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汽車(chē)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
武漢理工大學(xué)
汽車(chē)學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)類(lèi)型 工藝課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
學(xué)生姓名
完成日期
指導(dǎo)教師
說(shuō)明書(shū)包含內(nèi)容及裝訂順序
1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
2. 工藝過(guò)程卡片
3. 機(jī)械加工工序卡片
4. 目錄
5. 正文（正文應(yīng)包含：零件分析、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)等內(nèi)容）
6. 結(jié)論
7. 參考文獻(xiàn)
目錄
第一章 生產(chǎn)目的 4
第二章 零件的分析 4
第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 5
3.1 確定毛坯的的制造形式 5
3.2 基面的選擇 5
3.3制訂工藝路線 6
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
3.5刀具的選擇 9
3.6確定切削用量及基本工時(shí) 9
第四章 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) 11
4.1 定位基準(zhǔn)和夾具方案選擇 11
4.2 切削力和夾緊力計(jì)算 11
4.3 定位誤差的分析 13
4.4 零、部件的設(shè)計(jì)與選用 14
4.5 夾具設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)要說(shuō)明 15
總結(jié) 17
參 考 文 獻(xiàn) 18
第一章 生產(chǎn)目的
本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的一個(gè)零件——制動(dòng)器杠桿。制定其機(jī)械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過(guò)程中包括了銑平面、車(chē)外圓面、鉆孔、銑鍵槽等工序。其中,此道工序要為其銑13h12兩側(cè)設(shè)計(jì)一合適的夾具。 該零件生產(chǎn)按照其生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)關(guān)系可知，其為大批量生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)大批量生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。
第二章 零件的分析
2.1零件的分析
圖2-1零件圖
制動(dòng)器械桿有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
以φ24f9為中心的臺(tái)階軸類(lèi)端面。本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、軸肩圓、弧面、鍵槽、退刀槽等部分組成。零件車(chē)削加工成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有φ24f9圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、φ30f10圓柱段（表面粗糙度Rɑ=0.8μm）、R0.5mm圓弧、φ12D6的內(nèi)孔,退刀槽表面粗糙度Ra=12.5,其余表面粗糙度均為Rɑ=12.5μm，輪廓描述清楚完整。零件材料為45鋼，毛胚為φ40×145×110mm。
由上面的分析可知：加工時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的的制造形式
由零件圖可知，其材料為45鋼，具體技術(shù)要求如下所示：
1硬度207-255HBW；
2φ24f9對(duì)φ30f10軸線的徑跳不大于0.04；
3尺寸13處的兩端面對(duì)φ24軸線的不垂直度在長(zhǎng)度100以?xún)?nèi)不大于1；
4鍵槽對(duì)φ24f9軸線的對(duì)稱(chēng)線公差為0.05；
5不許有毛刺；
6沖壓抽模角為7，圓角半徑為3；
7杠桿端面上允許有中心孔；
8 A的測(cè)量相差不大于0.05；
9 未注明公差尺寸的公差按標(biāo)準(zhǔn)Q/SB123-64.
