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課程設計說明書
課程名稱：機械制造課程設計
設計題目：左擺動杠桿制造工藝及夾具設計
院系：機械學院機械工程及自動化
班級：機自0802班
姓名：魏中漢（0401080212）
指導教師：章軍
設計時間：2011年6月27日至7月8日
摘 要 1
1、左擺動杠桿的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2
1.1、左擺動杠桿的用途 2
1.2、左擺動杠桿的技術(shù)要求： 3
1.3、審查左擺動杠桿的工藝性 3
1.4、確定左擺動杠桿的生產(chǎn)類型 3
2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 4
2.1、選擇毛胚 4
2.2、確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 4
2.2.1、公差等級 4
2.2.2、左擺動杠桿鍛造毛坯尺寸工差及加工余量 4
2.2.3、繪制左擺動杠桿毛坯簡圖 5
3、擬定左擺動杠桿工藝路線 5
3.1、定位基準的選擇 5
3.1.1、精基準的選擇 5
3.2.2、粗基準的選擇 5
3.2 、表面加工方法的確定 6
3.3、加工階段的劃分 6
3.4、工序的集中與分散 6
3.5、工序順序的安排 7
3.5.1、機械加工工序 7
3.5.2、熱處理工序 7
3.6、確定工藝路線 7
4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 8
5、切削用量、時間定額的計算 9
5.1、切削用量的計算 15
5.1.1、鉆孔工步 15
5.1.2、 粗鉸工步 15
5.1.3、精鉸工步 15
5.2、時間定額的計算 16
5.2.1、基本時間tj的計算 16
5.2.2、輔助時間ta的計算 16
5.2.3、其他時間的計算 16
5.2.4、單件時間tdj的計算 17
6、夾具設計 17
6.1、提出問題 18
6.2、設計思想 18
6.3、夾具設計 19
6.3.1、定位分析 19
6.3.2、切削力及夾緊力的計算 19
6.3.3、夾具操作說明 21
6.3.4、確定導向裝置 21
7、體會與展望 21
8、參考文獻 23
摘 要
這次設計的是左擺動杠桿。包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定左擺動杠桿的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術(shù)基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位
就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次實際的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
1、左擺動杠桿的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
左擺動杠桿零件圖
1.1、左擺動杠桿的用途
杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力（用力點、支點和阻力點）的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數(shù)式表示為F1? L1=F2?L2。式中，F(xiàn)1表示動力，L1表示動力臂，F(xiàn)2表示阻力，L2表示阻力臂。從上式可看出，欲使杠桿達到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。
1.2、左擺動杠桿的技術(shù)要求：
該左擺動杠桿的各項技術(shù)要求如下表所示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等級
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
左擺動杠桿上側(cè)面
24
IT8
3.2
左擺動杠桿左端面
100
IT13
3.2
左擺動杠桿中端面
55
IT13
3.2
左擺動杠桿上端面
28
IT13
3.2
左擺動杠桿上孔
φ15
IT8
1.6
左擺動杠桿中孔
φ12
IT8
1.6
左擺動杠桿下孔
φ6
IT7
1.6
M10螺紋孔
φ9
IT13
12.5
φ12孔
φ12
IT13
12.5
φ12盲孔
φ12
IT13
12.5
8mm槽
8
IT7
1.6
2mm槽
2
IT13
12.5
1.3、審查左擺動杠桿的工藝性
該左擺動杠桿結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般的杠桿類零件。主要加工表面有左擺動杠桿左、右端面，上端面，其次就是φ15孔及φ12孔和φ6孔，φ15、φ12、φ6孔的加工端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。
1.4、確定左擺動杠桿的生產(chǎn)類型
依設計題目知：Q=3000件/年，m=1件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式得：
N=3000臺/年*1件/臺*（1+3%+0.5%）=3105
