制定搖臂的加工工藝設(shè)計銑64兩端面的銑床夾具說明書

哈爾濱理工大學 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 制定搖臂的加工工藝，設(shè)計銑 64 兩端面的銑床家具 班 級： 機設(shè) 09-1 學 號： 0930120112 學生姓名： 朱振東 指導教師： 陶福春 系 主 任： 陶福春 設(shè)計日期： 2011年 11月 28日 至 2012年 12 月 16 日 目錄 課程設(shè)計 目的 2 零件作用 3 零件的工藝分析 3 確定毛坯的制造形式 4 基面的選擇 5 制定工藝路線 5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 確定切削用量及毛坯尺寸的確定 5 專用夾具設(shè)計 5 設(shè)計主旨 7 (二 )夾具設(shè)計 7 （三）課程設(shè)計心得體會 8 （四）參考文獻 8 哈爾濱理工大學 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 制定搖臂的加工工藝，設(shè) 計銑 64 兩端面的銑床家具 設(shè)計要求： 1、中批生產(chǎn)； 2、選用通用設(shè)備； 3、采用手動加緊機構(gòu)； 設(shè)計內(nèi)容： 1、繪制加工工件圖，計算機繪圖； 2、制定零件的加工工藝過程，填寫零件加工工藝過程卡一張和所有工序卡的工序卡。 3、制設(shè)計指定的工序夾具，繪制夾具全套圖紙； 4、編寫設(shè)計說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫； 5、答辯時交全套夾具工程用圖紙、設(shè)計說明書、工藝過程卡和工序卡，并交電子文稿。 序言 機械制造技術(shù) 基礎(chǔ)課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、。技 術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的操 作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。 由于知識能力有限，設(shè)計有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 課程設(shè)計的目的 工藝綜合課程設(shè)計旨在繼承前期先修基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，讓我們完成一次機械零件 的機械加工工藝規(guī)程和典型夾具設(shè)計的鍛煉，其目的如下： 1.在結(jié)束機械制造技術(shù)等前期課程的學習之后， 通過本次設(shè)計使我們所學到的知識 得到鞏固和加深，培養(yǎng)我們?nèi)婢C合地應(yīng)用所學知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。 2.通過設(shè)計提高我們的自學能力，使我們熟悉機械制造中的有關(guān)手冊、圖表和技術(shù)材料，特別是熟悉機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和夾具設(shè)計方面的材料，并學會結(jié)合生產(chǎn)實際正確使用這些材料。 3.通過設(shè)計使我們樹立了正確的設(shè)計理念，懂得合理的設(shè)計應(yīng)該是技術(shù)上先進的，經(jīng)濟上合理的， 并且在生產(chǎn)實踐中是可行的。 4.通過編寫設(shè)計說明書，提高我們的技術(shù)文件整理能力、寫作及編輯排版能力，為我們將來編寫專業(yè)技術(shù)及科研論文打下基礎(chǔ)。 一、零件的分析 (一 ) 零件的作用 搖臂 的功用是將 推桿 和 凸輪 傳來的運動和作用力 改變方向傳給氣門使其開啟 。 （二）零件的工藝分析 搖臂 材料是 HT20，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差，脆性高，不適合磨削，該工件 共有兩組加工面，它們相互之間有一定的位置要求， 在確定搖臂的工藝過程時應(yīng)注意定位基準的選擇，以減少定位誤差，夾緊力的方向和作用點的選擇應(yīng)使夾緊變形盡量小，對于主要表面，應(yīng)粗、精加工分階段進行，加以熱處理工序，以減少變形對加工精度的影響， 現(xiàn)分述如下： 1. 38mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 38mm 的孔及其倒角，尺寸為 64mm 的上下兩平面，還有 M8 的螺紋孔，及寬為 12mm的鍵槽，其主要 加工表面為 38mm的孔。 2. 10mm的孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 10mm 的孔，尺寸為 26mm 的上下端面，且 10mm的孔和 38mm孔中心線距離尺寸為 92mm。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的相互位置精度要求 ，在根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT20， 且此零件結(jié)構(gòu)外形簡單， 考慮到零件的工作狀況， 搖臂在擺動過程中承受很大的 彎矩 ，因此應(yīng)有足夠的強度和 剛度 以及較小的質(zhì)量。