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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目：制定刀架零件（圖5-20）的加工工
藝，設(shè)計(jì)鏜?32H7孔的車(chē)床夾具
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械電子工程
班 級(jí)： 12-3
學(xué) 號(hào)： 1230120316
姓 名： 劉萌萌
指導(dǎo)教師： 張中然
機(jī)械工程系
2015年11月20日
目錄
序言 1
第1章 零件的分析 2
1.1 刀架的用途 2
1.2 刀架的工藝分析： 3
1.3 確定刀架的生產(chǎn)類(lèi)型 3
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1 確定加工方案 4
2.2 用查表發(fā)確定加工余量 4
2.2.1 計(jì)算各工序尺寸的基本尺寸 4
2.2.2 確定各工序尺寸的公差及其偏差 5
2.3 擬定刀架工藝路線 6
2.3.1 定為基準(zhǔn)的選擇 6
2.3.2 表面加工方法的確定 6
2.3.3 加工階段的劃分 7
2.3.4 工序的集中與分散 7
2.3.5 工序順序安排 7
2.2.6 8
2.4 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 11
2.4.1 切削用量的計(jì)算 11
2.4.2 時(shí)間定額的確定 13
第3章 車(chē)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 15
3.1 定位方案 15
3.1.1 確定定位元件 15
3.1.2 定位誤差的分析 15
3.1.3 定位元件的配合尺寸 15
3.2 確定導(dǎo)向裝置 15
3.3 確定夾緊機(jī)構(gòu) 16
3.3.1 夾緊力的計(jì)算 16
3.3.2 確定定位元件之間及定位元件與工件之間的尺寸 16
設(shè)計(jì)體會(huì) 18
參考文獻(xiàn) 19
II
序言
機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專(zhuān)業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)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，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：
1.能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(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(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(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)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3.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，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，基本上掌握了零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專(zhuān)用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等。并學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)到了很多課堂上沒(méi)有學(xué)到的東西。
第1章 零件的分析
1.1 刀架的用途
通過(guò)給刀架上緊緊定螺絲，來(lái)達(dá)到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的，但刀架外圈與刀架內(nèi)孔是間隙配合，一般只用于輕載、無(wú)沖擊的場(chǎng)合。刀架在工作時(shí)，靜力平衡。該刀架零件，用來(lái)安裝刀架，形狀一般，精度要求較高，零件的主要技術(shù)要求分析如下：
由零件圖可知，零件的底座底面、端面、孔有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是說(shuō)其余的表面不需要加工，只需按照鑄造時(shí)的精度即可。底座底面的精度為Ra1.6，端面精度為Ra6.3, ?32孔的精度要求為Ra1.6，?6孔的精度要求為Ra3.2，孔內(nèi)表面精度要求為Ra12.5，孔內(nèi)表面精度為Ra6.3、底面精度為Ra3.2。
圖1-1
1.2 刀架的工藝分析：
該刀架的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示：
表1-1
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
刀架左端面
60
IT13
6.3
?32孔內(nèi)表面
IT8
1.6
孔
IT8
3.2
孔內(nèi)表面
IT13
6.3
孔底面
IT13
3.2
孔
IT13
12.5
刀架底面
IT13
1.6
該刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般類(lèi)零件。主要加工表面有Φ32孔內(nèi)表面，要求其軸線與底面的平行度滿足0.01mm，其次就是；φ11、φ16和φ6孔通過(guò)專(zhuān)用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見(jiàn)，該零件的加工工藝性較好。
1.3 確定刀架的生產(chǎn)類(lèi)型
本課程設(shè)計(jì)刀架的生產(chǎn)類(lèi)型定為中批量生產(chǎn)。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定加工方案
查閱《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表2-40，對(duì)于基本尺寸為，公差為0.039mm,其公差等級(jí)為IT8。再由表1-7，確定其加工方案為粗鏜—半精鏜—精鏜。
2.2 用查表發(fā)確定加工余量
毛坯總余量：由表2-1和2-5，對(duì)于中批量生產(chǎn)，砂型機(jī)造型，取尺寸公差等級(jí)為10級(jí)，加工余量等級(jí)為G級(jí)，這是底、側(cè)面的加工余量等級(jí)。砂型鑄造孔的加工余量等級(jí)降低一級(jí)選用，其加工余量等級(jí)為CT10級(jí)，RMA-H級(jí)。再由表2-4查得，每側(cè)的加工余量數(shù)值為3mm,故毛坯孔的加工總余量為。
精鏜余量
半精鏜余量