左擺動杠桿重量為0.9kg，可知，左擺動杠桿屬輕型零件；由表4-2知，此左擺動杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。
2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖
2.1、選擇毛坯
左擺動杠桿在工作過程中承受沖擊載荷及各種應力，毛坯需選用鍛件才滿足工作要求。該左擺動杠桿的輪廓尺寸不大，形狀亦不是很復雜，故采用模鍛。
2.2、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量
由表4-1至表4-3可知，可確定毛胚的尺寸公差及機械加工余量。
2.2.1、公差等級
由左擺動杠桿的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為CT=9。
2.2.2、左擺動杠桿鍛造毛坯尺寸，機械加工余量及公差
項目
機械加工余量/mm
尺寸公差/mm
毛坯尺寸/mm
備注
左擺動杠桿上側(cè)面
1
1
25-0.50.5
表4-1至表4-3
左擺動杠桿左端面
1+0.7=1.7
2.5
92.06-1.251.25
表4-1至表4-3
左擺動杠桿中端面
1+0.7=1.7
2
57.49-11
表4-1至表4-3
左擺動杠桿上端面
1+0.7=1.7
1.6
31.4-0.80.8
表4-1至表4-3
φ12孔
12
1.7
0
表4-1至表4-3
φ15孔
2*2=4
1.7
11 -0.850.85
表4-1至表4-3
φ12孔
12
1.7
0
表4-1至表4-3
M10mm螺紋孔
10
1.7
0
表4-1至表4-3
φ6孔
6
1.7
0
表4-1至表4-3
φ12盲孔
2*2=4
1.7
8-0.850.85
表4-1至表4-3
8mm槽
2*4=8
0.5
0
表4-1至表4-3
2mm槽
2*1=2
0.5
0
表4-1至表4-3
2.2.3、繪制左擺動杠桿毛坯簡圖
3、擬定左擺動杠桿工藝路線
3.1、定位基準的選擇
3.1.1、精基準的選擇
根據(jù)該左擺動杠桿零件的技術(shù)要求，選擇左擺動杠桿左端面和φ12孔作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”原則。φ12孔的軸線是設計基準，選用其作竟基準定位左擺動杠桿兩端面，實是現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。選用左擺動杠桿右端面作為精基準同樣遵循了“基準重合”原則，因為該左擺動杠桿在軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準。
3.2.2、粗基準的選擇
作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇左擺動杠桿左中上三個端面作為基準，使用專用夾具加工直徑15,12,6的要求較高的三個孔，以提高效率。采用左擺動杠桿右端面作為粗基準加工左端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。
3.2 、表面加工方法的確定
根據(jù)左擺動杠桿零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/um
加工方案
備注
上側(cè)面
IT8
12.5
粗銑
表4-5至表4-7
左端面
IT13
3.2
粗銑-精銑
表4-5至表4-7
中端面
IT13
3.2
粗銑-精銑
表4-5至表4-7
上端面
IT13
3.2
粗銑-精銑
表4-5至表4-7
φ12孔
IT8
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表4-5至表4-7
φ15孔
IT8
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表4-5至表4-7
φ6孔
IT7
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表4-5至表4-7
φ12孔
IT13
12.5
鉆—粗鉸
表4-5至表4-7
M10孔
IT13
12.5
鉆-粗鉸
表4-5至表4-7
φ12盲孔
IT13
12.5
鉆-粗鉸
表4-5至表4-7
8mm槽
IT13
1.6
粗銑-精銑
表4-5至表4-7
2mm槽
IT13
12.5
粗銑
表4-5至表4-7
3.3、工序的集中與分散
選用工序集中原則安排左擺動杠桿的加工工序。該左擺動杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。
3.4、工序順序的安排
3.4.1、機械加工工序
（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——左擺動杠桿左端面和φ12孔。
（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原則，先加工左擺動杠桿中端面，再加工M10孔。
3.4.2、熱處理工序
加工之前進行時效處理。
3.4.3、輔助工序
在基本型面工序加工完后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。
綜上所述，該左擺動杠桿工序的安排順序為：鍛件毛坯——實效處理——基準加工——粗精加工——輔助工序——入庫。
3.5、確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了左擺動杠桿的工藝路線。