搖臂由 鍛鋼 、可鍛鑄球、 球墨鑄鐵 或 鋁合金 制造。搖臂是一個雙臂杠桿，以 搖臂軸 為支點，兩臂不等長。短臂端加工有 螺紋孔 ，用來擰入 氣門間隙 調(diào)整螺釘 。長臂端加工成圓弧面，是推動氣門的工作面。 應(yīng)該選用鑄件，以保證零件的可靠性，由于零件是中批生產(chǎn)，且零件輪廓尺寸不大， 若選砂型手工造型生產(chǎn)，則效率低，鑄件質(zhì)量差，也不用采用費用高，生產(chǎn)周期長的鑄造復雜形狀毛坯的熔模鑄造，最后確定 采用鋼模鑄造， 它有較高的生產(chǎn)效率， 對保證加工質(zhì)量有利 ，也可滿足毛坯質(zhì)量要求。 （二）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，否則，就會使加工工藝規(guī)程問題百出，嚴重會導致生產(chǎn)無法進行。 1. 粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工的表面時，則應(yīng)以加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準，現(xiàn)取 64mm 的孔的不加工輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個 V 形塊支承這 64mm 孔的外輪廓，作為主要定位面，以消除 Z 向和 Y 向移動和轉(zhuǎn)動的共 5 個自由度，再用一定位面消除 X向移動自由度，達到完全定位。 2. 精基準的選擇 精基準的選擇主要應(yīng) 該考慮基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸計算。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為中批生產(chǎn)的條件下，可采用萬能機床配以通用夾具，并盡量使工序集中提高生產(chǎn)效率，除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 在工藝路線的擬定過程中應(yīng)遵循的原則為： （ 1） 基準先行 按照“先基面后其他”的順序，先加工精基準面，在 已 加工出的精基準面為定位基準，安排其他表面的加工。 （ 2） 先粗后精 按先粗后精的 順序，對精度要求高的各主要表面進行粗加工，半精加工和精加工。 （ 3） 先主后次 先考慮主要加工面，再考慮次要加工表面。次要表面的加工，通常從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)安排的，次要表面和主要表面之間往往有相互位置精度要求，常常要求主要表面加工以后，以主要表面 定位加工。 （ 4） 先面后孔 當零件有較大的平面可以做為定位基準時，先將其加工出來，在以面定位加工孔，這樣可以保證定位準確、穩(wěn)定。 （ 5） 關(guān)鍵工序 對易出現(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適當提前。在一般情況下，主要表面的精加工或光整加工應(yīng)放在最后階段進行。 具體 工藝路線方案如下： 工序一 : 正火熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，細化晶粒 工序二 ：粗銑 38mm孔的端面 工序三：粗銑 10mm孔的端面 工序四：調(diào)質(zhì)熱處理，獲得均勻細密的回火索氏體，提高其綜合力學性能 工序五 ：精銑 38mm孔的端面 工序六 ：精銑 10mm孔的端面 工序 七 ：鉆、擴、精鉸 38mm 孔至圖樣尺寸并銑倒角2x45 工序 八 ：鉆、 擴、精鉸 10mm 孔至圖樣尺寸 工序 九 ：鉆 38mm 孔部 M8mm 螺紋孔并倒角 工序 十 ：攻螺紋 M8mm 工序 十一 ：在 38mm 孔內(nèi)部粗銑 b 為 12mm 的鍵槽 工序 十二 ：精銑 b 為 12mm 的鍵槽 工序十三 ：終檢 零件的加工面有端面，內(nèi)孔，和槽，以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料， 以上工藝過程詳 見附表 1 機械加工工藝規(guī)程卡片和附表 2 機械加工工序卡片。 （ 四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 “搖臂”零件材料為 HT20，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用鋼模鑄造。加工余量是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在確定工序間加工余量時，應(yīng)遵循的兩個原則： （ 1） 加工余量盡量小，以縮短加工時間，提高效率，降低制造成本，延長機床刀具使用壽命。 （ 2） 加工余量應(yīng)保證按此余量加工后，能達到零 件圖要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度要求，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟加工精度范圍，本工序的余量應(yīng)大于上下工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺陷厚度。具體如下： 1. 內(nèi)孔 38 其精度要求為 IT7，參照機械制造工藝手冊確定工序尺寸及加工余量為： 鉆孔： 24 鉆孔： 36 2Z=12mm 擴孔： 37.7 2Z=1.7mm 精鏜： 37.9 2Z=0.2mm 細鏜： 38 2Z=0.1mm 2. 內(nèi)孔 10 其精度要求為 IT8，參照機械制造工藝手冊確定工序尺寸及加工余量為： 鉆孔： 8 擴孔： 9.7 2Z=1.7mm 精鏜： 9.9 2Z=0.2mm 細鏜： 10 2Z=0.1mm 3. 38 孔外端面的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=4mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm. 4. 10孔外端面的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=4mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm. 5. 寬為 12 的鍵槽的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=6mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm （五）確定切削用量及基本工時 （ 1）工序二 及工序三為粗銑，所以根據(jù)表銑削速度推薦值選 取銑削速度v=15m/min 在由表進給量推薦值選取進給量 f=0.20mm/z, 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， d=225mm,齒數(shù) z=20,則 N=1000v/ d=1000 15/ 225 （ r/min） =21.3 r/min 現(xiàn)選用 X63 臥式銑床，取 n=37.5r/min 工作臺每分鐘進給量 F=f Z n =0.20 20 37.5 =150mm/min 粗銑時銑刀的行程 : L=2L+2L=128+52=180mm 則工時為 t=180/F=180/150=1.2min (2)工序五及工序六 為精銑，所 以根據(jù)表銑削速度推薦值選取銑削速度v=20m/min 在由表進給量推薦值選取進給量 f=0.15mm/z, 精銑時，工作臺每分鐘進給量 F=f z n =0.15 20 37.5 =112.5r/min 得精銑工時 : t=180/112.5=1.6min (3)工序 七 ： 鉆 38 孔 取進給量 f=0.35mm/r,v=14.5mm/r,且需要進行擴鉸時其進給量和切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時進給量和切削速度關(guān)系分別為： F=(1.21.8)f V=(1/21/3)v 令 F=1.4f=0.49mm/r 根據(jù)機床性能選取 F 為 0.5mm/r V=0.5v=7.25m/min N=1000V/ d=60.4r/min 取 N=60r/min 所以鉆孔工時： t=35/60 0.5=1.1min (4)工序八 ：鉆 10 孔 取進給量 f=0.30mm/r,v=12m/min 令 F=1.5f=0.45mm/r V=1/3v=4m/min N=1000V/ d=127.4r/min 取 N=125r/min 得鉆孔工時： t=22/0.30 125=5.9min (5)工序九：鉆 M8 螺紋孔 工件材料為 HT20 鐵，硬度 200HBS。孔的直徑為 8mm。加工機床為 Z535 立式鉆床，加工工序為鉆孔至 7，選用 7 的麻花鉆頭。攻 M8 螺紋，選用 M8 細柄機用絲錐攻螺紋。 切削深度pa： 10.5pa mm進給量 f ，取 rmmf /25.0 切削速度 V ，取 smV /43.0 由式（ 2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速 n ： 01 0 0 0 1 0 0 0 0 . 4 3 6 0 1 1 7 4 / m i n3 . 1 4 7Vnrd ，取 900 / m innr 實際切削速度 V ： 0 3 . 1 4 7 9 0 0 0 . 3 3 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnV m s 被切削層長度 l ： 12.5l mm 刀具切入長度 1l ：1 7( 1 2 ) 1 2 0 2 4 . 122rDl c t g k c t g m m 刀具切出長度 2l ： 02 l 走刀次數(shù)為 1 攻 M8 1.5 的螺紋 機床： Z535立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（ 8 1.5M ） 進給量 f ：由于其螺距 mmp 5.1 ,因此進給量 rmmf /5.1 切削速度 V ，取 m in/88.8/148.0 msmV 由式（ 2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速 n ： 01 0 0 0 1 0 0 0 8 . 