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XX大學 課程設(shè)計(論文) 導向套工藝規(guī)程設(shè)計及工藝夾具設(shè)計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 21 目 錄 目 錄 II 第1章 緒論 3 第2章 機械加工工藝規(guī)程的制定 4 第一節(jié) 零件的分析 4 2.1零件的作用 4 2.2零件的工藝分析 4 第二節(jié) 工藝規(guī)程設(shè)計 5 2.1 確定毛坯的制造形式 5 2.2 基面的選擇 5 第三節(jié) 制定工藝路線 7 2.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8 2.2加工工藝過程及確定切削用量和工時 8 第3章 夾具設(shè)計 16 3.1設(shè)計要求 16 3.2夾具設(shè)計的有關(guān)計算 16 3.3夾具設(shè)計及操作的簡要說明 17 小結(jié) 19 參考文獻 20 致 謝 21 第1章 緒論 我們在進行設(shè)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,它在我們大學生活中占有重要的地位。通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉： 1. 能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個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)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 3. 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。 就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學到的東西。并在設(shè)計過程中，學到了很多課堂上沒有學到的東西。在這個過程中，使我對所學的知識有了進一步的了解，也了解了一些設(shè)計工具書的用途，同時，也鍛煉了相互之間的協(xié)同工作能力。在此，十分感謝同學們的互相幫助。在以后的學習生活中，我將繼續(xù)刻苦努力，不斷提高自己。 我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 在此次課程設(shè)計過程中，查閱了大量的書籍，并且得到了有關(guān)老師的指點，尤其是何亞銀老師，在此表示感謝！由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 第2章 機械加工工藝規(guī)程的制定 第一節(jié) 零件的分析 2.1零件的作用 據(jù)資料所示，可知該零件是ZQSN6-6-3導向套，是機床進給機構(gòu)的零件，具有確保加工工件位置準確度的作用。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為ZQSN6-6-3，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 由零件圖可知，導向套有兩組加工面有位置準確度要求。該零件的主要加工面可分為兩組： 1.以外園為基準的加工面，這組加工面包括，外圓自身和端面，內(nèi)圓。 2.一個是以內(nèi)圓為基準的加工面，這個主要是外圓的加工和各個孔槽的鉆削。 第二節(jié) 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為ZQSN6-6-3，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用機器砂型鑄造。毛坯圖如圖： 2.2 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面的選擇正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出。 粗基準的選擇:對導向套這樣的回轉(zhuǎn)體零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要的。對回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外園作為粗基準。 精基準的選擇：精基準的選擇要考慮基準重合的原則，設(shè)計基準要和工藝基準重合。因此我們采用孔作為精基準。由參考文獻可知，查得該鑄件的尺寸公差等級IT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故IT=10級，MA為G級。 表3.1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 Φ105的端面 75 H 4.0 頂面降一級，單側(cè)加工 Φ105的外圓柱端面 10 G 2.5 整體加工（取下行值） Φ10的孔 Φ10 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 Φ70的端面 Φ70 G 2.5 雙側(cè)加工（取下行值） 槽 R1.5 G 0 加工（取下行值 Φ60的孔 Φ60 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 表3.2由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 圓柱的兩端面 長75 4 79 12.5 內(nèi)孔面 Φ60 3 57 12.5 小圓柱面 Φ70 5 Φ75 12.5 孔內(nèi)表面 Φ10 4 Φ6 12.5 大外圓柱面 Φ105 5 Φ110 12.5 面的加工（所有面） 根據(jù)加工長度的為75mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的量為2mm。根據(jù)《機械工藝手冊》表2.3-21加工的長度的為75、加工的寬度為105，經(jīng)粗加工后的加工余量為1.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 2.2.2孔的加工 1. φ60mm. 毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ59mm. 2z=0.75mm 擴孔：φ59.75mm 2z=0.18mm 粗鉸：φ59.93mm 2z=0.07mm 精鉸：φ60H9 2. φ10mm. 毛坯為實心，沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ9mm. 2z=0.85mm 擴孔：φ9.85mm 2z=0.1mm 粗鉸：φ9.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ10 5.鉆φ6mm孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ5.8mm 2z=0.02mm 精鉸：φ6H7 第三節(jié) 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能合理的保證。通過仔細考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下工藝方案： 方案一： 工序01：工藝準備機器砂型鑄造 工序05：人工時效處理 工序10：車兩端面 工序15：車外圓Φ105、Φ70及臺階面 工序20：車內(nèi)孔Φ60 工序25：車倒角 工序30：鉆Φ6孔 工序35：鉆4xΦ10孔 工序40：拉削槽R1.5 工序45：清洗去毛刺 工序50：檢驗 工序55：入庫 方案二： 工序01：工藝準備機器砂型鑄造 工序05：人工時效處理 工序10：車外圓Φ105、Φ70 工序15：車兩端面 工序20：車內(nèi)孔Φ60 工序25：車倒角 工序30：鉆4xΦ10孔 工序35：拉削槽R1.5 工序40：清洗去毛刺 工序45：檢驗 工序50：入庫 比較2種方案，可見區(qū)別在于是先加工外圓還是車端面的問題，由于有臺階，一般先車端面，以保證必要的定位尺寸，故選擇方案一。