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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目： 制定法蘭盤零件(圖5-21)的加工工藝,設(shè)計(jì)
鉆6xΦ8.5孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)
班 級(jí)： 11級(jí)2班
學(xué) 號(hào)： 1130320219
姓 名： 秦林林
指導(dǎo)教師： 張學(xué)偉
機(jī)械工程系
2012年 11 月 22 日
緒 論
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(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?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。
機(jī)械制造技術(shù)是一門非常重要的技術(shù)，人類的發(fā)展過程就是一個(gè)不斷的制造過程。
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。
（1）能熟練運(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)到的時(shí)間知識(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、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)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)合理而能保證加工的夾具的能力。
（3）學(xué)會(huì)使用手冊(cè)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，能夠做到熟練運(yùn)用。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下良好基礎(chǔ)。
目錄
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用 3
1.2 零件的工藝分析 3
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形成 4
2.2 基面的選擇 4
2.3 制定工藝路線 4
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 9
第3章 夾具設(shè)計(jì)
3.1 問題的提出 29
3.2 定位誤差分析 30
3.3 夾具操作的簡單說明 30
感想 31
參考文獻(xiàn) 32
一、 零 件 的 分 析
（一）零件的作用
題目所給定的零件是法蘭盤（二）（見附圖1）， 法蘭盤起聯(lián)接作用是車床上的重要零件。零件上精度要求較高的兩個(gè)平面用以裝配。
（二）零件的工藝分析
法蘭盤是一回轉(zhuǎn)體零件,有一組加工表面,這一組加工表面以Φ45.5為中心 ,包括:兩個(gè)Φ164mm的端面, 尺寸為Φ80H7mm的圓柱面, 尺寸為Φ94mm的圓柱面及上面的8XM4mm的透孔. Φ94mm的外圓柱面及上面的6個(gè)Φ8.5mm的銷孔, Φ94mm端面是距離中心線為15mm的一個(gè)平面.
這組加工表面是以Φ45.5mm為中心,其余加工面都與它有位置關(guān)系,可以先加工它的一個(gè)端面,再借助專用夾具以這個(gè)端面為定位基準(zhǔn)加工另一端面,然后再加工其它加工表面.
二、 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
零件材料為HT50，由于零件的設(shè)計(jì)要求為中批生產(chǎn)的水平，選通用設(shè)備,而且零件輪廓尺寸不大，故采用金屬模鑄造。故從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是可以的。
(二)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?；孢x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，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚著，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
1） 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。對(duì)本零件而言，由于每個(gè)表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）現(xiàn)選取Φ164外圓柱面和端面作為粗基準(zhǔn)。在車床上用三爪卡盤夾住工件，消除工件的六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。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，此處不在重復(fù)。
（三）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序盡量集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
采用車削端面，可以保證精度, 由于各端面及外圓柱面都與Φ45.5軸線有誤差保證，所以加工各端面及外圓柱面時(shí)應(yīng)盡量選用Φ45.5孔為定位基準(zhǔn)。
1.工藝路線方案一：
工序 1 粗車Φ164端面及外圓柱面，粗車B面，
工序 2 粗車Φ94端面及外圓柱面
工序 3 鉆、擴(kuò)、粗絞Φ45.5的孔
工序 4 粗車Φ164、Φ94外圓柱面上的倒角，粗車Φ45.5孔B面的倒角
工序 5 粗車Φ164端面及外圓柱面，粗車A面，粗銑Φ80H7孔的端面及外圓柱面, 粗車Φ45.5孔A面的倒角
工序 6 熱處理,
工序 7 半精車Φ164的端面及外圓，半精車A面
工序 8 半精車Φ80H7的端面及外圓，半精車Φ45.5孔A面的倒角
工序 9 半精車Φ164的端面及外圓，半精車B面
工序 10 半精車Φ94的端面及外圓,半精車Φ45.5孔B面的倒角
工序 11 鉆、擴(kuò)、絞Φ8.5的孔，鉆、絞M4的孔
工序 12 精車Φ164、Φ94的A端面及外圓柱面
工序 13 精車Φ164、Φ80H7的B端面及外圓柱面
工序 14 去毛刺, 清洗, 終檢
2.工藝路線方案二：
工序 1 粗車Φ164端面及外圓柱面，粗車B面，
工序 2 粗車Φ94端面及外圓柱面
