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課程設計
機械制造技術課程設計說明書
設計題目： 制定開和螺母零件的加工工藝，
設計夾具
序言
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。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識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，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎。
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教。
I
目錄
：
目錄 1
第1章 零件的分析 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 幾面選擇 3
2.3 制定工藝路線 3
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 4
第3章 專用夾具設計 7
3.1 研究原始質(zhì)料 7
3.2 定位基準的選擇 7
3.2.1 定位方案的選擇 7
3.3 切削力及夾緊力的計算 7
3.4 誤差分析與計算 8
3.5 夾具體設計 9
3.6 夾具設計及操作的簡要說明 10
參考文獻 11
致謝 12
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是CA6140車床上的對開螺母，也稱開合螺母。其作用是為了傳遞機床梯形絲杠的動力。當開合螺母處于“開”的位置（即其手柄在上方）時，絲杠（或稱“絲桿”）的旋轉(zhuǎn)運動將無法傳遞給溜板箱；反之，則絲杠的旋轉(zhuǎn)運動將傳遞給溜板箱，由溜板箱將其轉(zhuǎn)換成溜板的直線運動，完成刀具的縱向移動，平時機床溜板用光杠傳動的，車螺紋的時候?qū)﹂_螺母閉合，用梯形絲杠傳動，從而完成諸如車削螺紋等工作。
1.2 零件的工藝分析
該零件結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面只有Φ62、Φ52外圓柱面，M41.5的梯形螺紋。因此先將零件當做軸類零件進行加工，再擴孔，進行螺紋加工，鉆4個螺紋孔，最后再將零件切開一分為二。零件精度及表面粗糙度要求較高，因此要合理安排精加工，以保證達到要求。
零件圖：
第2章 工藝規(guī)程設計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為球墨鑄鐵,考慮到球墨鑄鐵的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應該選用鑄件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。將融化了的金屬澆注到旋轉(zhuǎn)著的模型中，由于離心力的作用，金屬液粘貼于模型的內(nèi)壁上，凝結(jié)后所得鑄件外形與模型內(nèi)壁的形狀相同，使用這種方法可以毋需澆注口，故能顯著地減少金屬的消耗。由于免除了砂型和制模的設備，以及減少了鑄工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低；這樣得來的鑄件具有緊密與微細的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。因此采用離心鑄造,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應該的。
2.2 幾面選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則不但加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇：對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。因此對本零件來說，選擇以Φ62外圓柱面作為粗基準面加工Φ62外圓柱面和右端面。
精基準的選擇：使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準，采用加工了的Φ62外圓柱面和右端面作為精基準。
2.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，是應該使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，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。
工藝路線方案
工序1：粗車Φ62外圓及端面。
工序2：粗車、半精車Φ62和Φ52外圓。
工序3：精車Φ62和Φ52外圓。
工序4：粗鏜、精鏜Φ31.5。
工序5：粗車梯形螺紋。
工序6：精鉸梯形螺紋。
工序7：切斷。
工序8：精銑R23圓弧，去除毛刺。
工序9：鉆孔M6螺紋底孔孔，去除毛刺。
工序10：攻M6螺紋底孔。
工序11：終檢。
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
由機械制造工藝簡明手冊表2.2-3、2.2-5、2.2-4、2.2-1可確定毛坯尺寸及公差。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別對各加工表面的機械加工余量、工序尺寸確定如下：
一端面
粗車至113 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
另一端面
粗車至111 l=2；
Φ62外圓
粗車至Φ62 2z=3；
Φ52外圓
精車至Φ52 2z=0.3；
半精車至Φ52.3 2z=1.1；
粗車至Φ53.4 2z=1.6；
Φ62左軸肩面
