杠桿零件粗銑環(huán)形槽內(nèi)槽的銑床夾具

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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 14 14 摘　要 1 1 設(shè)計杠桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 3 1.1 杠桿的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定 3 1.1.1 杠桿的作用 3 1.1.2 杠桿的技術(shù)要求 3 1.1.3 審查杠桿的工藝性 3 1.1.4 確定杠桿的生產(chǎn)類型 4 1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 4 1.2.1 選擇毛坯 4 1.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 4 1.2.3 繪制杠桿毛坯簡圖 6 1.3 擬定杠桿工藝路線 6 1.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 6 1.3.2 表面加工方法的確定 7 1.3.3 加工階段的劃分 7 1.3.4 工序的集中與分散 7 1.3.5 工序順序的安排 8 1.3.6 確定工藝路線 8 1.4 工序尺寸（工序5） 9 1.5 切削用量、時間定額的計算（工序5） 9 1.5.1切削用量的計算 9 1.5.2 時間定額的計算 9 2 相關(guān)工序夾具的設(shè)計 10 2.1 定位方案 10 2.2 定位誤差分析 10 2.3 夾緊機(jī)構(gòu) 10 2.4 對刀裝置 11 2.5 夾具與機(jī)床聯(lián)接元件 12 2.6 夾具體 12 2.7 方案綜合評價和總結(jié) 12 3 設(shè)計體會 13 4 參考文獻(xiàn) 14 摘　要 機(jī)械加工工藝與工藝裝備課程設(shè)計是學(xué)生學(xué)完了機(jī)械制造工藝與裝備課程后，對機(jī)械加工工藝過程、機(jī)械加工工藝和機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)一步了解的練習(xí)性的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過程，是對學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐的能力培養(yǎng) 應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成一項給定的設(shè)計任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計說明書，并正確繪制有關(guān)圖表。 在課程設(shè)計工作中，應(yīng)綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。 應(yīng)學(xué)會依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，進(jìn)行資料的調(diào)研、收集、加工與整理和正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗、測試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題的能力。 該課程設(shè)計是學(xué)完本課程之后的一項重要的實(shí)踐，是我們步入社會的一次深刻的鏈接，考察了我們獨(dú)立設(shè)計，計算，繪圖和分析的能力，同時提高了我們查閱各種設(shè)計手冊的能力，通過該課程設(shè)計我了解了夾具設(shè)計的一般步驟，需要用到的一些結(jié)構(gòu)都需要我認(rèn)真查閱后繪制到圖紙上，通過課程設(shè)計我學(xué)會了很多課本上沒有的知識 由于本人能力有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，還請各位老師多多斧正。 Abstract Machining process and process equipment, curriculum design is of mechanical manufacturing processes and equipment course, the process of machining, machining technology and a better understanding of the structure of machine tool fixture of teaching practice is to learn the importance of deepening and distillation process is the overall quality of the students practice with capacity-building projects Should be independent, under the guidance of the guiding teachers to complete a given design task, the preparation of the design specification to meet the requirements and the correct rendering of the chart. Work in curriculum design should be integrated use of multi-disciplinary theory, knowledge and skills, analyze, and solve engineering problems. Pursuant to a technical issue should learn tasks, information research, collection, processing and finishing and the proper use of tool; train students to master the procedures related to engineering design, methods and technical specifications to improve the engineering design calculation, drawing drawings, the ability of the preparation of