工序 3 鉆、擴(kuò)、粗絞Φ45.5的孔
工序 4 粗銑Φ94圓柱面上的平面
工序 5 半精車Φ164的端面及外圓柱面，半精車B面，半精車Φ94的外圓柱面，粗車Φ164、Φ94外圓柱面上的倒角，粗車Φ45.5孔B面的倒角
工序 6 粗車Φ164端面及外圓柱面，粗車A面，粗銑Φ80H7孔的端面及外圓柱面, 粗車Φ45.5孔A面的倒角
工序 7 熱處理,精車Φ164的端面及外圓，精車A面
工序 8 精車Φ80H7的端面及外圓，精車Φ45.5孔A面的倒角
工序 9 精車Φ164的端面及外圓，精車B面
工序 10 精車Φ94的端面及外圓,精車Φ45.5孔B面的倒角
工序 11 鉆、絞、擴(kuò)Φ45.5的孔
工序 12 鉆Φ8.5的孔，鉆、絞M4的孔
工序 13 磨Φ164、Φ94的端面及外圓柱面
工序 14 磨B面
工序 15 磨A面及Φ80H7的端面及外圓
工序 16 去毛刺
工序 17 清洗,終檢
3、工藝方案的比較與分析：
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案二 采用同時(shí)粗車,精車加工兩個(gè)端面，可以提高效率，而方案一采用分別車削端面，可以保證精度，方案一把保證精度放在首位，方案二把效率放在首位,兩相比較故選用方案一分別車削兩端面。
以上工藝過程詳見“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。
（四）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“法蘭盤”零件材料為HT50，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，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下：
1.Φ80H7mm外圓表面
外圓表面為IT7級(jí)，參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車外圓
0.6
80
0.017
Φ
半精車外圓
1.4
81.4
0.1
Φ
粗車外圓
3
84.4
+0.3
Φ
毛坯
5
89.4
0.5
Φ
2.外圓表面Φ164mm
參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精車外圓
0.6
164
-0.46
Φ
半精車外圓
1.4
164.6
粗車外圓
4
166
毛坯
6
170
0.8
Φ
3．Φ94mm中外圓柱面
參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
精磨外圓
0.2
94
-0.6
Φ
粗磨外圓
0.8
94.2
半精車外圓
1
165.2
粗車
2
97.2
毛坯
60
157.2
1
Φ
4．孔Φ45.5mm
參照《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定各工序尺寸及加工余量
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
鉸孔
0.2
45.5
+0.045
Φ45.5
擴(kuò)孔
0.9
45.3
+0.1
Φ45.3
鉆孔
0.9
43.5
+0.6
Φ43.5
毛坯
10
5. Φmm的端面
1）按照《工藝手冊(cè)》，鑄件重量為1.6kg，Φmm端面的單邊加工余量為2.0～3.0，取Z=2.0mm，鑄件的公差按照表6-28，材質(zhì)系數(shù)取，復(fù)雜系數(shù)取，則鑄件的偏差為；
2）精車余量：單邊為0.2mm（見《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中表3.2-2），精車公差既為零件公差-0.08；
3）半精車余量：單邊為0.6mm（見《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中表11-27），半精車公差的加工精度為IT9，因此可以知道本工序的加工公差為-0.12mm；
4）粗車余量：粗車的公差余量（單邊）為Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；
粗車公差：現(xiàn)在規(guī)定本工步（粗車）的加工精度為IT11級(jí)，因此，可以知道本工序的加工公差為-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)就是含義上的加工余量，實(shí)際上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
可以知道：
毛坯名義尺寸為：164+2=166（mm）
毛坯的最大尺寸：166+0.7=166.7（mm）
毛坯的最小尺寸：166-0.8=165.2（mm）
粗車后最大尺寸：164+1.2=165.2（mm）
粗車后最小尺寸：165.2-0.32=164.88（mm）
半精車后最大尺寸：164+0.6=164.6（mm）
半精車后最小尺寸：164.6-0.12=164.48（mm）
精車后尺寸為164mm
加工余量計(jì)算表
工序
加工尺寸
及公差
鑄造毛坯
粗車
半精車
精車
加工前尺寸
最大
166.7
165.2
164.6
最小
165.2
164.88
164.48
加工后尺寸
最大
166.7
165.2
164.6
164.12
最小
165.2
164.88
164.48
163.66
加工余量
2
1.2
0.6
0.2
加工公差
-0.32
-0.12
-0.46
法蘭盤的鑄件毛坯圖見附圖
（五）確定切削用量及基本工時(shí)
工序 1 粗車Φ端面及外圓柱面，粗車B面，
1.加工條件
工件材料：HT50 δb=220MPa 模鑄
加工要求：車削Φmm端面及外圓柱面，粗車B面
機(jī)床：臥式車床
刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2．計(jì)算切削用量
(1) 粗車Φmm端面
1) 已知毛坯長度方向的加工余量為2mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm
2) 進(jìn)給量f 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm>2~4mm,以及工件直徑為164時(shí)，f =0.6~1.0mm/r
按車床說明書（見切削手冊(cè)）取 f =0.9mm/r
3) 計(jì)算切削速度，按《切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命T=60min) (m/min)
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=148.8(m/min)
