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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 17
梧州學(xué)院
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計
題 目：套加工工藝規(guī)程及鉆、攻2-M8螺紋的專用夾具設(shè)計
班 級：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
成 績 評 定 表
學(xué)生姓名
班級學(xué)號
專 業(yè)
課程設(shè)計題目
評
語
組長簽字：
成績
日期
20 年 月 日
學(xué) 院
機械學(xué)院
專 業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名
班級學(xué)號
課程設(shè)計題目
零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計
實踐教學(xué)要求與任務(wù):
1. 完成加工零件的零件圖及毛坯圖各一張（A3或A4）；
2. 編制工藝規(guī)程，完成機械加工工藝流程圖一張（A0或A1）；
3. 完成三道重要加工工序卡片和一張質(zhì)量檢驗卡片；
4. 完成專用夾具設(shè)計一套，繪制專用夾具裝配圖一張（A0或A1）；
5. 繪制一張專用夾具的零件圖（A2或A3）；
6. 編寫設(shè)計說明書一份（不少于15頁）；
7. 課程設(shè)計答辯。
工作計劃與進度安排:
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計總用時2.5周。
12月3日：課程設(shè)計總體講解，布置課程設(shè)計任務(wù)，查閱資料；
12月4-6日：完成加工零件的零件圖，熟悉零件的特性；完成加工零件的毛坯圖；
12月7-10日：完成工藝流程圖；
12月11-15日：完成專用夾具裝配圖及零件圖；
12月16日：完成工序卡及檢驗卡；
12月17-18日：完成設(shè)計說明書；
12月19日：課程設(shè)計答辯。
指導(dǎo)教師：
201 年 月 日
專業(yè)負責人：
201 年 月 日
學(xué)院教學(xué)副院長：
201 年 月 日
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
套的工藝規(guī)程及鉆、攻2-M8螺紋的工裝夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
Abstract
The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.
Set procedure and drilling, tapping thread of 2-M8 fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.
Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.
目 錄
1、套的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1
1.1、套的用途 1
1.2、套的技術(shù)要求： 2
1.3、審查套的工藝性 2
2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 3
2.1選擇毛胚 3
2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 3
2.2.1公差等級 3
2.2.2套鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 3
2.2.3繪制套毛坯簡圖 4
3、擬定泵套工藝路線 5
3.1、定位基準的選擇 5
3.1.1．精基準的選擇 5
3.1.2．粗基準的選擇 5
3.2 、表面加工方法的確定 6
3.3、加工階段的劃分 6
3.4、工序的集中與分散 6
3.5、工序順序的安排 6
3.5.1機械加工工序 6
3.5.2．熱處理工序 6
3.5.3．輔助工序 6
3.6、確定工藝路線 7
4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 8
5、切削用量、時間定額的計算 9
5.1、切削用量的計算 9
5.2、時間定額的計算 10
5.2.1．基本時間tj的計算 10
5.2.2．輔助時間ta的計算 10
5.2.3. 其他時間的計算 10
5.2.4．單件時間tdj的計算 11
6.夾具設(shè)計 12
6.1提出問題 12
6.2設(shè)計思想 13
6.3夾具設(shè)計 13
6.3.1定位分析 13
6.3.2切削力及夾緊力的計算 13
6.3.3夾具操作說明 15
7. 體會與展望 16
參考文獻 17
1、套的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1、套的用途
1零件的作用
軸套 起保護作用，防止軸磨損，只更換軸套，節(jié)約成本。
2零件的工藝分析
該零件為套，安裝主軸，形狀一般，精度要求并不高，零件的主要技術(shù)要求分析如下：由零件圖可知，零件的Φ40j7內(nèi)孔面、Φ25F9內(nèi)孔面和Φ56js6外圓面，粗糙度分別為Ra1.6、Ra1.6和Ra0.8，其余的表面精度為Ra3.2。Φ25F9與基準A的同軸度公差為Φ0.040，尺寸43的表面與基準A的垂直度公差0.030，Φ56js6外圓面與基準A公差0.030.
