资源描述
机械工艺与夹具课程设计说明书目 录前言2第1章 零件的分析31.1零件的用途分析31.2零件的技术要求31.3零件的工艺分析31.4确定零件的生产类型4第2章 工艺规程设计52.1确定毛坯的制造形式52.2确定毛坯的制造方法52.3基面的选择52.3.1粗基准的选择52.3.2精基准的选择。52.4工件表面加工方法的选择52.5选择加工设备及刀、量、夹具62.5确定工艺路线72.5.1工艺路线方案一72.5.2工艺路线方案二82.5.3工艺方案的比较和分析82.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.7确定切削用量与时间定额的计算12第3章 夹具设计263.1确定设计方案273.2选择定位元件273.3计算夹紧力并确定螺杆直径273.4定位误差计算283.5夹具设计及操作的简要说明28设计心得29参考文献30前言机械工艺与夹具技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展机制工艺与夹具技术更加日新月异。伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了机制工艺与夹具技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案。通过这次课程设计与学习，使我能对制造活动有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力。了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力。机制工艺与夹具技术的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等，行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等，钢铁工业用的冶金机械、提升装置等。应该提及的是，近年来，世界科学技术不断迅速发展，各部门对机制工艺与夹具技术提出了更高的要求。同时，机制工艺与夹具技术与电子技术的配合，广泛应用于智能机器人、海洋开发、高精度零件的制造与加工等，使机制工艺与夹具技术的应用提高到一个崭新的高度。通过设计实践进一步树立正确的设计思想。在整个设计过程中，坚持实践是检验真理的唯一标准，坚持理论联系实际，坚持与机械制造生产情况相符合，使设计尽可能做到技术先进、经济合理、生产可行、操作方便、安全可靠。由于时间和水平有限，本课程设计难免有不少缺点和错误，恳请老师批评指正。第1章 零件的分析1.1零件的用途分析题目给出的零件是杠杆。它主要的作用是用来支承、固定的、传递力矩的。1.2零件的技术要求 杠杆零件的25、10、8四孔的轴线有平行度的要求。现分述如下表：表1.1杠杆零件技术要求表加工表面尺寸及公差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/m形位公差/mm40大表面IT126.340小表面IT123.2左30表面，15IT126.3右30表面15IT126.325孔IT91.610孔IT73.2 0.1 A左8孔，IT71.6 0.15 A右8孔，IT71.6 0.1 A该杠杆的形状特殊、结构简单，是常见的杠杆零件。为实现起功能，对其的配合面要求较高，加工精度要求较高。因其在工作中的工作平稳，故无须进行热处理。 综上所述，该杠杆的各项要求制定较合理，符合其功用。1.3零件的工艺分析分析零件图可知，杠杆中间的两平面和左右两边的端面要进行切削加工，25、10、8孔的端面均为平面，这样可以防止加工的过程中钻头钻偏，可以保证加工的精度和配合的精度。另外，除了10孔以外，对其余的三孔的孔内表面的要求较高。要采取必要的措施以保证其表面精度。但这些加工精度可以在正常的生产条件下采用经济的方法保质保量地加工出来。端面和孔的加工可以同过通用铣床和钻床保证其加工精度，而不需要使用高精度的机床，通过钻削、铣削的加工就可以达到要求。1.4确定零件的生产类型 依设计题目知：Q=5000件/年，结合生产实际，备用品率a%和废品率b%分别取3%和0.5% 。代入公式得N=5000 X（1+3%）X（1+0.5）=5175.75件/年。 通过三维软件PROE的实体估算，其重量为6千克，查参考文献得，该杠杆属中型零件；由参考文献得，生产类型为大量生产。第2章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式 杠杆零件的材料为灰铸铁HT200。考虑到杠杆零件在工作中的载荷平稳并且处于润滑状态，因此应该采用润滑效果较好的铸铁，以使金属纤维尽量不被裁断，保证零件工作可靠。2.2确定毛坯的制造方法 由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。毛坯的拔模斜度为5。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.3基面的选择2.3.1粗基准的选择对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承40mm的外轮廓作主要定位，以消除、四个自由度。再以一面定位消除、两个自由度，达到完全定位,就可加工25（H7）的孔。2.3.2精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25(H7)的孔作为精基准。2.4工件表面加工方法的选择本零件的加工表面有：粗精铣宽度为40mm的上下平台、钻10(H7)孔、钻2的小孔 、粗精铣30凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下：1、40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣精铣的加工方法，并倒R3圆角。2、40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣精铣的加工方法，并倒R3圆角。3、30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣精铣的加工方法。4、钻10(H7)内孔：公差等级为IT7IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1m（A），采用钻孔粗铰精铰的加工方法。5、钻25（H9）内孔：公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔扩孔钻钻孔粗铰精铰的加工方法，并倒145内角。