粗鏜余量 (表2—29)
2.2.1 計(jì)算各工序尺寸的基本尺寸
精鏜后工序基本尺寸為（設(shè)計(jì)尺寸）；其他各工序基本尺寸依次為：
半精鏜 32-0.3=31.7mm
粗鏜 31.7-3.7=28mm
毛坯 28-2=26mm
2.2.2 確定各工序尺寸的公差及其偏差
工序尺寸的公差按加工經(jīng)濟(jì)精度確定：
精鏜：IT8,公差值為0.039mm(表2—40)；
半精鏜：IT9 (表1—7)；公差值為0.062mm(表2—40)；
粗鏜： IT11（表1—7）；公差值為0.160mm(表2—40)；
毛坯：CT10;公差值為2.6mm(表2—3)。
工序尺寸偏差按“入體原則”標(biāo)注：
精鏜：；半精鏜：
粗鏜：； 毛坯孔：
工序尺寸及公差計(jì)算表（表1-2）
工序名稱
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
精鏜
0.3
32
0.039
半精鏜
3.7
31.7
0.062
粗鏜
2
28
0.160
毛坯
6
26
2.6
刀架的毛坯圖如下圖所示
圖1-2
2.3 擬定刀架工藝路線
2.3.1 定為基準(zhǔn)的選擇
1.粗基準(zhǔn)的選擇
按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。根據(jù)零件圖所示，應(yīng)選刀架底座上表面和右端面為粗基準(zhǔn)，以此加工刀架底座底面和左端面以及其它表面。
2.精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面和左端面為主要的定位精基準(zhǔn)，即以刀架的下底面和左端面為精基準(zhǔn)。
2.3.2 表面加工方法的確定
根據(jù)刀架零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：
表1-3
加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/um
加工方案
刀架左端面
IT13
6.3
粗銑
孔內(nèi)表面
IT8
1.6
粗鏜—半精鏜—精鏜
孔
IT8
3.2
鉆—粗鉸—精鉸
孔內(nèi)表面
IT13
6.3
鉆—擴(kuò)
孔底面
IT3
3.2
鉆—擴(kuò)—鉸
孔
IT12
12.5
鉆—擴(kuò)
刀架10460底面
IT13
1.6
粗銑—精銑
2.3.3 加工階段的劃分
該刀架加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工、精加工加工三個(gè)階段。
在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（刀架底面和左端面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗鏜孔，鉆、、孔。
在半精加工階段，完成半精鏜孔，粗鉸孔，擴(kuò)、孔。
在精加工階段，完成精鏜孔，精鉸、孔以及M8內(nèi)螺紋的加工。
2.3.4 工序的集中與分散
選用工序集中原則安排刀架的加工工序。該刀架的生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，采用工序集中原則可以提高生產(chǎn)率；而且可以減少工件的裝夾次數(shù)，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。
2.3.5 工序順序安排
1.機(jī)械加工工序
（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——刀架底面和左端面。
（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原則，先加工刀架底面和左端面，再加工各孔。
2．熱處理工序
鑄造成型后，對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該刀架在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。
3．輔助工序
在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該刀架工序的安排順序?yàn)椋簾崽幚怼鶞?zhǔn)加工—粗加工—半精加工—精加工。
2.2.6 確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了刀架的工藝路線
表1-4
工
序
號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
設(shè) 備
工 藝 裝 備
1
粗銑底面
以刀架底座的上表面為粗基準(zhǔn)加工刀架的下底面
臥式銑床X61
銑刀、銑床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
2
粗銑左端面
以刀架右端面為粗基準(zhǔn)加工刀架的左端面
臥式銑床X61
銑刀、銑床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
3
精銑底面
進(jìn)一步精加工底面
臥式銑床X61
銑刀、銑床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
4
精銑左端面
進(jìn)一步精加工左端面
臥式銑床X61
銑刀、銑床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
5
鏜?32孔
以下底面為精基準(zhǔn)粗鏜、半精鏜、精鏜?32孔
車(chē)床T68
鏜刀、車(chē)床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
6
鉆?6孔
以左端面為精基準(zhǔn)鉆、粗鉸、精鉸兩個(gè)?6孔
立式鉆床532
鉆頭、鉆床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
7
鉆?11孔
以左端面為精基準(zhǔn)鉆、擴(kuò)四個(gè)?11孔
立式鉆床532
鉆頭、鉆床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
8
鉆?16孔
以左端面為精基準(zhǔn)鉆、擴(kuò)、鉸四個(gè)?16孔
立式鉆床532
鉆頭、鉆床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
9
攻M8螺紋
以左端面為精基準(zhǔn)攻M8內(nèi)螺紋
臥式車(chē)床CA6140
絲錐、車(chē)床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
10
去毛刺
去除加工后鑄件表面的毛刺
鉗工臺(tái)
平銼
11
中檢
對(duì)半成品的尺寸進(jìn)行中期檢驗(yàn)
塞規(guī)、百分表、卡尺等
12
熱處理
刀架?32孔局部淬火、低溫回火
淬火機(jī)
13
磨削加工
磨削刀架底面和左端面
平面磨床M7120A
砂輪、磨床專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺
14
清洗
清洗加工后的刀架
清洗機(jī)
15
終檢
對(duì)最終成品進(jìn)行尺寸上的檢驗(yàn)
塞規(guī)、百分表、卡尺等
2.4 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
在這只計(jì)算粗鏜—半精鏜—精鏜φ32孔此工序的切削用量和時(shí)間定額。
2.4.1 切削用量的計(jì)算
粗鏜階段
（1）背吃刀量的選擇：
粗鏜前孔的直徑是29mm,因此粗鏜的背吃刀量
（2）進(jìn)給量的選擇：
（表5—29）
（3）切削速度的選擇：
由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為 由公式
又由車(chē)床t68的18級(jí)轉(zhuǎn)速 取實(shí)際切削速度
半精鏜階段
（1）背吃刀量的選擇：
半精鏜孔的直徑是31mm,因此粗鏜的背吃刀量
（2）進(jìn)給量的選擇：
（表5—29）
（3）切削速度的選擇：
由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為
由公式
又由車(chē)床t68的18級(jí)轉(zhuǎn)速 取實(shí)際切削速度
精鏜階段
（1）背吃刀量的選擇：
精鏜孔的直徑是31.7mm,因此粗鏜的背吃刀量
（2）進(jìn)給量的選擇：
（表5—29）
（3）切削速度的選擇：
由表5—29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔~暫將切削速度v取為 由公式
又由車(chē)床t68的18級(jí)轉(zhuǎn)速 取實(shí)際切削速度
2.4.2 時(shí)間定額的確定
工步1：粗鏜
工步2：半精鏜
工步3：精鏜
第3章 車(chē)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
3.1 定位方案
3.1.1 確定定位元件
刀架以底面、右端面、刀架底座側(cè)面為定位基準(zhǔn)，根據(jù)六點(diǎn)定位原理采用采用平面與定位銷(xiāo)組合的定位方案。
底面三個(gè)定位銷(xiāo)限制 X Y Z
刀架側(cè)面兩個(gè)定位銷(xiāo)限制 Z X
刀架右端面的定位銷(xiāo)限制 Y
定位元件能限制工件的六個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)工件的正確定位。
3.1.2 定位誤差的分析
對(duì)于工序尺寸55.02mm而言
3.1.3 定位元件的配合尺寸
定位孔與定位銷(xiāo)的配合尺寸取為 在夾具上標(biāo)出定位銷(xiāo)配合尺寸。
3.2 確定導(dǎo)向裝置
本工序要求對(duì)被加工孔依次進(jìn)行粗鏜—半精鏜—精鏜等3個(gè)工步的加工，最終達(dá)到規(guī)定的加工要求，故選用快換鏜套作為刀具的導(dǎo)向元件。
通過(guò)查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定鏜套的長(zhǎng)度H=(1~2.5d)=50mm,排屑空間h=0.5d=14.5mm。
3.3 確定夾緊機(jī)構(gòu)
3.3.1 夾緊力的計(jì)算
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力
（2—1）
式中
Φ——螺紋摩擦角
——平頭螺桿端的直徑
——工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16
——螺桿直徑
——螺紋升角
Q ——手柄作用力
L ——手柄長(zhǎng)度
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，螺紋直徑為12mm,用扳手的六角螺母的夾緊力
再根據(jù)理論力學(xué)公式:
3.3.2 確定定位元件之間及定位元件與工件之間的尺寸
（1）定位銷(xiāo)與定位銷(xiāo)中心線之間的尺寸為30mm。
（2）鏜套中心線與工件底面定位銷(xiāo)表面的的尺寸為（其基本尺寸取為零件相應(yīng)尺寸的平均尺寸；其公差值為其相應(yīng)位置度公差值的1/2,偏差對(duì)稱標(biāo)注)
（3）定位銷(xiāo)中心線與夾具底面的平行度公差取為0.02mm。
（4）標(biāo)注關(guān)鍵件的配合尺寸 、。
設(shè)計(jì)體會(huì)
三周的課程設(shè)計(jì)，使我掌握了機(jī)械零件加工方法以及專(zhuān)用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。這是暨《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》這門(mén)課理論知識(shí)學(xué)習(xí)后一次很好的實(shí)踐。這個(gè)過(guò)程同時(shí)也鍛煉了分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，主要讓我們掌握一個(gè)工件是怎樣從毛坯加工成成品的以及整個(gè)工件加工的流程其中包含它的工藝及工序的設(shè)計(jì)。第二個(gè)階段是專(zhuān)用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)，此過(guò)程在確定定位元件及定位方案后通過(guò)查閱《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)后設(shè)計(jì)出加工零件用的專(zhuān)用機(jī)床夾具。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)包括定位元件的設(shè)計(jì)，導(dǎo)向元件或堆到裝置的設(shè)計(jì)，夾具體的設(shè)計(jì)。其中夾具體的設(shè)計(jì)還要考慮排屑的問(wèn)題以及怎樣確定夾具體與機(jī)床的正確位置。
本次課程設(shè)計(jì)我覺(jué)得是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，不僅考察了我們識(shí)圖、設(shè)計(jì)的能力而且提升了我們運(yùn)用繪圖軟件制圖、用WORD文檔編輯論文的綜合能力。我覺(jué)得這么好的機(jī)會(huì)值得珍惜。
參考文獻(xiàn)
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[7] 趙家齊主編《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，機(jī)械工業(yè)出版社。
[8] 葉偉昌主編《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社。
[9] 曹巖，白瑀主編《機(jī)床夾具手冊(cè)與三維圖庫(kù)》，化學(xué)工業(yè)出版社。
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