第一篇：機械制造工藝課程設(shè)計法蘭說明書

前言

機械制造工藝課程設(shè)計使我們學(xué)完了機械制造技術(shù)，機械制造裝備設(shè)計，機械制造工藝學(xué)等課程，進行了生產(chǎn)實習(xí)之后，所進行的一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其主要目的是讓學(xué)生不所學(xué)的工藝?yán)碚摵蛯嵺`知識在實踐的工藝，夾具設(shè)計中綜合地加以應(yīng)用，進而得以加深和發(fā)展，提高學(xué)生分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力，為以后搞好畢業(yè)設(shè)計和從事工作奠定了一定基礎(chǔ)。通過本次課程設(shè)計，我們在下述方面可以得以鍛煉：

1)能熟練的運用機械制造工藝學(xué)及相關(guān)課程的基本理論，以及在生產(chǎn)實習(xí)中所學(xué)到的實踐知識，正確的分析和解決一個零件在加工中的定位，加緊和工藝路線地合理擬定等問題，從而保證零件制造的質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。

2)通過夾具的工藝，進一步提高了我們的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，你能夠根據(jù)被加工零件的加工要求設(shè)計出高效省力，既經(jīng)濟合理有能保證質(zhì)量的夾具。

3)進一步提高我們的計算設(shè)計制圖能力，能比較專業(yè)熟練地查閱和使用各種技術(shù)資料。

4)在設(shè)計制造中培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和獨立的工作能力。在設(shè)計中，由于理論知識和實踐經(jīng)驗不足，設(shè)計中的不妥之處，敬請老師批評指正。

一、零件的分析

（一）零件的功用：

機械制造工藝設(shè)計我們組的零件是法蘭，法蘭的種類很多，用途也很廣。法蘭的一端可以是封閉的，用于變速箱用于變速箱主軸側(cè)面，阻止外界灰塵進入箱體內(nèi)，也可用于固定軸承，起到軸向定位的作用，本例中的法蘭，其內(nèi)部有M90?1.5的螺紋可以起到定位軸的零件作用，外圓?110?0.036?0.071和一端面均有Ra=1.6的配合要求，?9和4-?5.5起到固定法蘭的作用。

（二）零件的工藝分析：

由零件圖可以看出，該法蘭的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，加工表面也不多，加工精度要求也不大，但主要注意其位置精度要求。下面將主要表面分為四部分，見圖1-1。

1、以內(nèi)孔為中心的一組加工面：

這組加工面包括：?94孔、M90?1.5螺紋孔及其倒角。

2、以外圓為中心的一組加工面：

這組加工面包括：?110?0.071外圓、?134及其倒角。

3、以?120?0.1定位的兩個孔 這組加工面包括：?9孔和4-?5.5孔。

4、左右端面：

這組加工面包括：?9的端面和4-?5.5表面的端面和面。

以上各表面的主要技術(shù)要求如下：

0.036?110??0.071?0.036的端

1、?94孔的表面粗糙度為Ra=3.2，M90?1.5螺紋的表面粗糙度為Ra=3.2。

2、外圓0.036?110??0.071mm的Ra=1.6，同軸度要求為0.02，倒角為1?45°，?134mm表面粗糙度為Ra=3.2。3、4-?5.5mm的端面與軸心線有位置0.02mm的要求。其Ra為1.6。

4、孔4-?5.5mm和?9mm。

零件要求調(diào)質(zhì)HRC30~45，其坯重為2.2kg。

由分析可知，四組加工表面可以選擇其中一組表面為粗基準(zhǔn)進行加工，然后再以加工過的表面為精基準(zhǔn)加工其他各組表面，并保證他們之間的相互位置精度。

二、零件的工藝規(guī)程設(shè)計

（一）確定零件的生產(chǎn)類型：

零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=Q2n（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，產(chǎn)品年產(chǎn)量Q為臺/年, 每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為n件/臺，零件備品率為a%，零件廢品率為b%。從初始資料和計算結(jié)果可知，該零件為中批生產(chǎn)。

（二）確定零件毛坯的制造形式：

零件為45鋼，在工作時法蘭在某些場面要經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，與接觸表面受摩擦作用，所以零件在工作過程中受到交變載荷和沖擊載荷，要求有較高的強度，因此應(yīng)該選擇鍛件毛坯。由于零件的輪廓尺寸不3 大，生產(chǎn)綱領(lǐng)達到中批生產(chǎn)水平，可以采用模鍛成型，這對于提高生產(chǎn)率，減少切削加工的勞動量，保證加工精度，都是有利的。

(三)擬定零件的機械加工工藝路線：

1、定位基準(zhǔn)的選擇：

定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件的機械加工路線，確定加工方案中首先要做的重要工作?；孢x擇正確、合理與否，將直接影響工件的技工質(zhì)量和生產(chǎn)率。在選擇定位基準(zhǔn)時，需要同時考慮一下三個問題：（1）以哪一個表面作為加工時的精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，才能保證加工時精度，使整個機械加工工藝過程順利地進行。（2）為加工上述精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個表面作為精基面。

（3）是否有個別工序為了特殊的加工要求，需要采用統(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。

另外，我們還應(yīng)從粗精基準(zhǔn)選擇的基本原則為出發(fā)點：

a．“基準(zhǔn)重合”原則。應(yīng)盡量選擇被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。

b.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。應(yīng)選擇多個表面加工都能使用的表面作為基準(zhǔn)。

c.“互為基準(zhǔn)”原則。當(dāng)兩個表面相互位置精度和其自身尺寸及形狀精度都要求很高時，可互為基準(zhǔn)，反復(fù)進行加工。

d.“自為基準(zhǔn)”原則。在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均勻，應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為基準(zhǔn)。

2、粗基準(zhǔn)選擇：

a.如果必須保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。

b.應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。

c.應(yīng)盡量選擇與加工表面的位置精度要求較高的非加工面為粗基準(zhǔn)。

d.選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡可能平整光潔，不能有飛邊。澆冒口及其他缺陷，以保證定位準(zhǔn)確可靠。.e.粗基準(zhǔn)一般只使用一次，不再重復(fù)使用。

精基面選擇：根據(jù)精基面的選擇原則。選擇精基面時，首先應(yīng)考慮基準(zhǔn)重合問題，即在可能的情況下，應(yīng)盡量選擇螺紋孔和端面作為精基準(zhǔn)。根據(jù)該工件的特點和加工要求，選擇螺紋孔和端面作為精基面。加工?110?0.036?0.071mm，?94mm，?134mm，20mm，5mm，120?0.1mm等主要尺寸以螺紋孔和右端面作為精面。這樣才能實現(xiàn)同軸度和位置的要求。對于4??5.5mm有相互位置要求，加工笫一個孔時應(yīng)以螺紋孔和右端面為精基準(zhǔn)。其余三個孔應(yīng)以螺紋孔和已加工出的孔作為精基準(zhǔn)，實現(xiàn)周向定位。

粗基面選擇：為了加工出上述精基面，很顯然，應(yīng)以外圓和一個端面作為粗基面，鏜，半精鏜內(nèi)孔。

零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外還需考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟方面的要求，在選擇時，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點及其經(jīng)濟加工精度和表面粗糙5 度，結(jié)合零件的特點和技術(shù)要求，慎重決定。

該工件毛壞經(jīng)模鍛成型，根據(jù)表2-9得知孔已鍛出?！督饘偌庸すに嚰肮ぱb設(shè)計》黃如林主編。其各表面加工方法選擇如下：

?94mm孔，M90?1.5螺紋孔

粗鏜——精鏜；

各外圓表面

粗車——精車；

?9mm，4??5.5mm

鉆——鉸；

螺紋孔

車螺紋。

M90?1.5mm3、零件各表面加工順序的確定：

1）加工階段的劃分：為達到規(guī)定的技術(shù)要求，該法蘭盤的加工可分為如下三個加工階段：

a.粗加工階段：車外圓，端面，內(nèi)孔；

b.半精加工階段：以精車后為主要精基準(zhǔn)，精車，外圓，端面；

c.精加工階段：以端面和?9孔定位，加工另外三個孔。

對于精度要求很高，表面粗糙度參數(shù)值要求很?。↖T6及IT6以上，Ra?0.02?m）的零件，還需要專門精度和減小表面粗糙度為主，一般不用糾正形狀精度和位置精度。

2）加工工序的安排：

a.機械加工順序的安排：根據(jù)機械加工順序安排時應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點，先安排外圓，端面，內(nèi)孔的加工。由于螺紋內(nèi)孔是主要精基準(zhǔn)，又由于車螺紋后作為定位基準(zhǔn)，會破壞螺紋，須以精加工后的未車螺紋之前的內(nèi)孔作為主要精基準(zhǔn)，精車外圓，端面，然后加工出一個孔，最后加工出四個孔。b.熱處理工序的安排：由于毛坯為模鍛件，在機械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次熱處理——調(diào)質(zhì)處理，以獲得均勻細(xì)致的回火索氏體，提高零件的綜合力學(xué)性能。

c.輔助工序安排：檢驗工序：在熱處理工序后安排中間檢驗工序，最后安排終結(jié)檢驗工序。在終檢前應(yīng)安排清洗工序，最后將零件油封，入庫。

3）工序的組合：

在確定加工順序后，根據(jù)該工件的生產(chǎn)規(guī)模以及工件的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)條件，為了盡可能地減少工件的安裝次數(shù)，在一次安裝中加工多個表面，以便于保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機床配以專用夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。