6、钻8（H7）内孔：公差等级为IT6IT8,表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔粗铰精铰的加工方法。2.5选择加工设备及刀、量、夹具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择XA6132万能立式升降铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=50mm的圆柱形铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。粗精铣宽度为30mm的凸台表面。采用XA6132万能立式升降铣床，刀具选D=50mm的圆柱形铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。采用Z550型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。采用立式Z550型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。粗铰孔25(H9)使尺寸达到24.94mm。采用立式Z550型钻床，刀具选D=24.94mm的锥柄机用铰刀，专用钻夹具和专用检具。精铰孔25（H9）使尺寸达到25(H9)。采用立式Z550型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒145的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻28（H7）的小孔使尺寸达到7.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。粗铰10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。粗铰28（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。精铰28（H7）小孔使尺寸达到8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。2.5确定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领（生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。）已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.5.1工艺路线方案一铸造时效涂底漆工序一：粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序二：粗精铣宽度为30mm的凸台表面工序三：钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。工序四：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。工序五：铰孔25（H9）使尺寸达到25(H9)。工序六：钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序七：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序八：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序九：钻、粗、精铰28（H7）小孔使尺寸达到8（H7）。工序十：检验入库。2.5.2工艺路线方案二铸造时效涂底漆工序：粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。工序：粗精铣宽度为30mm的凸台表面工序：钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。工序：钻28(H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。 工序：铰孔25（H9）使尺寸达到25(H9)。工序：钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序：粗铰28（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。工序：精铰28(H7)小孔使尺寸达到8（H7）。工序：检验入库。2.5.3工艺方案的比较和分析上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，25（H7）孔作为精基准，所以就要加工25孔时尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了28小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔25，而不进一步加工就钻8（H7），那样就很难保证28的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。结合方案一的工艺路线，根据工序集中的加工原则，最终制定下面方案路线：工序一：毛坯准备 工步一：铸造毛坯 工步二：表面时效热处理工步三：涂底漆工序二：粗铣精铣40上下端面和宽度为30的平台面工步一：粗、精铣40上端面和宽度为30的平台面工步二：粗、精铣40下端面工序三：粗精铣30凸台面工序四：钻、扩、粗铰、精铰25H9mm孔工步一：钻25（H9）孔工步二：扩钻25（H9）孔工步三：粗铰25（H9）孔工步四：精铰25（H9）孔工序五：钻、粗铰、精铰28（H7）mm孔工步一：钻28（H7）孔工步二：粗铰28（H7）孔工步三：精铰28（H7）孔工序六：钻、粗铰、精铰10（H7）mm孔工步一：钻10（H7）孔工步二：粗铰10（H7）孔工步三：精铰10（H7）孔工序七：表面去毛刺工序八：检验入库2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是HT200，毛坯的重量10kg，生产类型为大量生产。由（参考文献：机械加工余量手册，孙本绪、熊万武，北京：国防工业出版社）可知，要确定的毛坯机械加工余量和尺寸公差，先确定以下各项因素。1、公差等级由杠杆的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、铸件的重量由PROE的实体估算杠杆零件的重量为6千克，由此再估算起毛坯的重量为8千克。3、零件的分模面根据该杠杆零件的形位特点，该零件的25、8轴线组成的平面为分模面，属于直分模面。