4)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 502r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-8),與502r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。
所以實(shí)際切削速度v=110r/min/。
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
L==81mm , =2mm, =0, =0
tm===0.27(min)
(2) 粗車Φmm外圓柱面，同時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度
1) 切削深度，單邊余量Z=2mm,分二次切除。
2) 進(jìn)給量， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.9mm/r
3)計(jì)算切削速度 ＝132m/min
4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 256r/min
與256r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min現(xiàn)選取480r/min
所以實(shí)際切削速度 ==
5) 檢驗(yàn)機(jī)床功率
＝
其中?。?985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15，
===0.63
=0.61
=29851.00.52400.630.89=1122.4(N)
切削時(shí)消耗功率＝＝＝2.46(KW)
CA6140主電機(jī)功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時(shí)主軸傳遞的最大功率為4.5kw.所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
6) 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力＝1122.4N.徑向切削力
＝
其中?。?940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3，
===0.59
=0.5
所以 =19401.50.52400.590.5=203(N)
而軸向切削力 ＝
其中?。?880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4，
===0.34
=1.17
軸向切削力 =28801.50.52400.341.17=442(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N
而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為3530N(見《切削手冊(cè)》表1.30)故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
7)切削工時(shí) t=
其中l(wèi)=15mm =4mm =2mm
所以 t=＝0.4min
工序 2 粗車Φ端面及外圓柱面
機(jī)床：臥式車床
刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸1625mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
(1) 粗車Φmm端面
1) 切削深度。單邊余量Z=1.2mm
2) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=437m/min
3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 595r/min
與595r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min。現(xiàn)選取=600r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=47mm; =4mm; =2mm;
t=i=x1=0.09(min)
(2) 粗車Φmm外圓柱面
1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 分2次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.8mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=95m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 305r/min
與305r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為365r/min。現(xiàn)選取=365r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，
t=i ;其中l(wèi)=35mm; =5mm; =0mm;
t=i=x2=0.13(min)
工序 3 鉆、擴(kuò)Φ45.5的孔
(1) 鉆Φ43.5mm孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼鉆頭W43Cr4V.
1)進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表10-66,當(dāng)鑄鐵≤HB200時(shí)，D=Φ43時(shí)，取f=0.3mm/r
2)切削速度 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得
V=35m/min.
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 259r/min
,與259r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為320r/min。現(xiàn)選取=320r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
4)削工時(shí)。
t=i ;其中l(wèi)=15mm; =4mm; =0mm;
t= ==0.27(min)
(2) Φ45.5mm孔
根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時(shí)的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
式中的、——加工實(shí)心孔進(jìn)的切削用量.
