《機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計》課程設(shè)計任務(wù)書

1、機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書（Machinery Manufacturing Planning and Fixture Design）系別 機(jī)械工程系專業(yè) 機(jī)制、模具、機(jī)電、數(shù)控班級姓名同組學(xué)生姓名課程設(shè)計題目一、設(shè)計的目的和要求（ 一 ） 設(shè)計目的機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計，進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后進(jìn)行的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合應(yīng)用過去所學(xué)過的全部課程，另外也為搞好畢業(yè)設(shè)計做一次綜合訓(xùn)練。學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計在下述各方面得到鍛煉：1 能熟練運用機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程中的基本理論，正確地解決一個零件在

2、加工中的定位，夾緊以及工藝路線合理安排等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)掌握如何根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理，又能保證加工質(zhì)量的夾具來。3 學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱出處，能夠做到熟練應(yīng)用。（ 二 ） 設(shè)計的要求機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計題目一律定為：制訂xx 零件的機(jī)械加工工藝。生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大批生產(chǎn)。設(shè)計的要求包括如下幾個部分：1 零件毛坯合圖 一張2 機(jī)械加工工藝過程卡片一套3 夾具裝配總圖一張4 夾具零件圖一張5 課程設(shè)計說明書一份課程設(shè)計題目由指導(dǎo)老師選定發(fā)給學(xué)生。二、設(shè)計內(nèi)容及

3、步驟1 對零件進(jìn)行工藝分析學(xué)生得到設(shè)計題目之后，應(yīng)首先對零件進(jìn)行工藝分析，其主要內(nèi)容包括：（ 1 ）零件的作用及零件圖上技術(shù)要求進(jìn)行分析。（ 2）對零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面光潔度及設(shè)計基準(zhǔn)等進(jìn)行分析。（ 3）零件的材質(zhì)，熱處理及工藝性進(jìn)行分析。2選擇毛坯的制造方式毛坯的選擇應(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小，非加工表面的技術(shù)要求以及零件的復(fù)雜程度、技術(shù)要求的高低等幾方面綜合考慮。在通常情況下，應(yīng)主要以生產(chǎn)性質(zhì)來決定。正確的選擇毛坯制造方式，可以使得整個工藝過程經(jīng)濟(jì)合理。3零件的機(jī)械加工工藝路線。（ 1）制訂工藝路線。在對零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制定零件的工藝路線。對于比較復(fù)雜的零件，可以先

4、考慮幾個加工方案，分析比較后，在從中選擇比較合理的加工方案。（ 2）選擇定位基準(zhǔn)，進(jìn)行必要的工序尺寸計算。當(dāng)某工序定位基準(zhǔn)，與設(shè)計基準(zhǔn)不符時，需對它的工序尺寸進(jìn)行換算。（ 3）選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具。機(jī)床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理。在成批生產(chǎn)的條件下，一般采用通用機(jī)床和專用工夾具。（ 4）加工余量及工序尺寸與公差的確定。根據(jù)工藝路線的安排，首先應(yīng)確定一個加工表面的各工序加工余量，其工序尺寸公差按經(jīng)濟(jì)精度確定，一個表面的總加工余量則為該表面各工序間加工余量之和。（ 5）切削用量的確定。在機(jī)床、刀具、加工余量等確定的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生用公式計算一二道工序的切削用量，其余各工序的

5、切削用量可由上述手冊中查得。（ 6）畫毛坯圖。在加工余量確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線條繪制，零件的實體尺寸用雙點劃線繪出。比例取1： 1，同時應(yīng)在圖上表出毛坯的尺寸、公差，技術(shù)要求，毛坯制造的分模面、圓角半徑和拔模斜度等（ 7）繪制零件的機(jī)械加工工藝卡片。將前述各項內(nèi)容及各工序簡圖，一并填入規(guī)定的工序卡片上。4工藝裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求學(xué)生在課程設(shè)計中設(shè)計加工給定零件所必須的夾具1 2 套。 具體的設(shè)計內(nèi)容可根據(jù)加工需要由學(xué)生本人提出并經(jīng)指導(dǎo)教師同意后確定。結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體步驟如下：（ 1 ）確定設(shè)計方案，繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖。學(xué)生在確定夾具設(shè)計方案時應(yīng)當(dāng)遵循的原則是：確保加工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)