4、零件的表面粗糙度由零件图可知，该杠杆的各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6m。根据上述诸因素，由于毛坯采用金属模铸造，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量以及各加工表面的工序尺寸，所得结果见下表。主要毛坯尺寸及公差主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT28（H7）之间的中心距离168168410（H7）孔尺寸102.010325（H9）孔尺寸253.02548（H7）孔尺寸82.083各加工表面表面总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值(mm)说明40mm的上下平台宽度30mm的平台4030GH43加工上下底面加工上表面30mm的凸台上下面30H3凸台上下面10(H7)孔10H3加工内孔8（H7）孔8H3加工内孔25（H9）孔25G4加工内孔各加工表面的工序尺寸40mm的上、下平台，宽度30mm的平台工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 毛坯 621.8621.8 粗铣 563（单边） 0.4 精铣 54 1（单边） 0.430mm的左凸台上下表面工艺路线基本尺寸工序余量工序精度工序尺寸 毛坯541.8541.8 粗铣573（单边）0.4 精铣58 1（单边）0.425（H9）孔加工表面加工方法加工余量公差等级工序尺寸25(H9)钻孔11.5（单侧）2325(H9)扩孔0.9（单侧）24.825(H9)粗铰孔0.07（单侧）24.9425(H9)精铰孔 0.03（单侧）H925(H9)10(H7)孔加工表面加工方法加工余量公差等级工序尺寸10(H7)钻孔4.9（单侧）9.810(H7)粗铰孔0.08（单侧）9.9610(H7)精铰孔0.02（单侧）H710(H7)28（H7）孔加工表面加工方法加工余量公差等级工序尺寸28(H7)钻孔4.9（单侧）7.828(H7)粗铰孔0.08（单侧）7.9628(H7)精铰孔0.02（单侧）H78(H7)2.7确定切削用量与时间定额的计算工序一：毛坯准备（省略）工步一：铸造毛坯工步二：表面时效热处理由于毛坯铸造内应力较大。为了消除内应力，减少变形，保证精度的稳定性，铸造后要安排人工时效处理（加热到500550，加热速度50120/h，保温46h，冷却速度30/h，出炉温度200）。工步三：涂底漆工序二：粗铣精铣40上下端面和宽度为30的平台面工步一：粗、精铣40上端面和宽度为30的平台面1、加工条件 工件材料：灰铸铁，铸造。 加工要求：粗、精铣40上端面和宽度为30的平台面，使表面粗糙度达到Ra=3.2。 机床：XA6132万能立式升降铣床（查机械制造工艺手册表4-16）刀具：根据机械加工工艺师手册（机械工业出版社），选择高速钢圆柱形铣刀铣40上端面和宽度为30的平台面，铣刀直径可根据铣削深度，铣削宽度，按下式计算确定：端铣刀：=5664mm式中：为铣刀直径，为铣削宽度根据表21.2，铣刀直径选择50mm，根据表21.4，圆柱形铣刀规格（GB111585），铣刀直径D=50mm，极限偏差js16；L=80mm，极限偏差js16；d=22mm，极限偏差H7；粗铣用粗齿，齿数Z=6；精铣用细齿，齿数Z=8。粗铣平面选用=38mm，精铣平面选用=0.11mm。由于铸造加工余量（+6.5mm-4.5mm），查金属机械加工工艺人员手册（第三版）P1012表12-2选精度等级为14级。 （2）铸造件在表面粗糙度许可的要求下，一般通过一次粗铣就能达到尺寸要求，但由于尺寸有余，故考虑一次进行铣削。此时，在确定好铣削量的同时，使刀尖避开工件表面的铸硬度粗铣=3mm，精铣=1mm。 （3）进给量的选择 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-12取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣=0.25mm/齿，精铣=0.06mm/齿。 （4）切削速度 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-14由于粗铣铸造件时，切削负载和载荷较大，故V应取较小值。V=15m/min。精铣26m/min。 （5）铣刀直径和工作台的进给量 查金属切削手册（上海科学出版社）表10-38和10-39得 D=50mm则 粗铣： =100015/3.1450=95.54r/min 取=96r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=95r/minv=3.149550/1000=14.92m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.25695=142.5m/min精铣： =100026/3.1450=165.6r/min 取=166r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=150r/minv=3.1450150/1000=23.55m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.068150=72m/min （6）切削工时 查金属切削手册（上海科学出版社）选 =83mm，=8.3mm, =3mm 粗铣： 94.3/142.5=0.66min 精铣： 94.3/72=1.31min工步二：粗、精铣40下端面1、加工条件 工件材料：灰铸铁，铸造。 加工要求：粗、精铣40下端面，使表面粗糙度达到Ra=3.2。 机床：XA6132万能立式升降铣床（查机械制造工艺手册表4-16）刀具：根据机械加工工艺师手册（机械工业出版社），选择高速钢圆柱形铣刀铣粗、精铣40下端面，铣刀直径可根据铣削深度，铣削宽度，按下式计算确定：端铣刀：=5664mm式中：为铣刀直径，为铣削宽度根据表21.2，铣刀直径选择50mm，根据表21.4，圆柱形铣刀规格（GB111585），铣刀直径D=50mm，极限偏差js16；L=80mm，极限偏差js16；d=22mm，极限偏差H7；粗铣用粗齿，齿数Z=6；精铣用细齿，齿数Z=8。粗铣平面选用=38mm，精铣平面选用=0.11mm。由于铸造加工余量（+6.5mm-4.5mm），查金属机械加工工艺人员手册（第三版）P1012表12-2选精度等级为14级。 （2）铸造件在表面粗糙度许可的要求下，一般通过一次粗铣就能达到尺寸要求，但由于尺寸有余，故考虑一次进行铣削。