制定叉形支架（圖5-41）的加工工藝設計銑叉口銑床夾具課程設計

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機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 叉形支架 零（部）件名稱 叉形支架 第 1頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 機加 01 粗銑 35 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X62 1 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 專用銑床夾具 工序工時 準終 單件 序號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 銑凹槽 專用銑床夾具，高速鋼三面刃刀 190 74.6 2 2 1 2.5min 35s 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 產品型號 零（部）件圖號 第 頁 產品名稱 零（部）件名稱 共 頁 材料牌號 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 備注 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 鑄 鑄造 2 實效 時效處理 3 銑削 銑左平面 銑工 銑床 游標卡尺，百分表 4 銑削 銑右平面 銑工 銑床 游標卡尺，百分表 5 銑削 銑上平面 銑工 銑床 游標卡尺，百分表 6 銑削 銑下平面 銑工 銑床 游標卡尺，百分表 7 鉆孔 鉆螺釘孔3個 鉆工 鉆床 游標卡尺 8 擴孔 擴螺釘孔3個 鉆工 鉆床 游標卡尺 9 鉆孔 鉆花鍵孔 鉆工 鉆床 游標卡尺 10 鉆孔 鉆R3通孔 鉆工 鉆床 游標卡尺 11 鉆 攻內螺紋M8*2 鉆工 鉆床 游標卡尺 12 鉆 攻內螺紋M6 鉆工 鉆床 游標卡尺 13 鉆 攻內螺紋M12 鉆工 鉆床 游標卡尺 14 銑削 銑凹槽 銑工 銑床 游標卡尺，百分表 15 毛刺 清理毛刺 編制 （日期） 審核 （日期） 會簽 （日期） 、 處 數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械制造技術課程設計說明書 設計題目： 制定叉形支架的加工工藝，設計 銑叉口的銑床夾具 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 機械工程系 年11月15日 目錄 序言 3 第1章 零件的分析 4 1.1 零件的作用 4 1.2 零件的工藝分析 4 第2章 工藝規(guī)程設計 6 2.1 確定毛坯的制造形式 6 2.2 基面選擇 6 2.3 制定工藝路線 6 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 2.5 確定切削用量及基本工時 8 第3章 專用夾具設計 14 3.1設計主旨 14 3.2夾具設計 14 3.2.1定位基準的選擇 14 3.2.2切削力和加緊力計算 14 3.2.3定位誤差分析 15 3.2.4卡具設計及操作的簡要說明 15 課程設計心得體會 16 參考文獻 18 序 言 機械制造工藝學課程設計是在我們學習了大學的技術基礎課和本科部分專業(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鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的學習生活中占有十分重要的地位。 我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次 適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設做出一些貢獻。 由于能力有限，設計上有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 第1章 零件的分析 1.1 零件的作用 叉形支架是用來起支撐作用的構架，承受較大的力，也具有定位的作用，使零件之間保持正確的位置。 1.2 零件的工藝分析 在支架高60mm處兩個R15mm寬20mm的凸出部位之間相隔97mm其中一個上有對稱通孔。則此處構造比較復雜且在支架高底部處有10mm寬的一個缺口這兩部分剛度比較低。中間有Ф10mm的孔屬于套類結構伸出部分為一平臺上有螺紋通孔在端部有傾斜60°的凸出部分起定位作用此處應力教集中強度要好。在平臺下面有增強其硬度的肋板。兩個R12mm凸出2mm寬36mm高處缺口及R10mm凸出部分為復雜結構其加工存在一定的難度要求較高防止其損壞需要對其進行必要的熱處理。 主要加工表面Ф30mm中心孔及兩端倒角上、下端面M12↓25螺紋通孔右端部傾斜60°凸出部分中間孔Ф8mm左端兩個凸出部分外側面及其中間M10螺紋孔和Ф11孔。 (1) 選用灰鑄鐵HT150硬度150200HB負荷低磨損無關重要變形很小經過正火處理?；诣T鐵件的牌號和應用范圍如表1-1所示。  (2) 未標注圓角半徑為R3mm。  (3) 加工表面不應該有毛刺、裂縫、結疤、夾渣等缺陷并應清理清潔。  (4) 所有加工表面應光潔不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹痕以及非金屬夾雜物。  (5) 上下表面應與中心孔軸線保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm中心孔內表面表面粗糙度Ra≤1.6μm左端兩個凸出部分外表面Ra≤6.3μm右端部傾斜60°凸出部分中間孔內表面Ra≤1.6μm為較高精度且Φ8015.00。  (6) 在加工之前進行人工時效熱處理對毛坯預備性熱處理為降低零件硬度在精加工階段的磨削加工前進行淬火處理淬火后工件硬度提高且易變形。 第2章 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為灰鑄鐵。