工序集中和分散各有特點，應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，技術(shù)要求，現(xiàn)場的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品的發(fā)展情況來綜合考慮。一般情況下，單件小批生產(chǎn)適于采用工序集中的原則。而大批量生產(chǎn)則可以集中，也可以分散。由于數(shù)控機床，加工中心，柔性制造系統(tǒng)等的發(fā)展，今后發(fā)展趨向于采用工序集中且柔性較高的原則來組織生產(chǎn)。

零件法蘭由于是中批生產(chǎn)，又考慮到該零件結(jié)構(gòu)特點，選用通用機床配以夾具，這樣得到零件的工藝路線如下：

（1）下料；（2）鍛造毛坯；（3）正火；（4）粗車小端外圓，端面，鏜孔及倒角；（5）粗車大端外圓，端面，鏜孔及倒角；（6）調(diào)質(zhì)處理；（7）檢驗；

（8）精車各檔外圓，端面，倒角，攻螺紋；（9）鉆?5.5mm孔，锪?5.5mm孔直到?9mm；（10）清洗；（11）檢驗；（12）油封，入庫。

以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和工序卡片。

（四）確定加工余量：

合理選擇加工余量對零件的加工質(zhì)量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大，則浪費材料及工時，增加機床和刀具的消耗；余量過小，則不能去掉加工前存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。故應(yīng)在保證在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減少加工余量。確定工序加工余量的方法有以下三種：

1）分析計算法； 2）查表修正法； 3）經(jīng)驗估算法。

工藝路線確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)能達到的工序尺寸及其公差的確定與工序余量的大小，工序尺寸的標(biāo)注方法，基準(zhǔn)選8 擇中間工序安排等密切相關(guān)，是一項繁瑣的工作，但就其性質(zhì)和特點而言，一般可以歸納為以下兩大類：

a.在工藝基準(zhǔn)不變的情況下，某表面本身各次加工工序尺寸的計算。對于這類簡單的工序尺寸，當(dāng)決定了各工序間余量和工序所能達到的加工精度后，就可計算各工序的尺寸和公差。計算順序是從最后一道工序開紿，由后向前推。

b.基準(zhǔn)不重合時工序尺寸的計算。在零件的加工過程中，為了加工和檢驗方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用設(shè)計

毛坯圖1-2 9 基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)，出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合的情況。形狀較復(fù)雜的零件在加工過程中需要多次轉(zhuǎn)換定位基準(zhǔn)，這時工藝尺寸的計算就比較復(fù)雜，應(yīng)利用尺寸鏈原理進行分析和計算，并對工序間余量進行必要的驗算，以確定工序尺寸及其公差。

機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量，余量過大，增加機械加工勞動量，而且增加了材料。刀具能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理安排加工余量。

根據(jù)零件毛坯條件：材料為45鋼，硬度為HRC30-45，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用在鍛模毛坯。

1、本設(shè)計采用查表修正法和經(jīng)驗估計法相結(jié)合確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。

（1）外圓表面加工余量

小端外圓長度7.5mm，加工表面公差等級為IT6-IT8，表面粗糙度Ra1.6，故鍛造時外徑加工余量按f110外圓查表得：精車?110?0.036?0.071，2Z=1.2；精車可以達到該公差等級，按照“入體原則”，粗車?111.22Z=5.8；毛坯?117?2，2Z=7±2。

0?0.63（2）軸向長度方向加工余量，左、右端面及中間臺階面的加工。余量查表得Z=3±1，故毛坯總長為26±2mm，小端臺階長為13.5±2mm。

（3）內(nèi)孔表面加工余量。工件內(nèi)孔為螺紋孔和光孔。由于?94和?90相差較小，故鍛造時取統(tǒng)一內(nèi)徑，加工余量按?94內(nèi)孔查表得：車螺紋M9031.5，2Z=0.2；精鏜內(nèi)孔?88.376，2Z=0.8；精鏜內(nèi)孔?86，10 2Z=8；毛坯?81.2±2，2Z=9±2，毛坯圖見1-2，其余各表面加工余量及工序尺寸詳見工序卡片。

2、確定各工序所用機床及工藝裝備：

零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由使用的機床所決定的。在設(shè)計工藝規(guī)程時，主要是選擇機床的種類和型號。選擇時參考有關(guān)手冊，產(chǎn)品樣本。選擇工藝裝備即選擇夾具、刀具、量具等，在選擇時應(yīng)考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)；產(chǎn)品的通用化程度及產(chǎn)品的壽命周期；現(xiàn)由設(shè)備、工藝規(guī)程的特點等情況。

由于該工件生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，選用通用機床余專用夾具較為合適。具體的選擇如下：

（1）粗車各檔外圓、端面，鏜孔及倒角。選用CA6140普通車床。夾具：三爪卡盤。

（2）精車?134mm右端面。選用CA6140普通車床。夾具：專用心軸。

（3）精車左端面及?110心軸。

（4）鉆鉸?5.5mm孔。選用Z525。夾具：專用夾具。（5）锪?9mm孔。選用Z525。夾具：專用夾具。

另外刀具的選擇主要取決于各工序的加工方法、工件材料、加工精度、所用機床性能，生產(chǎn)率及經(jīng)濟性等。量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求檢驗的精度來選擇。其選擇的型號詳見工序卡片。

3、確定切削用量及工時定額：

?0.036?0.071mm。選用CA6140普通車床。夾具：切削用量應(yīng)在機床、刀具、加工余量等確定以后，綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率、刀具壽命等因素正確選擇。

選擇切削用量的基本原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量（即切削深度）?p，其次要根據(jù)機床動力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的規(guī)定等，選取盡可能大的進給量f，最后利用切削用量手冊選取或用公式計算確定最佳切削速度v。

a.估算工時定額：TP=TB+TS+Tr=Tb+Ta+TS+Tr

TP——單件時間；

TB——作業(yè)時間； TS——布置工作地時間； Tr——休息與生理需要時間； Ta——輔助時間； Tb——基本時間。

Te。b.準(zhǔn)備與終結(jié)時間 c.單件計算時間

Tc=Tb+Ta+TS+Tr+

Ten。

其具體計算過程如下：

（1）加工條件：

工件材料：45鋼正火，sb=0.35GPa,模鍛。

加工要求：車端面?134mm,Ra3.2；粗車外圓?134mm，?110?0.071mm。Ra?0.036分別為3.2，1.6。車螺紋M90 31.5，Ra3.2。

機床：CA6140普通車床

刀具：端面車刀，刀具材料YT15，刀桿尺寸16 325 mm2，Kr=90°，r0=15°，?0=12°，rx=0.5mm，60°螺紋車刀；刀具材料：

W18Cr4v。

（2）計算切削用量：

1)粗車端面時，根據(jù)加工余量Z= 3±1，取Z=3，即?=3mm，p走刀量f=0.4 mmr（表3-13）；

計算切削速度（表3-18），耐用度t=45min，v?cvkvt?pxvfmyv?292450.18?30.15?0.40.3?0.81?0.8?1.54?163 m/s?2.72m/s

確定機床主軸轉(zhuǎn)速

ns?1000v?dw?1000?2.723.14?134?6.46r/s(387.87r/min)

按機床選取nw=6.67

rs(400rminms)(表4-3)

mmin）所以實際切削速度v=2.57 切削I時：

l=134-902（154.4

=22mm, l1=2mm, l2=0, l3=5mm(試切長度)lm?l?l1?l2?l3nwf?29?26.67?0.4?21.7s(0.36min)

2)粗車外圓: a.切削深度：單邊余量Z=2.8mm可一次切除。

b.進給量：考慮刀桿尺寸、工件直徑及規(guī)定的切除深度。從表3-13中選用f=0.6

mmr。

c.計算切削速度（表3-18）

v?cvt?pmxvfyvkv?292450.18?2.90.15?0.60.3?0.99?146mmin(2.4ms)d.確定機床主軸轉(zhuǎn)速：

ns?1000v?dw?1000?2.43.14?134?5.7rs(342r/min)

按機床選取nw=6.67 所以實際切削速度

vw?rs(400rmin)?dwnw1000?3.14?134?5.71000?2.4ms(144r/min)

e.切削I時：

切入長度l1=4mm，切出長度l2=0，試切長度l3=5mm tm1?l?l1?l2?l3nwfl?l1?l2?l3nwf?13.5?4?56.67?0.67.5?4?56.67?0.6?3.6s(0.06min)

tm2???4.13s(0.07min)

3）車螺紋：

a.切削速度的計算（表3-55），刀具耐用度t=60min，螺距s=1.5mm，取?p=0.15mm。

v?14.8600.11?10.3?0.50.7?35.6mmin(0.6m/s)

b.確定機床主軸轉(zhuǎn)速

ns?1000v?dw?1000?0.63.14?134?1.43rs(85r/min)

按機床選取nw=1.67rs（100r所以實際切削速度

vw?min）

?dwnw1000?3.14?134?1.671000?0.703r/s

c.切削I時：

取粗行程次數(shù)3次，精行程2次，切入長度l1=3mm 14 tm?l?l1nwf?13.5?31.67?5?49.5s(0.82min)

4）鉆孔?5.5mm：

f?0.42ktf?0.42?0.9mm/r?0.38mm/r（表3-38）

v=0.25ms(15mmin)（表ns?1000v?1000?0.253.14?5.53-42）

?dwr/s?14.48r/s(868.6r/min)