此时，在确定好铣削量的同时，使刀尖避开工件表面的铸硬度粗铣=3mm，精铣=1mm。 （3）进给量的选择 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-12取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣=0.25mm/齿，精铣=0.03mm/齿。 （4）切削速度 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-14由于粗铣铸造件时，切削负载和载荷较大，故V应取较小值。V=15m/min。精铣30m/min。 （5）铣刀直径和工作台的进给量 查金属切削手册（上海科学出版社）表10-38和10-39得 D=50mm则 粗铣： =100015/3.1450=95.54r/min 取=96r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=95r/minv=3.149550/1000=14.92m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.25695=142.5m/min精铣： =100030/3.1450=165.6r/min 取=190r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=190r/minv=3.1450190/1000=29.83m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.038190=45.6m/min （6）切削工时 查金属切削手册（上海科学出版社）选 =30mm，=8.3mm, =3mm 粗铣： 41.3/142.5=0.29min 精铣： 41.3/45.6=0.91min工序三：粗精铣30凸台面1、加工条件 工件材料：灰铸铁，铸造。 加工要求：粗、精铣230凸台面，使表面粗糙度达到Ra=6.3。 机床：XA6132万能立式升降铣床（查机械制造工艺手册表4-16） 刀具：根据机械加工工艺师手册（机械工业出版社），选择高速钢圆柱形铣刀粗、精铣230凸台面，铣刀直径可根据铣削深度，铣削宽度，按下式计算确定：端铣刀：=4248mm式中：为铣刀直径，为铣削宽度根据表21.2，铣刀直径选择50mm，根据表21.4，圆柱形铣刀规格（GB111585），铣刀直径D=50mm，极限偏差js16；L=80mm，极限偏差js16；d=22mm，极限偏差H7；粗铣用粗齿，齿数Z=6；精铣用细齿，齿数Z=8。粗铣平面选用=38mm，精铣平面选用=0.11mm。由于铸造加工余量（+6.5mm-4.5mm），查金属机械加工工艺人员手册（第三版）P1012表12-2选精度等级为14级。 （2）铸造件在表面粗糙度许可的要求下，一般通过一次粗铣就能达到尺寸要求，但由于尺寸有余，故考虑一次进行铣削。此时，在确定好铣削量的同时，使刀尖避开工件表面的铸硬度粗铣=3mm，精铣=1mm。 （3）进给量的选择 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-12取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣=0.25mm/齿，精铣=0.06mm/齿。 （4）切削速度 查金属切削手册（上海科学出版社）表6-14由于粗铣铸造件时，切削负载和载荷较大，故V应取较小值。V=15m/min。精铣26m/min。 （5）铣刀直径和工作台的进给量 查金属切削手册（上海科学出版社）表10-38和10-39得 D=50mm则 粗铣： =100015/3.1450=95.54r/min 取=96r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=95r/minv=3.149550/1000=14.92m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.25695=142.5m/min精铣： =100026/3.1450=165.6r/min 取=166r/min 按机床（XA6132万能立式升降铣床）选取=150r/minv=3.1450150/1000=23.55m/min当时，工作台的每分钟的进给量，=0.068150=72m/min （6）切削工时 查金属切削手册（上海科学出版社）选 =30mm，=8.3mm, =3mm 粗铣： 41.3/142.5=0.33min 则粗铣230凸台面：2=20.33=0.66min 精铣： 41.3/72=0.57min 则精铣230凸台面：2=20.57=1.14min工序四：钻、扩、粗铰、精铰25H9mm孔1、加工余量的确定 查参考文献得，钻孔余量为23.0mm，扩孔的余量为1.8mm，粗铰的余量为0.14mm，精铰的余量为0.06mm.2、切削用量的计算（1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 ap=23.0 mm。2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.4 mm/r。3）切削速度的计算 由于该材料为HT200，由参考文献初选切削速度为V为20 m/min。由公式：可求得该工序的钻头转速n=276.93 r/min，参照参考文献所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=250 r/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：（2）扩孔工步 1）背吃刀量的确定 ap=1.8 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=1.2mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为4 m/min。