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課程設(shè)計(jì)
論文題目：銑18mm槽的銑床夾具
學(xué) 院：機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院
班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化07-5
學(xué) 號(hào)：0701010518
姓 名：蘇健
指導(dǎo)教師：敖曉春
論文題目：銑18mm槽的銑床夾具
機(jī)械07-5班 0701010518 蘇健 指導(dǎo)教師：敖曉春
機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目：制定撥叉零件的加工工藝
設(shè)計(jì)銑尺寸18H11槽的銑床夾具
班級(jí)：機(jī)械07-5
學(xué)生：蘇健
指導(dǎo)教師：敖曉春
哈爾濱理工大學(xué)
目 錄
設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、 零件的分析………………………………………(3)
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………(3)
（一）、確定毛坯的制造形式……………………(3)
（二）、基面的選擇………………………………(3)
（三）、制訂工藝路線……………………………(3)
（四）、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺
才的確定……………………………………………(4)
（五）、確定切削用量及基本工時(shí)………………(5)
三、 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………(11)
四、 參考文獻(xiàn)…………………………………………(13)
哈爾濱理工大學(xué)
機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目：制定撥叉F零件的加工工藝，設(shè)計(jì)
銑尺寸18H11槽的銑床夾具
設(shè)計(jì)要求：1.中批生產(chǎn)；
2.盡量選用通用設(shè)備。
設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.填寫設(shè)計(jì)任務(wù)書；
2.制訂一個(gè)中等零件的加工工藝過(guò)程，填寫工
藝過(guò)程卡和工序卡各一張；
3.設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師指定的工序夾具，繪制全套夾
具圖紙，要求用計(jì)算機(jī)繪圖；
4.編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，按照畢業(yè)論文的格式
寫，要求打印文稿。
班級(jí)：機(jī)械07-5班
學(xué)生：蘇健
指導(dǎo)教師：敖曉春
2010年9月25日
一、 零件的分析
（一）零件的工藝分析
撥叉這個(gè)零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下：
1．以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的l六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。
2． 與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸
線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個(gè)M8通孔和一個(gè)? 5錐孔。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
1． 上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜；
2． 18H11通槽兩側(cè)面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。
由以上分析可知，對(duì)于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。
二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。
（二）基面的選擇
基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，，三個(gè)自由度，用以消除，，三個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。
（三） 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
工序Ⅰ 銑端面。
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22mm。
工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。
工序Ⅳ 拉花鍵孔。
工序Ⅴ 銑上、下表面。
工序Ⅵ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。
工序Ⅶ 銑通槽18H11㎜。
工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 檢查。
2.工藝路線方案二
工序Ⅰ 銑端面。
工序Ⅱ 鉆、擴(kuò)花鍵底孔?22mm。
工序Ⅲ 內(nèi)花鍵孔倒角。
工序Ⅳ 銑上、下表面。
工序Ⅴ 鉆2—M8孔，?5mm錐孔。
工序Ⅵ 銑通槽18H11㎜。
工序Ⅶ 拉花鍵孔。
工序Ⅷ 攻螺紋2—M8。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 檢查。
工藝方案的比較與分析：
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先拉花鍵孔，再以該花鍵孔為基準(zhǔn)加工其余平面；方案二是先加工上下面，再加工花鍵孔。兩相比較可以看出，方案一可以避免加工上表面和槽的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)不重合的問(wèn)題，而方案二不能，所以選用方案一作為零件的加工工序。
（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“撥叉”零件材料為HT200，毛坯重量約為1.00Kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，
采用金屬砂型鑄造。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 銑端面
考慮左端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》——以下簡(jiǎn)稱“手冊(cè)”，表1—43，確定工序尺寸為 Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm，精加工的加工余量Z=1.0mm。右端面沒(méi)有粗糙度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0㎜。
2. 花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）。
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內(nèi)孔?22H12㎜：
鉆孔：?20㎜
擴(kuò)鉆：?22㎜ 2Z=2.0㎜
拉花鍵孔（6-?25H7×?22H12×6H11）
花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時(shí)的加工余量為孔的公差0.17㎜。
3．銑表面
根據(jù)“手冊(cè)”表1—49，取上表面的機(jī)械加工余量為4.0㎜，下表面的余量為3.0㎜。
粗銑上表面 Z=3.0㎜
精銑上表面的臺(tái)階面 Z=1.0㎜
粗銑下表面 Z=3.0㎜
4. 銑通槽18H11㎜
粗銑16㎜ 2Z=4.0㎜
半精銑18㎜ 2Z=2.0㎜
毛坯制造尺寸及技術(shù)要求見毛坯圖。
（五）確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：銑端面。
1）粗銑左端面
α=0.25mm/Z (表3-28)
ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.637r/s (38.2r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =121.2s=2.02min
2）粗銑右端面