選用鑄造零件為中批量生產，零件的輪廓尺寸不大，故可采用鑄造成型，這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。 2.2 基面選擇 定位基準就是工件上直接與機床或夾具的定位元件相接觸的點線面。基準的選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確、合理，可以保證加工質量，提高生產效率，否則，就會使加工工藝路線問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，試生產無法進行。 1粗基準的選擇 對平板類零件而言，以底面作為粗基準完全合理。 2精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時應該進行尺寸換算。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，使工序集中來提高生產效率。除此之外還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。 工藝路線方案 工序1:鑄件 工序2: 粗銑M面 工序3: 粗銑N面。 工序4: 粗銑R面 工序5: 粗銑S面及T面 工序6；銑支架叉口 工序7: 鉆2Xφ8孔，3Xφ9孔和φ6孔 工序8: 鉆突出緣φ10mm通孔 工序9: 鉆孔φ4mm 工序10: 終檢 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “叉形支架”零件材料為灰鑄鐵，毛坯重量為5kg，生產類型為中批量生產，為獲得較高的表面質量，可采用鑄造中的壓力鑄造。 毛坯加工表面高度為25mm，直接取其毛坯表面高度為105mm，表面粗糙度值為1.6。兩端表面粗糙度值為6.3，粗銑余量為1.6mm，查《工藝手冊》表2.3-2，精銑余量為0.2mm，查《工藝手冊》表2.3-3。 2.內孔 φ8、φ6以及φ10的表面粗糙都值為1.6un和6.3um，查《工藝手冊》表2.3-8表2.3-12。 鉆孔：φ7mm 擴孔：φ7.9mm 2z=0.75 mm 鉸孔：φ7.98mm 2z=0.1mm 磨孔：φ8mm 鉆孔：φ13mm 擴孔：φ13.75mm 2z=0.75mm 鉸孔：φ13.98mm 2z=0.1mm 磨孔：φ14mm 3.螺紋M12《工藝手冊》表2.3—20 鉆孔：φ11.2mm 攻絲M12 P=0.8 4.螺紋M6《工藝手冊》表2.3—20 鉆孔：φ5.4mm 攻絲M12 P=0，6 5.鉆孔：φ10mm 2.5 確定切削用量及基本工時 1）銑削叉形支架的叉口： ①選擇刀具：根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇二把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，同時銑削兩側面。銑刀外徑do=225㎜，銑刀齒數(shù)Z=20。 ②確定銑削深度α sp：由于單邊加工余量z=2.1㎜，故可一次走刀內切完，α sp=2.1㎜。 ③確定每齒進給量fz：由《切削手冊》表3.3，在X63銑床上p=10kw、工藝系統(tǒng)剛性為低等，用高速鋼盤銑刀加工時，選fz=0.08㎜/z。 ④選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：由《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后面最大磨損量為0.6㎜，根據(jù)《切削手冊》表3.8，銑刀直徑do=225㎜的高速鋼鑲齒三面刃銑刀的耐用度T=240min。 ⑤確定Vc：確定Vc查=27m/min，則 n查=1000Vc查/（πdo）=1000×/（π×225）= 38 r/min 由X63機床使用說明書，選主軸轉速n機=37.5r/min，則實際的切削速度為Vc機=（πn機do ）/1000=（π×37.5×225）/1000=26.5m/min 當n機=37.5r/min時，工作臺每分鐘進給量Vf=fz·Z·η機=0.08×20×37.5=60㎜/min。 由X63機床使用說明書選銑床工作臺進給量，剛好有Vf=60㎜/min，故直接選用該值。 ⑥計算基本工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得銑刀行程l=l+l1+l2=129+9.92+3=142㎜ t=l/fm=142/60=2.37min 工序：鉆、擴、鉸φ10㎜孔。本工序采用計算法確定切削用量。 2）鉆φ10㎜孔： 莫式圓錐2號，d=9，L=90，根據(jù)《工藝手冊》表3.1-10β=30，2φ=118°，ψ=40，當20㎜，鉆頭后刀面磨損極限值為0.8㎜，耐用度T=60min。查《切削手冊》。表2.12 （1）背吃刀量：鉆孔時=4.5㎜ （2）進給量： f=（0.25～0.31）×0.75=0.18~0.23，f=0.2查《切削手冊》表2.7 （3）計算切削速度： V = 式中：=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查《切削手冊》表2.31 所以 ==1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72 V = ×0.72=11.24 m/min ==325 根據(jù)z3025機床標準主軸轉速，n=315，實際轉速為 ===10.89m/min （4）基本時間： = 式中已知=42㎜，=12.13，=3㎜，f=0.2，n=315，所以孔的基本時間： ==0.9min 3）擴孔φ10㎜： 錐柄擴孔鉆，莫氏錐度2號，d=9.75，L=228查《工藝手冊》表3.1-8，T=30min查《切削手冊》。表2.12 （1）背吃刀量=0.375㎜ （2）進給量：f=0.5~0.6，按機床選取f=0.5 （3）計算切削速度 V = 式中：=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0，=1.0查《切削手冊》表2.31 所以 ==0.88 V = ×0.88=17.01 m/min ==460.98 根據(jù)z3025機床標準主軸轉速，n=500，實際轉速為 ===18.46m/min （4）基本時間 = 式中已知=42㎜，=2.6，=4㎜，f=0.5，n=200，所以孔的基本時間： ==0.193min 4）鉸孔φ10㎜ 直柄機用鉸刀，L=151mm，d=12mm，查《工藝手冊》表3.1-16，T=40min查《切削手冊》。