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機械制造
課程設計(論文)
題 目:角板的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
目 錄
目 錄 2
1.序 言 3
2 計算生產綱領、確定生產類型 3
3 審查零件圖樣的工藝性 3
4 選擇毛坯 5
5 工藝過程的設計 5
5.1 定位基準的選擇 5
5.2 零件表面加工方法的選擇 6
5.3 制訂工藝路線 6
6 確定機械加工余量及毛坯尺寸 7
7 工序設計 8
7.1 選擇機床 8
7.2 夾具選擇 8
7.3 選擇刀具 8
7.4 確定工序尺寸 8
8 確定切削用量及基本工時 9
9 專用夾具設計 16
9.1 鏜孔夾具設計 16
9.2 夾具設計及操作的簡要說明 18
參考文獻 19
角板的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具
1.序 言
角板的加工工藝規(guī)程是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
2 計算生產綱領、確定生產類型
課程設計的產品為一個角板零件。該產品的年產量為5000臺，其設備品率為10%，機械加工廢品率為1%，現(xiàn)制訂該角板零件的機械加工工藝規(guī)程。
件/年
角板零件的年產量為5550件，可確定其生產類型為中批生產。
3 審查零件圖樣的工藝性
角板零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全?；鶞士滓筝^高，可以通過粗鏜、半精鏜、精鏜進行加工；本零件各表面要求的加工精度低，加工并不困難；角板上的4個溝槽加工精度不高，可以直接用立銑刀銑出；角板凸臺的螺紋孔，需經過鉆底孔，再攻絲。角板加工表面和有一定的位置要求，主要是上表面與軸線的平行度為0.06。
經過以上的分析，我們可以先選定粗基準，加工精基準所在的加工表面，然后借助夾具對其他表面進行加工，從而保證相應的位置精度。
角板(鑄件)圖
角板加工圖
4 選擇毛坯
角板有HT250鑄造，輪廓尺寸不大，形狀也不復雜，又屬成批生產，故毛坯可以采用鑄造成型。零件的形狀不復雜，因而毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，用砂型鑄造，上下分模鑄造出來。毛坯的尺寸通過確定加工余量后決定。
5 工藝過程的設計
5.1 定位基準的選擇
本零件是帶孔的角板，孔是設計基準，為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。由于角板除去下底面不需要加工，其他均需要加工，選定角板外圓端面為粗基準，加工孔，此后選用孔為精基準，加工其余的表面以及銑槽。
5.2 零件表面加工方法的選擇
本零件的的加工面有內孔、上表面、槽及螺紋孔等，材料為HT250。參閱手冊，其加工方法選擇如下：
（1）的內孔，表面的粗糙度為，公差等級為IT7，需要粗鏜、半精鏜、精鏜。
（2）角板端面的粗糙度為，只需要粗銑即可達到要求。
（3）角板上表面的粗糙度為，公差等級為IT10，需要經過粗銑、半精銑才能達到要求。
（4）角板上的槽的內表面的粗糙度為，公差等級為IT10，需要經過粗銑、半精銑才能達到要求。
（5）凸臺粗糙度為，只需要粗銑即可達到要求。
（6）螺紋孔需要經過鉆孔、攻絲。
5.3 制訂工藝路線
銑削加工在排列加工工序時，一般遵循基準先行、先主后次、先粗后細、先面后孔的原則，因而角板的加工工藝路線先加工角板端面，再加工孔，最后加工角板的上表面。按照上述的原則以及工序集中的特點，角板的加工可按下述工藝路線進行：
010：以處外圓及上端面定位，粗銑外圓的另外一個端面，粗鏜孔。
020：以外圓及粗銑后的端面定位，粗銑另外一個端面，半精鏜孔。
030：以外圓及端面定位，精鏜孔。
040：以的孔及端面定位，粗銑角板的一個表面。
050：以的孔及端面定位，粗銑角板的另一表面以及凸臺。
060：以的孔及端面定位，半精銑角板的一表面。
070：以的孔及端面定位，半精銑角板的另一表面。
080：以的孔及端面定位，粗銑角板的一表面的槽。
090：以的孔及端面定位，粗銑角板的另一表面的槽。
100：以的孔及端面定位，半精銑銑角板的一表面的槽。
110：以的孔及端面定位，半精銑銑角板的另一表面的槽。
120：以外圓端面定位，鉆底孔。
130：以外圓端面定位，攻絲。
140：鉗工去毛刺。
150：終檢。
6 確定機械加工余量及毛坯尺寸
角板毛坯尺寸數(shù)據(jù)表
零件尺寸
單面加工余量
鑄件尺寸
28
10
2.5
3
3
31
13
60
3及2.5
65.5
角板毛坯尺寸允許公差數(shù)據(jù)表
鑄件尺寸
公差
1.8
31
13
65.5
1.8
1.6
2.2
7 工序設計
7.1 選擇機床
（1）工序010、020、040、050、080、090是粗銑，060、070、100、110是半精銑。各工序額工步數(shù)不多，成批生不要求很高的生產率，選用臥式銑床就能滿足要求。本零件的外形輪廓不大，精度要求不是很高，選用X61W即可滿足要求。
（2）工序030是精鏜，表面粗造的，加工精度要求高，選用T740K即可滿足要求。
（3）工序120是鉆孔后攻絲，可選用Z525型立式鉆床。
7.2 夾具選擇
本零件角板出銑角板表面及銑槽需要專用的夾具外，其他的用通用夾具即可。鏜孔和銑端面選用三爪自定心卡盤，鉆孔和攻絲選用短銷固定即可。
7.3 選擇刀具
（1）銑削角板表面、端面和凸臺時，選用高速鋼鑲齒圓柱銑刀，直徑。
（2）銑削槽時，選用直柄鍵槽銑刀，直徑。
（3）鉆孔時，選用直柄麻花鉆，直徑。
7.4 確定工序尺寸
（1）的工序尺寸及公差
用查表確定各道工序的加工余量及毛坯余量總余量如下：精鏜加工余量0.5mm；半精鏜加工余量1.0mm；粗鏜加工余量3.5mm，則毛坯的總余量為5mm。
各工序的尺寸的基本尺寸如下：半精鏜尺寸；粗鏜尺寸；毛坯的尺寸。
工序尺寸的公差及其偏差：精鏜前的半精鏜取IT11級，得；粗鏜取IT12級，得；毛坯公差取。
工序尺寸偏差按“入體原則”標注：精鏜 ；半精鏜 ；
粗鏜 ；毛坯 。
（2）確定各加工表面的工序加工余量
工序
加工表面
總加工余量
工序加工余量
010
020
040
050
060
070
080
090
100
下端面
上端面
角板表面
角板表面
角板表面
角板表面
槽
槽
槽
5.5
5.5
3
3
3
3
10
10
10
2.5
3
2
2
1
1
10
10
10
110
槽
10
10
8 確定切削用量及基本工時
工序一：鑄造
工序二：時效處理
工序三：銑寬60mm2端面，60mm2端面粗糙度要求為12.5.一次粗銑加工即可滿足要求，我們選用X51立式銑床，高速鋼端銑刀加工
工步一：銑60mm上端面，
1. 選擇刀具
刀具選取高速鋼端銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因為加工余量不大，一次加工完成
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?50
當＝750r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
.
工步二銑60mm下端面的切削用量及基本工時的計算如上在此不再累述：
工序四：鉆，擴，絞Φ40孔
工步一鉆孔至φ39
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ31孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步二：擴孔