粗銑右端面的進(jìn)給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。
切削工時(shí)
l=45mm，l=175mm，l=3mm
t== =106.8s=1.78min
3）精銑左端面
α=0.10mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (32.76r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =302.92s=5.05min
工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
1）鉆孔? 20㎜
f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38)
ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42）
n===5.57r/s (334r/min)
按機(jī)床選取 n=338r/min=5.63r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.35m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm
t== =23s （0.4min）
2）擴(kuò)孔? 22㎜
f=1.07 (表3—54)
ν=0.175m/s （10.5m/min）
n===2.53r/s (151.8r/min)
按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.16m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm
t== =35s （0.6min）
工序Ⅲ：倒角1.07×15
f=0.05㎜/r (表3—17)
ν=0.516m/s （參照表3—21）
n===6.3r/s (378r/min)
按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s
切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm，
t== =14s （0.23min）
工序Ⅳ：拉花鍵孔
單面齒升 0.05㎜ （表3—86）
v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88）
切削工時(shí) （表7—21）
t=
式中：
h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）；
l——拉削表面長(zhǎng)度80㎜；
——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.20；
K——考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40；
V——切削速度3.6m/min；
S——拉刀同時(shí)工作齒數(shù) Z=L/t。
t——拉刀齒距，
t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜
Z=L/t=80/126齒
t==0.15min (9s)
工序Ⅴ：銑上、下表面
1）粗銑上表面的臺(tái)階面
α=0.15mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =215s=3.58min
2）精銑臺(tái)階面
α=0.07mm/Z (表3-28)
ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.455r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =467s=7.7min
3）粗銑下表面保證尺寸75㎜
本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同
切削工時(shí) l=40mm，l=175mm，l=3mm
t== =181.7s=3.03min
工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜）
f=0.36㎜/r (表3—38)
ν=0.35m/s （參照表3—42）
n===16.39r/s (983.4r/min)
按機(jī)床選取 n=960r/min=16r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.34m/s
切削工時(shí)（表7—5）
l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜
t== =2.86 （0.048min）
工序Ⅶ：銑槽18H11
1）粗銑
α=0.10㎜/s(表3-28)
ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30)
采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)Z=3。
n===5.97/s (358.2/min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.32/s
切削工時(shí)
l=34mm，l=2mm，l=0mm
t== =19s
因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為38s。
2）精銑通槽
α=0.07/s(表3-28)
ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30)
采用細(xì)齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。
n===6.63s (397.8min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.24s
切削工時(shí)
l=35mm，l=2mm，l=0mm
t== =16s
因?yàn)樽叩秲纱?，所以切削工時(shí)為64s。
Ⅷ：攻螺紋2—M8
v=0.35m/s (表3—42)
n===13.9 (834min)
按機(jī)床選取n=850r/min=14.2s
故實(shí)際切削速度ν==0.357m/s。
夾具設(shè)計(jì)
（一）問(wèn)題的提出
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
經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)銑槽工序——開檔夾具。
（二）夾具設(shè)計(jì)
1．定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面（A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。
1． 切削力和夾緊力計(jì)算
(1)刀具： 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀 φ160mm z=24
機(jī)床： x51W型臥式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
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： 公稱直徑d=20mm，材料45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]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(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
2.定位誤差分析
由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。
3．夾具設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺(jué)還比較緊湊。
夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。
銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。
四、參考文獻(xiàn)
1.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 機(jī)械工業(yè)出版社 趙家齊 編
2.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 王紹俊 編
3.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 王啟平 編
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