工序號
工序名稱
機床設備
刀具
量具
010
時效處理
020
粗銑左擺動杠桿兩側(cè)面面
立式銑床X51
端銑刀
游標卡尺
030
粗、精銑左擺動杠桿左端面
立式銑床X51
端銑刀
游標卡尺
040
粗、精銑左擺動杠桿中端面
立式銑床X51
端銑刀
游標卡尺
050
粗、精銑上平面 Ra=3.2m
立式銑床X51
端銑刀
游標卡尺
060
鉆孔φ12mm，鉆孔φ15mmRa=1.6m鉆孔φ6mm
立式鉆床Z525
麻花鉆、鉸刀
內(nèi)徑千分尺
卡尺、塞規(guī)
070
鉆孔φ12mm
立式鉆床Z525
麻花鉆、鉸刀
卡尺、塞規(guī)
080
攻螺紋M10mm
立式鉆床Z525
絲錐
卡尺、塞規(guī)
090
鉆、鉸φ12盲孔
立式鉆床Z525
麻花鉆、錐度鉸刀
游標卡尺
100
粗、精銑槽8mm，銑2mm槽
立式銑床X51
鋸片銑刀
游標卡尺
110
去毛刺
鉗工臺
平銼
120
清洗
清洗機
130
終檢
塞規(guī)、卡尺、百分表等
4、加工余量、工序尺寸和公差的確定
工序20.粗銑左擺動杠桿兩側(cè)面。
確定粗、精銑左擺動杠桿左端面的加工余量、工序尺寸和公差
由表4-32可查得粗銑的加工余量是1.0mm；查表4-7可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：粗銑IT9。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定工步的公差值為，粗銑：+0.087
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：粗銑1前26+0.493 ，粗銑1前2,5+0.493
工序30.粗、精銑左擺動杠桿左端面。
確定粗、精銑左擺動杠桿左端面的加工余量、工序尺寸和公差
由表4-32可查得粗銑的加工余量是1.0mm；精銑的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：粗銑IT9，精銑IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精銑： +0.035；粗銑：+0.087
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：精銑前 97.73+0.198 粗銑前92.06+0.493
對上端面的影響是精銑前 30.4+0.035 粗銑前31.4+0.087
工序40. 左擺動杠桿中端面。
確定粗、精銑左擺動杠桿中端面的加工余量、工序尺寸和公差
由表4-32可查得粗銑的加工余量是1.0mm；半精銑的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：粗銑IT9，精銑IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為精銑： +0.030；粗銑：+0.074
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：精銑前 57.03+0.014 粗銑前57.49+0.041。
對上端面的影響是精銑前 28.7+0.030 粗銑前29.7+0.074。
工序50. 左擺動杠桿上端面。
確定粗、精銑左擺動杠桿上端面的加工余量、工序尺寸和公差
由表4-32可查得粗銑的加工余量是1.0mm；半精銑的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：粗銑IT9，精銑IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為：精銑： +0.021；粗銑：+0.052
銑削上端面，對上端面尺寸沒有影響。對左端面和中端面有影響
對左端面的影響是 精銑前： 100.7+0.021；粗銑前：101.7+0.052
對中端面的影響是 精銑前： 55.7+0.021；粗銑前：56.7+0.052
工序60. 鉆-鉸-精鉸φ12孔。
確定鉆-鉸-精鉸φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，精鉸余量Z精鉸=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm；鉆孔余量Z鉆=11.8mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT9；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.018mm;粗鉸：0.043mm；鉆：0.18mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：φ12.0+0.018mm；粗鉸：φ11.95+0.043mm；鉆：φ11.800+0.18mm。它們的相互關(guān)系如下圖所示。
鉆-鉸-精鉸φ15孔
確定鉆-鉸-精鉸φ15孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，精鉸余量Z精鉸=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm；鉆孔余量Z鉆=14.8mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT9；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.018mm;粗鉸：0.043mm;鉆：0.18mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：φ15.0+0.015mm；粗鉸：φ14.95+0.058mm；鉆：φ14.800+0.15mm。