利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機床說明書，選取
則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步3：鉸孔
根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
工序五：銑2個74x60mm端面，60mm2端面粗糙度要求為6.3一次粗銑加工即可滿足要求，我們選用X51立式銑床，高速鋼端銑刀加工
工步一：銑74x60上端面，
1. 選擇刀具
刀具選取高速鋼端銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
4） 決定銑削深度
因為加工余量不大，一次加工完成
5） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選取＝750
當＝750r/min時
按機床標準選取
6） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
.
工步二：銑74x60右端面的切削用量及基本工時的計算如上，在此不再累述
工序六：銑長為12的R4的半圓槽
選擇刀具
刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
7） 決定銑削深度
因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則
8） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選取＝1450
當＝1450r/min時
按機床標準選取
9） 計算工時
切削工時： ，，則機動工時為
銑削其余機床的切削用量及基本工時的計算，如上在此不再累述。
工序VII:Φ15端面. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
10） 決定銑削深度
因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則
11） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選取＝1450
當＝1450r/min時
按機床標準選取
12） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
工序VIII：鉆M8螺紋孔的切削用量及基本工時的確定：
選用Z525立式鉆床，選用d=Φ6.8的麻花鉆，M8的機用絲錐
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時： min
⑵攻螺紋M8mm：
選擇M8mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即
按機床選取
基本工時：
9 專用夾具設計
由于大批量加工,為了提高勞動生產率和降低生產成本，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計銑床專用夾具。由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低生產成本和降低勞動強度。
本夾具是鏜40孔夾具設計
9.1 鏜孔夾具設計
9.1.1 研究原始質料
利用本夾具主要用來鏜40孔為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
9.1.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：鏜40孔線與底平面有平行度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足平行度公差要求。
鏜40孔間有位置公差，選擇左側面為定位基準來設計鏜模，從而滿足孔軸線間的位置公差要求。采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側面工件定位用底平面和兩個側面來限制六個自由度。
9.1.3 切削力及夾緊分析計算
鏜刀材料：（硬質合金鏜刀）
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》查表可得：
圓周切削分力公式： 式（2.13）
式中
式（2.14）
查表得： 取
由表可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ： 式（2.15）
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ： 式（2.16）
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
式（2.4）
安全系數(shù)K可按下式計算：
式（2.5）
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見《機床夾具設計手冊》表可得：
所以 式（2.6）
式（2.7）
式（2.8）
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：
式（2.9）
式中參數(shù)由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
易得：
經過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
9.1.4 誤差分析與計算
該夾具以平面定位V形塊定心，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
式（2.10）
由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》可得：
⑴、平面定位V形塊定心的定位誤差 ：
⑵、夾緊誤差 ： 式（2.11）
其中接觸變形位移值：
式（2.12）
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷、夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
9.2 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘和V形塊采用可調節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據(jù)情況進行調整。
參考文獻
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致謝詞
非常感謝XXX老師對我機械制造技術基礎課程設計的指導，他給了我耐心的指導和無私的幫助。在此我向她們表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！
通過這一階段的努力，我的課程設計終于完成了，經過這一段時間，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。
從接觸這次課程設計論文的題目到完成，我對自己大學幾年的知識進行了重新的學習與鞏固，使自己的專業(yè)知識更加牢固可靠，從而也更加明確了自己的努力方向，找到了自身的不足，在以后的學習和工作中，我會更加努力。
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