由公式：可求得该工序的钻头转速n=51.36 r/min，参照参考文献所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min，再将此转速代入公式：n=1000V/d 便求得该工序的实际钻削速度为：（3）粗铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.14 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=1.0mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为3m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=38.28 r/min，参照参考文献所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min，再将此转速代入公式： 便求得该工序的实际钻削速度为：（4）精铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.06 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.8 mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为5 m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=63.69 r/min，参照参考文献所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=63/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：3、 时间定额的计算（1）基本时间tj的计算 1） 钻孔工步 由参考文献，钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=1 mm，l1=(Dcotkr)/2(12)=(23.0 cot56)/2(12)=8.7mm；f=0.4 mm/r;n=250 r/min。将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm8.7mm1 mm）/（0.4 mm/r250 r/min）=0.637min 2）扩孔工步 由参考文献表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=3 mm，l1=(D-d1) cotkr/2(12)=(24.8-23.0)cot60/2(12)=2.525mm；f=1.2 mm/r；n=47r/min。将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm2.525mm3 mm）/（1.2 mm/r47 r/min）=1.055min 3）粗铰工步由参考文献钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(24.94-24.8)/2=0.07mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm0.37mm15mm）/（1.0 mm/r47 r/min）=1.48min 4）精铰工步 由参考文献表5-41钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(25.0-24.94)/2=0.03mm的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；l=54mm；f=0.8 mm/r；n=63r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm0.19mm13mm）/（0.8 mm/r63 r/min）=1.33min（2）辅助时间ta的计算由参考文献可知，辅助时间ta与基本时间tj的关系为ta=(0.150.2)tj，在这里取ta=0.15tj，则各本工序的辅助时间为：工序4的钻孔的辅助时间：ta=0.1538.22s=5.73s工序4的扩孔的辅助时间：ta=0.1563.3s=9.5s工序4的粗铰的辅助时间：ta=0.1588.8s=13.32s工序4的精铰的辅助时间：ta=0.1579.8s=11.97s（3）其它时间tm的计算 除了作业时间（基本时间与辅助时间）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间tb、休息与生理需要时间tx和准备与终结时间。由本例杆杠的生产类型为大量生产，分摊到每个工件的准备与终结时间很少，可忽略不计；布置工作地时间和休息与生理需要时间与作业时间的关系为：tbtx=6%（tjta）；所以工序4的钻孔的其它时间：tbtx=6%（38.225.73）s=2.67s工序4的扩孔的其它时间：tbtx=6%（63.39.5）s=4.37工序4的粗铰的其它时间：tbtx=6%（88.813.32）s=6.13s工序4的精铰的其它时间：tbtx=6%（79.811.92）s=5.51s（4）单件时间tdj的计算 本工序的单件时间为四个工步的时间总和：其中钻孔工步 tdj钻=（2.6438.225.73）s=46.6s扩孔工步 tdj扩=(4.3763.39.5)s=77.53s粗铰工步 tdj粗铰=(6.1388.813.32)s=108.25s精铰工步 tdj精铰=(5.5179.811.97)s=97.28s所以工序4的单件时间为：tdj= tdj钻+ tdj扩 tdj粗铰+ tdj精铰=(46.6+77.53+108.25+97.28)s=329.66s工序五：钻、粗铰、精铰28（H7）孔1、加工余量的确定 查参考文献得，钻孔余量为7.8mm，粗铰的余量为0.16mm，精铰的余量为0.04mm.2、切削用量的计算（1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 ap=7.8 mm。2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3mm/r。3）切削速度的计算 由于该材料为HT200，由参考文献初选切削速度为V为22 m/min。