鉆-鉸-精鉸φ6孔。
確定鉆-鉸-精鉸φ6孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，精鉸余量Z精鉸=0.04mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.1mm；鉆孔余量Z鉆=5.86mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.012mm;粗鉸：0.048mm;鉆：0.12mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：φ6.0+0.012mm；粗鉸：φ5.96+0.048mm；鉆：φ5.86+0.12mm。
工序70. 鉆-粗鉸φ12孔。
確定鉆-鉸-精鉸φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm；鉆孔余量Z鉆=11.85mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，粗鉸：IT9；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，粗鉸：0.043mm；鉆：0.18mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為粗鉸：φ12+0.043mm；鉆：φ11.85+0.18mm。
工序080. 鉆M10孔φ9，攻螺紋M10。
確定鉆-粗鉸φ9孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm；鉆孔余量Z鉆=8.85mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，粗鉸：IT9；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，：0.036mm;鉆：0.15mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：粗鉸：
φ9+0.036mm；鉆：φ8.85+0.15mm。
然后攻螺紋M10mm。
工序090. 鉆-鉸φ12盲孔。
確定鉆-鉸-精鉸φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表4-27可查得，精鉸余量Z精鉸=0.05mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.15mm；鉆孔余量Z鉆=11.8mm。查表4-5可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT7；粗鉸：IT9；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.018mm;粗鉸：0.043mm;鉆：0.18mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：
φ12.0+0.018mm；粗鉸：φ11.95+0.043mm；鉆：φ11.800+0.18mm。
工序100. 粗，精銑8mm槽；粗，精銑2mm槽。
確定粗、精銑8mm和2mm槽的加工余量、工序尺寸和公差
由表4-32可查得；精銑的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：粗銑IT9，精銑IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為精銑： +0.030；
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：精銑前 7.3+0.03 粗銑前0。
銑2mm槽，精銑前是1.7+0.03，粗銑前0。
5、切削用量、時間定額的計算
5.1銑左端面
5.1.1 粗銑工步
硬質(zhì)合金端銑刀銑削用量選擇
1．選擇刀具
1）根據(jù)表4—75至表4—79，選擇YG6硬質(zhì)合金刀片。
根據(jù)表 4—76，銑削深度 ap≤4mm時，端銑刀直徑d0為 80mm,ae為60mm。但已知銑削寬度 ae為 24mm，故應根據(jù)銑削寬度 ae≤90mm，選擇d0= 100mm。由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀，故齒數(shù)Z=10（表3.16）。
2）銑刀幾何形狀（表3．2）：由于δb≤800MPa，故選擇。kr=60°，kre=30°，kr′＝5°，α0=8°,α0′=10°λs= -15°，γ0= -5°。
2．選擇切削用量
1）決定銑削深度ap由于加工余量不大，故可在一次大刀內(nèi)切完，則
a p=h＝1mm
2）決定每齒進給量fz采用不對稱端銑以提高進給量。根據(jù)表 3.5，當使用 X51銑床功率為4.5kw時，
fz= 0.09～ 0.18mm／z
但因采用不對稱端銑，故取
fz= 0.18mm／z
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命根據(jù)表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 0.8mm；
