鄭 州 科 技 學(xué) 院機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目；扇形板零件的機(jī)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(jī)械加工工藝過程卡 1份4.機(jī)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： 12級13班 姓 名： 趙雙雙 學(xué) 號： 201233401 指 導(dǎo) 教 師： 韓彥勇 教研室主任： 鄭喜貴 2015年 9 月 7日目錄1零件的分析12毛坯設(shè)計32.1 確定毛坯的制造形式32.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量32.2.1 公差等級32.2.2 零件重量32.2.3 棒料材質(zhì)系數(shù)33 機(jī)械加工工藝過程設(shè)計53.1定位基準(zhǔn)的選擇53.2 零件表面的加工方法53.3 制定機(jī)械加工工藝路線63.4 工藝方案的比較與分析83.5確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸83.6 選擇機(jī)床83.7 選擇刀具93.8 選擇量具93.8.1 選擇端面量具93.8.2選擇加工孔量具93.8.3選擇千分尺104 機(jī)械加工工序設(shè)計114.1 確定工序尺寸及加工余量114.2 端面工序尺寸及加工余量114.3 外圓柱面工序尺寸及加工余量114.4 孔的加工工序尺寸及加工余量124.5 確定切削用量及其基本時間134.5.1 工序三粗車45mm外圓的切削用量及基本時間134.5.2工序三切削用量的確定144.5.3 檢查機(jī)床功率154.6 基本時間的確定154.6.1工序七加工12H7mm孔的切削用量及基本時間154.6.2 確定進(jìn)給量f164.6.3 確定切削速度v164.7 檢驗扭矩功率165 夾具設(shè)計185.1專用夾具的設(shè)計18參考文獻(xiàn)201零件的分析 圖1-1手柄套零件圖 手柄套主要用來安裝手柄，起到方便操作手柄的作用。由零件圖可知，該零件加工表面包括兩端面，外圓面和各個孔。12孔的中心線是主要的設(shè)計基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)，與右端面有一定的位置關(guān)系。具體分析如下：（1） 45mm外圓：公差等級為f7，表面粗糙度為Ra3.2um。（2） 端面：本零件為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，端面尺寸精度要求不高，右端面要求與12H7孔的中心線垂直度為0.05，表面粗糙度為Ra3.2和Ra6.3.（3） 12H7孔：公差等級為IT7,表面粗糙度為Ra1.6um。（4） 26H8孔：兩孔位置相互垂直，孔中心線與右端面的距離為13mm，公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2um。兩孔要求與12H7孔的中心線的位置度為0.12。（5） 8mm孔：未注公差尺寸，孔中心線與右端面距離為22mm。（6） 5H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2um，孔中心線與12H7孔中心線的距離為15mm，深為12mm。（7） 16mm孔：未注公差尺寸，孔深12mm 2毛坯設(shè)計2.1 確定毛坯的制造形式“手柄套”零件材料為45號鋼，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)?？紤]到該手柄套零件在工作過程中要承受較小載荷，而且零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)量已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，故毛坯選用圓棒料，零件材料為45號鋼。2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素。2.2.1 公差等級由手柄套的功用及其技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2.2.2 零件重量已知機(jī)械加工后手柄套重量為0.39kg，由此可初步估計機(jī)械機(jī)械加工前棒料毛坯質(zhì)量為0.44kg。2.2.3 棒料材質(zhì)系數(shù)該手柄套材料為45號鋼，是碳的質(zhì)量份數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該棒料的材質(zhì)系數(shù)屬M1級。 由手柄套零件圖可知，該零件各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6um。根據(jù)上述各因素，可查表確定該棒料的的尺寸公差及機(jī)械加工余量，選用材料為直徑48mm的圓棒料3 機(jī)械加工工藝過程設(shè)計3.1定位基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則加工工藝過程會出問題，更有甚者，還會造成零件成批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。從零件的分析得知，手柄套為一般軸類零件，以外圓作為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，選擇12mm孔作為精基準(zhǔn)。（1）以45mm外圓為基準(zhǔn)，加工兩端面；（2）以端面為基準(zhǔn)加工外圓，鉆12mm孔；（3）以12mm孔為基準(zhǔn)，加工5mm，6mm，8mm孔和深16mm的孔。3.2 零件表面的加工方法 本零件的加工表面有外圓，端面，孔，材料為45鋼。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊相關(guān)資料，其加工方法選擇如下： （1） 45mm外圓面：公差等級為IT7,表面粗糙度為Ra3.2um需進(jìn)行粗車半精車精車。 （2）端面：本零件端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，右端面要求與12H7mm孔的中心線垂直度為0.05，表面粗糙度為Ra3.2um和Ra6.3um。若選用車削要求Ra3.2um的右端面經(jīng)粗車，半精車，要求Ra6.3um的左端面粗車即可；為了便于加工，一道工序內(nèi)打中心孔，本零件端面選用車削。（3）12H7mm孔：公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra1.6um，需進(jìn)行鉆粗鉸精鉸。（4）26H8mm孔：公差等級為IT8表面粗糙度為Ra3.2um，需進(jìn)行鉆鉸。（5）8mm孔：未注公差尺寸，公差等級按IT14，只需進(jìn)行鉆即可。（6）5mm孔：公差等級為IT7，需進(jìn)行鉆精鉸。（7）16mm孔：未注公差尺寸，公差等級按IT14即可，因12H7mm孔已加工故只需擴(kuò)孔即可。3.3 制定機(jī)械加工工藝路線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)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具，并盡量使工序相對集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案一 工序1 下料 工序2 粗車左端面，打中心孔,外圓倒角c1 工序3 粗車45mm外圓 ，切斷，留總余長 工序4 調(diào)質(zhì)處理 工序5 半精車右端面，保證總長 工序6 半精車、精車外圓，倒角C1 工序7 加工12H7mm孔，進(jìn)行鉆粗鉸精鉸，倒角C1。 工序8 加工5mm孔，進(jìn)行鉆精鉸 工序9 加工8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔進(jìn)行鉆鉸，8mm孔鉆。 工序10 擴(kuò)16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 檢驗入庫工藝路線方案二工序1 下料 工序2 粗車左端面，打中心孔，外圓倒角c1 工序3 粗車45mm外圓 ，切斷，留總余長 工序4 調(diào)質(zhì)處理 工序5 半精車右端面，保證總長 工序6 半精車、精車外圓，倒角C1 工序7 加工5mm孔，進(jìn)行鉆精鉸 工序8 加工12H7mm孔，進(jìn)行鉆粗鉸精鉸，倒角C1 工序9 加工8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔進(jìn)行鉆鉸，8mm孔鉆。 工序10 擴(kuò)16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 檢驗入庫3.4 工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進(jìn)行加工的。而方案一先加工12H7mm孔進(jìn)行鉆粗鉸精鉸在加工5mm孔。方案二則是先加工5mm孔，再加工12H7mm孔。由零件圖可知，12H7mm孔要求較高，且其中心線為設(shè)計基準(zhǔn)，按基準(zhǔn)先行，和先主后次原則，方案一較合理。3.5確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸根據(jù)零件圖和生產(chǎn)綱領(lǐng)可知，該零件精度要求不高，且大批量生產(chǎn)，此零件外形為簡單的圓柱體，為了一定程度降低了成本。選擇毛坯種類為型材。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊得，選擇型材尺寸為48mm。3.6 選擇機(jī)床（1）工序1使下料，選用設(shè)備為鋸床。（2）工序2、5是粗車左端面，打中心孔工序，半精車右端面、打中心孔機(jī)床。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計查得，選擇型號為CA6140。（3）工序3、6是粗車外圓，半精車精車外圓。選用設(shè)備為臥式車床。由機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊查得，選擇型號為CA6140.（4）工序4、5、9、10加工孔，選用設(shè)備為立式鉆床。由機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊查得，選擇型號為Z525。（5）工序11去毛刺，選用工具為鉗工臺。3.7 選擇刀具（1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀。加工鋼制類零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。（2）鉆頭一般采用標(biāo)準(zhǔn)高速麻花鉆。本零件需要鉆四個不同直徑的孔，由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計查得，選擇相應(yīng)的麻花鉆，選擇相應(yīng)的擴(kuò)孔鉆，選擇相應(yīng)的鉸刀。3.8 選擇量具本零件屬于成批產(chǎn)品，采用通用量具。選擇量具的方法為：按計量器具的不確定度選擇。相關(guān)數(shù)據(jù)查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊。 3.8.1 選擇端面量具端面經(jīng)粗車，半精車達(dá)到距離為35mm，查表得，選用分度值為0.02mm，測量范圍0150mm的游標(biāo)卡尺。 3.8.2選擇加工孔量具（1） 測量12mm孔。查表5.21，選擇錐柄圓柱塞規(guī)D=1014mm，L=99mm。（2）測量8mm孔，選擇錐柄圓柱塞規(guī)D=610mm，L=87mm。（3） 測量5mm、6mm孔，選擇針式塞規(guī)D=6mm，L=80mm選擇分度值為0.01,測量范圍025mm的深度百分尺。 3.8.3選擇千分尺 外圓柱面半精車、精車，達(dá)到圖紙要求為45f7，查表得可知外徑千分尺可用于測量公差等級為IT7IT9的工件，故選擇分度值為0.01，測量范圍2550mm的外徑千分尺。