6、盡量簡單，操作省力高效，制造成本低廉。這四條原則如果單獨拿出來分析，有些是互相矛盾的，而設(shè)計者的任務(wù)，就是要在設(shè)計的實踐中，綜合上述四條，通盤考慮，靈活運用所學(xué)知識，結(jié)合實際情況，注意分析研究，考慮互相制約的各種因素，確定最合理的設(shè)計方案。（ 2）選擇定位元件，計算定位誤差。按照加工精度的高低，需要消除不定度的數(shù)目以及粗精加工的需要，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確的選擇定位元件。選擇好定位元件之后，還應(yīng)對定位誤差進(jìn)行計算。計算結(jié)果如超差時，需要改變定位方法，以減少定位誤差，提高加工精度。有時甚至要從根本上改變工藝路線的安排，以保證零件的加工能順利進(jìn)行。（ 3）計算所需的夾緊力，設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)。為了保證零件裝夾的

7、安全可靠，實際所需的夾緊力應(yīng)比理論夾緊力要大，即應(yīng)對理論夾緊力要以安全系數(shù)K。K 的大小可由有關(guān)手冊中查得，一般K=1.5 2.5 。應(yīng)該指出，由于加工方法，切削刀具以及裝夾方式千差萬別，夾緊力的計算在有些情況下是沒有現(xiàn)成的公式可以套用的，所以需要同學(xué)根據(jù)過去所學(xué)的理論進(jìn)行分析研究，以決定合理的計算方法。夾緊機(jī)構(gòu)的功用就是將動力源的力正確、有效地施加到工件上來。同學(xué)們可以根據(jù)具體情況，選擇并設(shè)計杠桿、螺旋、偏心、絞鏈等不同的夾緊機(jī)構(gòu)，并配合手動、氣動和液動的動力源，將夾具的設(shè)計工作逐步完善起來。（ 4）畫夾具裝配圖。要求按比例1： 1 的比例畫夾具裝配圖。被加工零件在夾具上的位置，要用雙點劃線

8、表示，夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)處于“夾緊”的位置上。a) 注意投影選擇，應(yīng)當(dāng)用最少的投影將夾具的結(jié)構(gòu)完全清楚的表達(dá)出來。因此在畫圖之前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考慮各視圖的配置與安排。b) 所設(shè)計的夾具，不但機(jī)構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)合理。否則會影響工作甚至不能工作。c) 要保證夾具與機(jī)床的相對位置及刀具與夾具的相對位置的正確性。即夾具上應(yīng)具備定位鍵及對刀裝置，這可在有關(guān)夾具設(shè)計手冊中得。d) 運動部件的運動靈活，不能蹩勁和卡死?；剞D(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)定位部件應(yīng)有鎖緊裝置，不能在工 作中自動松脫。e) 夾具的裝配工藝性和夾具零件(尤其是夾具體)的可加工性要好。f) 夾具的運動零部件要有潤滑裝置，排屑要方便。g) 零件的選材，尺寸公差

9、的標(biāo)注以及總裝技術(shù)要求要合理。為便于審查零件的加工工藝性及夾具 的裝配工藝性，從教學(xué)要求出發(fā)，所有零部件不采用簡化法繪制。裝配圖的標(biāo)題欄如下所示序號名稱件數(shù)材料備注圖名比例圖號件數(shù)設(shè)計日期重量共張第張指導(dǎo)日期蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校審核日期5編寫設(shè)計說明書學(xué)生在完成上述全部工作內(nèi)容后，應(yīng)將前述全部工作內(nèi)容依先后順序?qū)懗稍O(shè)計說明書一份。要求字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書應(yīng)以十六開紙書寫，四周留有邊框，并裝訂成冊。三、進(jìn)度安排按教學(xué)計劃規(guī)定，機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計總學(xué)時數(shù)為2 周，其進(jìn)度及時間大致分配如下：序號設(shè)計內(nèi)容天數(shù)(約占比例)1熟悉零件約占8%2選擇加工方案，確定工藝路線、填寫工

