課程設計--制定零件的機械加工工藝及銑斷工序專用機床夾具設計

1、<p>　　機械制造工藝學課程設計</p><p>　　制定零件的機械加工工藝及銑斷工序專用機床夾具設計</p><p>　　二〇一五年七月十五日</p><p><b>　　序 言</b></p><p>　　機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機

2、械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。</p><p>　　撥叉831008的加工工藝規(guī)程及其銑端面的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工

3、藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一. 設計任務 ……………

4、………………………………………………………1</p><p>　　二、零件工藝分析…………………………………………………………………1</p><p>　　2.1撥叉在機床中的作用…………………………………………………………1</p><p>　　2.2零件的工藝分析…………………………………………………………………1</p><p>　　三

5、、毛坯的選擇………………………………………………………………………2</p><p>　　四、工藝規(guī)程設計……………………………………………………………………2</p><p>　　4.1 問題的提出…………………………………………………………………2</p><p>　　4.2 夾具體設計…………………………………………………………………2</p>

6、<p>　　4.2.1定位基準的選擇……………………………………………………2</p><p>　　4.3制定工藝路線………………………………………………………………3</p><p>　　五、銑斷………………………………………………………………………………5</p><p>　　5.1加工條件……………………………………………………………………5<

7、/p><p>　　5.2切削用量……………………………………………………………………5</p><p>　　六、切削力及夾緊力的計算…………………………………………………………6</p><p>　　6.1 刀具選擇……………………………………………………………………6</p><p>　　6.2切削力計算……………………………………………………

8、……………6</p><p>　　七、定位誤差分析…………………………………………………………………7</p><p>　　7.1定位元件尺寸及公差的確定………………………………………………7</p><p>　　7.2零件圖樣規(guī)定………………………………………………………………7</p><p>　　7.3定位銷的中心線與夾具體垂直度誤差

9、……………………………8</p><p>　　設計體會………………………………………………………………………………9</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………10</p><p><b>　　一、設計任務</b></p><p>　　撥叉零件的機械加工工藝及銑斷雙體工序的專用

10、機床夾具設計。</p><p><b>　　二、零件的工藝分析</b></p><p>　　2.1撥叉831008在機床中的作用</p><p>　　撥叉831008位于CA6140車床變速機構中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實現變速。起換檔作用，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩。零件上方的Φ20孔與操縱機構相連，下方的

11、Φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。；也可應用于控制離合器的嚙合、斷開的機構中，從而控制橫向或縱向進給。</p><p>　　2.2零件的工藝分析</p><p>　　圖2-1 零件圖</p><p>　　如圖2-1，撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：</p><p>　　1、左端φ20

12、孔，孔的精度達到IT7。以及與此孔相通的Φ8的錐孔、M6螺紋孔。</p><p>　　2、右端半圓孔φ50，孔的精度達到IT12。</p><p>　　3、撥叉底面、小頭孔端面、大頭半圓孔端面。φ50的孔上下兩個端面與φ20的孔中心線的垂直度誤差為0.07mm。上端面與孔有位置要求，垂直度誤差為0.05mm。</p><p>　　由上面分析可知，可以粗加工撥叉下端面

13、，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。</p><p><b>　　毛坯的選擇</b></p><p>　　零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選

14、擇鑄件毛坯。查《機械加工工藝規(guī)程設計》第70頁常用的毛坯類型，根據砂型鑄造機器造型鑄件尺寸精度高、表面粗糙度值小，可以減少加工余量，適用于中批或大批量生產的特點，選擇砂型鑄造機器造型毛坯。</p><p><b>　　工藝規(guī)程設計</b></p><p>　　為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。</p><p>　

15、　經過商量研討決定設計第六道工序—銑斷雙體，本夾具將用于XA6132臥式銑床，刀具為高速鋼細齒圓鋸片銑刀，對工件進行加工。</p><p><b>　　4.1問題的提出</b></p><p>　　本夾具主要用于銑開雙體，并且銑開的表面與的孔有一定的公差要求，又在加工本道工序時，的孔已經進行了加工，因此，在本道工序中主要考慮加工面與孔之間的要求，其次是考慮如何提高勞動

