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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目： 制定帶銅襯軸套零件的加工工藝，
設(shè)計(jì)銑20臺(tái)面的銑床夾具 。
專 業(yè)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
機(jī)械工程系
年 11月 22日
目錄
序言..........................................................................................3
第1章 零件的分析...............................................................4
1.1零件的作用 .......................................................4
1.2零件的工藝分析 ..............................................4
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ........................................................5
2.1確定毛坯的制造形式 ......................................5
2.2基面的選擇 .......................................................5
2.3制定工藝路線 ....................................................6
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .6
2.5確定切削用量及基本工時(shí) ..................................7
第3章 專用夾具設(shè)計(jì) ..........................................................9
3.1設(shè)計(jì)主旨 ..................................................................9
3.2夾具設(shè)計(jì) ................................................................9
參考文獻(xiàn) ...................................................................................11
致謝 ...........................................................................................12
序言
機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)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。
通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：
1.能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
就我個(gè)人而言，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，基本上掌握了零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等。并學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
襯套軸是回轉(zhuǎn)類零件，主要用于和別的零件進(jìn)行裝配。所以芯軸要有一定的配合精度以及表面接觸強(qiáng)度，還有要有足夠的剛度和耐磨性，以滿足使用要求。
1.2 零件的工藝分析
該零件是軸類零件，形狀不太復(fù)雜，尺寸精度要求比較高。如圖一，零件的主要技術(shù)要求分析如下：
(1)Φ95的外圓和Φ50的內(nèi)圓,都有很高的尺寸精度要求,主要是為了和其裝配件很好的裝配。
(2)在Φ95的外圓切了一個(gè)槽,槽的兩面有一定的粗糙度要求。
(3)在Φ95的端面上打了2個(gè)M8的螺紋孔,要注意他們的相互位置。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料為45鋼。由于零件不算是比較的復(fù)雜，所以這里采用煅件，零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鑄成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。
2.2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。 ①粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件又不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)在應(yīng)為都要加工就要結(jié)合加工工藝來(lái)確定粗基準(zhǔn)，現(xiàn)取Φ77的外圓作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤裝夾。利用不完全定位來(lái)加工工件。 ②精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)就是以加工過(guò)的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的時(shí)候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠 。因此要遵循以下幾個(gè)原則：
1.基準(zhǔn)重合的原則
2.基準(zhǔn)不變的原則
3.互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則
4.自為基準(zhǔn)的原則
5.應(yīng)能使工件裝夾方便穩(wěn)定可靠，夾具簡(jiǎn)單 考慮以上原則和零件的尺寸和加工要求現(xiàn)主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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。
工藝路線：
工序1：金屬型鑄造。
工序2：正火。
工序3：鉆Φ48mm的孔，鉆10xΦ75mm的孔，掉頭將 Φ48的孔擴(kuò)至54mm，鉆10xΦ52的孔。
工序4：車平兩端面，粗車Φ95mm。
工序5：半精車Φ95mm外圓。
工序6：銑20mmx61mmx2.5mm臺(tái)面。
工序7：鉆3x10mm的孔。
工序8：鉆2xΦ7.5mm的孔，擴(kuò)至Φ8。
工序9：去毛刺。
工序10：終檢。
工序11：入庫(kù)。
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“心軸”零件材料為灰100，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別確定個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量工 1.序尺寸及毛坯尺寸如下：
外圓表面（Φ95） 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》）表2.2-14，其中鍛件重量為4kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1，鍛件輪廓尺寸（直徑方向）＞180～315mm，其余量值規(guī)定為1.7～2.2mm，現(xiàn)取2.0mm。
