑 2Z=3.0 72.0 IT12 Ra≤12.5 半精銑 2Z=2 74.0 IT10 Ra≤6.3 精銑 2Z=1 75.0 IT8 Ra≤3.2 肋板孔 毛坯 36±2 粗鏜 2Z=3.0 38.0 IT12 Ra≤12.5 半精鏜 2Z=1.5 39.5 IT9 Ra≤6.3 精鏜 2Z=0.5 40.0 IT7 Ra≤3.2 沉頭孔 鉆孔 8.0 IT12 Ra≤12.5 鉆孔 15.0 IT12 Ra≤12.5 裝配孔 鉆孔 5.8 IT12 Ra≤12.5 精鉸 0.2 6.0 IT7 Ra≤1.6 3.2切削用量的確定 工序020 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀，查表5-18選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=80。 夾具選用通用夾具。 （2） 確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 工步1粗銑底面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為粗銑的余量為1.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.5mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工步2.半精銑底面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為半精銑的余量為.10mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.0mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工序 030 精銑支架底面 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀，查表5-18選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=80。 夾具選用通用夾具。 （3） 確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為精銑的余量為0.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=0.5mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=49.0m/min。 工序 40 粗銑半精銑圓柱上端面 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀，查表5-18選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=80。 夾具選用通用夾具。 （2）確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 工步1.在粗銑底面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為粗銑的余量為1.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.5mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工步2.在半精銑底面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為半精銑的余量為1.00mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.0mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工序 050 精銑圓柱上端面 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀，查表5-18選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=80。 夾具選用通用夾具。 （2）確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為精銑的余量為0.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=0.5mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=49.0m/min。 工序 60 粗銑半精銑肋板兩內(nèi)側(cè)面 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-14，選用銑刀的規(guī)格尺寸為，D=63，刀刃長90mm。 夾具選用通用夾具。 （4） 確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 工步1.在粗銑兩側(cè)面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為粗銑的余量為2×2mm，兩次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=2×2mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工步2. 在半精銑兩側(cè)面時 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為半精銑的余量為2×1mm，兩次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.0mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。 工序 070 精銑肋板兩內(nèi)側(cè)面 （1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向500mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kW、總功率9.09kW。 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-18，選用銑刀的規(guī)格尺寸為，D=63，刀刃長90mm。 夾具選用通用夾具。 （2）確定切削用量 該工序分為兩個工步，在粗加工的時候進給量可以適當(dāng)取大一點的進給量，在精加工的時候，主要是為了保持其加工的尺寸精度和表面的質(zhì)量要求，進給量適當(dāng)取小一點。 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。因為精銑的余量為2×0.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=0.5mm b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。 c. 初選切削速度 根據(jù)表5-72，選擇切削速度Vc=49.0m/min。 工序080 鉆沉頭孔 工步1.鉆φ15深15孔 （1）選擇刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-21，選擇d=15mm的直柄麻花鉆,材料為高速鋼。