10、藝過程綜合 卡片約占30%3工藝裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計約占45%4編寫課程設(shè)計說明書約占10%5準(zhǔn)備及答辯約占7%總計10課程設(shè)計完成后的全部圖紙及說明書應(yīng)有設(shè)計者和指導(dǎo)教師的簽名。未經(jīng)指導(dǎo)教師簽字的設(shè)計, 不能參加答辯。由指導(dǎo)教師組成答辯小組，設(shè)計者本人應(yīng)首先對自己的設(shè)計進(jìn)行510 分鐘的講解，然后進(jìn)行答辯。每個學(xué)生答辯總時間一般不超過20 分鐘。課程設(shè)計成績根據(jù)平時的工作情況，工藝分析深入程度，工藝裝備設(shè)計水平，圖紙的質(zhì)與量，獨立工作能力以及答辯情況綜合衡量，由答辯小組討論評定。答辯成績?yōu)榘俜种啤⒖嘉墨I(xiàn)1 張龍勛，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社，2000， 92機(jī)械制造工藝學(xué)簡明設(shè)計

11、手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，2000， 9，3肖剛，切削用量簡明手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1999， 104肖繼德，機(jī)床夾具設(shè)計，機(jī)械工業(yè)出版社，1990， 85組合機(jī)床設(shè)計手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1989， 76孟憲棟，機(jī)床夾具設(shè)計圖冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1990， 8范例 16000 件 /年；每日1 班。設(shè)計任務(wù)書（ 1）零件毛坯合圖1張（ 2 ）機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片1套（ 3）夾具裝配總圖1張（ 4）夾具零件圖1張（ 5）課程設(shè)計說明書1份機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書題目： 設(shè)計犁刀變速齒輪箱體零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆N 面 6 孔工序的專用夾具原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)班級學(xué)生指

12、 導(dǎo) 教師教研室主任1 年月一、零件的分析（一）零件的作用犁刀變速齒輪箱體是旋耕機(jī)的一個主要零件。旋耕機(jī)通過該零件的安裝平面（即附圖1 零件圖上的N面）與手扶拖拉機(jī)變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個螺栓固定，實現(xiàn)旋耕機(jī)的正確聯(lián)接。N 面上的 4- 13mm孔即為螺栓聯(lián)接孔，2- 10F9 孔為定位銷孔。如圖 2-1 所示， 犁刀變速齒輪箱體2 內(nèi)有一個空套在犁刀傳動軸上的犁刀傳動齒輪5， 它與變速箱的一倒檔齒輪常嚙合（圖中未畫出）。犁刀傳動軸8 的左端花鍵上套有嚙合套4，通過拔叉可以軸向移動。嚙合套 4 和犁刀傳動齒輪5 相對的一面都有牙嵌，牙嵌結(jié)合時，動力傳給犁刀傳動軸8。 其操作過程通

13、過安裝在S 30H9孔中的操縱桿拔叉而得以實現(xiàn)。圖 2-1 犁刀變速齒輪箱傳動示意圖1-左臂殼體2- 犁刀變速齒輪箱體3- 操縱桿 4- 嚙合套 5- 犁刀傳動齒輪6- 軸承 7- 右臂殼體8 犁刀傳動軸9- 鏈輪由附圖 1 得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。該零件上的主要加工面為N 面、 R面、 Q面和 2- 80H7孔。N 面的平面度0.05mm直接影響旋耕機(jī)與拖拉機(jī)變速箱的接觸精度及密封。2- 80H7 孔的尺寸精度、同軸度0.04mm， 與 N面的平行度0.07mm ， 與 R及 Q 面的垂直度0.1mm，以及R

