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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目： 制定夾具座零件的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆 6*M8底孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)
班 級(jí)： 機(jī)電11-2班
學(xué) 號(hào)： 1130320228
姓 名： 楊鋒
指導(dǎo)教師： 張學(xué)偉
機(jī)械工程系
2013年11月15日
目錄
第1章 緒論 4
1.1課題背景 4
1.2目的 4
1.3夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn) 4
1.4夾具設(shè)計(jì)需保證的條件 5
1.5夾具的發(fā)展趨勢(shì) 5
1.6設(shè)計(jì)要求 5
1.7設(shè)計(jì)內(nèi)容 6
第2章 零件的分析 7
2.1零件的作用 7
2.2零件的工藝分析 7
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8
3.1確定毛坯的制造形式 8
3.2基面的選擇 8
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 8
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇 8
3.3制訂工藝路線 8
3.3.1工藝路線方案 8
3.4機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
3.5確立鉆孔用量及基本工時(shí) 10
3.5.1粗加工切削用量的選擇原則 11
3.5.2精加工時(shí)切削用量的選擇原則 12
3.6選擇切削用量 6
3.7選擇鉆頭標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 6
3.8鉆，擴(kuò)，鉸φ8孔 7
3.8.1選擇鉆頭 7
3.8.2選擇切削用量、確定進(jìn)給量 7
3.9.1確定切削速度 8
3.9.2加工工時(shí) 8
第4章 夾具設(shè)計(jì) 14
4.1定位基準(zhǔn)的選擇 14
4.2切削力及夾緊力的計(jì)算 14
4.3定位誤差分析 15
第5章 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 16
設(shè)計(jì)體會(huì) 17
參考文獻(xiàn) 18
第1章 緒論
1.1課題背景
制定夾具座的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆孔的鉆床夾具，運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，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)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。
1.2目的
課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次課程設(shè)計(jì)之后，我得到一次綜合性訓(xùn)練，我在想我能在多個(gè)方面得到鍛煉。就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)建設(shè)打一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教，本人將表示真誠(chéng)的感謝！
1.3夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)
1.夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
2.專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
3.“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來(lái)保證。夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
1.4夾具設(shè)計(jì)需保證的條件
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問(wèn)題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
1.5夾具的發(fā)展趨勢(shì)
1.發(fā)展通用夾具的新品種，由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.發(fā)展調(diào)整式夾具。
3.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
4.加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
5.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
6.采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。
1.6設(shè)計(jì)要求
1.制訂零件機(jī)械加工工藝，填寫機(jī)械加工工藝過(guò)程卡一張，設(shè)計(jì)夾具工序的工序卡一張；
2.設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具一套，繪制夾具裝配圖及零件圖；
3.編寫機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；
4.中批生產(chǎn)；
5.盡量選用通用設(shè)備。
1.7設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.繪制零件圖；
2.編制零件的加工工藝過(guò)程，并填寫加工工藝卡及工序卡各一張；
3.設(shè)計(jì)指定的工序夾具,繪制卡具裝配總圖,要求用計(jì)算機(jī)繪圖；
4.設(shè)計(jì)卡具的非標(biāo)零件圖，要求計(jì)算機(jī)繪圖；