由表5-6選擇Z3025B搖臂鉆床，工作臺面尺寸為（1052×654）mm，總功率為2.3Kw，主電動機功率為1.3Kw。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為鉆孔的加工余量為7.5mm。一次工作行程鉸完，所以選擇背吃刀量a=7.5mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，選擇進給量f為0.41mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.22m/s 工步2.鉆φ8通孔 （1）選擇刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-21，選擇d=8mm的直柄麻花鉆,材料為高速鋼。由表5-6選擇Z3025B搖臂鉆床，工作臺面尺寸為（1052×654）mm，總功率為2.3Kw，主電動機功率為1.3Kw。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為鉆孔的加工余量為4.0mm。一次工作行程鉸完，所以選擇背吃刀量a=4.0mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-64，選擇進給量f為0.20mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.22m/s 工序090 鉆鉸φ6裝配孔 工步1.鉆φ6孔 （1）選擇刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-21，選擇d=5.8mm的直柄麻花鉆刀。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）mm，總功率為2.3Kw，主電動機功率為2.2Kw。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為鉸孔的加工余量為0.2mm。因此鉆孔的額加工余量為5.8mm，一次工作 行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=2.9mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-68，選擇進給量f為0.22mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.22m/s 工步2.鉸φ6孔 （1）選擇刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-25，選擇d=6mm的直柄機用鉸刀。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）mm，總功率為2.3Kw，主電動機功率為2.2Kw。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為鉸孔的加工余量為0.2mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=0.1mm。 b. 確定進給量 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-68，選擇進給量f為0.9mm/r c. 確定切削速度 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.22m/s 工序100 粗鏜半精鏜肋板孔 工步1.粗鏜肋板孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 選用專用夾具 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.4mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 工步2.半精鏜肋板孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.75mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.2mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 工序110 精鏜肋板孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 選用專用夾具 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.25mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.3mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 工序120 粗鏜半精鏜圓柱孔 工步1.粗鏜圓柱孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 選用專用夾具 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.4mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 工步2.半精鏜圓柱孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.75mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.2mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 工序130 精鏜圓柱孔 （1）選擇機床與刀具 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，選擇T68臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為20mm，最小鏜孔直徑D為25mm。 選用專用夾具 （2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.25mm。 b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.3mm/r c. 初選切削速度 由表5-69知，Vc=0.4m/s 第四章 專用夾具設(shè)計 機床夾具（簡稱夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使各被加工工件在夾具中占有一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。 專用夾具是針對某一種工件機械加工工藝過程中的某一工序而專門設(shè)計的。由于不需要考慮通用性，因此夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。按實際需要可采用各種省力機構(gòu)、動力裝置、防護裝置、分度裝置等。因此，專用夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計與制造，它的設(shè)計與制造周期較長。