1.2、套的技術(shù)要求：
該套的各項技術(shù)要求如下表所示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等級
表面粗糙度(um)
形位公差(mm)
Φ56外圓面
Φ56
IT7
0.8
Φ56右端面
Φ56
IT8
3.2
Φ56左端面
Φ56
IT8
3.2
Φ25內(nèi)孔面
φ25
IT7
1.6
Φ40內(nèi)孔面
Φ40
IT7
1.6
Φ10內(nèi)孔面
Φ10
IT8
3.2
截面
43
IT8
3.2
2-M8螺紋
2-M8螺紋
IT8
1.3、審查泵套的工藝性
該套結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般的軸類零件。主要加工表面有Φ40j7內(nèi)孔面、Φ25F9內(nèi)孔面和Φ56js6外圓面，粗糙度分別為Ra1.6、Ra1.6和Ra0.8，其余粗糙度Ra3.2，Φ25F9與基準A的同軸度公差為Φ0.040，尺寸43的表面與基準A的垂直度公差0.030，Φ56js6外圓面與基準A公差0.030.再設(shè)計工藝的時要考慮在內(nèi)。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過車削、鉆削的粗加工就可以達到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。
2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖
2.1選擇毛胚
零件材料為45鋼，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鍛件。選用鍛件尺寸公差等級為CT8。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應(yīng)力還應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理。
2.2確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量
由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機械加工余量。
2.2.1公差等級
由泵套的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為CT=10。
2.2.2套鍛造毛坯尺寸工差及加工余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量/mm
說明
Φ56外圓面
56mm
H
1.0
雙側(cè)加工
Φ56右端面
53mm
H
1.0
單邊余量
Φ56左端面
53mm
H
1.0
單邊余量
Φ25內(nèi)孔面
25mm
F
1.0
雙側(cè)加工
Φ40內(nèi)孔面
40mm
j
1.0
雙側(cè)加工
Φ10內(nèi)孔面
10mm
H
5.0
雙側(cè)加工
2-M8螺紋
M8mm
H
4.0
雙側(cè)加工
加工表面
零件毛坯尺寸
公差
Φ56外圓面
Φ58mm
雙側(cè)加工
Φ56右端面
54mm
單側(cè)加工
Φ56左端面
55mm
單側(cè)加工
Φ25內(nèi)孔面
Φ23mm
雙側(cè)加工
Φ40內(nèi)孔面
Φ38mm
雙側(cè)加工
Φ10內(nèi)孔面
0mm
雙側(cè)加工
2-M8螺紋
0mm
雙側(cè)加工
2.2.3繪制套毛坯簡圖
3、擬定套工藝路線
3.1、定位基準的選擇
3.1.1．精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的Φ56外圓面為主要的定位精基準，即以套的Φ56外圓面為精基準。
3.1.2．粗基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。
粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇重要表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質(zhì)量要求較高的表面。因此，套以Φ40的內(nèi)孔面及其端面作為定位粗基準。
3.2 、表面加工方法的確定
根據(jù)泵套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：
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/um
加工方案
Φ56外圓面
IT7
0.8
粗車、半精車、精車、磨
Φ56右端面
IT8
3.2
粗車、半精車
Φ56左端面
IT8
3.2
粗車、半精車
Φ25內(nèi)孔面
IT7
1.6
擴、鉸
Φ40內(nèi)孔面
IT7
1.6
擴、鉸
Φ10錐孔
IT8
3.2
鉆
截面
IT8
3.2
粗銑、精銑
2-M8螺紋
IT8
鉆、攻絲
3.3、加工階段的劃分
該套加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、精加工兩個階段。
在粗加工階段，首先將精基準（套Φ56外圓面和φ40孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后車削Φ56端面、2-M8螺紋。在精加工階段，完成套的Φ40孔精加工和φ56端面的加工。
3.4、工序的集中與分散
選用工序集中原則安排泵套的加工工序。該套的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用普通機床配以能用夾具、專用夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，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位置精度要求。
3.5、工序順序的安排
3.5.1機械加工工序
（1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——Φ56外圓面。
（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Φ56外圓面及其端面，再擴、鉸Φ25F9及Φ40j7孔，接著鉆Φ10錐孔，銑截面，鉆、攻2-M8螺紋，最后磨Φ56js6外圓面。
3.5.2．熱處理工序
鍛造成型后，對鍛件進行調(diào)質(zhì)處理，淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。
3.5.3．輔助工序
在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該套工序的安排順序為：在、熱處理——基準加工——粗加工——精加工。
3.6、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，下表列出了套的工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
10
段造毛坯
鍛造
20
熱處理
調(diào)質(zhì)處理
30
車
粗車、半精車、精車Φ56外圓面
CA6140臥式車床
車刀、游標卡尺
40
車
粗車、精車Φ56右端面
CA6140臥式車床
車刀、游標卡尺
50
車
粗車、精車Φ56左端面
CA6140臥式車床
車刀、游標卡尺
60
鉆
擴、鉸Φ25F9、40j7孔
Z525立式鉆床
擴孔刀、鉸刀、游標卡尺
70
鉆
配作Φ10孔
Z525立式鉆床
麻花鉆、游標卡尺
80
銑
粗銑、精銑截面
X51立式銑床
立銑刀、游標卡尺
90
鉆
鉆、攻2-M8螺紋
Z525立式鉆床
麻花鉆、絲錐、游標卡尺
