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齊魯理工學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說明書
題 目 撥叉零件機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)
及鉆M8螺紋底孔專用夾具設(shè)計(jì)
課 程 名 稱
二 級(jí) 學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 生 姓 名
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日
目 錄
摘要： 3
1 前言 1
2 零件的分析 2
2.1 零件的作用 2
2.2 零件的工藝分析 2
2.3 毛坯的制造形式及結(jié)構(gòu)的確定 2
3 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
3.1 基準(zhǔn)的選擇 4
3.2 加工工藝路線的確定 5
3.3 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定 6
3.4 切削用量及切削時(shí)間的確定 6
4 夾具設(shè)計(jì) 7
4.1 問題的提出 7
4.2 設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇 7
4.3 定位基準(zhǔn)的確定 7
4.4 夾緊方案的確定 8
4.5 切削力和夾緊力計(jì)算 8
4.6 定位誤差分析 9
4.7 夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要操作說明 9
5 結(jié)論 10
6 參考文獻(xiàn) 11
7 致謝 12
撥叉零件機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及鉆M8螺紋底孔專用夾具設(shè)計(jì)
摘要：
對(duì)于給定的設(shè)計(jì)課題，進(jìn)行工藝規(guī)劃和夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。論文內(nèi)部知識(shí)主要運(yùn)用在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、公差等方面。首先，對(duì)零部件進(jìn)行了解和分析，以便更準(zhǔn)確的加工和確定零部件的標(biāo)準(zhǔn)。然后計(jì)算出每一步的工作程序，并計(jì)算出切割參數(shù)。夾具設(shè)計(jì)包括:零件的定位、夾具的夾具和指導(dǎo)各零件的設(shè)計(jì)。在這里我們特別注意夾具的定位元件，會(huì)產(chǎn)生誤差，誤差應(yīng)該在我們的控制范圍內(nèi)，我們應(yīng)該充分了解夾具的優(yōu)缺點(diǎn)，以便改進(jìn)。通過以上的設(shè)計(jì)、分析和計(jì)算，我們順利完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，我們也為自己進(jìn)入社會(huì)夯實(shí)了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：夾具；定位；誤差；設(shè)計(jì)；
1 前言
工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是完成機(jī)床夾具設(shè)計(jì),機(jī)床加工培訓(xùn),互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)是下一個(gè)課程教學(xué)后的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)產(chǎn)品零部件的加工生產(chǎn)的需求定位,夾緊,指導(dǎo),刀,所以如何合理,如何高效,而且他還需要我們熟悉產(chǎn)品從零件到粗糙的路線安排,整個(gè)過程和部分確定的大小如何計(jì)算,根據(jù)學(xué)到的知識(shí)這些材料設(shè)計(jì)用于滿足零件的特點(diǎn)和需要特殊夾具,根據(jù)不同地區(qū)的不同設(shè)計(jì)不同的固定程序,確保加工的零件加工質(zhì)量和加工效率。這個(gè)設(shè)計(jì)包含一個(gè)概括和總結(jié)的知識(shí)學(xué)會(huì)了在過去的兩年里,包括CAD圖紙,機(jī)械設(shè)計(jì)和制造基地,夾具設(shè)計(jì)課程和其他的再學(xué)習(xí)和總結(jié),這是一個(gè)有意義的設(shè)計(jì)。也許在這個(gè)設(shè)計(jì),也許是因?yàn)槲覀冎挥欣碚撝R(shí),一些地方但不親自實(shí)踐,知識(shí)和技能不可避免的一些不足,但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我學(xué)到很多以前沒有學(xué)到的知識(shí),讓我知道如何處理當(dāng)面對(duì)困難時(shí),如何解決。這個(gè)設(shè)計(jì)讓我知道自己的缺點(diǎn),而是因?yàn)檫@只讓我學(xué)習(xí)課本以外的知識(shí),讓我知道如何處理如何克服困難。
因?yàn)槲覜]有實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，理論知識(shí)還不夠，畢業(yè)設(shè)計(jì)水平也有限，所以做整體設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤是不可避免的，多多請(qǐng)老師指點(diǎn)。
2 零件的分析
2.1 零件的作用
撥叉的作用主要起固定支撐作用，各部分尺寸結(jié)構(gòu)詳細(xì)圖如下：