16、生產率，保證加工質量，降低勞動強度。</p><p>　　4.2 夾具體設計</p><p>　　4.2.1 定位基準的選擇</p><p>　　由零件圖可知：被銑開的那的中心線與孔的中心線之間的公差等級要求較高，且銑開時的設計基準為孔的中心線。為了盡量的減小定位誤差，應選孔為主要的定位基準，利用一個圓柱銷和一個菱形銷定位，消除三個自由度，再在底面用夾具體定位消除

17、三個自由度。以便達到所需要求。</p><p>　　為了提高加工效率，現同時加工兩個雙體，同時，為了夾具簡單，操作方便，采用多點聯(lián)動夾緊機構進行夾緊。 </p><p>　　如前所述，在設計夾具時，首先要考慮到能保證零件的加工精度，其次是要提高勞動生產率。為此，應先考慮所設計的夾具體與零件在夾具上的定位，在本道工序中，由于零件的底面的定位是用的夾具體，所以其表面粗糙度要求應比較高，

18、視為關鍵面。又本道工序是銑斷，其切削力不大，故在設計夾具時應考慮夾具的簡單及利用常用的一些零件。為了提高生產率，可以考慮同時裝夾幾個零件，并且用了活動杠桿使操作更加節(jié)省時間。可以同時裝夾四個零件，提高了生產率。</p><p>　　夾具上裝有對刀塊，可以使夾具在一批零件加工之前很好的對刀；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p><p

19、>　　銑床夾具裝配圖及夾具體零件圖見圖示：</p><p><b>　　圖四 夾具原理圖</b></p><p>　　4.3 制定工藝路線:</p><p><b>　　工藝方案一</b></p><p>　　工序01 粗銑Φ20、Φ50下端面，以Φ20上端面為基準；</p>

20、<p>　　工序02 粗銑Φ20上端面，以Φ20下端面為基準；</p><p>　　工序03 粗銑Φ50上端面，以Φ50下端面為定位基準；</p><p>　　工序04 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和Φ20上端面為基準；</p><p>　　工序05 粗鏜Φ50孔，以Φ20中心線為定位基準；</p><p>　　工序06

21、銑斜肩；</p><p>　　工序07 精銑Φ20下端面，以Φ20上端面為基準；</p><p>　　工序08 精銑Φ20上端面，以Φ20下端面為基準；</p><p>　　工序09 粗鉸、精鉸Φ20孔，以Φ20中心線為基準；</p><p>　　工序10 精銑Φ50端面，以Φ20中心線為基準；</p><p>

22、;　　工序11 半精鏜Φ50孔，以Φ20中心線為定位基準；</p><p>　　工序12 鉆、鉸Φ8錐孔，以Φ20下端面和零件中線為基準；</p><p>　　工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以Φ20下端面和零件中線為基準；</p><p>　　工序14 銑斷，以Φ20中心線為基準；</p><p>　　工序15 去毛刺；</p

23、><p><b>　　工序16 終檢。</b></p><p>　　方案一分析：工序較多，工序太分散，可以適合大多數生產，但效率較低。</p><p><b>　　工藝方案二</b></p><p>　　工序一 粗、精銑φ20孔上端面。</p><p>　　工序二 鉆、擴、鉸、

24、精鉸φ20、φ50孔。</p><p>　　工序三 粗、精銑φ50孔上端面</p><p>　　工序四 粗、精銑φ50、φ20孔下端面。</p><p><b>　　工序五 切斷。</b></p><p>　　工序六 鉆φ8孔（錐孔加工一半，裝配時鉆鉸）。</p><p>　　工序七 鉆一個φ4孔

25、，攻M6螺紋。</p><p>　　工序八 銑47°凸臺。</p><p><b>　　工序九 檢查。</b></p><p>　　方案二分析：上面工序加工效率較高，違背先面后孔原則，基準不合理，對機器要求高。</p><p><b>　　工藝方案三</b></p><