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝過程變更時，往往無法繼續(xù)使用，故此類夾具只適合在產(chǎn)品固定工藝過程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中使用。 夾具的設(shè)計是工藝設(shè)計與機械制造中的一項重要內(nèi)容，它對機床性能的發(fā)揮與延伸、生產(chǎn)率的高低、生產(chǎn)成本的控制、工件的加工質(zhì)量都有很大的影響。 4.1基本技術(shù)要求 (1)保證被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夾緊方案，選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ?、夾緊元件，確定合適的尺寸、形位公差。 (2)提高勞動生產(chǎn)率。通過夾具結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，可以簡化操作過程，有效的減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 (3)具有良好的使用性能。簡單的總體解骨偶、合理的結(jié)構(gòu)工藝性、加工工藝性，使加工、裝配、檢驗、維修和使用更加簡便、安全、可靠。 (4)經(jīng)濟性。在滿足加工精度的條件下，夾具結(jié)構(gòu)越簡單、元件標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，其制造成本越低和周期越短，就可以爭取到更好的經(jīng)濟性。 4.2確定設(shè)計方案 根據(jù)該零件的技術(shù)要求的分析,要保證φ60H8孔與2×φ40H7孔的垂直度允差為0.02mm的要求，這是這個零件制造的關(guān)鍵，因此必須要保證該要求。為了保證其垂直度的要求，同時這兩個孔均用鏜床加工得到，因此便設(shè)計出了用于T68鏜床的夾具，經(jīng)分析，該夾具既然能保證其垂直度，那么其是形似與角鋼。同時為了滿足夾具制造容易，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，在滿足能達到加工要求的前提之下，要盡量減少加工，節(jié)省材料和省時。 4.3選擇定位方式及定位元件 夾具類型的選擇支架底面采用直接與夾具體面定位，限制3個自由度：X,Y方向的轉(zhuǎn)動，及Z方向的轉(zhuǎn)動。此時還應(yīng)再確定兩個方向的自由度才能使該工件定位，一般來說都選用的是加工過的面作為定位面，因此通過分析，只有采用銷定位比較合適來限制2個自由度。一個圓柱銷與一個削邊銷和一個平面來定位，典型的“一面兩孔”定位，且其這種定位方式也適用于將其兩次翻轉(zhuǎn)加工φ60H8時的定位，因此這種定位方式比較合適。 4.4確定導(dǎo)向裝置及對刀元件 由于對φ60H8孔與2×φ40H7孔的垂直度精度要求較高，因此在加工這兩個孔時，工件并不重新裝夾，只是同夾具體一起翻轉(zhuǎn)來完成下一個孔的加工，一次裝夾完成這兩個孔的加工，才能最終達到工序圖上規(guī)定的加工要求，故采用鏜套，φ40H7是位于肋板上的兩個孔因此在其的兩側(cè)通過夾具體來固定夾套，夾套的位置及大小尺寸通過《夾具手冊》可查，支撐板的厚度與夾套相適應(yīng)，鏜套選用的是：鏜套 A40H7×50g5×35 GB2266-80，其排屑間隙不超過35mm，因此其間隙為25mm。對稱布置。 Φ60H8是位于肋板上的兩個孔因此在其的一側(cè)通過夾具體來固定夾套，夾套的位置及大小尺寸通過《夾具手冊》可查，支撐板的厚度與夾套相適應(yīng)，鏜套選用的是：鏜套 A60H7×75g5×45 GB2266-80，其排屑間隙不超過45mm，因此其間隙為25mm。對稱布置。 鏜孔的時候為了便于確定刀具與夾具的相對的位置，同時由于夾具體與車床采用的是鍵連接，而鍵槽存在間隙，因此同時還需要一個能對正夾具體的裝置，把兩者合為一體這是一“L"形的對刀塊，一般來說鏜孔均采用的是內(nèi)孔對刀，為了在數(shù)控車床中能快速確定位置而設(shè)計。采用的是內(nèi)側(cè)面對刀可以確定其在X軸的位置，下側(cè)面對刀可確定其在Y軸上的位置，同時其外側(cè)面與夾具體外側(cè)面平行可以作為其對正夾具體的基準(zhǔn)。 4.5定位誤差的分析 該夾具采用的定位方式為“一面兩孔”定位，因此其定位誤差的計算如下： 圓柱銷所在孔的孔中心線在X,Y方向的最大位移為： =0.3-0.02=0.280mm 削邊銷所在孔德孔中心線在X,Y方向的最大位移為： =0.30-0.02=0.280mm 兩孔中心線連線對兩銷中心連線的最大轉(zhuǎn)角誤差為 =0.175° 4.6確定夾緊裝置 夾緊機構(gòu)是夾具設(shè)計的一個重要內(nèi)容，它直接影響到夾具的效率及工人的勞動強度。本次夾具設(shè)計采用手動夾緊方案，采用的加緊方式為移動壓板夾緊，根據(jù)其尺寸的分析，選用了寬頭壓板壓緊，通過壓板上的螺柱與螺母使其能夾緊工件，還同時應(yīng)注意保證其應(yīng)該留有扳手空間，通過查《機械設(shè)計手冊》其兩側(cè)所留的空間距離為24mm，選用合適，同時兩壓板對稱布置于兩側(cè)，且與銷定位的位置盡可能的接近，使夾緊力能夠充分應(yīng)用。 4.7夾具與機床的連接方式 通過分析該夾具通過定位鍵與機床的T形槽連接，其定位鍵的尺寸規(guī)格是通過該機床的定位槽來確定的，該機床的定位槽尺寸可以查看《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5-9，T形槽的尺寸可以查《夾具手冊》有標(biāo)準(zhǔn)件。 第五章 課題總結(jié) 本課題采用Pro/E、UG和AutoCAD軟件進行扇形支架的設(shè)計與制造，比傳統(tǒng)的設(shè)計制造方法有著極大的優(yōu)越性提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。用數(shù)控機床加工大大提高了零件的精度和效率。通過本課題的訓(xùn)練過程，初步學(xué)會了先進的設(shè)計方法，制造和加工技術(shù)。 5.1設(shè)計小結(jié) 經(jīng)過幾個星期的準(zhǔn)備，查閱各種圖書手冊，最后完成該課程設(shè)計的說明書和夾具的零件圖與裝配圖。在設(shè)計過程中，由于沒有多少在工廠參觀實習(xí)的經(jīng)歷，對零件加工所用到的設(shè)備的基本性能和加工范圍缺乏較全面深入地了解和實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，導(dǎo)致在設(shè)計中碰到了許多的問題。尤其是一些理論和實際有些不相符的地方。但在我們小組成員的共同努力下，翻閱資料、查工具書，解決設(shè)計過程中的一個又一個的問題。在這個過程中，使我對所學(xué)的知識有了進一步的了解和認(rèn)識，也了解了相關(guān)設(shè)計工具書的用途，同時也鍛煉了我們的能力。也激發(fā)了我們對未來能從事這方面的興趣和信心。 參考文獻 [1] 呂明,龐思勤.機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢理工大學(xué)出版社,第二版 [2] 張展.機械設(shè)計通用手冊[M]2008. 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