14、相對于Q面的平行度0.055mm，直接影響犁刀傳動軸對N 面的平行度及犁刀傳動齒輪的嚙合精度、左臂殼體及右臂殼體孔軸線的同軸度等。因此，在加工它們時，最好能在一次裝夾下將兩面或兩孔同時 加工出來。2- 10F9 孔的尺寸精度、兩孔距尺寸精度140 0.05 mm以及140 0.05 mm對 R面的平行度0.06mm，影響旋耕機(jī)與變速箱聯(lián)接時的正確定位，從而影響犁刀傳動齒輪與變速箱倒檔齒輪的嚙合精度。由參考文獻(xiàn)1 中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。A93 ) 孔深 102- 10F9(.060R+0.049+0.013 )

15、A-A附圖 1 犁刀變速齒輪箱體二、確定毛坯、畫毛坯零件合圖根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000 件 / 年。通過計算，該零件質(zhì)量約為7kg。由參考文獻(xiàn)5 表 1-4、表 1-3 可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型，又由于箱體零件的內(nèi)腔及2- 80mm孔均需鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。參考文獻(xiàn)1 表 2.3-6 ，該種鑄件的尺寸公差等級CT為 8-10 級，加工余量等級MA為 G級。故取CT為 10 級，MA為 G級。鑄件的分型面選擇通過C基準(zhǔn)孔軸線，且與R面（或Q面）平行的面。澆冒口位置分別位于C基準(zhǔn)孔

16、凸臺的兩側(cè)。參考文獻(xiàn)1 表 2.3-5 ，用查表法確定各表面的總余量如表2-1 所示。表 2-1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（ mm）加工余量等級加工余量數(shù)值（mm）說明R面168G4底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)）Q面168H5頂面降1 級，雙側(cè)加工N面168G5側(cè)面，單側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)）凸臺面106G4側(cè)面單側(cè)加工2- 80mm孔80H3孔降1 級，雙側(cè)加工1 表 2.3-9 可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-2 所示。表 2-2 主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CTN 面輪廓尺寸168-1684N 面輪廓尺寸1684+51774N 面距80mm孔中心尺寸4

17、65512.8凸臺面距80mm孔中心尺寸100+641103.62- 80mm孔 803+3 743.2三、工藝規(guī)程設(shè)計（一）定位基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇：犁刀變速齒輪箱體的N面和2- 10F9 孔既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計基準(zhǔn)，用它們作精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，實現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外， N 面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔（即2- 80mm孔）的毛坯孔與箱體內(nèi)壁作粗基準(zhǔn)：第一，在保證各加工面均有加工余量的前

18、提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；此外還應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)N 面和 2- 10F9 孔，這時可有兩種定位夾緊方案：方案一用一浮動圓錐銷插入一80mm毛坯孔中限制二個自由度；用三個支承釘支承在與Q面相距32mm并平行于Q面的毛坯上，限制三個自由度；再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案適合于大批量生產(chǎn)類型中，在加工N 面及其表面上各孔和凸臺面極其各孔的自動線上采用隨行夾具時用。方案二用一根兩頭帶反錐形（一端的反錐可以取下，以便卸裝工件）的心棒插入2- 80mm毛坯孔中并加緊。粗加工N面時

19、。將心棒至于兩頭V型架上限制四個自由度，再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案雖要安裝一個心棒，但由于下一道工序（鉆擴(kuò)鉸2- 10F9 孔）還要用一根心棒定位，即將心棒至于兩頭的U型槽中限制兩各自由度，故本道工序可不用將心棒數(shù)量就少，因而該方案是可行的。（二）制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度。確定各表面的加工方法如下：N 面：粗車精銑；R 面和Q 面：粗銑精銑；凸臺面：粗銑；2- 80mm孔：粗鏜精鏜；7 級 9 級精度餓未鑄出孔：鉆擴(kuò)鉸；螺紋孔；鉆孔攻螺紋。因 R 面和 Q面有較高的平行度要求，2- 80mm孔較高的同軸度要求，故他們的加工宜采用工序集中的原則，

20、即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來，以保證其精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將N面、R面、Q面及2- 80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又先加工N面后在鏜2- 80mm孔。R面及Q面上的 8N8孔及 4-M12 螺紋孔等次要表面放在最后加工。初步擬訂加工工藝路線如下：工序號工序內(nèi)容鑄造時效涂底漆10粗銑N 面20鉆擴(kuò)鉸2- 10F9 孔 （ 尺寸留精鉸余量） ，孔口倒角1× 45°30粗銑凸臺面40粗銑R面及Q面50粗鏜2- 80mm 孔，孔口倒角1 × 45°60鉆 20mm孔70精銑N 面