由公式：可求得该工序的钻头转速n=1000 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=1000 r/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：（2）粗铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.16 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为11m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=438 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=450r/min，再将此转速代入公式： 便求得该工序的实际钻削速度为：（3）精铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.04 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3 mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为18 m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=717 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=720/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：3、时间定额的计算（1）基本时间tj的计算 1） 钻孔工步 由参考文献，钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/fn求得。其中1=15 mm，l2=1 mm，l1=(Dcotkr)/2(12)=(7.8cot56)/2(12)=8mm；f=0.3 mm/r;n=1000 r/min。将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（15 mm8mm1 mm）/（0.3 mm/r1000 r/min）=0.076min则2tj=0.152min 2）粗铰工步 由参考文献钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(7.96-7.8)/2=0.08mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；l=15mm；f=0.3 mm/r；n=450r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（15mm0.37mm15mm）/（0.3mm/r450 r/min）=0.50min则2tj=1min 3）精铰工步 由参考文献表钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(8-7.96)/2=0.04mm的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；l=15mm；f=0.3 mm/r；n=720r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（15 mm0.19mm13mm）/（0.3mm/r720 r/min）=0.14min则2tj=0.28min（2）辅助时间ta的计算由参考文献可知，辅助时间ta与基本时间tj的关系为ta=(0.150.2)tj，在这里取ta=0.15tj，则各本工序的辅助时间为：工序5的钻孔的辅助时间：ta=0.150.152=0.02min工序5的粗铰的辅助时间：ta=0.151=0.15min工序5的精铰的辅助时间：ta=0.150.14=0.02min工序六：钻、粗铰、精铰10（H7）孔1、加工余量的确定 查参考文献得，钻孔余量为9.8mm，粗铰的余量为0.16mm，精铰的余量为0.04mm.2、切削用量的计算（1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 ap=9.8 mm。2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3mm/r。3）切削速度的计算 由于该材料为HT200，由参考文献初选切削速度为V为22 m/min。由公式：可求得该工序的钻头转速n=1000 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=1000 r/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：（2）粗铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.16 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为11m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=438 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=450r/min，再将此转速代入公式： 便求得该工序的实际钻削速度为：（3）精铰工步 1）背吃刀量的确定 ap=0.04 mm。 2) 进给量的确定 由参考文献选取该工步的每转进给量为f=0.3 mm/r。 3）切削速度的计算 由参考文献初选切削速度为V为18 m/min。由公式： 可求得该工序的铰刀的转速n=717 r/min，参照参考文献所列Z518型立式钻床的主轴转速，取转速n=720/min，再将此转速代入公式：便求得该工序的实际钻削速度为：4、 时间定额的计算（1）基本时间tj的计算 1） 钻孔工步 由参考文献，钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=1 mm，l1=(Dcotkr)/2(12)=(23.0 cot56)/2(12)=8.7mm；f=0.4 mm/r;n=250 r/min。将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm8.7mm1 mm）/（0.4 mm/r250 r/min）=0.637min 2）粗铰工步由参考文献钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(9.96-9.8)/2=0.08mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm0.37mm15mm）/（1.0 mm/r47 r/min）=1.48min 3）精铰工步 由参考文献表5-41钻孔的基本时间可由公式tj= L/fn=(ll1l2)/f求得。