26、p>　　工序一 粗銑Φ20、Φ50下端面，以φ32外圓為粗基準；</p><p>　　工序二 粗銑φ20孔上端面，以Φ20下端面為基準；</p><p>　　工序三 粗銑Φ50上端面，以Φ50下端面為基準；</p><p>　　工序四 以φ20孔上端面和φ32外圓為精基準，鉆、擴、鉸、精鉸φ20孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT7；<

27、/p><p>　　工序四 以φ20孔為精基準，鉆、擴、鉸φ50孔，保證孔的精度達到IT12；</p><p><b>　　工序五 銑斜角；</b></p><p>　　工序六 以φ20孔為精基準，精銑φ20孔下端面；</p><p>　　工序七 以φ20孔為精基準，精銑φ50孔下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07

28、；</p><p>　　工序八 以φ20孔為精基準，精銑φ20孔上端面；</p><p>　　工序九 以φ20孔為精基準，精銑φ50孔上端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.07；</p><p>　　工序十 鉆、鉸Φ8錐孔，以Φ20下端面和零件中線為基準；</p><p>　　工序十一 鉆M6底孔，攻螺紋，以Φ20下端面和零件中線為

29、基準；</p><p>　　工序十二 銑斷，以Φ20中心線為基準；</p><p>　　工序十三 去毛刺；</p><p><b>　　工序十四 終檢。</b></p><p>　　經慎重比較，選擇工序三。</p><p><b>　　五、銑斷</b></p&g

30、t;<p><b>　　5.1 加工條件</b></p><p>　　工件尺寸：長72mm 深12mm</p><p>　　加工要求：將雙體銑斷</p><p>　　刀具選擇： 根據《金屬切削手冊》查詢可知，選用高速鋼細齒圓鋸片刀進行加工 </p><p>　　由《工藝設計手冊》表3.1-27可得，

31、又由（《金屬切削手冊》第三版）表6-7</p><p>　　B=4mm do=160mm Z=50 d=32mm ro=10o ao=16o</p><p><b>　　5.2 切削用量 </b></p><p>　　決定每齒進給量fz 查《切削手冊》表3.4可得</p><p>　　fz=(0.03~

32、0.02)x(1+40%)=(0.042~0.028)mm/z</p><p>　　由于是對稱銑 取f=0.028mm/z</p><p>　　后刀面最大磨損及壽命</p><p>　　查《切削手冊》表3.7后刀面最大磨損為：（0.15~0.20）mm</p><p>　　查《切削手冊》表3.8 壽命T=150min</p>

33、<p><b>　　計算切削速度</b></p><p>　　《切削手冊》表3.27中的公式</p><p>　　可得vc=76.7m/min</p><p><b>　　=153r/min</b></p><p>　　根據XA6132銑床 選主軸轉速為</p><p

34、>　　n=150r/min</p><p>　　所以實際的切削速度為 v=75.36 m/min</p><p>　　工作臺每分鐘進給量為： fmz=0.026x50x150=195mm/min</p><p>　　又根據XA6132銑床的參數，取工作臺進給量為190mm/z</p><p>　　則：實際的進給量為fz==0.025m

35、m/z</p><p><b>　　校驗機床功率 </b></p><p>　　由《切削手冊》表3.28中的計算公式可知：</p><p><b>　　pc= </b></p><p><b>　　Fc= </b></p><p>　　式中 CF

36、=30 xF=1.0 yF=0.65 uF=0.83 wF=0 qF=0.83 所以計算得</p><p>　　Fc=163.5N Pc==4.8kw</p><p>　　XA6132銑床主動電機的功率為7.5KW，故所選的切削用量可以采用</p><p>　　最終確定 vf=190mm/min n=150r/min v=75.36m/m

37、in</p><p><b>　　計算基本工時</b></p><p>　　公式中： L=l+y+Δ；根據《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=0所以L=l+y+Δ=22mm</p><p>　　故 =22/190=0.12min</p><p>　　六、切削力及夾緊力的計算</p><p>&

38、lt;b>　　6.1刀具選擇：</b></p><p>　　高速鋼細齒圓鋸片銑刀 直徑 齒數 Z=50 </p><p><b>　　6.2、切削力計算</b></p><p>　　由《切削手冊》表3.28中的公式：</p><p>　　其中： Z=50