按機床選取nw=15

rs(900 rmin)

所以實際切削速度

vw??dwnw1000?3.14?5.5?151000r/s?0.26r/s

切削I時：

切入l1=10mm，切出l2=2mm, l=13.5mm, tm?l?l1?l2nwf?13.5?10?215?0.38?4.47s(0.07min)

5）鏜孔?94mm 取刀桿直徑D= 加工余量z=2?25mm，刀桿伸出量125mm，=2mm，一次可切除完畢。94-90選用90°硬質(zhì)合金YT5鏜刀,f=0.21mmr（表3-15）

v?1.6ms?(1?20%)?1.28ms（表3-19及手冊P102“鏜孔切削用量”）

ns?1000v?1000?1.283.14?94?4.34rs(260.2rmin)

?dw按機床選取nw=5.25 所以實際切削速度: 15

rs(315 rmin)vw??dwnw1000?3.14?94?5.251000?1.55rs(92.98rmin)

切削I時：（表7-1）

l=13.5 , l1=2mm

tm?l?l1nwfi?13.5?25.25?0.21?2?28.2s

三、專用夾具設(shè)計

圖1-1所示為法蘭零件圖，生產(chǎn)規(guī)模為中等批量生產(chǎn)，零件的某些尺寸已經(jīng)在前工序按要求加工完畢，本道工序要求在Z525立式鉆床上加工?5.5mm個孔，需要設(shè)計一專用鉆床夾具以便滿足零件圖上的各項精度要求。

（一）零件的加工工藝分析： 零件對?5.5mm孔的要求如下：

a.四個孔需要均布排列； b.兩孔的中心距為?120?0.1； c.孔的表面粗糙度Ra為3.2；

加工面的凸臺面積較小，故需要專用夾具，又由于上下端面均已經(jīng)加工完畢，所以精基準(zhǔn)選上下端面，側(cè)面或者中心孔。

（二）定位加緊方案的確定及論證：

根據(jù)工序加工要求分析，工件定位時只需限制六個自由度，沿法蘭方向的轉(zhuǎn)動自由度也必須予以限制。現(xiàn)在有三種定位夾緊方案可供選擇。三種夾緊定位方案簡圖如下： 方案1圖示：

圖3-1

方案2圖示：

圖3-2 方案3圖示：

圖3-3

A 工件以右端面為第一定位基準(zhǔn)，限制3個自由度，可知法蘭右端臺階較小，相當(dāng)于短圓柱銷。其中右端面作為基準(zhǔn)，限制的自由度為Z，X和Y短圓柱銷限制Y和Z，共有 X，Y，Y和Z四個自由度受到限制，V

???形塊限制X???????????????和Z，這樣便可以保證孔的正確位置。

根據(jù)主要夾緊力由V形塊和削邊銷提供，當(dāng)削邊銷發(fā)生磨損后，主要加緊力由V形塊提供，由于是側(cè)面提供夾緊力，故需要對V形塊施加較大的力。為使工件穩(wěn)定，防止產(chǎn)生共振現(xiàn)象等不穩(wěn)定現(xiàn)象，可以進行自定位支承，在鉆削過程中，容易產(chǎn)生較大的軸向力，下面設(shè)一輔助支承，以減少工件產(chǎn)生變形，圖3-1為該定位夾緊方案的圖示。

B 工件以右端面為第一定位基準(zhǔn)，分別限制了4個自由度，其18

???小平面和長圓柱銷供限制里個自由度即X，X，??Y，Y

??和Z。又由于短V形塊限制了Z，故6個自由度全部被限制。

根據(jù)主要夾緊力由短V形塊提供，且V形塊的面積和法蘭的接觸面積較小，故需提供較大的預(yù)緊力。為確定加工過程中工件的加工穩(wěn)定性，需設(shè)置輔助支承；為防止過定位情況的出現(xiàn)，可以采用自位支承。3-2為該定位夾緊方案示意圖，但此方案需將加工路線中車螺紋放到了后面。

C 由于該工件的形狀和結(jié)構(gòu)特點，該定位基準(zhǔn)仍采用右端面，??該端面屬于大平面與法蘭的右端面接觸，分別限制了Z?????，X和Y三個方向上自由度。又V形塊限制了X，Z和Y三個方向上自由度，這樣保證零件的定位可靠。

根據(jù)主要夾緊力作用于定為基準(zhǔn)面的原則，主要夾緊力由V形塊和開口墊圈來提供，其中V形塊上的受力較大，又由于鉆孔處的的零件較薄弱，為防止工件過大變形，需設(shè)置輔助支承，圖3-3所示為定位夾緊方案。

比較上述的三種方案，可以看出它們的優(yōu)缺點。三種方案都可以滿足定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)相重合的原則，這是它們的主要優(yōu)點。方案一和方案二分別在中心軸線處采用了削邊銷和長圓柱銷，均出現(xiàn)了局部過定位現(xiàn)象，但還是可以滿足加工要求的，但需要加上自位支承，增加了專用夾具的復(fù)雜性。前兩種方案中的V形塊都需要提供較大的夾緊力，而方案三的夾緊力由開口墊圈和V形塊分擔(dān)，且有輔助支承存在，沒出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，也不需要提供自定位支承來解除過定19 位的自由度，且方案三結(jié)構(gòu)緊湊操作方便，定位誤差較小，并且可以滿足加工精度的要求。根據(jù)孔的位置要求，該夾具上安裝有分度裝置，從而提高了生產(chǎn)效率，使一次安裝能同時加工出四個孔.。(三)定位誤差分析：

首先，在對夾具進行定位誤差分析之前，對已經(jīng)選定的方案工作原理做一下說明：

該夾具用于立式鉆床，鉆削法蘭上四個孔。工件以端面，止口和凸臺圓弧在夾具體7和V形塊9上定位。轉(zhuǎn)動手柄10，在彈簧作用下使V形塊9向右運動，起角向定位作用，擰緊螺母2，通過開口墊圈3將工件壓緊。當(dāng)一個孔鉆好后，拉動手柄10并旋轉(zhuǎn)900，使V形塊9脫離工件再向上推動手柄5，對髽脫離分度盤8，轉(zhuǎn)動夾具體7至相應(yīng)位置時，對定爪6在彈簧銷4的作用下，插入分度盤8的槽中分度對定，鉆削另一個孔。其余各孔按同樣的方法依次加工。了解了該專用夾具的工作原理之后，將對此夾具在使用過程中的定位誤差做如下分析: 1.四個孔均不排列：

該誤差主要存在于分度裝置的精度問題，在加工完畢一個孔后，090需轉(zhuǎn)動夾具體的角度來加工下一個孔，定位夾緊后，通過鉆頭產(chǎn)生的軸向力會使工件發(fā)生傾斜現(xiàn)象，即便有輔助支承的存在，而輔助支承產(chǎn)生的外力很小，本身就會使工件產(chǎn)生傾斜，故需要在設(shè)置輔助支承時應(yīng)注意到這一方面，對均布的?5.5mm的四個孔有很重要的意義。2.兩孔心距?120?0.1：

為保證兩孔中心距，需要可靠的夾緊力，開口墊圈上的夾緊力應(yīng)足夠大，以防止工件產(chǎn)生傾斜或加工過程中的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由于加工的公差較大，在夾具制造過程中應(yīng)稍加注意，將會消除這方面的問題，將產(chǎn)生的誤差為?，其夾角為?，鉆孔平面的尺寸為22mm，具體參照圖3-3。定位誤差為：

?=22?tan?

=22?(0.015?0.05)70?17.5

=0.016 由于?=0.016<0.05，故可以滿足其加工精度。

3.孔表面粗糙度Ra3.2：

由于鉆孔的公差等級能達到IT12-IT11，其中Ra值為Ra25~Ra12.5，故鉆孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達到Ra3.2，故需進一步采用鉸孔，而該孔又是一個沉孔，需要在鉸孔后锪鉆進行锪孔。定位方案仍為帶凸緣的夾具定位，進行鉸孔后便能滿足要求。

四、結(jié)束語

要掌握零件制造過程中的共同性規(guī)律和解決具體工藝問題的知識和能力，其復(fù)雜性就不是一門課程所能解決的，通過多門相關(guān)知識學(xué)科的學(xué)習(xí)，掌握其內(nèi)在的基本規(guī)律。多門學(xué)科的綜合組成全面地分析和運用機械制造工藝過程的基本內(nèi)容，圓滿完成了這次課程設(shè)計的內(nèi)容。

通過本次課程設(shè)計，讓我了解到生產(chǎn)零件過程中需要解決很多問題，從中發(fā)現(xiàn)了很多自己的不足，老師和同學(xué)的熱心幫助，讓我屢次樹立信心，決心完成課程設(shè)計任務(wù)，在設(shè)計的最后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中仍存在有問題，反復(fù)糾正，最終完成本次課程設(shè)計。

對本次設(shè)計中，幫助過指導(dǎo)過我的老師和同學(xué)最真誠的謝意！

五、參考文獻:

《機械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)》

傅水根主編

清華大學(xué)出版社2000.9 《機械制造裝備設(shè)計》

馮辛安主編

機械工業(yè)出版設(shè) 2004.1 《機械制造工藝學(xué)》

顧崇銜主編

西科學(xué)技術(shù)出版社

2006.8 《機械制造工藝手冊》 王紹俊主編

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

1981.8 《機械設(shè)計》

濮良貴主編

高等教育出版社

2006.12 《金屬切削機床夾具圖冊》

南京機械研究所主編加工

1984.12 《機床夾具設(shè)計手冊》編委會主編

機械工業(yè)出版社

2002 23

第二篇：法蘭課程設(shè)計說明書

班級:___________學(xué)號:____________姓名:______________ 指導(dǎo)教師:_________ 鍛造課程設(shè)計法蘭設(shè)計說明書

目錄

序言 零件的分析.............................................................................................3 1.1零件的作用....................................................................................31.2零件的材料……………………………………………………….3

1.3零件的結(jié)構(gòu)分析……………………………………………........4 1.4對毛坯的說明................................................................................4 1.5零件的工藝分析............................................................................5 2 工藝規(guī)程設(shè)計........................................................................................5 2.1 制定工藝路線...............................................................................6 3 收獲與體會.............................................................................................9 4 參考文獻...............................................................................................9

序言

鍛造課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)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。這是我們進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)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工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從而鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后走向工作崗位適應(yīng)工作條件打下一個良好的基礎(chǔ)。

相信通過課程設(shè)計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設(shè)計。通過本次課程設(shè)計，希望能得到下述方面的鍛煉：①培養(yǎng)制定零件鍛造等機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力，設(shè)計機床夾具的能力。②熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計資料，學(xué)會使用有關(guān)手冊和數(shù)據(jù)庫。

由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請楊老師給予指教。摘要

自由鍛的基本工序：自由鍛造時，鍛件的形狀是通過一些基本變形工序?qū)⑴髁现鸩藉懗傻?。自由鍛造的基本工序有鐓粗、拔長、沖孔、彎曲和切斷等。

1.鐓粗 鐓粗是對原坯料沿軸向鍛打，使其高度減低、橫截面增大的操作過程。這種工序常用于鍛造齒輪坯和其他圓盤形類鍛件。鐓粗分為全部鐓粗和局部鍛粗兩種。

2.拔長 拔長是使坯料的長度增加，截面減小的鍛造工序，通常用來生產(chǎn)軸類件毛坯，如車床主軸、連桿等。3.沖孔 用沖子在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序。4.彎曲 使坯料彎曲成一定角度或形狀的鍛造工序。

5.扭轉(zhuǎn) 使坯料的一部分相對另一部分旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。6.切割 分割坯料或切除料頭的鍛造工序。

1.零件的分析 1.1零件的作用

該零件稱作法蘭是管子與管子之間相互連接的零件，用于管端之間的連接；也有用在設(shè)備進出口上的法蘭，用于兩個設(shè)備之間的連接，如減速機法蘭。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結(jié)構(gòu)的可拆連接。管道法蘭系指管道裝置中配管用的法蘭，用在設(shè)備上系指設(shè)備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封.根據(jù)零件圖來看該零件是用來連接兩個直管道，對管道進行固定和導(dǎo)向，改變流體的方向，對連接處進行固定和密封。1.2零件的材料

1.2.1材料的特性:

材質(zhì)為Q345A,是一種低合金鋼,化學(xué)成分如下:C 0.20%,Si≤0.55%,Mn≤1.70%,P≤0.045%,S≤0.045%,V 0.02%～0.15%,Nb 0.015%～0.060%,Ti 0.02%～0.20%.與Q345B，C，D，E鋼相比而言，低溫沖沖擊的試驗溫度高，性能差.屈服強度在345MP左右.1.2.2材料的用途: 廣泛應(yīng)用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等.1.3零件的結(jié)構(gòu)分析

從零件圖來看,該法蘭結(jié)構(gòu)較為簡單表面的要求精度不高.此法蘭整體呈長方體,在四角對稱有4個螺栓通孔,有直徑不同的兩個盲孔垂直相交連通,另外,一面有4個大小相同的凹槽.對法蘭的基本要求是高強度、高韌性、高耐磨性和回轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，因而安排法蘭加工過程應(yīng)考慮到這些特點 1.4對毛坯的說明 1.4.1毛坯類型

由于材質(zhì)Q345A的強度較高,該零件采用自由鍛的鍛造工藝,自由鍛生產(chǎn)率低，加工余量大，但工具簡單，通用性大，故被廣泛用于鍛造形狀較簡單的單件、小批生產(chǎn)的鍛件。所以不必要機加工獲得,直接采用金屬型鑄造的方式獲得外形與零件相同的毛坯.更為省力.注意留有較大的加工余量,廢料相應(yīng)增多不可避免.1.4.2毛坯余量的確定

因為零件形狀并不復(fù)雜而且零件加工的尺寸不大，因此毛坯形狀可以與零件形狀接近。由于要求設(shè)計零件的長寬高分別為A=110mm，B=107mm，H=140mm。滿足表中規(guī)定的A/B≤2.5。由鍛造實用速查手冊，滿足A﹤H﹤2.5A，所以由表格得加工余量a=8±3，b=8±3（鍛件精度等級為F級的），我選擇a=10mm，b=10mm。所以鍛件高H1=H+b=140+b=150mm，B1=B+b=116mm ,A1=A+a=120mm 1.4.3毛坯定位基準(zhǔn)的選擇 1.4.3.1粗基準(zhǔn)

選擇不加工面或加工表面精度不高的面為基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，以底面為基準(zhǔn)面，以它的中心線為粗基準(zhǔn)。1.4.3.2精基準(zhǔn)

因為后面表面的粗糙度為3.2，是該法蘭零件精度最高的面，所以選它為精基準(zhǔn)加工面。1.5零件的工藝分析

生產(chǎn)工藝主要分為鍛造、鑄造這兩種。鑄造法蘭和鍛造法蘭

鑄造出來的法蘭，毛坯形狀尺寸準(zhǔn)確，加工量小，成本低，但有鑄造缺陷（氣孔.裂紋.夾雜）；鑄件內(nèi)部組織流線型較差（如果是切削件，流線型更差）；

鍛造法蘭一般比鑄造法蘭含碳低不易生銹，鍛件流線型好，組織比較致密，機械性能優(yōu)于鑄造法蘭；

鍛造工藝不當(dāng)也會出現(xiàn)晶粒大或不均，硬化裂紋現(xiàn)象，鍛造成本高于鑄造法蘭。

鍛件比鑄件能承受更高的剪切力和拉伸力。

鑄件的優(yōu)點在于可以搞出比較復(fù)雜的外形，成本比較低；

鍛件優(yōu)點在于內(nèi)部組織均勻，不存在鑄件中的氣孔，夾雜等有害缺陷； 1.5.1坯料和零件的相關(guān)計算

坯料尺寸:長A1=120mm,寬B1=116mm,H1=150mm.密度ρ=7.85g/cm3 坯料體積V=150×120×116=2088cm3 坯料質(zhì)量m=7.85×2088=16390.8g 零件尺寸：H=140mm, A=110mm, B=106mm.除去通孔和凹槽體積V=140×110×106=1632.4cm3

4螺栓通孔體積V=（π×1.72÷4×（10.6-4.2）+π×2.62÷4×4.2）×4=147.3cm3

凹槽體積V=（9.46×8-8.46×7）×0.175=2.88cm3 沖孔廢料體積V=（π×4.52÷4×（8.55-6.5）=32.6cm3 零件體積V=14×11×10.6-（147.3+2.88+32.6）=1449.62cm3 零件質(zhì)量m=7.85×1449.62=11379.5g 廢料質(zhì)量m=16390.8-11379.5=5011.3g 1.6零件定位基準(zhǔn)的選擇

1.6.1粗基準(zhǔn)的選擇

選擇不加工面或加工表面精度不高的面為基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則，以底面為基準(zhǔn)面，以它的中心線為粗基準(zhǔn)。

1.6.2精基準(zhǔn)的選擇

因為后面表面的粗糙度為3.2，是該法蘭零件精度最高的面，所以選它為精基準(zhǔn)加工面。精加工這個表面和其上面的四個凹槽。

1.6.3加工順序的選擇

先粗后精、先主后次、基準(zhǔn)先行、先面后孔的原則安排加工順序，逐步提高加工精度 2.工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1制定工藝路線

工藝方案㈠

(1)下料：取鑄造好的柱狀坯料Q345A，粗加工成長寬高分別為120mm，116mm，150mm的柱狀坯件。

(2)加熱:爐型:半連續(xù)爐,加熱時間:2至3小時,鍛造溫度:始鍛溫度1200℃終鍛溫度750℃.(3)鐓粗: 鐓粗用鋼筋頭鐓粗機 鍛錘噸位:0.75噸.(4)沖孔：先在右面沖φ65的盲孔，深度為75mm，孔的中心距地面高度為70mm，距后面為85.5-（65÷2）=53mm。然后在背面沖φ45的盲孔，深度為20.5mm，孔的中心距地面高度為70mm，距零件的右面為22.5+30=52.5mm。

(5)擴孔：擴右表面的盲孔，使直徑φ74mm，深度10mm。

擴右表面的盲孔，使直徑φ77mm，深度7mm。

(6)鉆孔：在車床上鉆四個φ17的通孔，從前面到后面。該通孔中心距左面20.5mm，距上面17mm。在四個φ17的通孔的基礎(chǔ)上，從前面擴深度為42mm，φ26mm的孔,其余三個通孔同理。