表2.12 （1）背吃刀量=0.125㎜ （2）進給量：f=0.65～1.4，按機床選取f=1.0 （3）計算切削速度 V = 式中：=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查《切削手冊》表2.31 所以 ==0.66 V = ×0.66=5.78m/min ==153.3 根據(jù)z3025機床標準主軸轉速，n=200，實際轉速為 ===7.54m/min （4）基本時間 = 式中已知=42㎜，=2.6，=18㎜，f=0.63，n=200，所以孔的基本時間： ==0.313min 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，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 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，通常要設計專用夾具。 根據(jù)課程設計任務書，設計銑叉口銑床專用夾具。 3.1設計主旨 本夾具主要用來銑叉形支架的叉口，對叉口的兩個端面進行預加工。 3.2夾具設計 在給定的零件中，對本序加工的主要考慮叉形支架叉口的位置相關尺寸。 3.2.1定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇一φ30的突出緣和端面為定位基準面，保證加工基準和設計基準重合，再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 3.2.2切削力和加緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 卡緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=24.1N 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)卡緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 3.2.3定位誤差分析 由于加工基準和設計基準重合，所以能很好的保證了加工精度。 3.2.4卡具設計及操作的簡要說明 卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產力，使用快速螺旋卡緊機構。 課程設計心得體會 時光飛逝，為期二周的課程設計已經接近尾聲?；厥走@二周的設計過程，感慨萬千。使我從中學到了以前在課內根本就學不到的東西。受益匪淺！ 在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。 這次設計將我以前學過的機械制造技術與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學知識的作用。 在課程設計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關重要的。 在課程設計中還用到了CAD制圖和一些計算機軟件，因為學的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但不久就能熟練的畫了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次課程設計真正將以前所學的聯(lián)系到實際應用中來了。 在這次課程設計中，還有一個重要的就是關于專用夾具的設計，因為機床夾具的設計在學習的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設計過，因此，在開始的設計過程中，存在這樣那樣的問題，在老師的細心指導下，我根據(jù)步驟一步一步的設計，畫圖，查閱各種關于專用夾具的設計資料，終于將它設計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學到了以前沒有學到的知識，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。 在這次課程設計中，我學到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設計人員，設計一個零件，也因此，我了解了設計人員的思想，每一個零件，每件產品都是先設計出來，再加工的，因此，作為一個設計人員，在設計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標準都要嚴格按照國家標準和國際標準，查閱大量資料，而且設計一個零件，需要花好長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的，是要付出大量代價的。因此，我們也要用心去體會每個設計者的心思，這樣才能像他們一樣設計出好的作品。 有些工藝路線制定的不是太好，而且余量、切削用量設計不是很精確，需在以后的實踐中積累經驗，進一步改進。 綜上所述：這次的畢業(yè)設計對我以后的工作起了很大的幫助，我認識到，無論是工作還是學習都必須做到認真、謹慎，時時處處細心。 參考文獻 [1] 《簡明機械加工工藝手冊》 機械工業(yè)出版社，陳宏鈞，2007年； [2] 《機床夾具設計手冊》 國防工業(yè)出版社，楊黎明，1996年； [3] 《夾具-非標準夾緊裝置》 機械工業(yè)出版社，Hiram E?Grant，1975年； [4] 《機械制圖》 中國地質大學出版社，王五一，2006年； [5] 《機械制造工藝》 高等教育出版社，張緒祥，2007年； [6] 《金屬切削機床夾具設計手冊》 機械工業(yè)出版社，浦林祥，1995年； [7] 《機床夾具圖冊》 機械工業(yè)出版社，上海機械專科學校，1998年。 - 18 -