technical documents ; train students to experiment, testing the basic method of scientific research; training engineering students to analyze and solve practical problems. The course was designed after the completion of this course as an important practice in our society into a deep link, independent of our study design, computing, graphics and analysis capabilities. Due to my limited capacity, there must be a lot of design deficiencies, but also called upon teachers more. 1 設(shè)計杠桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 1.1 杠桿的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1.1 杠桿的作用 1.1.2 杠桿的技術(shù)要求 根據(jù)杠桿的零件圖紙將該杠桿的全部技術(shù)要求列于表中。 表1-1 杠桿零件技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度Ra(um) 形位公差 杠桿腳部左端面 5 IT15 12.5 杠桿腳部右端面 5 IT15 12.5 杠桿頭部左端面 10 IT15 12.5 杠桿頭部左端面 10 IT15 12.5 孔 IT7 3.2 孔 IT12 3.2 桿桿槽寬度 IT10 3.2 桿桿槽深度 18 IT15 3.2 1.1.3 審查杠桿的工藝性 分析零件圖可知，杠桿的兩端面均要求切削加工，該零件除主要工作表面（杠桿的的槽、孔、孔）外其余加工表面加工精度較低，通過銑削，鉆床的粗加工就可以達(dá)到要求， 雖然主要工作表面加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的公藝性較好。 1.1.4 確定杠桿的生產(chǎn)類型 Q=5000件/年；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。代入公式（1-1）得 N=5000件/年X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.8件/年 拔叉重量為2.0kg，由查表1-3知，拔叉屬于輕型零件；由表1-4知，該拔叉的生產(chǎn)為大批生產(chǎn)。 1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計 1.2.1 選擇毛坯 由零件要求可知，不但要有高的抗拉、壓強(qiáng)度和高的疲勞強(qiáng)度，而且要有足夠的剛性和韌性，選擇材料為45鋼。為增強(qiáng)杠桿的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛胚選用鍛件。該零件輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型數(shù)大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鍛件精度，采用模鍛方法制造毛胚，毛胚拔模斜度為5。 1.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 1.2.2.1 公差等級 根據(jù)杠桿的功用和要求，確定該零件的公差等級為普通級。 1.2.2.2 鍛件重量 加工后工件重量為2.0kg,初步估計鍛件加工前毛胚重量為4.0kg。 1.2.2.3 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 對杠桿零件圖分析，大致確定鍛件外廓包容體的長度、寬度、和高度， (詳見毛胚簡圖)；有公式（2-3）和（2-5）可計算出杠桿鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù) S = mt/ mN = 6/（lbhρ）=(97mm53207.8 10-6kg/mm3) ≈6/8.01≈0.74 由于0.74介于0.63和1之間故形狀復(fù)雜系數(shù)屬S1級 1.2.2.4 材質(zhì)系數(shù) 該材料屬45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故鍛件材質(zhì)系屬M(fèi)1級。 1.2.2.5 鍛件分模線形狀 根據(jù)杠桿形位特點(diǎn)，選高度方向的對稱平面為為分模面，屬平直分模線，如圖杠桿鍛造毛胚見圖所示。 1.2.2.6 零件表面粗糙度 有零件圖所示，該杠桿各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6。 根據(jù)上述綜因素，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》中表2-10~2-12確定該段間的尺寸公差和機(jī)械加工余量。所得結(jié)果列于表2-1。 確定此鑄造毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量如下表所示： 表2-1 杠桿鑄造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量表 項目/mm 機(jī)械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 孔 2.0 表2-14 2.2 表2-10 孔 2.0 表2-14 2.2 表2-10 中心距32 0.3 表2-12 杠桿腳部厚度5 2.0~2.2（取2.0） 表2-13 1.6 表2-11 杠桿腳部寬度9 2.0~2.2（取2.0） 表2-13 2.2 表2-10 桿桿槽寬度6 2.0~2.2（取2.0） 表2-13 2.2 表2-10 桿桿槽深度18 2.0~2.2（取2.0） 表2-13 2.2 表2-10 1.2.3 繪制杠桿毛坯簡圖 由表2-1所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如下所示： 圖3-1 杠桿鑄造毛坯簡圖 1.3 擬定杠桿工藝路線 1.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要過程之一。