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哈爾濱理工大學課程設計
機械制造技術課程設計說明書
設計題目： 制定錐軸的加工工藝
設計鉆6×Φ9孔的夾具
專 業(yè)： 機電一體化技術
班 級： 機電11--2
學 號： 1130320234
姓 名： 張斌
指導教師： 張學偉
機械工程系
2013年11月18日
目錄
第1章 零件分析 2
1.1 零件的作用 2
1.2 零件的工藝分析 2
第2章 工藝規(guī)程設計 3
2.1 確定毛坯的制造形式 3
2.2 基面的選擇 3
2.3 制定工藝路線 4
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
2.5 確定切削用量及基本工時 5
第3章 專用夾具設計 14
3.1設計主旨 14
3.2夾具設計 14
3.2.1定位基準的選擇 14
3.2.2切削力和加緊力計算 14
3.2.3定位誤差分析 15
3.2.4卡具設計及操作的簡要說明 15
課程設計心得體會 16
參考文獻 17
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1
哈爾濱理工大學課程設計
第1章 零件分析
1.1 零件的作用
本次題目為——錐軸的夾具設計，錐軸形狀和尺寸如圖所示。從圖中可以看出，在錐面上加有了一串螺旋油槽，自然為潤滑所設計，錐軸的一個裝配特點就是他的預緊力非常的大，而且越卡越緊，如果在錐面安裝的配件需要處于旋轉狀態(tài)，則必須進行潤滑。綜合可看，此錐軸的作用主要在于裝緊及其帶動工件旋轉。
1.2 零件的工藝分析
由圖可以看出，此零件需要進行，車、鉆、銑、磨、攻螺紋等多種加工工藝，而且相互之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
1、以中心軸為基準加工兩個端面
2、以中心軸為基準車削外圓，分別為Ф90、Ф50、Ф30，還有一個錐度為10°的錐面
3、以中心軸為基準，鉆削通油孔和固定孔，分別為6×Ф13、Ф8、Ф16、Ф3
4、以小端面為基準鉆削孔2×Ф10
5、在錐面上銑Ф3的半開油槽，而且需和Ф8油孔相通
6、以中心軸為基準銑倒角C1.5和C1
7、表面磨削，粗糙度分別為Ra=0.4um和Ra=0.8um
8、以中心軸為基準攻螺紋M30×2
由以上分析可知，對于眾多加工工藝而言，可以先加工一些表面，然后借助于專用夾具加工其余表面和一些工藝孔和槽等，并且保證他們之間的位置精度要求。
第2章 工藝規(guī)程設計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為35鋼?？紤]到錐軸在旋轉過程中要經(jīng)常加速及正、反旋轉，零件在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于為中批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用鍛模。對于提高生產(chǎn)效率、保證加工質量也是有利的。
鍛造后應安排時效處理，以消除殘余的鍛造應力，防止在機械加工過程中出現(xiàn)變形情況。
2.2 基面選擇
定位基準就是工件上直接與機床或夾具的定位元件相接觸的點線面。基準的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確、合理，可以保證加工質量，提高生產(chǎn)效率，否則，就會使加工工藝路線問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。
選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)的工序提供精基準。選擇粗基準的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮怎樣保證不加工面與加工面間的尺寸及相互位置要求。這兩個要求常常是不能兼顧的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應選加工余量最小的面為粗基準（這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ90外圓柱面和端面作為粗基準。在車床上用帶有子口的三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個自由度，達到完全定位。所以對于本零件可以先以錐軸右端小端面的外圓及φ30的右端面作為粗基準。
選擇精基準主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工序一 鍛造毛壞；
工序二 時效處理；
工序三 粗車外圓φ90 、φ50、φ30
工序四 車端面
工序五 精車外圓 φ90 、φ50、φ30
工序六 鉆孔6×φ13、和φ9
工序七 鉆孔φ16、φ8兩個油孔
工序八 以小端面為基準鉆孔2×φ10
工序九 銑油槽R1.5
工序十 車削螺紋M30×2
工序十一 磨削外圓
工序十二 終檢
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
外圓表面（φ90） 考慮其零件外圓表面為粗加工表面，所以外圓表面為鍛造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鍛造而成。
車削加工余量為： 粗車 2mm 精車 0.7mm
工序尺寸加工余量： 鉆孔 2mm 擴孔0.125mm 鉸孔0.035mm 精鉸 0.003mm，其他尺寸鑄造得到
內孔為了節(jié)省材料，取φ25孔已鑄成孔長度余量為2，鑄成孔半徑為23mm。 工序尺寸加工余量： 粗鏜φ23mm孔至φ24mm余量為1mm 半精 、細鏜至φ40mm，表面粗糙度達到1.6um
外輪廓余量2mm
由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。
2.5 確定切削用量及基本工時
一、粗、精銑φ90上端面
機床：X62型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=1mm 所以銑削深度=1
每齒進給量：查表2.1-85，取銑削速度：查表2.1-85，取。
機床主軸轉速：
，
按照表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)表2.1-85,
工步輔助時間為：1.23min
二、粗、鉆、擴、鉸、精鉸φ16孔
工件材料為35，硬度200HBS?？椎闹睆綖?6mm，表面粗糙度3.2。加工機床為Z535立式鉆床。鉆頭為?16mm標準高速鋼麻花鉆。
鉆?16mm孔
確定鉆削用量
（1）決定進給量
根據(jù)表3.4-1可查出f=0.47~0.57mm/r,由于孔深和孔徑之
l/d=85/25=3.86。
，故mm/r.