現(xiàn)已知
=0.36mm/r (《切削手冊(cè)》)表2.7
=42.25m/min (《切削手冊(cè)》)表2.13
1) 給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機(jī)床選取0.5mm/r
2) 削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 120.8r/min
與120.8r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150r/min?，F(xiàn)選取=150r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
5) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=15mm; =4mm; =0mm;
t= ==0.27(min)
工序 4 粗車Φ164、Φ94外圓柱面上的圓倒角R2,R3
1)確定背吃刀量a； 半車的余量為0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。
2)確定進(jìn)給量：查《切削用量簡明手冊(cè)》表1.6：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度為1.6，刀尖圓弧半徑0.5mm，則進(jìn)給量為0.10~0.15 mm/r。再根據(jù)CA6140車床說明書，取橫向進(jìn)給量取f =0.12mm/r。車刀耐用度T=60mm。
3)確定切削速度V ：根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表1.27，=142.020 m/min=452.292 r/min按CA6140車床轉(zhuǎn)速（《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表4.2－8）選擇與452.292r/min相近似 的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =450r/min,則實(shí)際切削速度V = 141.3m/min。
4）計(jì)算基本工時(shí)：按《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》公式計(jì)算：T=0.315min。
工序 5 粗車Φ164端面及外圓柱面，粗車A面，粗銑Φ80H7孔的端面及外圓柱面,
加工要求：車削Φmm端面及外圓柱面，粗車A面
機(jī)床：臥式車床
刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2．計(jì)算切削用量
(1) 粗車Φmm端面
1) 已知毛坯長度方向的加工余量為2mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mm
2) 進(jìn)給量f 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm
>2~4mm,以及工件直徑為164時(shí)，f =0.6~1.0mm/r
按車床說明書（見切削手冊(cè)）取 f =0.9mm/r
3) 計(jì)算切削速度，按《切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命T=60min
(m/min)
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=148.8(m/min)
4)確定機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 502r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-8),與502r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取=480r/min。
所以實(shí)際切削速度v=110r/min/。
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
L==81mm , =2mm, =0, =0
tm===0.27(min)
(2) 粗車Φmm外圓柱面，同時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度
1) 切削深度，單邊余量Z=2mm,分二次切除。
2) 進(jìn)給量， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.9mm/r
3)計(jì)算切削速度 ?。?32m/min
4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 256r/min
與256r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min現(xiàn)選取480r/min
所以實(shí)際切削速度 ==
5) 檢驗(yàn)機(jī)床功率
＝
其中?。?985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15，
===0.63
=0.61
=29851.00.52400.630.89=1122.4(N)
切削時(shí)消耗功率＝＝＝2.46(KW)
CA6140主電機(jī)功率為7.5kw.轉(zhuǎn)速為480r/min時(shí)主軸傳遞的最大功率為4.5kw,機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
6) 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力＝1122.4N.徑向切削力
＝
其中?。?940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3，
===0.59
=0.5
所以 =19401.50.52400.590.5=203(N)
而軸向切削力 ＝
其中?。?880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4，
===0.34
=1.17
軸向切削力 =28801.50.52400.341.17=442(N)
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削羅在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N
而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)床可承受的最大縱向力為3530N(見《切削手冊(cè)》表1.30)故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
7)切削工時(shí) t=
其中l(wèi)=10mm =0mm =0mm
所以 t=＝0.02min
8)粗銑Φ80H7孔的端面及外圓柱面,
加工條件：工件材料：HT50,σb =0.16GPa HB=190～241,金屬型鑄造。
加工要求：以φ80H7孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸φ80孔,孔的精度達(dá)到IT7。
機(jī)床： 立式鉆床525
1）. 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=18mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，二重刃長度bε=2.5mm,橫刀長b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長度 ° ° °
2）.選擇切削用量
（1）決定進(jìn)給量
查《切》
所以，
按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇
最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功。
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《切》）為0.5～0.8mm，壽命．
（3）切削速度
查《切》 修正系數(shù)
故。
查《切》機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為
故實(shí)際的切削速度
（4）校驗(yàn)扭矩功率
所以
故滿足條件，校驗(yàn)成立。
3）.計(jì)算工時(shí)
由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。
擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下：
擴(kuò)鉆：
鉸孔：
精鉸：
工序7 半精車Φ164的端面及外圓，半精車A面
(1) 半精車Φ164mm端面
1) 切削深度 單邊余量Z=1.2mm
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=437m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 532r/min