8 8 3 5 3 . 5 / m i n3 . 1 4 8Vnrd ，取 360 / m innr 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0n：取 3 6 0 / m innnr實際切削速度 V ： 0 3 . 1 4 8 3 6 0 0 . 1 5 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnV m s 三專用夾具設(shè)計 機床夾具是在機械加工中使用的一種工藝設(shè)備，它的主要功能是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊，通過定位使各被加工工件在夾具中占據(jù)一正確加工位置，通過夾緊，克服加工中存在的這種作用力，使這一正確位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。 為了提高勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具， 專用夾具是針對某一種工件機械加工工藝過程中的某一道工序設(shè)計的，由于不需要考慮通用性，因此夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便，按實際需要 可采用各種省力機構(gòu)、動力裝置、防護裝置、分度裝置等，因此專用夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。專用夾具通常由使用廠根據(jù)設(shè)計要求自行設(shè)計與制造，制造周期較長，當生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝過程變更時往往無法繼續(xù)使用，故此類夾具只適合在產(chǎn)品固定工藝過程穩(wěn)定的批量生產(chǎn)中使用。 夾具的設(shè)計是工藝設(shè)計與機械制造中的一項重要內(nèi)容，它對機床性能的發(fā)揮、延伸 、生產(chǎn)率的高低、生產(chǎn)成本的控制、工件的加工質(zhì)量有很大的影響。在其設(shè)計時應(yīng)注意一下問題： 1. 所設(shè)計的專用夾具應(yīng)當既保證加工經(jīng)度又能保證生產(chǎn)工序的節(jié)拍，特別是批 量生產(chǎn)中的夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工時間和輔助時間。 2. 夾具的操作應(yīng)簡單方便、安全省力，必要時可以設(shè)計和配置安全防護裝置。 3. 能保證夾具一定的使用壽命和較低制造成本。 4. 適當提高夾具的通用化和標準化程度，選用標準化元件，特別應(yīng)選用商品化的標準元件，以縮短生產(chǎn)周期和降低制造成本。 5. 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于夾具的制造和維修。 根據(jù)設(shè)計題目，設(shè)計銑 38 孔兩端面的銑床夾具，本夾具將用于 X63 臥式銑床。 （一）設(shè)計主旨 本夾具主要用來銑 38 孔兩端面，加工本工序時， 38 孔尚未加工，為提高加工效率，刀具為兩把高 速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件的兩個面同時進行加工，同時，為了縮短輔助時間，準備采用手動夾緊裝置。 （二） 夾具設(shè)計 3. 定位基準面的選擇 由零件圖可知， 38 孔與 10 孔有平行度要求，所以選擇中間連接部分為設(shè)計基準。 2 切削力和夾緊力的計算 F=CFaxFpfyFzanFez/(dqFonwF) 式中， CF=650, ap=2.1mm, xF=1.0, fz=0.08min, yF=0.72, ae=40mm, nF=0.86, do=290.5mm, qF=0.8, wF=0, z=20,所以 F=1235N 3.定位誤差分析 一批零件逐個在夾具上定位時，各個工件在夾具上占據(jù)的位置不可能完全一致，以至使加工后各工件的加工尺寸存在誤差，這種因為工件定位而產(chǎn)生的工序基準在工序尺寸上的最大變動量稱為定位誤差，用 D 表示，主要包括基準不重合和基準位移誤差，本夾具的定位元件為兩個V 形塊，且采用活動式。 4.夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具采用手動夾緊，本工序為銑削加工， V 形 塊對中性能好，且采用活動式，能使工件的定位基準面保持和 V形塊兩斜面的對稱面平行度，而不受定位基準直徑誤差的影響，并且安裝方便。 （三）課程設(shè)計心得體會 緊張而又辛苦的三周課程設(shè)計結(jié)束了，當我快要完成老師下達給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真的進行課程設(shè)計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健的在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，課程設(shè)計真是有點累。然