精車至103 l=0.3；
半精車至102.7 l=0.7；
粗車至102 l=1；
Φ62右軸肩面
精車至8 l=0.3；
半精車至8.3 l=0.7；
粗車至9 l=1；
Φ31.5
精鏜至Φ31.5 2z=1；
粗鏜至Φ30.5 2z=2；
2.5 確定切削用量及基本工時
工序7：鉆2XΦ5孔并加工螺紋孔2XM6。本工序采用計算法確定切削用量。
（1）機床：搖臂鉆床Z35
（2）刀具選擇：選用高速鋼,錐柄標準麻花鉆Φ5，M6絲錐。
（3）確定切削用量：
2個孔共走2次刀,由切削手冊表11-2，
f=0.13mm/r, V=18m/min，
n=1000*18/(3.14*5)=1146.5 r/min，
根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表4.2-12，
取n機=1320r/min,
所以 V =3.14×1320×5/1000=20.7m/min 。
（4）計算基本工時：
鉆孔工時：
tm1= 2*l/fn=2(3+16+3)/(0.13*1320) =0.26?min。
攻絲工時：
t= (l+l1+l2)/fn+(l+l1+l2)/fn0
l1=(1--3)p, l2 =(2--3)p
n0為絲錐或工件回程的轉(zhuǎn)速，p為加工螺紋的螺距。
根據(jù)機械加工工藝設計簡明手冊表2.3-20，
P=1
所以tm2=2*2(16+2+2)/(0.13*1000)=0.62 min。
工序7：切斷
機床：銑床X63
刀具：根據(jù)參照參考文獻[1]表21～7，選細齒鋸片銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻取。
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=63mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)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
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工車外圓，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2 定位基準的選擇
由零件圖可知，零件內(nèi)孔有多個槽，各個孔之間要保證一定的同心度。尺寸精度有一定要求。其設計基準為工件的端面，為了使工藝基準與設計基準統(tǒng)一，所以選擇了以端面作為定位基準。
為了提高加工效率及方便加工，決定車床上加工，高速鏜刀進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用手動螺旋夾緊。
3.2.1 定位方案的選擇
定位基準選擇好后，本次設計采用V型塊和端面定位，端面限制3個自由度，V型塊限制2個自由度，加一個活動V型塊夾緊，完全限制了零件的6個自由度，達到完全定位。
3.3 切削力及夾緊力的計算
切削刀具：硬質(zhì)合金鏜，則
式中：＝1.5mm，＝50m/min，f＝0.5mm/r，（）
計算結(jié)果 = 1459.699N
選用壓板壓緊，實際加緊力N應為
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《機床夾具設計手冊》表1-2-23得螺母擰緊力
根據(jù)杠桿原理壓板實際加緊力為
此時已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。
3.4 誤差分析與計算
定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。
工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
3.5 夾具體設計
對夾具體的設計的基本要求
（1）應該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應該簡單。
（4）應便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。
（5）安裝應牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結(jié)構(gòu)應便排出鐵屑。
3.6 夾具設計及操作的簡要說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。
參考文獻
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致謝
課程設計是我們機械專業(yè)學生在校學習的一個總結(jié)性的理論和實踐相結(jié)合的教學環(huán)節(jié)，是綜合運用所學知識和技能的具體實踐過程。通過這次課程設計，使我對所學的專業(yè)知識有了更深刻的理解和認識，并為我今后從事機械相關工作樹立了堅定的信心。
我這次課程設計的題目是CA6140開合螺母的工藝工裝設計，其中涉及到了很多曾經(jīng)學過的計算，驗算等以及相關專業(yè)方面的知識。
在設計的過程中，通過把自己幾年來所學到的專業(yè)知識和實踐相結(jié)合，并運用到設計中，我順利完成了課程設計的各項任務。但在設計過程中，我對一些理論問題掌握的不夠充足，經(jīng)過多次向指導老師請教最后才得以解決。在今后的學習和工作中，我會更多的吸取相關方面的知識，不斷提高自己的專業(yè)水平和能力。
通過本次課程設計，我了解和掌握了機械工藝等方面的諸多知識，鍛煉了自己分析問題和解決問題的能力，并積累了一定的實踐經(jīng)驗，為今后的工作打下了堅實的基礎。但由于時間緊，任務重，再加上本人的知識水平和能力有限，以及經(jīng)驗不足，設計中難免存在一些缺點和錯誤，望老師給予批評指正。
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