與532r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min。現(xiàn)選取=600r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
t=i ;其中l(wèi)=2mm; =0mm; =0mm;
t=i=1=0.02(min)
(2) 半精車Φmm外圓柱面
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=96m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 235r/min
與235r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為260r/min。現(xiàn)選取=260r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
工序 8 半精車Φ80H7的端面及外圓，半精車Φ45.5孔A面的倒角
(1) 半精車Φ80H7的端面
粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
進(jìn)給量f 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-2.取f＝0.2mm/r
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速＝480r/min
所以切削工時(shí) tm==＝0.44（min）
(2) 半精車Φ80H7mm外圓柱面
粗精加工的切削用量除了進(jìn)給量和切削深度外都相同，故其余在此省略
進(jìn)給量f 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-2 取f=0.2mm/r
主軸轉(zhuǎn)速 n=480r/min
所以切削工時(shí) t==0.33 min
工序 9 半精車Φ164的端面及外圓
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm 分兩次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=98m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 589r/min
與589r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
5)切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=35mm; =5mm; =0mm;
t=i==0.66(min)
(2) 半精車Φ164外圓
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm 一次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=138m/min
4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 267r/min
與267r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為260r/min?，F(xiàn)選取=260r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
t=i ;其中l(wèi)==35mm; =5mm; =0mm;
t=i==0.76(min)
工序 10 半精車Φ94的端面及外圓,半精車Φ45.5孔B面的倒角
1) 進(jìn)給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機(jī)床選取0.5mm/r
2) 削速度 按切削手冊(cè)選取v=0.4×48.25=19.3m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 65.3r/min
與65.3r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150r/min?，F(xiàn)選取=150r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
4) 工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=47mm; =5mm; =0mm;
t= ==0.69(min)
工序 11 鉆、擴(kuò)、絞Φ8.5的孔，鉆、絞M4的孔
(1) 鉆Φ8.5的孔
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼鉆頭W43Cr4V.
1)進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》表10-66,當(dāng)鑄鐵≤HB200時(shí)，D=Φ8.5時(shí)，取f=0.3mm/r
2)切削速度 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-70,及10-66,查得
V=35m/min.
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 131r/min
,與131r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150r/min。現(xiàn)選取=150r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
4)削工時(shí)。
t=i ;其中l(wèi)=5mm; =0mm; =0mm;
t= ==0.22(min)
(2) 鉆、絞8-M4mm的孔
(1)8-M4mm孔
1)鉆Φ4mm孔
機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ4.
1)進(jìn)給量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 2388r/min
與2388r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為2012r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =0mm; =0mm;
t= ==0.04(min)
鉆16次的總時(shí)間為16t=16x0.04=0.64min
工序 12 精車Φ164、Φ94的A端面及外圓柱面
(1)精車Φ164的A端面
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm 分兩次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=98m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 589r/min
與589r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實(shí)際切削速度
==
5)切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=82mm; =0mm; =0mm;
t=i==1.36(min)
(2) 精車Φ164外圓
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm 一次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=138m/min
4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 267r/min
與267r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為260r/min?，F(xiàn)選取=260r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
t=i ;其中l(wèi)=10mm; =0mm; =0mm;
t=i==0.25(min)
工序 13 精車Φ164、Φ80H7的端面及外圓柱面
(1)精車Φ164的端面
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.2mm 分兩次切除。
2) 進(jìn)給量 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r
3) 計(jì)算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
1.440.81.040.810.97=98m/min
4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 589r/min
與589r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實(shí)際切削速度==