(7)中間熱處理：退火,退火溫度為850℃.(8)精加工：在刨床上精加工成長寬高分別為110mm，106mm，140mm的柱狀零件。

(9)銑溝槽：在背面銑一個深度為1.75mm，寬度為5mm的矩形溝槽。其中內(nèi)邊長84.6,寬70,外邊長94.6,寬84.6.矩形的中心線與零件中心線重合.須精加工保證粗糙度.(10)最終熱處理:正火,正火溫度900℃.工藝方案㈡

(1)下料：取鑄造好的柱狀坯料Q345A，粗加工成長寬高分別為120mm，116mm，150mm的柱狀坯件。

(2)加熱:爐型:半連續(xù)爐,加熱時間:2至3小時,鍛造溫度:始鍛溫度1200℃終鍛溫度750℃.(3)鉆孔：在車床上鉆四個φ17的通孔，從前面到后面。該通孔中心距左面20.5mm，距上面17mm。在四個φ17的通孔的基礎(chǔ)上，從前面擴深度為42mm，φ26mm的孔,其余三個通孔同理。(4)鐓粗: 鐓粗用鋼筋頭鐓粗機 鍛錘噸位:0.75噸.(5)沖孔:先在背面沖φ45的盲孔，深度為20.5mm，孔的中心距地面高度為70mm，距零件的右面為22.5+30=52.5mm。然后在右面沖φ65的盲孔，深度為75mm，孔的中心距地面高度為70mm，距后面為85.5-（65÷2）=53mm。

(6)擴孔：擴右表面的盲孔，使直徑φ74mm，深度10mm。

擴右表面的盲孔，使直徑φ77mm，深度7mm。

(7)中間熱處理：退火,退火溫度為850℃.(8)精加工：在刨床上精加工成長寬高分別為110mm，106mm，140mm的柱狀零件。

(9)銑溝槽：在背面銑一個深度為1.75mm，寬度為5mm的矩形溝槽。其中內(nèi)邊長84.6,寬70,外邊長94.6,寬84.6.矩形的中心線與零件中心線重合.須精加工保證粗糙度.(10)最終熱處理:正火,正火溫度900℃.方案一和方案二比較,方案二的工藝對保正零件的基本形狀更加困難,而且方案二的工藝相比方案一更加浪費材料,所以選擇方案一更為合理.3.收獲和體會

通過一周的課程設(shè)計，我對本專業(yè)的知識有了更深的了解，如鍛造的基本工序,加工基準(zhǔn)如何選擇，加工工步的順序，各種材料的特性和加工性能等。同時也把一部分以前所學(xué)的知識（包括機械制圖，互換性與技術(shù)測量，工程材料及成型技術(shù)基礎(chǔ)等）復(fù)習(xí)了一遍，對繪圖軟件CAD和CAXA的操作也更加熟練,提高了自己的繪圖能力。課程設(shè)計是一門實踐課，通過課程設(shè)計把自己的理論水平和實踐相結(jié)合，又提高了自己分析問題解決問題的能力。

另外，在課程設(shè)計過程中，通過和其他同學(xué)的互相合作以及老師的指導(dǎo)和幫助，我學(xué)到了很多東西，我的團隊合作能力也得到了一定的提高，為以后走上社會和工作崗位做好準(zhǔn)備。

4.參考文獻

《鍛造實用數(shù)據(jù)速查手冊》機械工業(yè)出版社 《實用機械加工工藝手冊》機械工業(yè)出版社 《金屬學(xué)與熱處理》機械工業(yè)出版社 《金屬材料成型工藝及控制》北京大學(xué)出版社

第三篇：機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書

設(shè)計說明書

課程名稱：題目名稱：班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：評定成績：教師評語： 機械制造工藝學(xué)

輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計 XX級 機械設(shè)計制造及自動化 專業(yè) X 班 XXX XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXX

指導(dǎo)老師簽名：

年 月 日

目錄

前言...............................................................................3

1、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定..................................................3 技術(shù)要求分析...................................................................3 零件的工藝分析.................................................................3...................................................................................3

2、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖..............................................3 選擇毛坯.......................................................................3 毛坯尺寸的確定.................................................................4

3、選擇加工方法，制定加工藝路線....................................................5 定位基準(zhǔn)的選擇.................................................................5 零件表面加工方法的選擇.........................................................5 制定藝路線.....................................................................6

4、工序設(shè)計........................................................................7 選擇加工設(shè)備與工藝裝備.........................................................7 選擇機床 根據(jù)工序選擇機床..................................................7 選用夾具...................................................................7 選用刀具...................................................................8 選擇量具...................................................................8 確定工序尺寸...................................................................8

5、確定切削用量及基本工時.........................................................10 切削用量。...................................................................10 基本時間......................................................................12

6、夾具設(shè)計.......................................................................12 定位方案......................................................................12 分度設(shè)計......................................................................13 切削力和夾緊力的計算..........................................................13

7、結(jié)論..........................................................................14 參考文獻..........................................................................14 致 謝............................................................................15 附錄..............................................................................15

輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計

摘 要：機械制造業(yè)的發(fā)展對世界經(jīng)濟起著非常重要的作用，而機械加工工藝的編制是機械制造技術(shù)的重要組成部分和關(guān)鍵工作。本文論述的是輸出軸的加工工藝和夾具設(shè)計，著重于幾個重要表面的加工，具有一定的尺寸、形狀、位置要求，還有一些強度、表面粗糙度要求等，然而這些都會在文中得以體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：制造；輸出軸；加工工藝；夾具；

前言

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)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工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。我也相信通過課程設(shè)計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設(shè)計。

本次課程設(shè)計是機械制造工藝學(xué)這門課程的一個階段總結(jié)，是對課堂中學(xué)習(xí)的基本理論和在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識的一個實際應(yīng)用過程。由于知識和經(jīng)驗所限，設(shè)計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導(dǎo)。

零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定

技術(shù)要求分析

題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動零部件。零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。綜合技術(shù)要求等文件，選用鑄件。

零件的工藝分析

從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面有φ

55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圓柱面，φ50、φ80、φ104的內(nèi)圓柱表面，10個φ20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、φ80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴(yán)格，表現(xiàn)在φ55的左端面、φ80內(nèi)孔圓柱面對φ75、φ60外圓軸線的跳動量為0.04mm, φ20孔的軸線對φ80內(nèi)孔軸線的位置度為φ0.05mm,鍵槽對φ55外圓軸線的對稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBW，保持均勻。通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。

選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖

選擇毛坯

毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲 3

得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：

1、型材

2、鍛造

3、鑄造

4、焊接

5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。本零件生產(chǎn)批量為中批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。

毛坯尺寸的確定

毛坯（鍛件）圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計的，經(jīng)查《機械加工工藝手冊》《金屬機械加工工藝人員手冊》知精車-半精車-粗車各余量,從而可得毛坯余量<或查表得到>,見表１。鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內(nèi)圓角半徑按5-13確定。結(jié)果為：外圓角半徑：r?2；內(nèi)圓角半徑：R?3。按表5-11，外模鍛斜度??5?，內(nèi)模鍛斜度??7?。下圖為本零件的毛坯圖

圖1毛坯圖

Fig 1 t rough map

選擇加工方法，制定加工藝路線

定位基準(zhǔn)的選擇

本零件為帶孔的管狀零件，孔是其設(shè)計基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵守“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選?48孔及一端面作為精基準(zhǔn)。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)，應(yīng)先進行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。

零件表面加工方法的選擇

加工階段的劃分

當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力,零件的加工過程通常按工序性質(zhì)不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個階段。

①粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)率，去除內(nèi)孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工φ176、φ

55、φ60、φ65、φ75外圓柱表面。②半精加工階段：其任務(wù)是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，如φ

55、φ60、φ65、φ75外圓柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工階段：其任務(wù)就是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標(biāo)是全面保證加工質(zhì)量。

基面先行原則

該零件進行加工時，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準(zhǔn)來加工，因為左端面和φ55外圓柱面為后續(xù)精基準(zhǔn)表面加工而設(shè)定的，才能使定位基準(zhǔn)更準(zhǔn)確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。

先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做 5

準(zhǔn)備。

先面后孔

對該零件應(yīng)該先加工圓柱表面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，做為定位基準(zhǔn)再來加工其余各孔。

工序劃分的確定

工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi)容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時間減少，減少夾具數(shù)目，并且利于采用高生產(chǎn)率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設(shè)備，刀具等比較簡單，機床調(diào)整工作簡化，對操作工人的技術(shù)水平也要求低些。

綜上所述：考慮到工件是中批量生產(chǎn)的情況，采用工序分散

輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗等。

熱處理工序的安排

熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預(yù)備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應(yīng)力處理等，本零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，在加工過程中預(yù)備熱是消除零件的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應(yīng)力。

制定藝路線

按照先加工基準(zhǔn)面，先粗后精，基準(zhǔn)統(tǒng)一等原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。

工序1 粗車圓柱面φ176及端面。

工序2 粗車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序3 精車φ176外圓柱面及倒角。

工序4 半精車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序5 精車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序6 倒角。

工序7 粗鏜內(nèi)孔φ50、φ80、φ104。工序8 精鏜內(nèi)孔φ50、φ80、φ104。工序9 鉆孔103φ20。工序10 擴孔103φ20。工序11 鉸孔103φ20。工序12 銑鍵槽16310。工序13 鉆斜孔23φ8。工序15 去毛刺。工序15 終檢。

