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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：制定底座零件的加工工藝，設(shè)計(jì)鉆4-Φ28孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù)
班 級(jí)： 機(jī)電11-2班
學(xué) 號(hào)： 1130320220
姓 名： 孫中利
指導(dǎo)教師： 張學(xué)偉
機(jī)械工程系
2013年 11 月 22日
目錄
引 言 1
第一章 零件的分析 2
第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 2
2.1 確定毛坯的制造形式 2
2.2 基準(zhǔn)的選擇 3
2.3 制訂工藝路線 3
2.4 機(jī)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(shí) 4
第三章 專用夾具的設(shè)計(jì) 13
3.1問題提出 14
3.2 定位原理說明 14
3.3切削力和夾緊力的計(jì)算 14
3.4夾具簡要操作說明 14
總 結(jié) 16
致 謝 17
參 考 文 獻(xiàn) 18
引 言
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈競爭，企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個(gè)具有大批量生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)夾具提出了如下新的要求：
1. 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期
2. 能裝夾一組相似性特征的工件
3. 適用于精密加工的高精度的機(jī)床
4. 適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)
5. 采用液壓汞站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
第一章 零件的分析
底座共有五組加工表面，現(xiàn)分述如下：
1、基準(zhǔn)面A
2、4Φ56端面
3、4Φ28H7孔
4、18寬槽、36寬槽
5、4Φ10錐銷孔
技術(shù)要求如下：
1.4Φ28H7孔平行度公差為0.01mm。
2.4Φ28H7孔對(duì)A面的垂直度公差為0.03mm。
3.未注倒角R3～R5。
4.材料：HT150。
第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
2.1 、確定毛坯的制造形式
零件材料為HT150。由于零件年產(chǎn)量為20000件，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故采用金屬模鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2 、基準(zhǔn)的選擇
1、粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
由零件圖及粗基準(zhǔn)選擇原則得出，底座以Φ56凸臺(tái)面及工件兩側(cè)面作為定位粗基準(zhǔn)，具體形式參考工序卡一。
（5） 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮的是基準(zhǔn)的重合問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，因該進(jìn)行尺寸換算，在此都不多做說明。
2.3 、制訂工藝路線
工序01：鑄造
工序02：人工時(shí)效
工序03：粗銑、半精銑、精銑基準(zhǔn)面A
工序04：粗銑、精銑4-Φ56凸臺(tái)面
工序05：鉆4-Φ26孔；擴(kuò)4-Φ26孔至4-Φ27.8；4-Φ27.8孔至4-Φ28H7；倒角C1
工序06：銑18寬槽；銑38寬槽深2
工序07：鉆4-Φ10錐銷孔（先鉆一頭，裝配時(shí)透鉸）
工序08：去毛刺
工序09：檢驗(yàn)至圖紙要求并入庫
2.4 、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“底座”零件材料為HT150，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)
1、基準(zhǔn)面A的加工余量
基準(zhǔn)面A，精度等級(jí)IT7級(jí)，加工余量等級(jí)CT-E，查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表2.3-1知，單邊加工余量Z=3.0mm，基準(zhǔn)面A的表面粗糙度Ra1.6,查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表1.4-8知，需經(jīng)過三步（即粗銑、半精銑、精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊加工余量Z=2.0mm
半精銑 單邊加工余量Z=0.8mm
精銑 單邊加工余量Z=0.2mm
2、Φ56凸臺(tái)面加工余量
Φ56凸臺(tái)面，精度等級(jí)IT7級(jí)，加工余量等級(jí)CT-E，查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表2.3-1知，單邊加工余量Z=2.0mm，Φ56凸臺(tái)面的表面粗糙度Ra3.2,查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表1.4-8知，需經(jīng)過二步（即粗銑、精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊加工余量Z=1.5mm
精銑 單邊加工余量Z=0.5mm
3、Φ28H7孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，Φ28H7孔，表面粗糙度Ra1.6，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表1.4-7和表2.2-8知，Φ28H7孔需鉆、擴(kuò)、鉸三步方能滿足其精度要求。
鉆 Φ26mm
擴(kuò) 擴(kuò)Φ26mm至Φ27.8mm
鉸 鉸Φ27.8mm至Φ28H7mm
4、18寬槽、36寬槽的加工余量
因槽的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，18寬槽、36寬槽表面粗糙度Ra12.5、Ra6.3，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
5、Φ10錐銷孔的加工余量
因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，Φ10錐銷孔，技術(shù)要求，先鉆一頭，裝配圖時(shí)透鉸。
6、其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。
2.5、 確定切削用量及基本工時(shí)
工序01：鑄造
工序02：人工時(shí)效
工序03：粗銑、半精銑、精銑基準(zhǔn)面A
工步一：粗銑基準(zhǔn)面A
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=1000
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：半精銑基準(zhǔn)面A
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=1000
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步三：精銑基準(zhǔn)面A
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=1000
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序04：粗銑、精銑4-Φ56凸臺(tái)面
工步一：粗銑4-Φ56凸臺(tái)面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=800
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：精銑4-Φ56凸臺(tái)面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=800
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序05：鉆4-Φ26孔；擴(kuò)4-Φ26孔至4-Φ27.8；4-Φ27.8孔至4-Φ28H7；倒角C1
工步一：鉆4-Φ26孔
機(jī)床：Z3025搖臂鉆床
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Φ26
1) 給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 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=50m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 612r/min
,與612r/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
==
4) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=25mm; =13mm; =3mm;