21、80精鉸2- 10F9 孔90精銑R面及Q面100精鏜2- 80H7 孔110擴(kuò)鉸S 30H9 球形孔，鉆4-M6 螺紋底孔，孔口倒角1× 45°，攻螺紋4-M6120鉆 4- 13mm孔130刮 4- 22mm平面140鉆 8-M12 螺紋底孔，孔口倒角1× 45°，鉆鉸2- 8N8，孔口倒角1× 45°，攻螺紋8-M12150檢驗160入庫上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序有些問題還值得進(jìn)一步討論。如粗車 N 面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們的慣性較大，平衡較困難；又由于 N 面不是連續(xù)的圓環(huán)面，

22、車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削，容易引起工藝系統(tǒng)的振動，故改用銑削加工。工序 40 應(yīng)在工序30 前完成，使R面和Q 面在粗加工后有較多的時間進(jìn)行自然時效，減少工件受力變形和受熱變形對2- 80mm孔加工精度的影響。精銑 N 面后， N 面與 2- 10F9 孔的垂直度誤差難以通過精鉸孔糾正，故對這兩孔的加工改為擴(kuò)鉸，并在前面的工序中預(yù)留足夠的余量。4- 13mm孔盡管是次要表面，但在鉆擴(kuò)鉸2- 10F9 孔時，也將4- 13mm孔鉆出，可以節(jié)約一臺鉆床和一套專用夾具，能降低生產(chǎn)成本，而且工時也不長。同理， 鉆孔工序也應(yīng)合并到擴(kuò)鉸球形孔工序中。這組孔在精鏜孔后加工，容易保證其軸線與2- 80H7孔軸線的位

23、置精度。工序 140 中工步太多，工時太長，考慮到整個生產(chǎn)線的節(jié)拍，應(yīng)將8-M12 螺孔的攻螺紋作另一道工序。修改后的工藝線路如下：序號工序內(nèi)容簡要說明鑄造時效消除內(nèi)應(yīng)力涂底漆防止生銹10粗銑N 面先加工基準(zhǔn)面20鉆擴(kuò)鉸2- 10F9 孔至9F9， 孔口倒角1× 45°鉆 4-13留精擴(kuò)鉸余量30粗銑R面及Q面先加工面40銑凸臺面后加工孔50粗鏜2- 80 孔，孔口倒角1× 45°粗加工結(jié)束60粗銑N面精加工開始70粗?jǐn)U鉸2- 10F9 孔，并提高精度至2- 10F7提高工藝基準(zhǔn)精80精銑R面及Q面先加工面90精鏜2- 80H7 孔后加工孔100鉆 2-

24、 孔，擴(kuò)鉸S 30H9球形孔，鉆4-M6 螺紋底孔，孔口倒角1× 45°，攻螺紋4-M6-6H次要表面在后面加工110刮 4- 22mm平面120鉆 8-M12 螺紋底孔，孔口倒角1× 45°，鉆鉸2- 8N8， 孔口倒角1× 45 °130攻螺紋8-M12-6H工序分散，平衡節(jié)拍140檢驗150入庫工藝文件詳見附表1、附表2。四、夾具設(shè)計本次設(shè)計的夾具為第20 道工序 鉆擴(kuò)鉸 2- 10F9 孔、 孔口倒角1 × 45°， 鉆 4- 13mm孔夾具。該夾具適用于Z3025 搖臂鉆。1. 確定設(shè)計方案這道工序所加工

