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課程設(shè)計(jì)論文
論文題目：定桿零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具
班 級：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
日 期:
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差合
與測量等多方面的知識(shí)。
定桿零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
任務(wù)書
I、設(shè)計(jì)(論文)題目：
定桿零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)使用的原始資料及設(shè)計(jì)技術(shù)要求
（1）定桿零件工作圖，附圖見后一頁
（2）完成該零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
（3）完成指定工序的專用夾具設(shè)計(jì)（指定鉆孔的底孔鉆削鉆床夾具的設(shè)計(jì)）
（4）生產(chǎn)類型：大批量生產(chǎn)
（5）生產(chǎn)車間條件：無專用設(shè)備，常規(guī)通用加工設(shè)備齊全
（6）要求所有圖紙加起來要有兩張A0圖紙那么大
（7） 零件材料：45
(8) 繪制定桿體零件工作圖
（9）編制定桿加工工藝過程卡
(10) 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書
目 錄
序言………………………………………………………………………………… 1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2
2.3制定工藝路線 ……………………………………………2
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………… 4
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)………………………………4
三 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………… 8
3.1夾具設(shè)計(jì)概述……………………………………………8
3.2方案設(shè)計(jì)…………………………………………………9
3.3定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………9
3.4切削力及夾緊力計(jì)算……………………………………9
3.5定位誤差分析……………………………………………10
3.6導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)……………………………………………10
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明………………………………11
總 結(jié)………………………………………………………………12
致 謝………………………………………………………………13
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………14
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
定桿零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個(gè)全面的考核。正確地解決一個(gè)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，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
定桿是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因?yàn)槎U與整個(gè)機(jī)體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動(dòng)載荷。
1.2 零件的工藝分析
定桿有3個(gè)加工面他們有位置度要求。這三個(gè)加工面的分別為：
1，以底面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括，上端面，和直徑為8.5的孔。
2：以直徑為8.5孔的軸線為基準(zhǔn)，這組面包括M12-6H
3：以直徑為8的圓為基準(zhǔn)的加工孔。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料為45，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用圓鋼。
2.2 基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出。
粗基準(zhǔn)的選擇：對定桿這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。以零件的上端面加工平面作為粗基準(zhǔn)。選取已加工的內(nèi)圓為精基準(zhǔn)。
2.3 制定工藝路線
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)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：
方案一
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：車螺紋段外圓
工序Ⅵ：車螺紋
工序Ⅶ：鉆孔Φ8
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
方案二
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：車螺紋段外圓
工序Ⅵ：鉆孔Φ8
工序Ⅶ：車螺紋
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一加工的時(shí)間在一個(gè)定位的情況下，把可以加工的孔全部加工完然后攻絲，這樣可以保證加工的質(zhì)量和精度，同時(shí)也能提高生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)，因此我們綜合考慮選擇方案一
具體的方案如下：
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理；
工序Ⅱ：車上端面；
工序Ⅲ：車下端面；
工序Ⅳ：車右端面
工序Ⅴ：車螺紋段外圓
工序Ⅵ：車螺紋
工序Ⅶ：鉆孔Φ8
工序VIII：質(zhì)檢
工序IX：入庫
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
定桿零件材料為45，，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采棒料毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。
2、 定桿的底面
由于定桿底面要與其他接觸面接觸，所以要進(jìn)行車，其加工余量為3mm。
3、定桿的孔直徑為8、孔毛坯為實(shí)心?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為
鉆 、孔
表面粗糙度均為1.6
1、 孔Ⅰ端面
采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.6，根據(jù)參考文獻(xiàn)，其余量為Z=3mm
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：鍛造毛坯時(shí)效處理
工序II：車外圓和端面
選硬質(zhì)合金車刀
工步一：車外圓端面
1） 車削深度，因?yàn)槌邎A弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=254min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(12+15)/480=0.052min。
工步二：車φ48外圓
選擇硬質(zhì)合金車刀
1） 車削深度，因?yàn)槌邎A弧面沒有精度要求，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.27mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊》表3.8，壽命T=254min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=480r/min,Vfc=480mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(12+25)/480=0.054min。
工序III：鉆孔
鉆孔
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時(shí)，。由于本零件在加工孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機(jī)床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取，故實(shí)際切削速度為
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
其他的車床，銑床的計(jì)算如上，在此不在累述
工步II：車螺紋M12
車螺紋M12mm 。
按機(jī)床選取，則
機(jī)動(dòng)時(shí) ，，
車螺紋M12
第三章：夾具設(shè)計(jì)
3.1概述
在機(jī)床對零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要
保證工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件
正確位置固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由夾具來完成。
對于單件、小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件
的生產(chǎn)成本。但由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時(shí)
往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。
本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證
工件精度， 提高生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)專用夾具就顯得非常必要。
3.2方案設(shè)計(jì)
方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的第一步，也是夾具設(shè)計(jì)關(guān)鍵的一步，方案
設(shè)計(jì)的好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就
會(huì)造成不能滿足工件加工要求，或加工精度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因
此必須慎重考慮。
設(shè)計(jì)方案的擬定必須遵循下列原則：
1、 定位裝置要確保工件定位準(zhǔn)確和可靠，符合六位定位原理。
2、 夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。
3、 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡單，操縱力小而夾緊可靠，力爭造價(jià)低
3.3定位基準(zhǔn)的選擇
我們采用已經(jīng)加工好的孔及其端面作為定位基準(zhǔn)，孔和端面
共限制5個(gè)自由度，這樣還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的自由度沒有限制，為了保證空
間工件定位準(zhǔn)確，我們需要限制6個(gè)自由度，因此我們采用一擋銷來限
制旋轉(zhuǎn)方向的自由度。這樣空間6個(gè)自由度就限制完了。
3.4切削力和夾緊力的計(jì)算
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
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊力計(jì)算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、教穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
夾緊力的計(jì)算:因采用的是手動(dòng)夾具故夾緊力無須計(jì)算。
3 .5 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和兩V型塊，間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一平面，兩V型塊定位，工件始終靠近兩V型塊的一面，而定位銷的會(huì)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
由資料[10]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》可得：
① 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
② 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：
③ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
④ 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.6 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)
因?yàn)槲覀兯庸さ目资锹菁y孔，因此我們需要先鉆螺紋底孔，然后攻絲，且我們是批量生產(chǎn)，因此用固定和可換鉆套難以滿足要求，為了能很好的提高生產(chǎn)效率，我們采用快換鉆套，當(dāng)我們加工完螺紋底孔后，通過壓緊螺釘迅速取出鉆套，然后開始攻絲，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊知，快換鉆套的結(jié)構(gòu)和具體尺寸如下
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了星形壓緊的方式。由于本夾具是對工件進(jìn)行鉆削加工面，因此工件的主要受力是鉆削力，因?yàn)殂@削力是向下的，我們采用的是鉸鏈壓板壓緊，壓緊力也是向下的，鉆削力和壓緊力方向相同。
總 結(jié)
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)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(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)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(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們課程設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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[12] 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。
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[14] [王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2540。
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