39、 </p><p>　　所以 F=63.5N</p><p><b>　　水平分力：</b></p><p><b>　　垂直分力；</b></p><p>　　又在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數</p><p>　　其中 K1為基本安全系數1.5

40、</p><p>　　K2為加工性質系數1.2</p><p>　　K3刀具鈍化系數 1.2</p><p>　　K4為切削特點系數（斷續(xù)切削）1.2</p><p>　　所以 F ′=KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N</p><p>　　為了克服水平方向的力，實際的夾緊力為</p&

41、gt;<p>　　N（f1+f2）= KFH </p><p>　　其中 f1為螺母與螺桿間的摩擦系數 </p><p>　　f2為工件與螺桿頭（或壓板）間的摩擦系數</p><p>　　又查得 f1 和f2為1.6 則</p><p><b>　　所以 </b></p><

42、;p>　　又選擇的螺旋夾緊機構的基本尺寸如下（根據《機床夾具設計》 第三版表1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23查得：</p><p>　　r′=0 tg L=120mm Q=30N</p><p>　　則 可以提供的夾緊力為：</p><p>　　所以 ==3140N</p><p

43、>　　又由《機床夾具設計》 第三版表1-2-24查得 當螺紋的公稱直徑為12mm時 ，螺栓許用的夾緊力為5690N</p><p>　　由以上結論可知：所選的螺旋機構提供的夾緊力大于所需，且滿足螺栓的許用夾緊力，故本夾具可以安全工作。</p><p><b>　　七、 定位誤差分析</b></p><p>　　7.1、定位元件尺寸及

44、公差的確定 </p><p>　　本夾具的定位元件為一圓柱銷和一菱形銷，其參數由（《機床夾具設計手冊》圖5-3及其表選 兩定位銷的尺寸及公差為：（定位銷的公差取h8）。</p><p>　　7.2、零件圖樣規(guī)定 </p><p>　　的孔的中心線與孔的中心線的長度誤差為0.2mm，孔中的定位銷與夾具體的垂直度誤差為0.05，，此項技術要求應由定位銷寬配

45、合中的側向間隙保證。已知的寬為，定位銷為（定位銷的公差取h8），則 一個定位銷與一個孔的定位誤差為：</p><p>　　此處引起零件的定位誤差為 <0.2mm</p><p>　　故最大側向間隙能滿足零件的精度要求。</p><p>　　7.3、計算定位銷的中心線與夾具體垂直度誤差</p><p>　　定位銷的寬度為 夾具體表面

46、的粗糙度</p><p><b>　　故 mm</b></p><p>　　所以最大垂直度誤差能滿足零件精度要求</p><p><b>　　設計體會</b></p><p>　　機械制造工藝學作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在初學時期我對這門課并沒有什么興趣，覺得枯燥乏味，但在這次課程設計后我發(fā)現

47、自己在一點一滴的努力中對機械制造工藝學的興趣也在逐漸增加。在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料了。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們一切都要有據可依，有理可尋，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法應用于實際生產。 其次，在這次課程設計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，如：CAD制圖、數控技術、機械設計等。雖然過去從未獨立應用過它們，但在學習的過程中帶著問題去

48、學我發(fā)現效率很高，這是我做這次課程設計的一大收獲。在此，更要感謝弋老師和楊老師的指導以及組員和同學之間的幫助，能夠使我在規(guī)定的時間內完成這次課設任務。在此，向他們表示誠摯的感謝。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1. 機械設計課程設計,陸玉主編,機械工業(yè)出版社出版，2006年</p><p>　　2.機械

49、制造工藝學，王先逵主編，機械工業(yè)出版社出版，1995年</p><p>　　3.機械制圖與公差測量速查手冊，化學工業(yè)出版社出版，2012年</p><p>　　4.機械加工工藝設計員手冊，陳宏鈞主編，機械工業(yè)出版社出版，2009年</p><p>　　5.機械加工工藝裝備設計員，機械工業(yè)出版社出版，2008年</p><p>　　6.互換性與