4 機(jī)械加工工序設(shè)計4.1 確定工序尺寸及加工余量確定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件圖的要求標(biāo)注。相關(guān)數(shù)據(jù)查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計。4.2 端面工序尺寸及加工余量兩端面的距離為35mm，要求Ra3.2um的右端面經(jīng)車削，半精車，要求Ra6.3um的左端面，經(jīng)粗車即可。工序安排先粗車兩端面，再半精車右端面。查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下：半精車：加工余量為1mm，粗車：加工余量為1mm，則毛坯總余量為3mm。各工序尺寸：半精車36mm，粗車38mm。4.3 外圓柱面工序尺寸及加工余量外圓柱面尺寸為45mm，公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2um。工序安排為粗車半精車精車，最后倒角為C1。查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量余量如下：精車：直徑加工余量為0.2mm；半精車：直徑加工余量為1.5mm；粗車直徑加工余量為2.0mm。則毛坯總余量為3.7mm。各工序尺：精車45.2mm，半精車46.7mm，粗車48.7mm。因為毛坯為48.7mm的棒料，顯然不滿足條件，故應(yīng)該對加工余量進(jìn)行調(diào)整。粗車的加工余量減小為1.3mm，剛好滿足要求。則最后各工序尺寸：精車45.2mm，半精車46.7mm，粗車48mm。確定各工序尺寸公差：工序尺寸的公差等級按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度確定，查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊得型材的精度取IT14級，查表可得：粗車取IT10級，半精車取IT8級，精車取IT7級。4.4 孔的加工工序尺寸及加工余量（1）12H7mm孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra1.6um。工序安排為鉆粗鉸精鉸，最后孔口倒角C1。 查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔：11mm 加工余量0.85mm 粗鉸：11.95mm 加工余量0.05mm 精鉸：12H7 加工余量0mm（2）26H8mm孔：公差等級為IT8表面粗糙度為Ra3.2um。兩孔要求與12H7孔的中心線的位置度為0.12.工序安排為鉆鉸。 由表552確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： 5.8mm 加工余量為0.2mm 鉸孔： 6H7mm 加工余量為0mm（3）8mm孔：未注公差尺寸，鉆孔即可。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： 8mm 加工余量為0mm（4）5mm孔：加工5mm孔，工序安排為鉆精鉸。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： 4.8mm 加工余量為0.2mm 精鉸： 5mm 加工余量為0mm（5）16mm孔：未注公差尺寸，因12H7mm孔已加工，故只需進(jìn)行擴(kuò)孔即可。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 一次擴(kuò)孔：13.2mm 加工余量0.8mm 二次擴(kuò)孔：16mm 加工余量0mm 4.5 確定切削用量及其基本時間切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度。選擇兩個典型的工序，工序3粗車45mm外圓和工序7加工12H7mm孔，進(jìn)行鉆粗鉸精鉸進(jìn)行計算。4.5.1 工序三粗車45mm外圓的切削用量及基本時間本工序為粗車45mm外圓面。已知工件材料：45鋼，=670MPa，熱軋制型材機(jī)床；機(jī)床為CA6140臥式車床；刀具：硬質(zhì)合金，YT5。下面的相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)切削用量簡明手冊確定。 CA6140機(jī)床中心高為200mm，查表得，選擇刀桿BH=16mm 25mm，刀片厚度4.5mm，查表，選擇車刀幾何形狀為平面帶倒棱型，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刀傾角=，刀尖圓弧半徑=0.7mm。4.5.2工序三切削用量的確定確定切削深度 此工序直徑加工余量為1.3mm，單邊余量僅為0.65mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故=0.65mm。確定進(jìn)給量f 根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為BH=16mm25mm，3mm，工件直徑為4060mm，f=0.40.7mm/r，查表得，選擇f=0.56 mm/r。選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，車刀后面最大磨損限度選擇1.0mm，普通車刀壽命T=60min。確定切削速度v 查表得，切削速度=123m/min查表得，切削速度修正系數(shù)為=0.9，=1.0，=0.65，修正后的切削速度為 =82（m/min）按CA6140機(jī)床轉(zhuǎn)速，選擇n=11.8r/s,則實際切削速度4.5.3 檢查機(jī)床功率由表查得=2.4kw。切削功率修正系數(shù)，=1.24，故實際切削時功率為，而機(jī)床主軸允許功率為，故選用的切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行。 最后確定切削用量為：=0.65mm f=0.56mm n=11.8r/s v=1.78m/s。