5.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份,按畢業(yè)論文的格式打印文稿。
第2章 零件的分析
2.1零件的作用
題目所給的零件是夾具座，它位于鉆床內(nèi)。主要作用是用于支撐定位。
2.2零件的工藝分析
1.此工件共有六處加工孔，其間有一定位置要求：
（1）以端面為基準(zhǔn)定位。
（2）以底面為基準(zhǔn)的加工孔。
2.由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先以端面、底面為基準(zhǔn)定位，再進(jìn)行鉆孔。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1確定毛坯的制造形式
零件的材料為HT150，考慮到零件的幾何形狀，所以用鋼件的形式進(jìn)行毛坯的制造。
3.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得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。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取底面作為粗基準(zhǔn)，利用凸輪壓緊作主要定位面，限制6個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行鉆孔。
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)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，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
3.3制訂工藝路線
3.3.1工藝路線方案
工序 1鋼件
2粗銑底面
3粗銑端面
4精銑底面
5鉆、擴(kuò)、鉸6×φ8孔
6檢查
3.4機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
合理確定加工余量，對(duì)確保加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要的意義。余量確定過(guò)小，不能完全切除上道工序留在表面的缺陷和各種誤差，也不能補(bǔ)償本工序加工時(shí)工件的裝夾誤差；余量確定過(guò)大，不僅增加了機(jī)械加工量降低了生產(chǎn)率，而且浪費(fèi)原材料和能源，增加刀具等工具消耗，使加工成本升高。確定加工余量的方法：1經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法；2查表法；3分析計(jì)算法。
機(jī)械加工中毛坯尺寸與完工零件尺寸之差，稱為毛坯的加工余量（零件的表面如務(wù)須機(jī)械加工，則該表面上即無(wú)加工余量）。加工余量的大小，取決于加工過(guò)程中各個(gè)工步應(yīng)切除的金屬層厚度的總和，以及毛坯尺寸與規(guī)定的公稱尺寸之間的偏差數(shù)值。
查文獻(xiàn)【1】表12-1，毛坯的表面層厚度為1～4mm。
這里采用查表法，為了防止余量不夠而產(chǎn)生廢品，在查表所得的數(shù)的基礎(chǔ)上加大一些。
零件材料為45，毛坯重量1.12kg，生產(chǎn)類型中批量。
據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
鉆孔的加工余量及公差。
查《工藝手冊(cè)》表。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 4mm
擴(kuò)孔 0.125mm
鉸孔 0.035mm
精鉸 0mm
3其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
3.5確立鉆孔用量及基本工時(shí)
正確的選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的工具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有相當(dāng)重要的作用。
3.5.1粗加工切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時(shí)，要盡量保證較高的單位時(shí)間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進(jìn)給量F和切削深度αp）中，提高任何一項(xiàng)，都能提高金屬切削率。但是對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，切削深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度αp，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量F，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。
3.5.2精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時(shí)應(yīng)著重考慮，如何保證加工質(zhì)量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時(shí)，應(yīng)選用較小的切削深度αp和進(jìn)給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量。
3.6選擇切削用量
1.確定鉆孔深度 ：由于加工余量不大，可在二次走刀內(nèi)完成；
2為了保證加工精度，先鉆孔再鉸孔。
3.7選擇鉆頭標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表7 鉆頭最大磨損量為；由于鉆頭直徑8mm故耐用度
1.確定加工速度v和每秒鐘進(jìn)給量
切削速度由表13 ：d=40mm，，時(shí)，
，，。
各修正系數(shù)為：
，
。
根據(jù)X52k型立銑床說(shuō)明書（表24）選擇，
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量
2.計(jì)算基本工時(shí)，，式中 ， ，由表20 不對(duì)稱安裝鉆頭切削量及超切削量，，故 t=48s。
3.8鉆，擴(kuò)，鉸φ9孔