圖2.1 零件圖
2.2 零件的工藝分析
該零件為大量生產(chǎn)的小型零件，在生產(chǎn)時(shí)要注意零件的：
（1）便于裝夾 零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工時(shí)的定位和夾緊，裝夾次數(shù)要少。
（2）便于加工 零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，以便使用標(biāo)準(zhǔn)化刀具和量具。同時(shí)還注意退刀和進(jìn)刀，易于保證加工精度要求，減少加工面積及難加工表面等。
零件的工藝有以下加工表面。以下是描述：
1：銑零件φ40的上下端面，撥叉兩端面的加工；
2：Φ25的內(nèi)孔；
3：M8的螺紋孔；
2.3 毛坯的制造形式及結(jié)構(gòu)的確定
根據(jù)上面的分析數(shù)據(jù)顯示，表面處理的流程安排應(yīng)該是一組，然后表面為基準(zhǔn)，處理特殊夾具，和要求確保定位精度，和結(jié)束括號(hào)的一部分，沒有復(fù)雜的表面和深溝，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，需要使用最傳統(tǒng)的加工過程，可以滿足的要求。
確定毛坯包括選擇毛坯類型及其制造方法。毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。
在確定毛坯的形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮加工余量和加工方式等因素，盡量減少加工量，降低勞動(dòng)力的前提，還可以節(jié)約成本。正常來說，如果鑄造技術(shù)足夠完善的話，鑄造出來的零件應(yīng)該與要求幾乎相近，但是由于現(xiàn)在的技術(shù)還沒有這么成熟，加上現(xiàn)在對(duì)工件的粗糙度要求越來越高，所以，毛坯的表面還是有一定的加工余量，需要通過后續(xù)的機(jī)床加工達(dá)到零件的要求。
毛坯形狀與實(shí)際需求零件形狀之間的尺寸差距稱為毛坯余量。我們查手冊(cè)和參考文獻(xiàn)，并進(jìn)行工藝分析，分別確定各個(gè)尺寸的加工余量數(shù)據(jù)，對(duì)零件的毛坯圖進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。毛坯圖設(shè)計(jì)如下圖：
圖2.2 毛坯圖
3 零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 基準(zhǔn)的選擇
制作零件的工藝加工過程有一個(gè)重要的工作內(nèi)容，同時(shí)也是零件加工精度要求的關(guān)鍵保證，那就是選擇合適的定位基準(zhǔn)。所謂的零件定位基準(zhǔn)又可以分為三個(gè)類型：粗基準(zhǔn)定位，精基準(zhǔn)定位以及輔助基準(zhǔn)定位。最原始的加工開始時(shí)，我們只能用零件毛坯尺寸進(jìn)行定位，這個(gè)基準(zhǔn)叫做粗基準(zhǔn)；在后續(xù)的加工過程中，就可以使用已經(jīng)加工好的尺寸作為基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)叫做精基準(zhǔn)。
選取粗基準(zhǔn)的原則
零件要求必須保證的某一加工面的加工量，那么首先選取這個(gè)面為粗基準(zhǔn)。
② 如果沒有第一條的要求，零件的所有尺寸都有加工的話，那么我們應(yīng)當(dāng)選取加工量最小的那個(gè)面作為粗基準(zhǔn)，這樣的話，可以保證其表面不會(huì)存在由于加工量不足，造成加工的尺寸不合格，致使工件報(bào)廢。
如果零件中有某個(gè)面不需要加工時(shí)，那邊盡量先選擇這個(gè)面作為粗基準(zhǔn)，應(yīng)以不用加工的表面的位置要求較高的面為粗基準(zhǔn)。例如某一加工面與不加工面的位置記得要求最高的話，那么選擇這個(gè)面為粗基準(zhǔn)。
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量選擇平整的平面，最好是不要有飛邊、毛刺等其他缺陷，光潔的平面方便裝夾和定位。
一般情況下，在加工某一尺寸時(shí)，同方向的尺寸粗基準(zhǔn)只允許出現(xiàn)一次，否則的話會(huì)出現(xiàn)誤差較大的現(xiàn)象，但是，如果是精密鑄造的毛坯件，質(zhì)量高，加工的精度要求也不高時(shí)，可以選擇重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)。
選擇合適的粗基準(zhǔn)，對(duì)后續(xù)的精加工很重要的影響，關(guān)系到后續(xù)的加工精度和粗糙度。通過零件的分析，我們可以知道，本次給的類零件相對(duì)簡(jiǎn)單，安裝粗基準(zhǔn)的選擇原則來選擇即可，沒有什么特殊的地方。
選擇精基準(zhǔn)的原則
①盡量選擇已經(jīng)加工好的表面，選擇設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)重合”的原則。避免出現(xiàn)由于這個(gè)的不重合而出現(xiàn)誤差。
②? 精基準(zhǔn)選擇時(shí)盡量多考慮幾個(gè)工序，選擇同一個(gè)基準(zhǔn)可以加工多個(gè)表面，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。
這種方式的話，可以保證加工面間的項(xiàng)目位置度的精度，同一基準(zhǔn)，則尺寸精度也相對(duì)同一，并且設(shè)計(jì)夾具時(shí)也方便。
③有時(shí)候會(huì)遇到兩個(gè)面的相互精度要求較高，那么可采用這兩個(gè)面互為基準(zhǔn)，進(jìn)行多次加工，?這個(gè)就是“互為基準(zhǔn)”的原則?。
④加工量小，而且均勻度要求精度高，這個(gè)時(shí)候可以選擇加工面的自身作為基準(zhǔn)，這個(gè)也叫做“自為基準(zhǔn)”??。