查Z535型立式鉆床說明書，取。
根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量??。機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表3.4-4，允許的進給量。
由于選擇的進給量遠遠小于，故所選可用
（2）確定切削速度V、軸向力F、轉矩T以及切削功率，用不同刀具材料進行鉆、擴、鉸孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件，可直接在表3.4-15中用插入法計算得：
，F(xiàn)=4732N
T=51.69，=1.25kw
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對結果進行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)，故
查Z535型機床說明書，取。實際切削速度為
。
由表3.4-11，切削力及轉矩的修正系數(shù),故
（3）校驗機床功率 切削功率
=
機床有效功率為
（由Z535型機床說明書查出）
由于，故選擇的鉆削用量可用，即
相應地
擴孔
擴孔鉆
選用?24.5標準高速鋼擴孔鉆。
確定擴孔切削用量
確定進給量
根據(jù)表3.4-5，取。
根據(jù)機床Z535型說明書，取。
確定切削速度
根據(jù)表3.4-34.取。
由于切削速度與上表不同，切削速度尚需乘以修正系數(shù)
故
根據(jù)Z535機床說明書，取n=275r/min。實際擴孔速度
3鉸孔
鉸刀 選用?25標準高速鋼鉸刀。
確定鉸孔切削用量
一確定進給量 根據(jù)表3.4-6查出，，按該表注4，進給量取小值。
按Z535機床說明書取。
二 切削速度 根據(jù)表3.4-40查出取
切削速度修正系數(shù)由表3.4-9查出
故
根據(jù)Z535機床說明書，取n=100r/min,實際鉸孔速度
4各工序實際切削用量
根據(jù)以上計算，實際切削用量如下：
鉆孔：
擴孔：
鉸孔：
5基本工時計算
鉆孔：
擴孔：
鉸孔：
三、粗精銑錐形外輪廓
機床：X62型立式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數(shù)Z=25，為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=0.5mm
銑削深度=1mm
每齒進給量：表2.4-73，取銑削速度：參照表2.4-81，取
機床主軸轉速：
，
取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知 =65mm
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間=0.31mm
工步輔助時間為：2.07min
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。
鉆φ10㎜孔：
莫式圓錐2號，d=10，L=175，根據(jù)《工藝手冊》表3.1-10β=30，2φ=118°，ψ=40，當20㎜，鉆頭后刀面磨損極限值為0.8㎜，耐用度T=60min。查《切削手冊》。表2.12
（1）背吃刀量：鉆孔時=5㎜
（2）進給量： f=（0.25～0.31）×0.75=0.18~0.23，f=0.2查《切削手冊》表2.7
（3）計算切削速度：
V =
式中：=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查《切削手冊》表2.31
所以
==1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72
V = ×0.72=11.24 m/min
==325
根據(jù)z3025機床標準主軸轉速，n=315，實際轉速為
===10.89m/min
（4）基本時間：
=
式中已知=42㎜，=12.13，=3㎜，f=0.2，n=315，所以孔的基本時間：
==0.9min
鉸孔φ10㎜
直柄機用鉸刀，L=151mm，d=10mm，查《工藝手冊》表3.1-16，T=40min查《切削手冊》。表2.12
（1）背吃刀量=0.125㎜
（2）進給量：f=0.65～1.4，按機床選取f=1.0
（3）計算切削速度
V =
式中：=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查《切削手冊》表2.31
所以
==0.66
V = ×0.66=5.78m/min
==153.3
根據(jù)z3025機床標準主軸轉速，n=200，實際轉速為
===7.54m/min
（4）基本時間
=
式中已知=42㎜，=2.6，=18㎜，f=0.63，n=200，所以孔的基本時間：
==0.313min
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填如機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片中。
第3章 專用夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，通常要設計專用夾具。
根據(jù)課程設計任務書，設計第六道工序——鉆6×φ13mm孔的鉆床專用夾具。
3.1設計主旨
本夾具主要用來鉆6×φ13mm孔，對孔進行預加工。
3.2夾具設計
在給定的零件中，對本序加工的主要考慮φ13mm內孔的位置相關尺寸。
3.2.1定位基準的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇法蘭盤圓柱外表面和端面為定位基準面，保證加工基準和設計基準重合，再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。
3.2.2切削力和加緊力計算
本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩
夾緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
3.2.3定位誤差分析
由于加工基準和設計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。
3.2.4卡具設計及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構。
課程設計心得體會
此次課程設計的基本目的在于鞏固和加深理論知識的掌握，培養(yǎng)我們綜合運用工藝知識能力。通過課程設計的環(huán)節(jié)，鍛煉了我們設計零件機械加工工藝規(guī)程的能力，掌握了加工方法及其機床、刀具、切削用量的選擇與應用，學會了使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準，以及繪制工序圖、制作工藝卡片等等。
通過本次課程設計，了解并認識了一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎。這也是難得的機會讓我們更好了解從原料到產(chǎn)品成型、完工的所有工序。
整個過程完成后使我深深體會到干任何事都必須要有耐心細致，說實話，課程設計真的有點累，當我一手清理自己的設計成果，回想起這兩周路程，一種少有的伴隨疲憊的成功喜悅。
最后，我要感謝指導老師對我們的耐心指導，老師孜孜不倦的教誨使得我們的設計得以順利完成。老師的指導使我們夠把理論知識和實踐操作有效的結合在一起，鍛煉了技能技術，同時也讓我發(fā)現(xiàn)了自身的不足之處。在以后的學習工作中，我還要繼續(xù)學習，不斷完善自身專業(yè)技術的不足，成長為一名優(yōu)秀技術人員。
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