由于銑刀直徑d0= 100mm，故刀具壽命T=180min（表3．8）。
4）決定切削速度vc。和每分鐘進給量vf 切削速度vc可根據(jù)表3．27中的公式計算，也可直接由表中查出。
根據(jù)表 3．13，當d0= 100mm， z＝ 10， ap≤5mm，fz≤0.1mm／z時， vt= 124m／min，nt＝395r／min，vft＝316mm／min。
各修正系數(shù)為： k MV=kMN＝k Mv＝1.25
ksv=ksn＝ ksvf＝ 0.8
故 vc=vtkv=124×1.25×0.8m/min＝124m/min
n＝ ntkn= 395 ×1.25×0.8r／min＝ 395r／min
vf＝ vftkvt＝ 316×1.25×0.8mm/min= 316mm/min
根據(jù) X51型立銑說明書（表 3． 30）選擇
nc＝380r／min，vfC＝320mm／min
因此實際切削速度和每齒進給量為
vc == 3.14 ×100×380/1000m/min=119.3m/min
fzc==320/380×10mm/z=0.08mm/z
5）校驗機床功率根據(jù)表 3．23，當δb＝ 560～ 1000MPa， ae≤90mm， ap≤4mm， d0＝100mm， z=10， vf＝320mm／min，近似為
Pcc＝2.3kw
根據(jù)X51型立銑說明書，機床主軸允許的功率為
PcM＝ 4.5 × 0.75kw＝3.375kw
故Pcc＜PcM，因此所選擇的切削用量可以采用，即
ap=2mm，vf＝320mm／min，n=380r／min，vc＝119.3m／min，fz=0.08mm／z, f=0.8mm/r。
6）計算基本工時
tm =
式中，L＝ l＋ y十Δ， l＝ 100。不對稱安裝銑刀，入切量及超切量 y十Δ
=40mm，則 L＝（40＋ 100）mm＝140mm，故
tm = 140/320=0.44min
5.1.2 精銑工步
硬質(zhì)合金端銑刀銑削用量選擇
1．選擇刀具
1）根據(jù)表4—75至表4—79，選擇YG6硬質(zhì)合金刀片。
根據(jù)表4—76，銑削深度 ap≤4mm時，端銑刀直徑d0為 80mm,ae為60mm。但已知銑削寬度 ae為 24mm，故應根據(jù)銑削寬度 ae≤90mm，選擇d0= 100mm。由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀，故齒數(shù)Z=10（表3.16）。
2）銑刀幾何形狀（表3．2）：由于δb≤800MPa，故選擇。kr=60°，kre=30°，kr′＝5°，α0=8°,α0′=10°λs= -15°，γ0= -5°。
2．選擇切削用量
1）決定銑削深度ap由于加工余量不大，故可在一次大刀內(nèi)切完，則
a p=h＝2mm
2）決定每齒進給量fz采用不對稱端銑以提高進給量。根據(jù)表 3.5，當使用 X51銑床功率為4.5kw時，
fz= 0.09～ 0.18mm／z
但因采用不對稱端銑，故取
fz= 0.18mm／z
3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命根據(jù)表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 0.8mm；
由于銑刀直徑d0= 100mm，故刀具壽命T=180min（表3．8）。
4）決定切削速度vc。和每分鐘進給量vf 切削速度vc可根據(jù)表3．27中的公式計算，也可直接由表中查出。
根據(jù)表 3．13，當d0= 100mm， z＝ 10， ap≤5mm，fz≤0.1mm／z時， vt= 124m／min，nt＝395r／min，vft＝316mm／min。
各修正系數(shù)為： k MV=kMN＝k Mv＝1.25
ksv=ksn＝ ksvf＝ 0.8
故 vc=vtkv=124×1.25×0.8m/min＝124m/min
n＝ ntkn= 395 ×1.25×0.8r／min＝ 395r／min
vf＝ vftkvt＝ 316×1.25×0.8mm/min= 316mm/min
根據(jù) X51型立銑說明書（表 3． 30）選擇
nc＝380r／min，vfC＝320mm／min
因此實際切削速度和每齒進給量為
vc == 3.14 ×100×380/1000m/min=119.3m/min
fzc==320/380×10mm/z=0.08mm/z
5）校驗機床功率根據(jù)表 3．23，當δb＝ 560～ 1000MPa， ae≤90mm， ap≤4mm， d0＝100mm， z=10， vf＝320mm／min，近似為
Pcc＝2.3kw
根據(jù)X51型立銑說明書，機床主軸允許的功率為
PcM＝ 4.5 × 0.75kw＝3.375kw
故Pcc＜PcM，因此所選擇的切削用量可以采用，即
ap=2mm，vf＝320mm／min，n=380r／min，vc＝119.3m／min，fz=0.08mm／z, f=0.8mm/r。
6）計算基本工時
tm =
式中，L＝ l＋ y十Δ， l＝ 86。不對稱安裝銑刀，入切量及超切量 y十Δ
=40mm，則 L＝（40＋ 100）mm＝140mm，故
tm = 140/320=0.44min
（粗，精銑其他面與上述計算類似）。
5.2鉆-鉸-精鉸φ12孔
5.2.1、切削用量的計算
5.2.1.1、鉆孔工步
1）背吃刀量的確定 取ap=11.8mm.