2.外圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差 查《工藝手冊(cè)》表2.2-25，其中鍛件重量為4kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1，鍛件輪廓尺寸（直徑方向）＞120～180mm，故長(zhǎng)度方向偏差為（+1.2；-0.6）mm. 長(zhǎng)度方向的余量查《工藝手冊(cè)》表2.2-25，其余量值規(guī)定為1.7～2.2mm,現(xiàn)取2.0mm。
3.M8螺紋孔 參照《工藝手冊(cè)》表2.3-20確定M8螺紋的底孔直徑為Φ7。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序3：銑20mmx61mmx2.5mm臺(tái)面。上偏差為0.2，下偏差為0。 采用高速鋼立銑刀，在wd=50mm,齒數(shù)z=5。則
ns= w dv p1000
= 50 20 1000′′pr/min=127.4r/min 現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書，查表，取 wn=125r/min,故實(shí)際切削速度為
V= 1000 w wndp= 1000 125 50′′pmm/min=19.6mm/min 當(dāng)wn=125r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量mf 應(yīng)為 wzmznff==0.08′5′125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有mf=50mm/min 切削工時(shí)：由于銑刀的直徑比工作表面窄，且是兩面，所以一刀就不可以銑完整個(gè)工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程 lll++=l3=330mm,所以得出切削工時(shí)
mt= m fl3= 50 330mm/min=6.6mm/min
工步2：精銑，fz=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊(cè)》表3-3） 切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定v=35m/min 采用高速鋼立銑刀，在wd=50mm,齒數(shù)z=8。則
ns= w dv p1000
= 50 35 1000′′pr/min=223r/min 現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書，查表，取 wn=210r/min,故實(shí)際切削速度為
V= 1000 w wndp= 1000 210 50′′pmm/min=32.97mm/min 當(dāng)nw=210r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量mf 應(yīng)為 mf=wzznf=0.08′8′210mm/min=134.4mm/min 查表知，剛好有mf=130mm/min 切削工時(shí)：行程和粗加工一樣 mt= m fl3= 130 330mm/min=2.53mm/min
第3章 專用夾具設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)主旨
本夾具主要用來(lái)銑20mmx61mmx2.5mm臺(tái)面，加工到工序時(shí)，后面的工序與本工序并沒有多大的技術(shù)要求。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
（1）問題的提出 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具，經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)工序6銑削半圓筒外側(cè)面的夾具。 本工序的加工要求為：保證側(cè)面到中心距離為34mm，上偏差+1.6，下偏差+0.6。 未淬硬鋼實(shí)心毛坯上銑削的經(jīng)濟(jì)精度為IT11~12，表面粗糙度為Ra=12.5mm，在銑削夾具上加工時(shí)適當(dāng)控制切削用量，可保證面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。 （2）夾具設(shè)計(jì) 1）定位方案及定位元件的確定與設(shè)計(jì) ○1定位方案的確定 根據(jù)工序加工的要求，我將定位方案確定如下： 以底面為主要定位基準(zhǔn)，限制3個(gè)自由度，以圓柱銷，限制2個(gè)自由度，已削邊銷，限制1個(gè)自由度。本方案是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計(jì)制造，裝卸工件比較方便，夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。 ○2定位元件的設(shè)計(jì) 由零件圖可知，所銑的20臺(tái)面與零件中心孔軸線有尺寸要求，可以用中心凸臺(tái)定位，限制1個(gè)自由度，夾具的定位心軸限制4個(gè)自由度。 ○3定位誤差計(jì)算 夾具的主要定位元件為定位心軸。所以該定位心軸的尺寸公差現(xiàn)規(guī)定為本零件在工作時(shí)相配的尺寸公差相同。 ○4夾緊力的計(jì)算 本工件采用立銑的方式，因此根據(jù)《夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-7可得， 切削力pxKDfP7 .0667= D——銑刀直徑 f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) Kp——修正系數(shù) 查表1-2-8可得，Kp=0.4 pxKDf P7 .0667==667×4×0.360.7×0.4=522N 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得，摩擦因數(shù)22.0=m 理論夾緊力
F= N NPx 5.237222 .0522?=m 實(shí)際夾緊力FK=F×K K——安全系數(shù)。 對(duì)于該工件的加工，安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： K=1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.3 實(shí)際夾緊力FK=2372.5×1.3=3084.25N 取實(shí)際夾緊力FK=3.5 K.
參考文獻(xiàn)
1. 吳拓:《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》書 第二版 ：機(jī)械工業(yè)出版社,2010
2. 陳于萍 權(quán)高曉康: 《互換性與測(cè)量技術(shù)》 第二版 高等教育出版社,2004
3. 蘭建設(shè)：《機(jī)械制造工藝與夾具》 機(jī)械工業(yè)出版社,2004
4. 惲達(dá)明：《金屬切削機(jī)床》 機(jī)械工業(yè)出版社,2005 5.陸劍中 周志明：《金屬切削原理與刀具》 機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1（重?。?
6.田培棠 石曉輝煌 米林：《夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 國(guó)防工業(yè)出版社，2011,1
致謝
本文是在論文指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，對(duì)其現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)有了很大的了解。 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)零件的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。
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