25、的孔均在N 面上，且與N 面垂直。按照基準(zhǔn)重合原則并考慮到目前只有N 面經(jīng)過加工， 為避免重復(fù)使用粗基準(zhǔn)，應(yīng)以 N 面定位。 又為避免鉆頭引偏，4- 13mm孔應(yīng)從N面鉆孔， 且 2- 9F9孔是盲孔，也只能從N 面加工，這就要求鉆孔時N 面必須朝上。這給裝夾工件帶來了一定的困難。從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以N 面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定, 可靠，也容易實現(xiàn)。待夾緊后將夾具反轉(zhuǎn)180°， N 面就能朝上，滿足加工要求。這個翻轉(zhuǎn)過程可以借助于標(biāo)準(zhǔn)的臥式回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)。夾具以夾具體安裝面和定位孔、定位銷定位，用T 型槽螺栓連接。工件以 N 面在夾具上定位，限制了三個自

26、由度，其余三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？方案 1 在 2- 80H7的B孔內(nèi)插入一削邊銷限制一個移動自由度；再以 B 孔內(nèi)側(cè)面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結(jié)構(gòu)也很簡單。但由于B 孔和其內(nèi)側(cè)面均為毛坯面，又因結(jié)構(gòu)原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。方案 2 見附圖2，用一根兩頭帶反錐形的心棒插入2- 80mm毛坯孔中并夾緊。將心棒兩端的軸頸放入兩 U 形槽中定位，限制一個移動自由度和一轉(zhuǎn)動自由度。此外以2-80 毛坯孔的兩內(nèi)側(cè)面在自定心結(jié)構(gòu)上定位

27、，限制一個移動自由度。這種方案定位可靠，夾緊也很方便，用一鉸鏈壓板壓在工件R80mm外圓上即可。本道工序與前道粗銑N 面共用一根心棒，這根“隨行心棒”在銑完 N 后立即連同工件一同轉(zhuǎn)入本道工序，其間不得重新卸裝心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否則將違背粗基準(zhǔn)一般只用一次的原則而影響N面各孔與2- 80mm孔軸線的位置精度。本道工序的夾具因要回轉(zhuǎn)，若采用氣動或液壓夾緊，則氣管或油管會妨礙操作，故選用手動夾緊，使夾具簡單，操作方便。夾具體零件圖參考文獻(xiàn)1 李洪主編。機(jī)械加工工藝手冊。北京：北京出版社，19902 孟少農(nóng)主編。機(jī)械加工工藝手冊第一卷。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19913 東北重型

28、機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編。機(jī)床夾具設(shè)計手冊。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 19904 王紹俊主編。機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19975 鄭修本，馮冠大主編。機(jī)械制造工藝學(xué)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19916 劉友才，肖繼德主編。機(jī)床夾具設(shè)計。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991零件圖D1342- 10F9(+00.0014)39 孔深 10R168 +00.150.055Q工藝過程卡機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零 （部） 件圖號產(chǎn)品名稱旋 耕 機(jī)零（部）件名稱犁刀變速齒輪箱體共（2）頁第（ 1 ） 頁材料牌號HT200毛坯種類鑄 件毛坯外型尺寸177mm× 168

29、mm× 150mm每毛坯可制件數(shù)1每臺件數(shù)1備 注工 序 號工 序 名 稱工序內(nèi)容車 間工 段設(shè)備工藝裝備工時準(zhǔn) 終單 件鑄造鑄時效熱涂底漆表10粗銑N 面金 工X52K專用銑夾具20鉆擴(kuò)鉸2- 10F9 孔至2- 9F9， 孔口倒角1× 45°金 工Z3050專用鉆夾具鉆 4- 13 mm孔30粗銑R及Q面金 工組合機(jī)床專用銑夾具40銑凸臺面金 工X52K專用銑夾具附表 1 機(jī)械加工工藝過程卡片描 圖50粗鏜2- 80 mm孔，孔口倒角1× 45°金 工組合機(jī)床專用鏜夾具60精銑N 面金 工X62W專用銑夾具描 校70精擴(kuò)鉸2- 10 F9

30、孔至2- 10 F7金 工Z3025專用鉆夾具80精銑R及Q面金 工組合機(jī)床專用銑夾具90精鏜2- 80H7孔金 工組合機(jī)床專用鏜夾具底 圖 號100鉆 20mm孔，擴(kuò)鉸30H9球形孔，鉆 4-M6螺紋底孔金 工Z3025專用鉆夾具并孔口倒角1× 45°，攻螺紋4-M6-6H裝 訂 號110刮 4- 22mm平面金 工Z3025專用鉆夾具120鉆 8-M12 螺紋底孔并孔口倒角1× 45°，鉆、鉸2- 8N8，金 工Z3025專用鉆夾具孔口倒角1 × 45°設(shè)計（日期）審核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會簽 （日 期）標(biāo) 記處 數(shù)更改文件號簽