根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，在加工過(guò)程中它對(duì)定位有一定保證作用，故采用鍛造成型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鍛造后安排調(diào)質(zhì)處理。該零件的形狀并不十分復(fù)雜，因此毛坯形狀與零件形狀應(yīng)盡量相近。由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查得該種鍛造公差等級(jí)為CT10~11，加工余量等級(jí)MA選擇H級(jí)。
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?；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。由圖可知φ24f9和Φ30外圓面的精度要求最高，而φ24f9也是該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)。所以以φ24f9圓端面是為定位基準(zhǔn)加工Φ35端面然后以Φ35端面為基準(zhǔn)加工階梯、槽和鍵。
3.3制訂工藝路線
（1）工藝路線方案一：
工序00：鍛造
工序10：退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
工序20：車(chē)Φ35圓左端面
工序30: 車(chē)左端面，打中心孔
工序40：車(chē)外圓端面，退刀槽和倒角，右端面
工序50：銑寬13h12的兩端面
工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8至Φ12D6
工序70：銑鍵槽
工序80：鉆Φ4孔
工序90：半精車(chē)Φ30外圓面
工序100：磨Φ30的外圓面
工序110：清洗去毛刺
工序120：驗(yàn)收
工序130：入庫(kù)
（2）工藝路線方案二：
工序00：鍛造
工序10：調(diào)質(zhì)處理
工序20：車(chē)外圓面、退刀槽和倒角
工序30：銑寬13h12的兩端面
工序40：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8孔至Φ12D6
工序50：鉆Φ4孔
工序60：精車(chē)Φ30外圓面
工序70：精車(chē)Φ24外圓面
工序80：磨Φ30外圓面
工序90：清洗去毛刺
工序100：驗(yàn)收
工序110：入庫(kù)
（3）工藝方案的分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒(méi)有車(chē)左端面、鉆中心孔這道工序，車(chē)床的加工原理是：工件跟著花盤(pán)做高速旋轉(zhuǎn)，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，減少了生產(chǎn)夾具的成本，提高了生產(chǎn)率，故采用方案一。
具體的工藝過(guò)程如下：
工序00：鍛造
工序10：退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
工序20：車(chē)Φ35圓左端面
工序30: 車(chē)左端面，打中心孔
工序40：車(chē)外圓端面，退刀槽和倒角，右端面
工序50：銑寬13h12的兩端面
工序60：鉆孔至Φ10.8，鉸Φ10.8至Φ12D6
工序70：銑鍵槽
工序80：鉆Φ4孔
工序90：半精車(chē)Φ30外圓面
工序100：磨Φ30的外圓面
工序110：清洗去毛刺
工序120：驗(yàn)收
工序130：入庫(kù)
表3-1
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“制動(dòng)器杠桿”零件材料45鋼，毛坯的重量約為1.4g，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。
1、左端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊(cè)》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車(chē)削一次即可滿(mǎn)足要求。
2、13h12兩端面，表面粗糙度為Ra12.5，查《切削用量手冊(cè)》表2-8得，單邊總余量Z=0.5，車(chē)削一次即可滿(mǎn)足要求。
3、Φ12D6孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
4、Φ4孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實(shí)心鍛造
5、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》以下稱(chēng)《工藝手冊(cè)》表2.2和2.5,取端面長(zhǎng)度余量均為12.5(均為雙邊加工)
銑削加工余量為1mm
粗銑 6mm
內(nèi)孔(φ12D6，φ4無(wú)鍛造孔）
工序尺寸加工余量充足
車(chē)（φ24f9、φ30f10、φ351.5）
其他尺寸直接鑄造得到，由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中小批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。
3.5刀具的選擇
刀具的選擇是加工中的重要的工藝加工內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。在制定切削用量時(shí)應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。
選取刀具時(shí)要使刀具的尺寸與被加工共建的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。根據(jù)零件的分析所選擇的刀具有:
1. 車(chē)端面選用硬質(zhì)合金鋼45°車(chē)刀、粗、精車(chē)用同一把車(chē)刀完成。
2. 粗、精車(chē)外圓硬質(zhì)合金90°車(chē)刀
3 車(chē)槽：選用硬質(zhì)合金車(chē)槽刀(刀長(zhǎng)12mm，刀寬3mm)
4 銑兩側(cè)：硬質(zhì)合金直齒端面銑刀
5 磨外圓：砂輪
3.6確定切削用量及基本工時(shí)
粗銑φ26寬13h12的左右兩端面的加工余量
1.加工條件
工件材料：ZG45
加工要求：粗銑兩端面面，留精加工量0.5mm
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定v=0.45m/s即27m/min
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，=80mm，齒數(shù)z=10。則
現(xiàn)采用臥式銑床X62W，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表4.2-39），取=37.5r/min，故實(shí)際切削速度為
當(dāng)=37.5r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
==0.08×20×37.5=60mm/min
查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，剛好有=60mm/min，故直接選用該值。
切削工時(shí)：由于是粗銑，故整個(gè)銑刀刀盤(pán)不必銑過(guò)整個(gè)工件，利用作圖法，可得出銑刀的行程=250mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
精銑
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定v=0.45m/s即27m/min
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，=80mm，齒數(shù)z=10。則