需要注意的時(shí)，以上所說的四條原則，在某些情況下，他們之間是相互矛盾的，為了保證基準(zhǔn)的統(tǒng)一，那么可能就不能符合基準(zhǔn)重合，這個(gè)需要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行不同的選擇。還有，精基準(zhǔn)的選擇還有考慮工件的裝夾方式，夾具的結(jié)構(gòu)形式等多方面原因，最終的目的是達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求，但選擇的基準(zhǔn)可合理的變化。
精基準(zhǔn)的選擇，主要考慮的是重合基準(zhǔn)的問題，保證位置的精度，最終要完成對(duì)零件的加工精度要求。
3.2 加工工藝路線的確定
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，考慮必須能保證零件的形狀和尺寸精度，要能具備在加工設(shè)備上加工的調(diào)節(jié)，最終要能使零件達(dá)到使用要求，在這些前提條件下，我們應(yīng)該注重過程，縮短工作時(shí)間，并考慮經(jīng)濟(jì)效益，盡可能降低成本，實(shí)現(xiàn)處理的最佳方式。
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、坯料的狀態(tài)和夾緊的情況，對(duì)工藝的布置進(jìn)行綜合考慮。
(1)先進(jìn)行內(nèi)部處理，然后進(jìn)行輪廓處理。
(2)相同的定位、夾緊或機(jī)加工的過程，最好是同時(shí)進(jìn)行，以減少重復(fù)定位和節(jié)省工具時(shí)間。
(3)在同一夾具上的多步過程首先應(yīng)安排對(duì)工件不太嚴(yán)格的損傷過程。
加工工藝路線如下：
表3.1
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
1
銑
銑Φ40的上、下端面
2
鉆
鉆、擴(kuò)、鉸Φ25的孔
3
銑
銑撥叉兩端面
4
銑
銑撥叉R30面
5
鉆
鉆M8螺紋底孔
6
鉆
攻絲M8
7
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
3.3 主要工序的加工余量和工序尺寸的確定
表3.2
序號(hào)
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
毛坯尺寸
備注
1
Φ40端面
40
2mm
44
2
撥叉兩端端面
20
2mm
24
3
孔
Φ25內(nèi)孔
12.5mm
實(shí)心鑄造
4
孔
M8
4
實(shí)心鑄造
3.4 切削用量及切削時(shí)間的確定
工序：鉆M8螺紋底孔
選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《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(jī)床選取
基本工時(shí)：
4 夾具設(shè)計(jì)
4.1 問題的提出
夾具設(shè)計(jì)就是提高生產(chǎn)效率，本次設(shè)計(jì)由指導(dǎo)老師的分配了工序鉆M8螺紋底孔的鉆床專用夾具。
4.2 設(shè)計(jì)類型及機(jī)床選擇
根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一套鉆M8螺紋底孔的專用夾具。選用Z525立式鉆床（圖4-1）更合理。它適用于各種零件的鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、锪平面及攻絲加工，操作簡(jiǎn)單，夾具一次裝夾就可加工所有孔。
圖4.1 立式鉆床
4.3 定位基準(zhǔn)的確定
1、定位方案的確定
我們選用的夾具主要被用在立式鉆床，因?yàn)榱慵?5的 內(nèi)孔已完成加工。在進(jìn)行定位時(shí)我們可以選擇其內(nèi)孔及端面定位的基準(zhǔn)。
選擇定位面時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進(jìn)行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對(duì)應(yīng)的裝夾位置應(yīng)該結(jié)構(gòu)牢固，在裝夾時(shí)保證不得有變形現(xiàn)象。
2、定位元件的選擇
根據(jù)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知機(jī)床的定位元件有很多種，如定位板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊等，本次設(shè)計(jì)的鉆孔夾具中，由于定位面選擇的是內(nèi)孔及端面，故應(yīng)選用芯軸進(jìn)行定位。
3、定位元件限制不定度分析
任何物體在空間上確定位置需要限制6個(gè)自由度，分別是3個(gè)移動(dòng)自由度和3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的夾具，用芯軸進(jìn)行定位，芯軸外圓限制兩個(gè)移動(dòng)自由度，芯軸端面限制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，定位銷限制一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，這樣就限制了空間的6個(gè)自由度，完成零件的定位。
4.4 夾緊方案的確定
根據(jù)夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇使用開口墊圈作為夾緊元件，用螺母對(duì)壓板進(jìn)行壓緊，從而壓緊工件。
圖4.2 夾緊機(jī)構(gòu)
4.5 切削力和夾緊力計(jì)算