31、 字日 期標(biāo) 記處 數(shù)更改文件號簽 字日 期附表1 （續(xù)）機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零（部）件圖號產(chǎn)品名稱旋 耕 機(jī)零（部）件名稱犁 刀 變 速 齒 輪 箱 體共（ 2） 頁第（ 2） 頁標(biāo) 記處 數(shù)更改文件號簽字日 期標(biāo) 記處 數(shù)更改文件號簽 字日 期附表 2 機(jī)械加工工序卡片機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零（部）件圖號產(chǎn)品名稱旋耕機(jī)零（部）件名稱犁刀變速 齒輪箱體共 （ 13） 頁第（1）頁車間工序號工序名稱材料牌號10粗銑N 面HT200毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可 制作件數(shù)每臺件數(shù)2N鑄件177mm×150mm1681 mm×180 .0 ±5 .744設(shè)備名稱設(shè)

32、備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)立式銑床X52K1夾具編號夾具名稱切削液粗銑N面夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時準(zhǔn) 終單件工 步 號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速 r/min切削速度m/min進(jìn)給量mm/r切削 深度mm進(jìn) 給 次 數(shù)工步工時機(jī) 動輔 助1粗銑N 面專用銑夾具11874.123.51描 圖隨行心棒 200 mm可轉(zhuǎn)位面銑刀描 校技術(shù)要求范例 2 設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計舉例一、零件的分析（一）零件的作用題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉（見附圖1） ， 它位于傳動軸的端部。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零39 0.

33、027件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個 39 0.010的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件 65 外圓內(nèi)為 50 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動力之用。（二）零件的工藝分析萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：1 以 39 孔為中心的加工表面0. 0270這一組加工表面包括：兩個 39 0.010的孔及其倒角，尺寸為118 0.07直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。其中，主要加工表面為 392以 50 花鍵孔為中心的加工表面0. 027的與兩個孔 39 0.010相垂0.0270.010 的兩

34、用個孔。0.039這一組加工表面包括：5 0 0 十六齒方齒花鍵孔， 55 階梯孔，以及 65 外圓表面和M601 的外螺紋表面。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：1 )2)50390.0390.0270 花鍵孔與 39 0.010二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100: 0.2 ；二孔外端面對 39 孔垂直度公差為0.1 ；3)500.0390花鍵槽寬中心線與 39 中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為2?。對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用加具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為45 鋼。考慮到汽車在運行中要經(jīng)

35、常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000 件，已達(dá)大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（ 1 ）粗基準(zhǔn)的選擇。對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準(zhǔn)是完全合理的。但對本零件來說，如果以 ?65 外圓（或?62 外

36、圓）表面作基準(zhǔn)（四點定位），則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不同加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，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為粗39 0.027V 形塊支承這基準(zhǔn)），現(xiàn)選取叉部兩個? 39 0.010 孔的不加工外輪廓表面作為基準(zhǔn)，利用一組共兩個短0.027兩個 ? 39 0.010 外圓輪廓作主要定位面，以消除XXYY四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在 ?65 外圓柱面上，用以消除ZZ 兩個自由度，達(dá)到完全定位。（ 2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計

37、基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。（三）制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，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。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序車外圓 ?62 ，?60 ，車螺紋M60× 1 。工序兩次鉆孔并擴(kuò)鉆花鍵底孔?43 ，锪沉頭孔?55 。工序倒角 5× 30?。工序鉆Rc1/8 底孔。工序拉花鍵孔。工序粗銑?39二孔端面。工序精銑?39二孔端