3.8.1選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭，直徑d=4mm，鉆頭幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刃，，，，，， ，，。
3.8.2選擇切削用量、確定進(jìn)給量
由表5 當(dāng)加工要求為7級(jí)精度，材料45時(shí)，
，由 時(shí)，
，按鉆頭強(qiáng)度確定進(jìn)給量，由表7按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度確定進(jìn)給量，由表8，45鋼時(shí)，d=8mm時(shí)：機(jī)床機(jī)構(gòu)允許的軸向力為9800N，Z535允許最大為15690N。進(jìn)給量 ，由此可以看出受限制的進(jìn)給量是工藝要求，從中取，由表16 可以查出鉆孔時(shí)的軸向力在 時(shí)為：，軸向力修正系數(shù)為1.0，故 ，故，可用。
3.9確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表9，時(shí)，鉆頭后刀面最大磨損量取為，耐用度 。
3.9.1確定切削速度
由表10 加工性為第三類，雙橫刃磨的鉆頭，d=4mm，，切削修正系數(shù)，，，，故 ，n=4.6r/min。
3.9.2加工工時(shí)
其中，，由表22，所以 t=65s。
擴(kuò)孔：8，，，
，按機(jī)床取，所以實(shí)際切削速度。
工時(shí)：切入，，，所以t=L/nf=69s。
鉸孔：φ8 ，，
，
，取機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)1.13r/s，所以實(shí)際切削
速度：，所以工時(shí)：t=61s。
第4章 夾具設(shè)計(jì)
4.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，鉆6×φ8孔，用底面，偏心輪限制6個(gè)自由度來(lái)定位。實(shí)際就變?yōu)槎ㄎ坏膴A具。
4.2切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆φ8mm孔時(shí)切削量最大，切削力和加緊力也最大，這里只考慮鉆φ8mm孔時(shí)的切削力和加緊力。
切削刀具：高速鋼鉆頭，則主切削力
式中：＝2mm，＝55.6m/min，f＝0.5mm/r，查表22-1 ，， ，，計(jì)算結(jié)果 = 1752.74N，徑向切削力 ，式中：＝2mm，＝55.6m/min，
f＝0.5mm/r，查表22-1，，，，，計(jì)算結(jié)果= 598.03N，走刀力，式中： ＝2mm，＝55.6m/min，f＝0.5mm/r，查表22-1，， ，，計(jì)算結(jié)果= 1073.55N。實(shí)際加緊力N應(yīng)為，式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。壓板用螺母擰緊，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-23得螺母擰緊力，根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為，此時(shí)已大于所需的夾緊力，故本夾具可安全工作。
4.3定位誤差分析
定位元件尺寸及公差確定，夾具的主要定位為平面和偏心輪，工件的工序基準(zhǔn)為平面，本夾具是用來(lái)在立式鉆床上加工，工件的定位基準(zhǔn)為平面。工序加工孔的方向與基準(zhǔn)平面方向相同垂直，則其定位誤差為：Td=Dmax-Dmin。
本工序采用偏心輪定位，工件始終靠在夾具主體上，偏心輪在夾緊時(shí)使工件自重帶來(lái)一定的平行于夾具體基準(zhǔn)底面的偏離，因此，工件使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
第5章 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂@床夾具選擇了偏心輪夾緊方式。本工序?yàn)殂@孔，切削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速偏心輪旋夾緊機(jī)構(gòu)。
設(shè)計(jì)體會(huì)
在老師的指導(dǎo)下順利地完成了夾具座的夾具設(shè)計(jì)，并且認(rèn)真地、有計(jì)劃地按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。盡管整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上不夠先進(jìn)，但是在經(jīng)濟(jì)上合理、在生產(chǎn)上可行。
此次設(shè)計(jì)，以機(jī)械加工工藝路線為主線，通過(guò)對(duì)零件圖紙分析，初步擬訂加工表面方法，進(jìn)一步擬訂加工方法并選擇機(jī)械加工裝備。確定加工路線后，熟悉并運(yùn)用相關(guān)手冊(cè)查工藝參數(shù)，計(jì)算切削用量和加工工時(shí)。將計(jì)算的數(shù)據(jù)以及加工方法、刀具、機(jī)床設(shè)備，填入工藝文件。在設(shè)計(jì)中，體會(huì)到先前所修課程的重要性，并從此設(shè)計(jì)中得到鞏固和擴(kuò)展，也提高我們獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會(huì)從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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2東北重型機(jī)械學(xué)院.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》.1979年.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979年
3 艾興.《切削用量手冊(cè)》.2004年.機(jī)械工業(yè)出版社.2004年
4 張世昌.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》.2007年.高等教育出版社.2010年
5 王小華.《機(jī)床夾具圖冊(cè)》.1992年.機(jī)械工業(yè)出版社.1992年
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