工序設(shè)計

選擇加工設(shè)備與工藝裝備

選擇機床 根據(jù)工序選擇機床

（1）工序1、2、3、4和5是粗車和精車。各工序的工步數(shù)不多，大批大量生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的CA6140型臥式車床。

（2）工序7、8為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔，選用C616A型臥式車床。

（3）工序12銑削。工序工步簡單，外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產(chǎn)，所選機床使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的X61W型銑床能滿足加工要求。

（4）工序9、10和11是擴、鉆、鉸孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，故選用Z525。

選用夾具

本零件除銑銷，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前車銷工序用三爪自定心卡盤和心軸。

選用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)率，工件的加工精度，已加工表面質(zhì)量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于零件車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金中的YT15類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴(yán)重,切削溫度高,而YT類硬質(zhì)合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質(zhì)合金的刀具。粗車外圓柱面： 90°半精車，精車外圓柱面：前角為90°的車刀。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為φ30；直徑為φ18；擴孔鉆：直徑為φ19.8；鉸刀：直徑為φ20。鏜刀，刀桿長度為200.B3H＝16325。

選擇量具

本零件屬大批大量生產(chǎn)，一般配情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考參考文獻[4]》相關(guān)資料，選擇如下：讀數(shù)值0.02、測量范圍0～150游標(biāo)卡尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍0～150游標(biāo)卡尺。讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的內(nèi)徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的外徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的內(nèi)徑百分表（表5-108）。

確定工序尺寸

確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表：

表3外圓柱面φ176 軸段加工余量計算

Tab3

工序間

工序名稱

余量/mm 精車 粗車 毛坯 2 3

經(jīng)濟精度/mm

IT10 IT12 ±2

表面粗糙度Ra/μm

6.3 12.5

尺寸/mm 176 179 181

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

標(biāo)注工序

?176?0.14

?179?0.4

?181?2

表4外圓柱面φ55軸段加工余量計算

Tab4

工序間

工序名稱

余量/mm 精車 半精車 粗車 毛坯 1.0 1.5

經(jīng)濟精度/mm

IT6 IT10 IT12

表面粗糙度Ra/μm

1.6

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

標(biāo)注工序

57.5 60

?55?0.019 ?56?0.120 ?57.5?0.3

?60?2

3.2

6.3 2.5

±2

Tab5

表5φ60軸段加工余量計算

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車

粗車 毛坯 1.0 1.5

工

序

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

標(biāo)注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

62.5 65

?600?0.019

?610?0.120

2.5

?62.50?0.30

?65?2

表5φ65軸段加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車

粗車 毛坯 1.0 1.5

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工

序

工序基本

標(biāo)注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

Tab5

1.6 3.2 6.3

67.5 70

?650?0.019 ?660?0.120

2.5

?67.50?0.30

?70?2

表5φ75軸段加工余量計算

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車 1.0 1.5

工

序

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

標(biāo)注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10

1.6 3.2

76

?750?0.019 ?760?0.120

粗車 毛坯 2.5

IT12 ±2

6.3

77.5 80

?77.50?0.30

?80?2

表5φ104內(nèi)孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.8 3.2

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.035 ?1040工

序 工序基本標(biāo)注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

103.2 99

?0.140 ?103.20 ?99?2

表5φ80內(nèi)孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.5 2.5

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.030 ?800?0.12 ?78.50工

序 工序基本標(biāo)注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

78.5 76 ?76?2

表5φ50內(nèi)孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.5 2.5

經(jīng)濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.025 ?500?0.1 ?48.50工

序 工序基本標(biāo)注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

48.5 46 ?46?2

確定切削用量及基本工時

切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度v。確定順序是確定ap、f，再確定v。本說明書選取工序1粗車外圓?55mm為例確定其切削用量及基本時間。

切削用量。

本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機床為CA6140型臥式車

床，工件裝夾在三爪自定心卡盤中。

確定?55mm外圓的切削用量。

所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140機床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸B3H=16mm325mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-133，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角?0?12?，后角?0?6?、主偏角???90?、,副偏角???10?、刃傾角?s?0?、刀尖圓弧半徑???0.8mm。

（1）確定背吃刀量ap 由于粗車雙邊余量為2.5mm，則ap＝2.25mm。

（2）確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼件、刀桿尺寸為16mm?25mm、ap?3mm、工件直徑為60~100mm時，f?0.5~0.9mm/r。按CA6140機床的進給量選擇f?0.65mm/r。確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。

根據(jù)表5-55，CA6140機床進給機構(gòu)允許的進給力Fmax?3530N。

根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼材?b?570~670MPa、aP?2.0mm、f?0.75mm/r，?r?45?，v?65m/min(預(yù)計)時，進給力Ff?760N。

Ff的修正系數(shù)為k?0Ff?1.0，k?sFf?1.0，kk?Ff?1.17,故實際進給力為Ff?760?1.17N?889.2N，由于Ff?Fmax，所選的f?0.65mm/r可用。

（3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T?60min。

（4）確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鋼材時，aP?2.0mm，f?0.75mm/r時，切削速度v?97m/min。

切削速度的修正系數(shù)為?sv?0.8，?tv?0.65，??Tv?0.81，?Tv?1.0，?Mv???v?1.0表2-9。則有：v?97?0.8?0.65?0.81m/min?40.9m/min 1000v1000?40.9n??r/min?203.4r/min

?d??64按CA6140機床的轉(zhuǎn)速選擇n?185r/min?3.08r/s,則實際切削速度v?37.2m/min。

最后確定切削用量為：

ap?1.25mm，f?0.65mm/r，n?185r/min，v?37.2m/min。

基本時間

確定粗車外圓?55的基本時間t 根據(jù)《機械制造工藝學(xué)》公式4-23車外圓基本時間為： 根據(jù)《機械制造工藝學(xué)》公式4-23車外圓基本時間為：

Tj?Ll?l1?l2i?i fnfn式中：l?83.4mm，l1?i?1

aptan???(2~3)?2mm，l2?0，f?0.65mm/r，n?3.08r/min，則Tj?83.4?2s?43s

0.65?3.08其余工步切削用量及基本工時計算從略

夾具設(shè)計

本夾具是第11道工序鉆2??8通孔的專用夾具。刀具為直柄麻花鉆8-L GB/T 6135.3－1996。

在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本設(shè)計的重點應(yīng)在卡緊的方便性與快速性以及實現(xiàn)鉆孔的分度上。下面是夾具設(shè)計過程：

定位方案

夾具特點，工件以另一端面和鍵槽定位，通過軸心，用螺栓夾緊。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。分度副間有污物時，不直接影響分度副的接觸。缺點是無法補償分度度間的配合間隙對分度精度的影響。分度板孔中一般壓入耐磨襯套，與圓柱定位銷采用H7/g6配合。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

圖3 2??8夾具裝配圖 Fig 3

2??6fixture assembly

分度設(shè)計

通過分度盤來實現(xiàn)。擰緊螺母，并通過開口墊圈將工件夾緊。轉(zhuǎn)動手柄，可將分度盤松開。此時用捏手將定位銷從定位套中拔出，使分度盤連同工件一起回轉(zhuǎn)180°，將定位銷重新插入定位套中，即實現(xiàn)了分度。再將手柄轉(zhuǎn)回，銷緊分度盤，即可進行加工。

切削力和夾緊力的計算

本工序加工是鉆削可估算其夾緊力，其為螺旋夾緊機構(gòu)。實際效果可以保證可靠的卡緊。

根據(jù)公式：

`MQ?WK[r`tan?1?rZtan(???2)]1?0

MQ——原動力（N2mm）WK——實際所需夾緊力

r`——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）

rZ——螺紋中徑之半(mm)?——螺紋升角（°）

?1——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦角（°）

``——螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°），?2?cot?2tan?2 cos??0——除螺旋機構(gòu)以外的效率，其值為0.85~0.958。

參數(shù):Wk = 100

使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。結(jié)論

此次課程設(shè)計確定了填料箱蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產(chǎn)時的工藝過程，同時也設(shè)計了其中一道鉆孔工序的夾具。

作為本學(xué)期的最后一次課程設(shè)計，需要我們綜合前階段所學(xué)習(xí)的機械制圖、金屬工藝學(xué)、金屬材料、機械設(shè)計基礎(chǔ)、互換性與測量技術(shù)、機械制造工藝學(xué)等多門課程的知識，同時還要運用數(shù)學(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識以及設(shè)計手冊上的標(biāo)準(zhǔn)。所以此次課程設(shè)計是我們本科階段學(xué)習(xí)的知識的鞏固，也是一個總結(jié)。

參考文獻

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致 謝

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是學(xué)完了機械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次課程設(shè)計過程中遇到了不少困難，在老師的幫助下和在圖書館查閱資料，最終解決了困難。而且，這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設(shè)計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。

附錄

附錄1：零件圖 附錄2：工藝卡 附錄3：夾具零件圖 附錄4：夾具裝配圖

第四篇：機械制造工藝及夾具課程設(shè)計

目 錄

設(shè)計任務(wù)書???????????????????(1)

一、零件的分析???????????????(2)1.1 零件的作用 1.2 零件的工藝分析

二、工藝規(guī)程設(shè)計??????????????(4)2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 2.2 重點工序的說明 2.3 制訂工藝路線 2.4 機械加工余量的確定 2.5 確定切削用量及基本工時

三、夾具設(shè)計????????????????(14)3.1 問題的提出 3.2 夾具設(shè)計

四、參考文獻????????????????(17)