（當然選擇方案二也沒大的問題，只是相對而言進行比較） 2.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 導向套零件材料為ZQSN6-6-3,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。 導向套的外圓和端面 因軸套的外圓和端面的精度要求都不是很高，其加工余量為1.5mm. 導向套的軸孔 毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7-IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2.5 表面粗糙度均為圓柱外表面1.6大孔內(nèi)表面為3.2 孔端面 采用4次走刀完加工表面，表面粗糙度為3.5，根據(jù)參考文獻，其余量Z=1.0mm 2.2加工工藝過程及確定切削用量和工時 2.2.1：工藝準備機械鑄造鑄造 2.2.2：時效處理 2.2.3：車端面A、B 選硬質(zhì)合金車刀 車削深度，因為本工序為車φ105mm孔的端面。已知工件材料為ZQSN6-6-3，因為尺圓弧面車時精度要求不高，所以選擇a=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 機床功率為7.5kw。查，《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。 3）查后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4）計算切削速度按《切削手冊》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù) 選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s，則實際切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。 5）機床校驗功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率Pcm>Pcc。故校驗合格 最終確定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z. 6)計算工時 Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。 2.2.4車外圓1、2 選硬質(zhì)合金刀 1）車削深度，因為尺圓弧面車時精度要求不高，所以選擇a=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。 機床功率為7.5kw。查，《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。 3）查后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4）計算切削速度按《切削手冊》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù) 選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s，則實際切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。 機床校驗功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率Pcm>Pcc。故校驗合格 最終確定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z. 6)計算工時 Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。 2.2.5工序20切削用量及基本時間的確定 1.切削用量 本工序、車孔φ10、車孔φ60、孔口倒角，加工條件為：工件材料為ZQSN6-6-3,選用CA6140車床。刀具選擇，后角αo＝120°，45度車刀。 1.車孔切削用量 查《切削手冊》 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 2.車刀磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 計算工時：tm=L+l/nf=85/316=0.2689min 2.2.6 車倒角1.5x45’ 2.2.7鉆孔 機床：Z526式立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆 1.切削用量 本工序為鉆、半精鉸，精鉸φ6mm的孔。鉸刀選用φ5.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8°,kr=5°鉸孔擴削用量： 確定進給量f 根據(jù)參考文獻三表10.4-7查出f表=0.65～1.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。 確定切削速度v和轉(zhuǎn)速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。 Apr/ap=5.81-5/1x0-0.104=3.89 故K=0.87 故V’=14.2×0.87×1=12.35m/min N’= 根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為： V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=5mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=5.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸：d0=5.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min 2.時間計算： 1.鉆孔基本工時： T = 式中，n=400,f=0.3,l=10mm, T= 0.32s 半精鉸基本工時： l=1.75-2.75 n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 0.126 4.精鉸基本工時： l=2.77-3.77 取l1=3.5mm, l2=3mm. T= 0.185s Vc = Vc==56.52m/min f==0.16mm/z 5.鉆頭磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 6 計算工時： 1.確定進給量f 由于孔徑和深度都很小，宜采用自動進給，fz=0.20mm/r。 2.選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。 3.確定切削速度V 由表5-132，σ=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127，進給量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z536立式鉆床說明書選擇主軸實際轉(zhuǎn)速. 2.2.4精車車外圓1、2內(nèi)孔 選硬質(zhì)合金刀 1）車削深度，因為尺圓弧面車時精度要求不高，所以選擇a=0.14mm，兩次次走刀即可完成所需長度。 機床功率為7.5kw。查，《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14mm/z。 3）查后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4）計算切削速度按《切削手冊》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.