4.6 基本時間的確定根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表得，車外圓的基本時間為：，式中,=35 取=4，查表得，取=5，則基本時間4.6.1工序七加工12H7mm孔的切削用量及基本時間本工序為孔加工，要求：加工12H7mm孔，進(jìn)行鉆粗鉸精鉸。先鉆孔11mm再粗鉸、精鉸孔，尺寸保證到12mm。機(jī)床：Z525立式鉆床，刀具：高速鋼的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。查表得，直柄麻花鉆直徑11mm,刀具壽命T=45min；標(biāo)準(zhǔn)鉸刀，刀具壽命T=40min。4.6.2 確定進(jìn)給量f由表查得f=0.250.31/r，由Z525鉆床參數(shù)確定f=0.28mm/r。4.6.3 確定切削速度v由表查得=14m/min,切削速度修正系數(shù)=0.870.85=0.739，故v=140.739=10.6m/min306.89r/min按機(jī)床轉(zhuǎn)速參數(shù)，選擇n=392r/min,則實際切削速度13.54m/min4.7 檢驗扭矩功率 根據(jù)表查得，鉆孔時扭矩及功率，式中=0.305，=2.0，=0.8，=1.0，則=13.3。而轉(zhuǎn)速為n=392r/min的Z525型立式鉆床能傳遞的扭矩為=73.6。經(jīng)計算，檢驗成立。2鉸孔 確定進(jìn)給量f根據(jù)表2.11查得f=0.651.4mm/r，按Z525鉆床選擇根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程被切削層長度 L=12mm刀具切入長度L1:L1=5mm刀具切出長度2：2=17mm機(jī)動時間t：t=0.13min5 夾具設(shè)計本零件除了工序九加工12H7mm孔和26H8mm及8mm孔需要專用鉆夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。專用夾具能大大提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，在批量和大量生產(chǎn)重意義重大。5.1專用夾具的設(shè)計經(jīng)過設(shè)計任務(wù)要求，12mm孔加工用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為一個高速鋼麻花鉆。由零件圖可知，本方案采用鉆床進(jìn)行加工，夾具的底面是主要的定位面，工件左、右兩側(cè)面用V型塊定位，左側(cè)是固定V型塊，右側(cè)為活動V型塊，夾緊通過對活動V型塊施力實現(xiàn)?？椎闹行木嗪臀恢镁扔勉@套來保證。在加工中，夾具的下底面是主要定位面，且鉆套的中心線和下底面還有一定的垂直度要求。（1)鉆套的設(shè)計查機(jī)床夾具設(shè)計手冊手冊。其中，d=12F7mm，D=18m6mm，D1=32mm，D2=30mm，H=35mm，h=5m，h1=2mm，h2=18mm，h3=14mm，r=16mm，r1=1mm，m=7mm，m1=7mm，a=0.5mm，b=2mm，=50，=0.008mm，配鉆套螺釘M12。(2)鉆套襯套的計設(shè)計查機(jī)床夾具設(shè)計手冊手冊。其中：d=18F7mm，D=236mm，D1=30mm，H=35mm，C=1mm,C1=2mm,C2=1.5mm,a=0.5mm,b=2mm, =0.008mm。（3）零件的位置誤差 從零件圖上可知，12mm孔與右端面的垂直度最大偏差為0.05mm。 鉆模對刀誤差：因加工孔的孔徑D1等于鉆頭孔徑d，由于鉆套孔徑D的約束，一般情況下，加工孔中心實際上與轉(zhuǎn)套中心重合，因此，鉆模對刀誤差趨于0。夾具相對于刀具的誤差取0.01mm。參考文獻(xiàn)1柯建宏，饒錫新，王慶霞，等.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.2昆明理工大學(xué).機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計手柄零件設(shè)計C/陳關(guān)龍，吳昌林，中國機(jī)械工程專業(yè)課程設(shè)計改革案例集。北京:清華大學(xué)出版社，2010.3孟少龍.機(jī)械加工工藝手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.4蔡蘭.機(jī)械零件工藝性手冊M.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5黃如林，汪群.金屬加工工藝及工裝設(shè)計M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.6成大先.機(jī)械設(shè)計手冊：單行版.常用設(shè)計資料M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.7王先逵.機(jī)械加工工藝手冊M.2版。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8周汝忠.機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具M(jìn).成都：成都科技大學(xué)出版社，1994.9熊良山，嚴(yán)曉光，張福潤.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.3版。武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.10艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊M.3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.11張琳娜，趙鳳霞，李曉沛.簡明公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊M.2版。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.