基面的選擇正確與否，可以是加工質(zhì)量的到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進(jìn)行，難以在工期內(nèi)完成加工任務(wù)。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 1.3.1.1 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，選擇零件左視圖中的左楔面和中心軸孔中心線作為精基準(zhǔn)。 1.3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，選取零件左視圖中的右端面為粗基準(zhǔn)。 1.3.2 表面加工方法的確定 表3-1 杠桿零件各表面加工方法 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 左視圖的有端面 IT12 12.5 粗銑 表1-8 腳部圓角 IT12 12.5 粗銑 表1-8 孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 6孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 腳部槽 IT6 3.2 粗銑-半精加工精銑 表1-8 1.3.3 加工階段的劃分 該杠桿加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工階段。， 在粗加工階段。首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑杠桿端面，腳步圓角。粗?jǐn)U兩個孔再精鉸兩個孔。粗銑腳部槽，半精銑再精銑。 1.3.4 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排杠桿的加工工序。該杠桿的生產(chǎn)類型為大批或者中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。 1.3.5 工序順序的安排 1.3.5.1 機(jī)械加工工序 1.3.5.1.1 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)——杠桿下部外園柱表面和左右楔面。 1.3.5.1.2 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 1.3.5.1.3 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，后加工次要表面。 1.3.5.1.4 遵循“先面后孔”原則，先加工主要表面，后加工孔。 1.3.5.2熱處理工序 1.3.5.3 輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去前的工序以后，再加強(qiáng)毛刺、清洗和終檢工序。 1.3.6 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，表列出了杠桿的工藝路線。 表3-2 杠桿工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機(jī)床裝備 刀具 量具 1 粗銑左視圖的左端面 X62臥式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 2 粗銑腳部Φ2的圓角。 X62臥式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 3 鉆、粗鉸、精鉸Φ8的孔。 Z525組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 4 鉆、粗鉸、精鉸Φ6的孔。 Z525組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺、塞規(guī) 5 粗銑6的槽 X62臥式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 6 清洗 清洗機(jī) 7 終檢 塞規(guī)、卡尺等 1.4 工序尺寸（工序5） 由零件圖及查表可得，此工序的工序尺寸為6mm，加工精度等級為IT6。從零件圖中可以得知，此工序的加工公差值為0.043mm，上下極限偏差值分別為+0.043mm、0mm. 1.5 切削用量、時間定額的計算（工序5） 1.5.1切削用量的計算 該工序就是通過多次走刀，完成窄槽的銑削加工。只要選擇合適的背吃刀量、切削速度和進(jìn)給量就可以。通過一次粗銑就能完成工序內(nèi)容。 1.5.1.1 背吃刀量的確定 由于機(jī)床剛度和刀具尺寸的限定，此工序需要多次走刀，完成要求的機(jī)械加工要求。由《課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5—16查得選直徑6mm的銑刀，被吃刀量為0.3mm，總銑削深度為18mm共走刀60次。 1.5.1.2 進(jìn)給量的確定 由《課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5—16查得進(jìn)給量為14mm/min. 1.5.1.3 銑削速度的計算 銑削速度由《課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5—16查得v=28m/min由公式（5-1）n=1000v/πd可求得n=1000*28m/π*6mm=1486.2r/min參照表4—18銑床主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min,再將此轉(zhuǎn)速帶回公式（5-1）求出實(shí)際切削速度v=nπd/1000=1500r/min*π*6mm/1000=28.26m/min 1.5.2 時間定額的計算 由《課程設(shè)計指導(dǎo)書》表5—16查得，每分鐘垂直切入的進(jìn)給量為14mm由于選擇被吃刀量為0.3mm，總銑削深度為18mm由此可算得銑削的基本時間為=78.3s?？梢灾垒o助時間0.2=0.278.3=15.66s。布置工作地時間=0.0578.3=3.915s。休息和生理需要時間。 則單件時間定額78.3+15.66+3.915+2.349=100.224s。 2 相關(guān)工序夾具的設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設(shè)計工序5—粗銑環(huán)形槽內(nèi)槽的銑床夾具。本專用夾具將用于臥式銑床X62W。刀具為鋸片銑刀，制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過鑄造得到。 