現(xiàn)采用雙銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)《工藝手冊(cè)》表4.2-39），取=37.5r/min，故實(shí)際切削速度為
當(dāng)=37.5r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
==0.08×20×37.5=60mm/min
查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，剛好有=60mm/min，故直接選用該值。
切削工時(shí)：銑刀的行程=250+225mm，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
第四章 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)
利用本夾具主要用來(lái)加工為了提高勞動(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(zhuān)用夾具。決定設(shè)計(jì)銑13h12兩側(cè)的夾具。加工時(shí)除了要滿(mǎn)足粗糙度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足兩側(cè)間和寬度的公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。本夾具將用于雙面銑床。
4.1 定位基準(zhǔn)和夾具方案選擇
由零件圖可知：在對(duì)銑兩側(cè)面進(jìn)行加工前，零件的φ24外圓和φ35端面已加工，因此選擇φ 35的端面為定位基準(zhǔn)。定位方案如下：
以?xún)蓚€(gè)短V型塊組合，限制工件軸4個(gè)自由度（兩個(gè)平動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)），然后一個(gè)φ35端面限制工件的軸向移動(dòng)，在工件的φ26圓面設(shè)置一固定V型塊，限制一個(gè)自由度（工件沿軸向轉(zhuǎn)動(dòng)）, 共限制6個(gè)自由度，符合六點(diǎn)定位定理。
為了提高加工效率及方便加工，防止切削力作用工件移動(dòng)使定位失效，準(zhǔn)備采用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
4.2 切削力和夾緊力計(jì)算
刀具：直齒端面銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱(chēng)直徑d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿(mǎn)足要求
經(jīng)校核： 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
4.3 定位誤差的分析
為了滿(mǎn)足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
（1）中心線對(duì)定位件中心線位置精度
. 取.
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
4.4 零、部件的設(shè)計(jì)與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般兩個(gè)一塊使用。通過(guò)方向鍵的協(xié)調(diào)與銑床工作臺(tái)的T型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺(tái)的進(jìn)給方向具有正確的位置。方向鍵可以下產(chǎn)生的扭矩銑削時(shí)，螺栓夾緊夾具可以降低負(fù)荷，加強(qiáng)加工夾具牢固。
GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4-1夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表4.1：
表4-1 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱(chēng)尺寸
允差d
允差
公稱(chēng)尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖4..2所示：
圖4-2平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表4.2：
表4-2 塞尺
公稱(chēng)尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
4.5 夾具設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)要說(shuō)明
本工件采用三固定V型塊，一手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，以及一個(gè)支承釘來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊，這樣操作更加簡(jiǎn)單和迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來(lái)說(shuō)滿(mǎn)足批量生產(chǎn)要求。
夾具裝配圖如下：
圖4-3裝配圖
夾具體圖如下:
圖4-4 夾具體
總結(jié)
設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，雖然時(shí)間短暫，但是對(duì)我來(lái)說(shuō)受益匪淺。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)中的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不僅鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好地利用圖書(shū)館資料，更好地更熟練利用我們手中的設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件,為我們踏上社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
這次設(shè)計(jì)使我受益不小，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料的時(shí)候尤其是切削手冊(cè)的時(shí)候，數(shù)據(jù)存在大量重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在數(shù)據(jù)上存在一些問(wèn)題，不過(guò)我的指導(dǎo)老師，每次都耐心地向我提出寶貴意見(jiàn)，為我指明了方向，最終使我順利地完成了設(shè)計(jì)工作。在此，我衷心感謝老師的指導(dǎo)。
參 考 文 獻(xiàn)
1.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》作者：李益民 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 出版日期：2002-6
2《機(jī)械夾具設(shè)計(jì)教程》主編：何慶 李郁 出版社：電子工業(yè)出版社 出版日期2012-8
3《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》主編：吳拓 出版社：化學(xué)工業(yè)出版社 出版日期：2014-2
4《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》主編：王伯平，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2007.5
評(píng) 語(yǔ)
成績(jī) 指導(dǎo)教師（簽名） 日期
20