t= ==2.103(min)
工步二：擴(kuò)4-Φ26孔至4-Φ27.8
機(jī)床：Z3025搖臂鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼擴(kuò)孔鉆
1) 給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 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=50m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 573r/min
,與573r/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
==
4) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=25mm; =0.9mm; =3mm;
t= ==1.482(min)
工步三：鉸4-Φ27.8孔至4-Φ28H7
機(jī)床：Z3025搖臂鉆床
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選取高速鋼鉸刀
1) 給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 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=50m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 569r/min
,與569r/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
==
4) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=25mm; =0.1mm; =3mm;
t= ==1.441(min)
工步四：倒角C1
工序06：銑18寬槽；銑38寬槽深2
工步一：銑18寬槽
1. 選擇刀具
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
3.決定銑削深度
4.決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=500
5.計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：銑38寬槽深2
1. 選擇刀具
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
3.決定銑削深度
4.決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=500
5.計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工序07：鉆4-Φ10錐銷孔（先鉆一頭，裝配時(shí)透鉸）
機(jī)床：Z3025搖臂鉆床
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Φ10
1) 給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 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=20m/min.
3) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 636r/min
,與636r/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
==
4) 削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=14mm; =5mm; =3mm;
t= ==1.128(min)
工序08：去毛刺
工序09：檢驗(yàn)至圖紙要求并入庫
第三章 專用夾具的設(shè)計(jì)
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。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)工序5：鉆、擴(kuò)、鉸4-Φ28H7孔的鉆床夾具，機(jī)床選用：Z3025搖臂鉆床。
3.1問題提出
本夾具主要用來：鉆、擴(kuò)、鉸4-Φ28H7孔，4-Φ28H7孔平行度公差0.01mm，4-Φ28H7孔對(duì)A面的垂直度公差0.03mm,這些要求，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)要考慮在內(nèi)。
3.2 定位原理說明
基準(zhǔn)面A作為第一定位基準(zhǔn)，與支承板相配合限制三個(gè)自由度，工件后端面作為第二定位基準(zhǔn)，與兩個(gè)定位銷相配合限制兩個(gè)自由度，工件左端面作為第三定位基準(zhǔn)，與定位塊相配合限制一個(gè)自由度，工件六個(gè)自由度被完全控制，屬于完全定位。
3.3切削力和夾緊力的計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊(cè)》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：D=28mm
代入公式（5-2）和（5-3）得
F=26280.2174=1942N
T=10180.2174=47268m.N
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
3.4夾具簡要操作說明
本工件采用基準(zhǔn)面A、后端面及左端面定位，對(duì)應(yīng)的定位元件為：支承板、兩定位銷和定位塊，夾緊則是由移動(dòng)壓板、螺母、螺桿等組成的夾緊機(jī)構(gòu)來完成，本套夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，夾具如下圖所示：
總 結(jié)
本設(shè)計(jì)中是對(duì)底座零件加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)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(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)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。而且它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都采用了一面兩銷定位，夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動(dòng)夾緊滿足夾緊要求。
通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
本次課程設(shè)計(jì)受到了院系各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，得到了全校教師的大力支持與幫助。在此，我衷心的向你們道一聲：你們辛苦了。
通過課程設(shè)計(jì)，是對(duì)我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識(shí)的綜合的檢測，更是一個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧及綜合復(fù)習(xí)的過程；對(duì)機(jī)械繪圖、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)等過程等都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
感謝院系領(lǐng)導(dǎo)給了我足夠時(shí)間來完成整套夾具設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，得到了老師和同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，在此表示感謝；也對(duì)做相關(guān)題目的同學(xué)的資助表示感謝，感謝他們?cè)谀＞咴O(shè)計(jì)過程中對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，尤其對(duì)擔(dān)任本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)趙金濤老師表示深深敬意，在設(shè)計(jì)過程中遇到一些困難，在趙金濤老師的幫助下我才順利的完成了該夾具的設(shè)計(jì)，他對(duì)我設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的疏忽與不足之處提出批評(píng)與修改建議，使我的設(shè)計(jì)的夾具最終更加的完善。
這次設(shè)計(jì)我深知有很多不足，在此懇請(qǐng)大家給予指導(dǎo)。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 艾興、肖詩綱主編,切削用量簡明手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社，1994年
2.李益民主編，機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，1981年10月
6.郭宗連、秦寶榮主編，機(jī)械制造工藝學(xué)，，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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