式中l1，l2 由参考文献按kr=150、ap=(D-d)/2=(10.0-9.96)/2=0.02mm的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；l=54mm；f=0.8 mm/r；n=63r/min；将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：tj=（54 mm0.19mm13mm）/（0.8 mm/r63 r/min）=1.33min（2）辅助时间ta的计算由参考文献可知，辅助时间ta与基本时间tj的关系为ta=(0.150.2)tj，在这里取ta=0.15tj，则各本工序的辅助时间为：工序6的钻孔的辅助时间：ta=0.1538.22s=5.73s工序6的粗铰的辅助时间：ta=0.1588.8s=13.32s工序6的精铰的辅助时间：ta=0.1579.8s=11.97s工序七：表面去毛刺（省略）工序八：检验入库（省略） 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。（阅机械加工工艺过程综合卡片）第3章 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，决定设计工序六的专用夹具，为了钻、粗、精铰28（H7）小孔使尺寸达到8（H7）而设计的。本次的夹具为本工序所加工的孔是位于30凸台平面内，孔径不大，工件重量较轻、轮廓尺寸以及生产量不是很大等原因，采用翻转式钻模。3.1确定设计方案 这道工序所加工的孔在30凸台平面上，且与土台面垂直，平行度A=0.1。根据工件结构特点，其定位方案有： 工件以250.052mm 孔及端面和水平面底、30的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻8（H7）mm孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承，当辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。3.2选择定位元件（1）选择带台阶面的定位销，作为以25H9孔及其端面的定位元件。（2）选择可调支承钉为8（H7）孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件 ,用锁紧螺母将其锁紧，防止在加工孔时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在8（H7）的端面增设一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。3.3计算夹紧力并确定螺杆直径 参考文献（机械加工工艺手册），因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力错误！未找到引用源。与切削力F之间的关系为： 错误！未找到引用源。=KF，式中的K为安全系数。由参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3。 由前面的计算可知F=1279N。所以，错误！未找到引用源。=KF=12793N=3837N，由此可以知道，选择一个M30的螺旋辅助支承。一是为了承受切削力的冲击，二是为了防止工件在加工时变形，因为钻8（H7）孔时，工件为悬臂。3.4定位误差计算 （1）加工8H7时孔距尺寸 84 0.2mm的定位误差计算，由于基准重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差为：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。而基准位移误差为定位孔 (25H9 )与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为25H9，尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸 84 0.2mm的定位要求。 （2）加工8H7孔时轴线平行度 0.15mm 的定位误差计算，由于基准重合，故 ：0.015+0.015=0.03mm而基准位移误差是定位孔25H9与定位面间的垂直度误差。故:0.052+0.052mm=0.104mm 所以有：0.03+0.104mm=0.134mm 此方案能满足平行度 0.15mm的定位要求。3.5夹具设计及操作的简要说明 在设计夹具时，应该注意劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本工序由于加工精度等级较低，切削力较大。为了加紧工件，势必要增大受力面积，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高工作压力，以增加夹紧力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。设计心得 两个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的指导，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。 刚开始接到该课题设计，并没有很深的想法，按照任务书上所规定的大概地去查找了好些相关资料，认为也就如此。直到自己认真地去审视每一部分，才发现想要把各部分联系起来作为一个总体，难度顿时提高了许多倍，才发现除了要有过硬的专业知识，应用与总体思维是多么重要。设计的过程伴随思维与心情的反复变化,在客观条件受限下,应该沉稳对待,切忌浮躁,按照自己的时间制定计划作好设计的每一步。从这次课程设计中,我学到了许多以前没有学到的东西,充实了自己, 让我对大学里学的关于制造类的课程有了个全面的融会贯通。本设计还让我体会到了一种创新的重要性。在这里,我首先要感谢的是我的指导老师,在我设计碰到难题的时候，每次他都认真的、耐心的指导我，细心的讲解。使我把设计中碰到的都难题解决了。可以说没有老师的细心指导，我的设计是搞不完的，特在这里表达我衷心的谢意。同时，在设计过程中，我的同学也给与了我许多的帮助，在这也谢谢大家！ 参考文献1 徐灏.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，2001，第二版2 王光斗、王春福.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000，第三版3 孟少农.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1991，第1、2卷4 徐圣群.简时机械加工工艺手册M.上海：上海科学技术出版社，19915 陆名彰.机械制造技术基础M.湖南：湘潭工学院，20006 孙本绪、熊万武.机械加工余量手册M.北京：国防工业出版社，19997 冯辛安.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社，20038 周凤云.工程材料及应用
展开阅读全文