2) 進給量的確定 由表4-64，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.1mm/r。
3）切削速度的計算 由表4-46，切削速度v選取為22m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=897.6 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=960 r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=25.6 m/min。
5.2.1.2、 粗鉸工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.15mm。
2) 進給量的確定 由表4-70，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.4mm/r。
3）切削速度的計算 由表4-70，切削速度v選取為2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=53 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=3.7 m/min。
5.2.1.3、精鉸工步
1）背吃刀量的確定 取ap=0.05mm。
2) 進給量的確定 由表4-70，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3mm/r。
3） 切削速度的計算 由表4-70，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=106.2r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度為v=3.14nd/1000=5.3m/min。
5.2.2、時間定額的計算
5.2.2.1、基本時間tj的計算
（1） 鉆孔工步
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得tj =
式中l(wèi)=18mm；l2=0mm；
l1=D/2*cotkr+(1~2)=11.8/2*cot54+1mm=5.3mm；
f=0.1mm/r；n=680mm/r。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間為20.6s。
（2） 粗鉸工步
根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（11.95-11.8）/2=0.075的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。
（3） 精鉸工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（15-14.95）/2=0.025的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=12mm; f=0.4 mm/r; n=140 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=36s。
5.2.2.2、輔助時間ta的計算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：
鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.15x20s=3.0s;
粗鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x42s=6.3s;
精鉸工步的輔助時間為：ta=0.15x36s=5.4s;
5.2.2.3、其他時間的計算
除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結(jié)時間。由于左擺動杠桿的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6%x(20s+3.0s)=1.38s;
粗鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s;
精鉸工步的其他時間為：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;
5.2.2.4、單件時間tdj的計算
這里的各工序的單件時間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=20s+3.0s+1.38s=24.38s;
粗鉸工步tdj粗鉸=42s+6.3s+2.90s=51.20s;
精鉸工步tdj精鉸=36s+5.4s+2.48s=43.88s;
因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=24.38s+51.20s+43.88s=119.46s。
將上述零件工藝規(guī)程設計的結(jié)果，填入工藝文件。
（加工其他孔的時間與上述計算類似）
6、夾具設計
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
6.1、提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，一個短銷限制2個自由度，一個支撐釘限制1個自由度。
（2）怎樣夾緊；設計夾具由手動螺旋快速夾緊機構(gòu)和固定手柄壓緊螺釘夾緊工件。
（3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過鉆套與工件之間的間隙排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
6.2、設計思想
設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構(gòu)密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對φ12孔進行加工，這個孔尺寸精度要求為IT9，表面粗糙度Ra12.5，鉆、粗鉸以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。
6.3、夾具設計
6.3.1、定位分析
（1）定位基準的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工φ12孔時，采用左擺動杠桿左端面和φ15孔內(nèi)圓柱面作為定位基準。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.050mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0355mm
6.3.2、切削力及夾緊力的計算
刀具：Φ11.8的麻花鉆，Φ12鉸刀。
①鉆孔切削力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，得鉆削力計算公式：
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度：18mm
S───每轉(zhuǎn)進給量： 0.1mm
D───麻花鉆直徑： Φ11.8mm
HB───布氏硬度：55HRC
所以
=720（N）
鉆孔的扭矩：
式中 S───每轉(zhuǎn)進給量, 0.1mm
D───麻花鉆直徑, Φ11.8mm
HB───布氏硬度，55HRC
=2478(N·M)
②鉸孔時的切削力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，得鉆削力計算公式：
式中 P───切削力
t───鉆削深度： 18mm
S───每轉(zhuǎn)進給量： 0.4mm
D───鉸孔鉆直徑： Φ12mm
HB───布氏硬度：55HRC
所以
= 5.0（N）
鉸孔的扭矩：
式中 t───鉆削深度： 18mm
S───每轉(zhuǎn)進給量： 0.4mm
D───鉸刀直徑： Φ12mm
HB───布氏硬度：55HRC
=9.3（N·M）
③鉆孔夾緊力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，查得工件以一個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式：
式中 φ───螺紋摩擦角
───平頭螺桿端的直徑
───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù)：0.16
───螺桿直徑
───螺紋升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄長度
則所需夾緊力
=766（N）
其他兩個孔的相關(guān)計算以此類推。
根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。6.3.3．夾具裝配圖
6.3.4、夾具操作說明
此次設計的夾具夾緊原理為：左端面為定位基準，和三個支撐釘構(gòu)成六點定位，為在加工中穩(wěn)定，在兩個方向用螺栓手柄壓緊操作簡單，用鉆套引導刀具進行加工。
定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。
6.3.5、確定導向裝置
本工序要求對被加工的三個孔依次進行鉆、鉸的加工，最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=2d=3×12=36mm，排泄空間h（1）=20mm；h（2）=15， h（2）=15。
7、體會與展望
通過將近兩個星期的學習，通過老師的指導和自己的努力，終于完成了這個項目，課程設計作為《機械制造基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。
本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我運用了基準選擇、機床選用等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。
經(jīng)過這三個星期的設計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟，學會了查找相關(guān)手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。
總之，這次設計使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。
由于個人能力有限，所學知識還不能完全掌握，設計中還有許多錯誤和不足，請各位老師和同學們多多斧正。
通過這兩個星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。
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