2.1 定位方案 工件以左端面及φ8軸孔中心線和φ6軸孔中心為定位基準(zhǔn)，采用兩個定位銷和一個平面，及一個壓板組成定位方案。兩個定位銷限制了零件的兩個平動的自由度和三個轉(zhuǎn)動的自由度，利用左端面限制了一個平動自由度。通過壓板壓在右端面上組成夾緊裝置。這些定位裝置可以保證對零件六個自由度的限制，工件在夾具中定位，若六個自由度都被限制時，稱為完全定位。 2.2 定位誤差分析 零件的工序尺寸用V形塊定位，選工件的定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都在圓形截面的圓心上。由于基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)移位誤差=0.04mm，就是此定位方案的定位誤差。 2.3 夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)要求，選用氣動壓板夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，利用壓板直接夾緊工件。使用氣動夾緊裝置，適應(yīng)工件的大批量生產(chǎn)要求，并有效的提高了工作效率。 確定夾緊力的基本原則，夾緊力包括大小，方向和作用點(diǎn)三個要素，它們的確定是夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計中首先要解決的問題。應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等中和考慮。 1，夾緊力方向的選擇 夾緊力的方向與工件定位基準(zhǔn)所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時注意，應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。以保證工件夾緊的穩(wěn)定性，最好與切削力和工件重力的方向一致，這樣所需夾緊力最小，應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致，以減少變形。 2，夾緊力作用點(diǎn)的選擇 夾緊力作用點(diǎn)的選擇對夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時注意：應(yīng)落在支撐元件上或幾個支撐元件所形成的支承面內(nèi)，應(yīng)落在工件剛度好的部位上，應(yīng)盡量靠近加工面。 3，夾緊力的計算 （1）選擇氣動夾緊裝置的氣缸 選擇氣缸類型為QGB無緩沖的普通氣缸（查《機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計手冊》表3-196），缸徑為40mm,工作壓力為0.4Mpa,周圍介質(zhì)溫度為-10 +80攝氏度，輸出力（在壓力為0.4Mpa時）。推力為50daN，拉力為42daN。行程范圍為40300mm。 （2）數(shù)值計算 夾緊力： : 工作缸活塞直徑 ：工作缸氣壓力 ： 動力源氣缸活塞直徑 ： 動力源氣缸活塞桿外徑（活塞桿直徑為0.25D0.2D） ：動力源氣缸壓力為0.4Mpa ： 當(dāng)D小于100mm時，取=0.65 0.80，這里D=40mm，取=0.80 = 30mm ，=0.25=10mm。 經(jīng)計算： 夾緊力： 代入數(shù)值得到： 2.4 對刀裝置 采用直角對刀塊及平塞尺對刀。 2.5 夾具與機(jī)床聯(lián)接元件 采用四個標(biāo)準(zhǔn)定為鍵，每兩個定位鍵用螺釘固定在夾具體底面同一條直線位置上，用于確定銑床夾具相對于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩，減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具加工過程的穩(wěn)定性。夾具體上設(shè)置四個坐耳，夾具在機(jī)床工作臺上定位后，用T形螺栓和螺母及墊片把夾具與機(jī)床固定夾緊。 2.6 夾具體 夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。 夾具體設(shè)計時應(yīng)滿足一下基本要求： 1 有足夠的強(qiáng)度和剛度 2 減輕重量，便于操作 3 安放穩(wěn)定，可靠 4 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度 5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工藝性好 6 排屑方便 7 應(yīng)吊裝方便，使用安全 2.7 方案綜合評價和總結(jié) 該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。采用氣動夾緊裝置，使工件的夾緊與卸下過程更為方便快捷。夾具上裝有直角對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀；同時，夾具體底面上的兩對定位鍵可使整個夾具在機(jī)床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。 工作過程為氣動夾緊裝置為夾緊機(jī)構(gòu)提供動力源，夾緊機(jī)構(gòu)控制夾緊元件，夾緊元件直接與工件接觸并對工件進(jìn)行夾緊。對工件的夾緊可通過控制氣動夾緊裝置來完成，實(shí)現(xiàn)了工件的夾緊與卸下的自動化，這樣有效的提高生產(chǎn)效率。 此設(shè)計達(dá)到了銑床專用夾具的設(shè)計要求，能夠滿足加工條件的要求，達(dá)到完成加工的目的。 3 設(shè)計體會 為期三周的夾具課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識。 本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。 經(jīng)過這三個星期的設(shè)計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟，學(xué)會了查找相關(guān)手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。 總之，這次設(shè)計使我在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。 由于個人能力有限，所學(xué)知識還不能完全掌握，設(shè)計中還有許多錯誤和不足，請各位老師和同學(xué)們多多斧正。 4 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