五 心得體會?????????????????（18）

機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計題目： “CA6140車床撥叉零件”機械加工工藝規(guī)程及夾具

生產(chǎn)綱領(lǐng):年產(chǎn)量為5000件

設(shè)計內(nèi)容：1.零件圖一張

2.毛坯圖一張

3.機械加工工藝過程 工序卡片一張

4.機床夾具設(shè)計 每人一套

5．夾具零件圖一張

6.課程設(shè)計說明書一份

23456

采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

ns=1000?v1000?0.35==0.637r/s(38.2r/min)3.14?175π?dw按機床選取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

π?dw?ns 故實際切削速度ν==0.29m/s

1000切削工時

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 2）粗銑右端面

粗銑右端面的進給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。

切削工時

l=45mm，l1=175mm，l2=3mm tm= 3）精銑左端面

αfl?l1?l275?175?3= =121.2s=2.02min

nw?αf?Z0.522?0.25?16l?l1?l245?175?3= =106.8s=1.78min

nw?αf?Z0.522?0.25?16=0.10mm/Z(表3-28)ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

ns=1000?v1000?0.30==0.546r/s(32.76r/min)3.14?175π?dw按機床選取nw=31.5r/min=0.522r/s（表4—17）

π?dw?ns 故實際切削速度ν==0.29m/s

1000切削工時

l=75mm，l1=175mm，l2=3mm

tm=

l?l1?l275?175?3= =302.92s=5.05min

nw?αf?Z0.522?0.10?16工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔 1）鉆孔? 20㎜

f=0.75mm/r·Klf=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）s=1000?vπ?d=1000?0.35=5.57r/s(334r/min)w3.14?20按機床選取 nw=338r/min=5.63r/s 故實際切削速度 ν=π?dw?ns1000=0.35m/s 切削工時 l=80mm，l1= 10mm，l2=2mm tm=l?l1?l280?10?2n= w?f5.63?0.71=23s（0.4min）2）擴孔? 22㎜ f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）1000?v1000?0.s=π?d=175w3.14?22=2.53r/s(151.8r/min)按機床選取 nw=136r/min=2.27r/s 故實際切削速度 ν=π?dw?ns1000=0.16m/s 切削工時 l=80mm，l1= 3mm，l2=1.5mm t1?l2m=l?ln= 80?3?1.5=35s w?f2.27?1.07（0.6min）

n

n

工序Ⅲ：倒角1.07×15?

f=0.05㎜/r(表3—17)ν=0.516m/s（參照表3—21）ns=1000?vπ?d=1000?0.516=6.3r/s(378r/min)w3.14?26 按機床選取 nw=380r/min=6.33r/s 切削工時 l=2.0mm，l1= 2.5mm，tm=l?l1n= 2.0?2.5=14s（w?f6.33?0.050.23min）

工序Ⅳ：拉花鍵孔

單面齒升 0.05㎜（表3—86）v=0.06m/s（3.6m/min）（表3—88）

切削工時（表7—21）th?l???Km=1000?v?S

z?Z式中：

h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）； l——拉削表面長度80㎜；

?——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20； K——考慮機床返回行程的系數(shù)，取1.40； V——切削速度3.6m/min； Sz——拉刀同時工作齒數(shù) Z=L/t。t——拉刀齒距，t=(1.25—1.5)L=1.3580=12㎜

? Z=L/t=80/12?6齒

? t1.5?80?1.20?1.40m=1000?3.6?0.06?6=0.15min(9s)工序Ⅴ：銑上、下表面 1）粗銑上表面的臺階面

αf=0.15mm/Z(表3-28)

ν=0.30m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。

n?v1000?0.30s=1000π?d=w3.14?175=0.546r/s(33r/min)按機床選取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故實際切削速度ν=π?dw?ns1000=0.27m/s 切削工時

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tl?l1?l2m=

n= 80?175?3w?αf?Z0.5?0.15?16=215s=3.58min 2）精銑臺階面 αf=0.07mm/Z(表3-28)ν=0.25m/s（18m/min）(表3-30)采用高速三面刃銑刀，dw=175mm,齒數(shù)Z=16。n1000?v1000?0.25s=

π?d=w3.14?175=0.455r/s(33r/min)按機床選取nw=30r/min=0.5r/s（表4—17）

故實際切削速度ν=π?dw?ns1000=0.27m/s 切削工時

l=80mm，l1=175mm，l2=3mm tl?l1?l280?175?m=

n= 3w?αf?Z0.5?0.07?16=467s=7.7min）粗銑下表面保證尺寸75㎜

本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同

112

三 夾具設(shè)計

3.1 問題的提出

為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑30x80面的銑床夾具。

3.2 夾具設(shè)計

1．定位基準(zhǔn)的選擇

由零件圖可知，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線和工件的右加工表面（A）為定位基準(zhǔn)。因此選用工件以加工右端面（A）和花鍵心軸的中心線為主定位基準(zhǔn)。1．切削力和夾緊力計算

(1)刀具： 高速鋼端銑刀 φ30mm z=6 機床： x51W型立式銑床

由[3] 所列公式 得 F?CFapXFqVyufzzaeFzwFd0n

查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)kv?1.0

CF?30 qF?0.83 XF?1.0

yF?0.65 uF?0.83 aP?8 z=24 wF?0

代入上式，可得 F=889.4N

因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。

安全系數(shù) K=K1K2K3K4 其中：K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 F??KF?1775.7N

2.定位誤差分析

由于30x80面尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。3．夾具設(shè)計及操作說明

如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。

夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖中。

四、參考文獻

1.切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計軟件版V1.0，機械工業(yè)出版社，2004 4.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，劉品 劉麗華主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版，2001年1月

5.機床夾具設(shè)計，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

6.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(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

7.機械工程手冊 第8、9卷，機械工程手冊、電機工程手冊編委會，機械工業(yè)出版社出版，1982年

8.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月 9.機械工藝裝備設(shè)計實用手冊，李慶壽主編，寧夏人民出版社出版，1991年 10.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年

11.機床夾具設(shè)計，秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1998年 12.機械制造工藝學(xué)習(xí)題集，陳榕王樹兜主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社出版，1985年

13.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書，趙家齊主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版，2002年

14.金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 第二版，浦林祥主編，機械工業(yè)出版社出版，1995年12月

15.機械零件手冊，天津大學(xué)機械零件教研室編，人民教育出版社出版，1975年9月

五 心得體會

為期三周的工藝、夾具課程設(shè)計結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。課程設(shè)計作為《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，使理論與實際更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識。

本次課程設(shè)計主要經(jīng)過了兩個階段。第一階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第二階段是專用夾具設(shè)計。第一階段中本人認(rèn)真復(fù)習(xí)了有關(guān)書本知識學(xué)會了如何分析零件的工藝性，學(xué)會如何查有關(guān)手冊，選擇加工余量、確定毛坯類型、形狀、大小等，繪制出了毛坯圖。為了可以更深刻清楚的完成本次課程設(shè)計向老師請教了很多關(guān)于夾具方面的知識，而且自己也參閱了很多夾具設(shè)計的資料。又根據(jù)毛坯圖和零件圖構(gòu)想出兩種工藝方案，比較確定其中較為合理的工藝方案來編制工藝。其中運用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計算、時間定額等方面的知識。還結(jié)合了我們生產(chǎn)實習(xí)中所看到的實際情況選定設(shè)備，填寫了工藝文件。夾具設(shè)計階段，運用工件定位、夾緊及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面知識。

通過這次設(shè)計，我基本掌握了一個中等復(fù)雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具的設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會查閱手冊，選擇使用工藝設(shè)備等。

總的來說，這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我獨力思考問題、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)。

由于自己能力有限，設(shè)計中還有很多不足之處，懇請老師、同學(xué)批評指正。

第五篇：《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計說明書.

《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計說明書題目:CA6140車床法蘭盤機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

學(xué)院:工學(xué)院 姓名: 學(xué)號: 班級:機制104班 指導(dǎo)教師:楊衛(wèi)平二O一二年十二月 目錄(自動生成的目錄參考 緒論........................................................................................................................-11.2 超聲加工相關(guān)技術(shù)概述..................................................................................-11.2.3 旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)................................................錯誤!未定義書簽。1.3 超聲加工技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀........................................錯誤!未定義書簽。

1.3.1 超聲振動切削的研究進展....................................錯誤!未定義書簽。1.3.2 超聲復(fù)合加工的研究進展....................................錯誤!未定義書簽。1.3.3 超聲表面光整加工的研究進展............................錯誤!未定義書簽。1.3.4 旋轉(zhuǎn)超聲加工的研究進展....................................錯誤!未定義書簽。1.4 課題研究依據(jù)及本文所做的工作........................................錯誤!未定義書簽。旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機理分析........................................................................-42.2 傳統(tǒng)磨削中的材料去除機理................................................錯誤!未定義書簽。

2.2.1 塑性材料的去除機理............................................錯誤!未定義書簽。2.2.2 脆性材料的去除機理............................................錯誤!未定義書簽。2.3 超聲加工的材料去除機理....................................................錯誤!未定義書簽。

2.3.1 傳統(tǒng)超聲加工中的材料去除機理........................錯誤!未定義書簽。2.3.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工中的材料去除機理........................錯誤!未定義書簽。2.4 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的材料去除機理............................................錯誤!未定義書簽。

2.5 本章小結(jié)................................................................................錯誤!未定義書簽?？偨Y(jié)..........................................................................................錯誤!未定義書簽。