據(jù)CA6140臥式車床 車床參數(shù) 選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s，則實際切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。 機床校驗功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率Pcm>Pcc。故校驗合格 最終確定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z. 6)計算工時 Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。 2.2.5工序60切削用量及基本時間的確定 1.切削用量 本工序、車孔φ10、車孔φ60、孔口倒角，加工條件為：工件材料為ZQSN6-6-3,選用CA6140車床。刀具選擇，后角αo＝120°，45度車刀。 1.車孔切削用量 查《切削手冊》 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經(jīng)校驗 校驗成功。 2.車刀磨鈍標準及壽命：　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。 　 切削速度，查《切削手冊》： 修正系數(shù) 故 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 故實際的切削速度 3.校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。 2.2.6 計算工時：tm=L+l/nf=88. 5/316=0.280min 2.2.7拉槽 2.2.8表面清洗去毛刺 2.2.9檢驗 2.2.10入庫 第3章 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。下面即為鉆Φ6孔的專用夾具，本夾具將用于Z525搖臂鉆床。 3.1設(shè)計要求 本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，面精度不是主要考慮的問題。 3.2夾具設(shè)計的有關(guān)計算 定位誤差分析： 1.定位元件尺寸及公差的確定：夾具的主要定位元件為一平面一短銷，該定位短銷的尺寸與公差規(guī)定和本零件在工作時的尺寸與公差配合，即60H9 /f8 2.由于存在兩平面配合，由于零件的表面粗糙度為，因此需要與配合平面有一粗糙度的要求為 3.鉆削力的計算： 刀具選用高速鋼材料查《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-8 D=6、、 4.夾緊力計算： 查《機床夾具設(shè)計手冊》由表1-2-23 可以知道采用點接觸螺旋副的當量摩擦半徑為0，查表1-2-21： ，2°29′。 選用梯形螺紋有利于自鎖8°50′ 由于工件為垂直安裝在夾具之間，所以夾緊力，即夾具設(shè)計符合要求。 定位誤差分析計算 根據(jù)配合公差60H9 /f8 由以上可知 △1max=0.074，△2max=0.071 分析定位誤差： 基準不重合誤差： 因鉆孔時，定位基準為心軸的中心線，工序基準也為心軸的中心線。 故：△jb=0 基準位移誤差：△db=△D1+△d1+△1=0.022+0.022+0.08=0.056 定位誤差： △dw=△jb+△db=0+0.056=0.056 故：△dw≤1/3T=0.18 對平行方向的尺寸：△jb=0 △db應(yīng)該是上下平移△db1轉(zhuǎn)動角度后最大：△db1=0.056, ±tgθ2=±（△2max-△1max）/2x89=±0.00015 △db=△db1+2x96x0.00015=0.085 3.3夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用移動夾緊軸的大平面定位三個自由度，短心軸定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。此時雖然有過定位，但側(cè)面是經(jīng)精磨的面，過定位是允許的。 操作過程是用手柄通過加緊移動，將零件放于其上，然后往上移動并夾緊。由于利用手柄錐面夾緊，因此夾緊可靠。 小結(jié) 通過此次設(shè)計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設(shè)計，使我們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(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。 加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計，使對零件的加工過程和夾具的設(shè)計有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設(shè)計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動夾緊滿足夾緊要求。 完成了本次畢業(yè)設(shè)計，通過做這次的設(shè)計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 參考文獻 參考文獻 [1] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2005．1． [2] 強 毅．設(shè)計制圖實用標準手冊［Ｍ］．北京：科學出版社，2000．1． [3] 李 洪．機械加工工藝手冊［Ｍ］．北京出版社，1996．1． [4] 陳宏鈞．實用機械加工工藝手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2003．1． [5] 楊叔子．機械加工工藝師手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2001．8． [6] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊［Ｍ］．中國標準出版社，1994．12． [7] 王先逵．機械制造工藝學［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，1995．11． [8] 莫雨松．互換性與技術(shù)測量［Ｍ］．中國計量出版社，2000．1． [9] 何玉林，賀元成．機械制圖［Ｍ］．重慶大學出版社，2000．8． [10] 王光斗，王春福．機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］．上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2000．11． [11] 唐云支．機床夾具［Ｍ］．中國勞動社會保障，2001．1． [12] 李家寶．夾具工程師手冊［Ｍ］．黑龍江科學技術(shù)出版社，1987． [13] 李慶余，張 佳．機械制造裝配設(shè)計［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2003．8． [14] 紀名剛，濮良貴．機械設(shè)計［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2001．8． [15] 李旦，邵東向．機床專用夾具圖冊［Ｍ］．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005．2． [16] Ball and Roller Screw.Engineering Material and Design.19(12),1975 [17] Rajput R K. 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