由于本道工序主要完成鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊(cè)》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)行夾緊立計(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。
4.6 定位誤差分析
定位誤差是由于定位不準(zhǔn)確而引起的加工表面相對(duì)工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位移量，以△dw表示。定位誤差△dw由基準(zhǔn)不重合誤差△jb和定位基準(zhǔn)位移誤差△jw兩部分組成。
基準(zhǔn)不重合誤差是由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合引起的，其大小為工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的尺寸方向上的最大變化量。
因基準(zhǔn)誤差為零，基準(zhǔn)不重合誤差為零，所以最終定位位置為零。
4.7 夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要操作說明
將定位芯軸安裝到夾具體上，零件加工好的內(nèi)孔及端面與芯軸配合好，旋轉(zhuǎn)零件，是零件的孔端面與定位銷接觸，此時(shí)零件完成定位，擰緊六角螺母，壓緊開口墊圈的同時(shí)將零件夾緊。加工完成后，只需松開螺母，取下開口墊圈即可拆下零件。
圖4.3 夾具裝配圖
5 結(jié)論
經(jīng)過這次設(shè)計(jì)之后使我掌握了機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定內(nèi)容和順序：分析被加工零件—選擇毛坯設(shè)計(jì)—工藝過程—工序設(shè)計(jì)—編制工藝文件。首先重要分析了零件的技術(shù)要求，包括被加工面的尺寸精度和幾何形狀精度，各被加工表面之間的相互位置精度，軸承孔的同軸度和平行度，被加工表面的表面加工質(zhì)量及熱處理要求，對(duì)毛坯的要求等等。并對(duì)達(dá)到各個(gè)技術(shù)要求的主要影響因素進(jìn)行了分析，進(jìn)一步明了了制訂工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)解決的主要問題，為制訂合理的工藝規(guī)程作好了準(zhǔn)備。毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀、尺寸等而確定和設(shè)計(jì)。工藝過程的設(shè)計(jì)主要涉及的問題是劃分工藝過程的組成、選擇定位基準(zhǔn)、選擇零件表面加工方法、安排加工順序和組合工序等。工序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是為沒一工序選擇機(jī)床和工藝裝備，確定加工余量、工序尺寸和公差、確定切削用量、工時(shí)定額及工人技術(shù)等級(jí)等。最后就是編制所須的工藝文件。
6 參考文獻(xiàn)
[1] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
[2] 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
[3] 機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
[4] 吳拓，方瓊珊，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課題設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2015
[5] 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
[6] 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
[7] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
7 致謝
這個(gè)設(shè)計(jì)是在老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。老師的專業(yè)知識(shí)和優(yōu)秀的工作作風(fēng)，對(duì)我的設(shè)計(jì)有很大的積極力影響，使我最終能夠順利完成這個(gè)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，還有很多學(xué)生幫助了我，使我在這篇論文的設(shè)計(jì)更得心應(yīng)手。雖然在設(shè)計(jì)過程中還存在一些問題，但最終還是得以克服和完成。能全面綜合運(yùn)用機(jī)床加工工藝的理論和實(shí)踐知識(shí)，能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求和零件制造的基本工藝路線和方法，學(xué)會(huì)制定專用機(jī)床的設(shè)計(jì)路線，完成工件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。
在這個(gè)過程中，我不僅學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)出完全符合要求的專用機(jī)床和夾具，而且學(xué)會(huì)了分析問題和解決問題的方法、態(tài)度、獨(dú)立的方法、面對(duì)困難的態(tài)度，增強(qiáng)和提高了我在機(jī)械加工工作中的信心。同時(shí)，感謝所有老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。
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