100
磨
磨Φ56js6外圓面
M1420外圓磨床
砂輪、千分尺
110
去毛刺
去毛刺
120
質(zhì)檢
檢驗至圖紙要求
130
入庫
入庫
4、加工余量、工序尺寸和工差的確定
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量/mm
說明
Φ56外圓面
56mm
js
1.0
雙側(cè)加工
Φ56右端面
53mm
H
1.0
單側(cè)加工
Φ56左端面
54mm
H
1.0
單側(cè)加工
Φ25孔
25mm
F
1.0
雙側(cè)加工
Φ40孔
40mm
j
1.0
雙側(cè)加工
Φ10孔
10mm
H
5.0
雙側(cè)加工
截面
43 mm
H
10
單側(cè)加工
加工表面
零件毛坯尺寸
公差
Φ56外圓面
Φ58mm
雙側(cè)加工
Φ56右端面
54mm
單側(cè)加工
Φ56左端面
55mm
單側(cè)加工
Φ25孔
Φ23mm
雙側(cè)加工
Φ40孔
Φ38mm
雙側(cè)加工
Φ10孔
0mm
雙側(cè)加工
2-M8螺紋
0mm
雙側(cè)加工
5、切削用量、時間定額的計算
在這只計算鉆、攻2-M8螺紋孔序的切削用量和時間定額。
5.1、切削用量的計算
鉆、攻2-M8螺紋
工步一：鉆2-M8螺紋底孔Φ6.8
1、加工條件
加工材料:45鋼，鍛件。
工藝要求：孔徑d=6.8mm深10，精度H12~H13,用乳化液冷卻。
機床：選用Z525鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=6.8mm
鉆頭幾何形狀為（根據(jù)《切削用量手冊》表2.1及表2.2）：標準鉆頭，，，后角，，橫刃長度，弧面長度。
3．選擇切削用量
（1）選擇進給量
按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鋼硬度>200H
有。
（2）計算切削速度
根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時， , 時，。
切削速度的修正系數(shù)為：，，，，
故
=
=632.3r/mm
根據(jù)Z525型鉆床技術(shù)資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=600r/mm，v=13.6mm/min。
5.2、時間定額的計算
5.2.1．基本時間tj的計算
鉆孔工步
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式
tj =L/fn=(10+3.4+2)/fn 求得。式中切削工時
l=10mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(1~2)=4/2cot54+1.1mm=3.4mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間4.4s。
tj =L/fn=(10+3.4+2)/fn=(10+3.4+2)/(0.35600)=0.073min=4.4s
5.2.2．輔助時間ta的計算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：
鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.154.4s=0.66s;
5.2.3. 其他時間的計算
除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準備與終結(jié)時間。由于軸承座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時間為：tb+tx =6% (4.4s+0.66s)=0.30s;
5.2.4．單件時間tdj的計算
這里的各工序的單件時間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=4.4s+0.66s+0.30s =5.36s;
因此，此工序的單件時間tdj=tdj鉆=5.36s;將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計的結(jié)果，填入工藝文件。
6.夾具設(shè)計
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
6.1提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度，心軸限制2個自由度。
（2）怎樣夾緊；設(shè)計夾具由螺旋夾緊機構(gòu)夾緊工件。
（3）設(shè)計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
6.2設(shè)計思想
設(shè)計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對φ40孔及其端面進行加工，2-M8螺紋尺寸精度要求為IT8，鉆、攻即可滿足其精度。所以設(shè)計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。
6.3夾具設(shè)計
6.3.1定位分析
（1）定位基準的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準應(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準進行加工。故加工2-M8螺紋時，采用Φ40孔及其端面作為定位基準。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與一個心軸定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。
△j=（TD+T d+△S）/2=0.0375
TD =0.018mm
T d =0mm
△S=0.034mm
△j=0.023mm
6.3.2切削力及夾緊力的計算
1、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》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
2、夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 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： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
6.3.3夾具操作說明
本工件采用心軸定位，通過心軸和工件的孔過盈配合來固定工件。這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求
7. 體會與展望
為期兩周的機械制造工藝學(xué)設(shè)計即將結(jié)束了，兩周是時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這兩周的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和資料，為我們的設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計使我們認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
最后，衷心的感謝老師的精心指導(dǎo)和悉心幫助，使我順利的完成此次設(shè)計。謝謝！?。。?
參考文獻
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