參考文獻........................................................................................錯誤!未定義書簽。

致謝................................................................................................錯誤!未定義書簽。

i 1 課程設(shè)計任務(wù)及要求 1.1 課程設(shè)計任務(wù)

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計要求學(xué)生在完成機械制造工藝學(xué)理論知識學(xué)習(xí)、進行了生產(chǎn)實習(xí)后,通過課程設(shè)計實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),獲得綜合運用所學(xué)知識進行工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計的基本能力。主要鍛煉學(xué)生能理論聯(lián)系實際,正確的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(zhì)量;根據(jù)保證工序質(zhì)量要求,結(jié)合工程背景,提出工裝設(shè)計任務(wù)并完成符合生產(chǎn)實際的工裝設(shè)計;學(xué)會使用手冊及圖表資料,并掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的引用和標(biāo)注。

本次課程設(shè)計任務(wù): 某機床廠年生產(chǎn)CA6140車床5000臺,請完成該車床上,零件號為831004、毛坯為鑄件、材料為ZG45法蘭盤的工藝規(guī)程設(shè)計及滿足相應(yīng)工序要求的夾具設(shè)計。零件技術(shù)要求如下圖所示。

圖1 CA6140車床法蘭盤零件圖 企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)

⑴CA6140車床生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000臺/年,每臺產(chǎn)品831004法蘭盤數(shù)量1件;⑵831004法蘭盤備品率為2%,廢品率為0.4%。企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件

⑴毛坯為外協(xié)件,生產(chǎn)條件可根據(jù)需要確定;⑵現(xiàn)可供選用的加工設(shè)備有: ?車床:CA6140、C3163、C5140 ?銑床:X5030A、X6132、X2010-30 ?刨床:B6050、BC6063、B2010

?磨床:M1432、M2120、M7140、MT1040A ?鏜床:TX619T、TX6210、TPX6111B、TK4163 ?鉆床:Z525、ZX50、Z3050、Z4116 1.2 課程設(shè)計要求

學(xué)生必須按機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書要求,完成以下課程設(shè)計任務(wù),主要包括以下幾個部分: [1] 零件圖一張

[2] 機械加工工藝卡片一套

[3] 課程設(shè)計說明書(不少于2000字一份 [4] 一人一個資料袋 附圖:零件實物圖

圖2 CA6140車床831004法蘭盤2 零件技術(shù)要求及其結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.1 零件技術(shù)要求

從設(shè)計任務(wù)中給定的零件圖可知,該零件尺寸精度中,最高精度等級為IT6、最低精度為未注公差;形狀精度均為未注公差;位置精度要求兩側(cè)平面相對φ20mm內(nèi)孔軸心線端面跳動公差0.03mm、其余各幾何要素間相互之間位置精度均為未注公差;各加工表面的表面粗糙度值(Ra最大6.3微米、最小值0.4微米;毛坯采用ZG45鋼材料鑄造而成;其形狀是由簡單的回轉(zhuǎn)面、平面組合而成,幾何特征如下圖所示。其主要是在進給機構(gòu)中起到連接件的作用。

圖2 CA6140車床831004法蘭盤三維圖 2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.2.1 傳統(tǒng)超聲加工技術(shù)

CA6140 車床法蘭盤機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 超聲加工方法是近40 年來逐步發(fā)展的一種新型加工方法，它不僅能加工硬質(zhì)合金、淬火鋼等脆性金屬材料，而且適合于半導(dǎo)體和不導(dǎo)電的非金屬硬脆材料（如半導(dǎo)體硅片、玻璃、陶瓷

以及金屬基碳化硅復(fù)合材料等）的精密加工和成形加工[1, 7, 8]。在難加工材料 和精密加工中，超聲波加工方法具有普通加工無法比擬的工藝效果，具有廣泛的應(yīng)用范 圍[1, 15]。1.傳統(tǒng)超聲加工的原理 傳統(tǒng)超聲加工是利用工件做超聲振動，并沿工具頭振動方向施加一定壓力，通過液 體磨料來加工材料。如圖 1-1 所示，其原理為：加工時，超聲波發(fā)生器通過換能器產(chǎn)生 超聲頻振動，該振動振幅（約有 5μm）一般比較小，不能滿足需求，需用變幅桿將換能 器的振動振幅放大后（振幅為 20~30μm），再傳給工具。換能器 超聲波發(fā)生器 超聲振動 加壓 工具 磨料噴嘴 工 件 變幅桿 磨料 工件 圖 1-1 超聲加工示意圖 由于工具與工件間充滿了液體（水或煤油）與磨料（如氧化鋁或碳化硅等）混合的 懸浮液，且工具以很小的壓力壓在工件上。工作液中懸浮的磨粒在工具的超聲振動下以 高速不斷沖擊工件加工表面，使該表面受到很大的壓強而產(chǎn)生材料的變形，當(dāng)應(yīng)力超過 其強度極限時，材料將發(fā)生破壞而成粉末狀去除。同時由于懸浮工作液的擾動，促使磨 料以高速拋磨工件的加工表面。此外，懸浮工作液受工具端部的超聲振動而產(chǎn)生的“空 化”現(xiàn)象在工件表面形成液體空腔，促使液體滲入被加工材料的縫隙處，而空腔的瞬時 閉合又引起強烈的液壓沖擊，加快了工件材料的機械破除作用，并有利于加工區(qū)域磨料 懸浮液的均勻攪拌和磨蝕產(chǎn)物的排除。磨料懸浮液的循環(huán)流動使磨料不斷更新，并帶走 被粉碎下來的材料微粒，工具逐漸滲入到材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在工件上。因此，超 聲加工是磨粒在超聲振動下的機械沖擊和拋磨作用與超聲空化作用的綜合結(jié)果，其中磨 料的連續(xù)沖擊和拋磨起著主要作用。2.傳統(tǒng)超聲加工的特點 由超聲加工的原理和過程可以看出，超聲加工具有如下特點：-2-CA6140 車床法蘭盤機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 1 由于超聲加工是靠磨料及液體分子的不斷沖擊和空化作用來進行加工的，因此 適合加工各種硬脆材料，如玻璃、陶瓷、寶石、半導(dǎo)體等，尤其是電加工難以加工的導(dǎo) 電性能差的材料。2 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬時局部的沖擊作用，故工件表面的宏觀切削 力很小，切削應(yīng)力、切削熱更小，不會產(chǎn)生變形及燒傷。加工精度高，尺寸精度可達 0.01~0.02mm，表面粗糙度也較低，可以達到 Ra0.63~0.08um，很適于加工薄壁、窄縫、低剛度零件。3 工具可用較軟的材料、做成較復(fù)雜的形狀，且不需要工具和工件作比較復(fù)雜的 相對運動，便可加工各種復(fù)雜的型腔和型面。一般超聲加工

機床的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作、維修也比較方便。4 雖然超聲加工的面積不大，且工具頭磨損較大，加工效率相對較低。但可以與 其它多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲電火花加工和超聲電解加工等。3.傳統(tǒng)超聲加工的應(yīng)用 超聲加工與其它加工方法相結(jié)合，逐漸發(fā)展成了多種多樣的超聲加工方法和方式，在生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用范圍如下表 1-1。隨著超聲加工研究的不斷深 入，其應(yīng)用范圍還將繼續(xù)擴大。表 1-1 超聲加工的應(yīng)用范圍 超聲切削加工 超聲材料去除加工 超聲磨削加工 磨料沖擊加工 超聲表面光整加工 超聲車削、超聲鉆削、超聲鏜削、超聲插齒、超 聲滾齒、超聲攻絲、超聲刨削、超聲振動鉸孔 超聲修整砂輪、超聲磨削、超聲磨齒 超聲打孔、超聲切割、超聲套料、超聲雕刻 超聲拋光、超聲珩磨、超聲砂帶拋光、超聲壓光、超聲珩齒 超聲焊接、超聲電鍍、超聲清洗、超聲處理 超聲焊接和其它應(yīng)用 超聲塑性加工 超聲拉絲、超聲拉管、超聲沖裁、超聲軋制、超 聲彎管、超聲擠壓、超聲鉚墩 超聲復(fù)合加工 超聲電火花復(fù)合加工、超聲電解復(fù)合加工-3-CA6140 車床法蘭盤機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 2 旋轉(zhuǎn)超聲磨削及其加工機理分析 2.1 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的原理 旋轉(zhuǎn)超聲磨削的加工原理如圖 2-1 所示，其中，壓電陶瓷換能器用于將從外部接入 的高頻電振蕩信號（由 220V 或 380V 的交流電經(jīng)超聲波發(fā)生器轉(zhuǎn)換而成）轉(zhuǎn)換為超聲 頻機械振動；由于壓電陶瓷換能器產(chǎn)生的振幅較?。ù蠹s有 5μm），一般不能滿足需求，需用變幅桿將換能器的振動振幅放大后（振幅為 20～30μm）再傳至磨削工具，磨削工 具在由電機驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運-4-CA6140 車床法蘭盤機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計 參 考 文 獻 [1] 趙家齊.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書(第 2 版.北京:機械工業(yè)出版社 [2] 李益民.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社 [3] 鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程.北京：機械工業(yè)出版社 [4] 張進生、房曉東.機械工程專業(yè)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社 [5] 李旦.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計機床夾具專用圖冊.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [6] 王紹俊.機械制造工藝設(shè)計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1992.-5-