5)切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=82mm; =0mm; =0mm;
t=i==1.36(min)
三、夾具設(shè)計(jì)
（一）問題的提出
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,需要設(shè)計(jì)專用夾具。
本次設(shè)計(jì)加工6xφ8.5mm孔的鉆床夾具，本夾具將用于Z3025B型搖臂鉆床，刀具材料為高速鋼，在法蘭盤的φ94外圓表面上加工孔。
利用本夾具主要用來加工6xφ8.5mm，這個(gè)孔內(nèi)表面的粗糙度要求為，在加工前先加工φ4mm孔，且法蘭盤的φ6xφ8.5mm外圓表面和φ94mm段兩側(cè)平面均已經(jīng)過半精加工。加工6xφ8.5mm孔的整個(gè)過程包括鉆、擴(kuò)、鉸三步，因此本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時(shí)間提高生產(chǎn)率。
（二）、夾具設(shè)計(jì)
⒈定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖知，6xφ8.5mm孔對(duì)φ94mm段右側(cè)端面有一定的位置度要求，為了減少定位誤差，以φ164mm平面的A 面為主要定位基準(zhǔn)面，以φ94mm外圓表面為輔助定位面，共限制6個(gè)自由度，其中與φ94mm孔軸線同方向的自由度被重復(fù)限制，但起到增強(qiáng)定位穩(wěn)定性的作用，因此這一定位方案可行。
為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，將鉆套設(shè)計(jì)成快換鉆套刀具：YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位鉆頭( 見《切削手冊(cè)》表3.28)
其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=75，UF=1.0，d0=100，
∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×75×10/(100×2550)≈444.64(N)
水平分力：FH=1.1F實(shí)≈489.1(N)
垂直分力：FV=0.3F實(shí)≈133.39(N)
在計(jì)算切削力時(shí)，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
2定位誤差分析
夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計(jì)的專用件，各定位面加工后對(duì)φ8.5mm孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計(jì)。鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導(dǎo)，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。查文獻(xiàn)[4]表3-17，普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm,因此孔的位置偏差可以保證
3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
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。夾具體上鉆套采用快換形式提高了加工生產(chǎn)效率。同時(shí)，在定位和夾緊方面采用的是帶有螺栓連接的定位心軸和快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，該夾緊機(jī)構(gòu)是螺母螺孔內(nèi)又斜鉆了孔，其孔徑略大雨螺紋外徑。螺母斜向沿著光孔套入桿，然后將螺母擺正，使螺母的螺紋與螺桿（即：定位心軸）嚙合，再略為擰動(dòng)螺母，便可夾緊工件?？焖傩D(zhuǎn)夾緊機(jī)構(gòu)同樣的提高了加工生產(chǎn)效率。
在用定位心軸定位時(shí)，采用的是間隙配合心軸，心軸工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此設(shè)計(jì)在裝卸工件時(shí)較方便，縮短了加工時(shí)的輔助時(shí)間。根據(jù)該法蘭盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的定位套一次限制5個(gè)自由度，外加一定位支承板限制2個(gè)自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用鉤形夾緊螺栓，操作方便。該夾具上設(shè)有擋塊，可防止零件在加工時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者滾動(dòng)。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計(jì)而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要
30
哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書
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感想
通過這兩周的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)；通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意思和競爭意識(shí)，熟悉掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及對(duì)運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)了一個(gè)全面的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程技能的訓(xùn)練。
在具體做的過程中，從設(shè)計(jì)到計(jì)算，從分析到繪圖，讓我更進(jìn)一步的明白了作為一個(gè)即將踏上社會(huì)的學(xué)生,要有清晰的頭腦和整體的布局，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和不厭其煩的細(xì)心，要有精益求精、追求完美的一種精神。從開始的總體設(shè)計(jì)，讓我清楚的了解了自己接下來要完成的任務(wù)，也很好的鍛煉了自己自主學(xué)習(xí)的能力；不但考驗(yàn)了自己計(jì)算過程中的細(xì)心程度還提高了自己快速查閱資料的能力；在最后的繪圖過程中，再次鍛煉并提高了自己繪圖的能力。在這個(gè)過程中也遇到了些許的問題，在面對(duì)這些問題的時(shí)候自己曾焦慮，但是最后還是解決了。才發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們面對(duì)很多問題的時(shí)候所采取的具體行動(dòng)也是不同的,這當(dāng)然也會(huì)影響我們的結(jié)果.很多時(shí)候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強(qiáng),那是一種態(tài)度的端正和目的只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題?，F(xiàn)在把這個(gè)課程做完了才發(fā)現(xiàn)自己對(duì)以前學(xué)的知識(shí)點(diǎn)有了更好的理解，知識(shí)只有放在實(shí)踐運(yùn)用上才能體現(xiàn)他的價(jià)值才能更好地被大家接受，所以這門實(shí)踐課是很有必要的，也是大家很有必要去認(rèn)真做的。
在這個(gè)過程中，要謝謝張老師對(duì)我的指導(dǎo)，在張老師的講解下讓我對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程以及繪圖過程有了很好的了解，對(duì)我后面的整體的設(shè)計(jì)和繪圖的進(jìn)行有了很大的幫助,謝謝老師的幫助。
參考資料
1、王光斗、王春福主編．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
2、趙家齊主編．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書．北京：機(jī)械工業(yè)出版社
3、孫巳德主編．機(jī)床夾具圖冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社
4、李慶余主編．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社
5、王先逵主編．機(jī)械制造工藝學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社