38、面。工序鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸兩個?39 孔至圖樣尺寸并锪倒角2× 45°。工序鉆 M8底孔?6.7 ，倒角120 °。工序攻螺紋M8，Rc1/8。工序沖箭頭。工序檢查。2. 工藝路線方案二工序粗銑?39 二孔端面。工序精銑?39 二孔端面。工序鉆?39 二孔。（不到尺寸）工序鏜 ?39 二孔。（不到尺寸）工序精銑 ?39 二孔，倒角2 × 45 °。工序車外圓 ?62 ，?60 ，車螺紋M60× 1 。工序鉆、鏜孔?43 ，并锪沉頭孔?55 。工序倒角 5 × 30 °。工序鉆Rc1/8 底孔。工序拉花鍵孔。工序鉆

39、M8底孔 ?6.7 ，倒角120 °。工序螺紋M8，Rc1/8 。工序沖箭頭。工序檢查。3. 工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以花鍵孔為中心的一組表面，然后以此為基面加工?39二孔；而方案二則與此相反，先是加工?39 孔，然后再以此二孔為基準(zhǔn)加工花鍵孔及其外表面。兩相比較可以看出，先加工花鍵孔后再以花鍵孔定位加工?39 二孔，這時的位置精度較易保證，并且定位及裝夾都比較方便。但方案一中的工序雖然代替了方案二中的工序、，減少了裝夾次數(shù)，但在一道工序中要完成這么多工作，除了選用專門設(shè)計的組合機(jī)床（但在成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合

40、機(jī)床）外，只能選用轉(zhuǎn)塔車床，利用轉(zhuǎn)塔頭進(jìn)行加工。而轉(zhuǎn)塔車床目前大多選、用于粗加工，用來在此處加工?39 二孔是不合適的，因此決定將方案二中的工序、移入方案一，改為兩道工序加工。具體工藝過程如下：工序車外圓 ?62 ，?60 ，車螺紋M60× 1 。粗基準(zhǔn)的選擇如前所述。工序兩次鉆孔并擴(kuò)鉆花鍵底孔?43 ，锪沉頭孔?55 ，以?62 外圓為定位基準(zhǔn)。工序倒角5× 30?。工序鉆 Rc1/8 錐螺紋底孔。工序拉花鍵孔。工序粗銑?39二孔端面，以花鍵孔及其端面為基準(zhǔn)。工序精銑?39二孔端面。工序鉆孔兩次并擴(kuò)孔?39 ?？字翀D樣尺寸并锪倒角2× 45°。工序精鏜

41、并細(xì)鏜?39 二孔，倒角2 × 45 °。工序、的定位基準(zhǔn)均與工序相同。工序鉆 M8底孔?6.7 ，倒角120°。工序攻螺紋M8，Rc1/8 。工序沖箭頭。工序檢查。以上加工方案大致看來還是合理的。但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求? 以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在?39 兩個孔其端面加工要求上。圖樣規(guī)定：?39 二孔中心線應(yīng)與?55 花鍵孔垂直，垂直度公差為100: 0.2 ； ?39 二孔與其外端面應(yīng)垂直，垂直度公差為0.1 。由此可以看出：因為?39 二孔的中心線要求與?55 花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量?39 孔時應(yīng)以花鍵孔為基

42、準(zhǔn)。這樣做，能保證設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合。在上述工藝路線制訂中也是這樣做了的。同理，?39 二孔與其外端面的垂直度（0.1 ）的技術(shù)要求在加工與測量時也應(yīng)遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中沒有這樣做：?39 孔加工時，以?55 花鍵孔定位（這是正確的）；而?39 孔的外端面加工時，也是以?55 定位的。這樣做，從裝夾上看似乎比較方便，但卻違反了基準(zhǔn)重合的原則，造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說，當(dāng)?39 二孔的外端面以花鍵孔為基準(zhǔn)加工時，如果兩個端面與花鍵孔中心線已保證絕對平行的話（這是很難的）。那么由于種種原因?39 二孔中心線與花鍵孔仍有100: 0.2 的垂直度公差，則?39 孔

43、與其外端面的垂直度誤差就會很大，甚至?xí)斐沙疃鴪髲U。這就是由于基準(zhǔn)不重合而造成的惡果。為了解決這個問題，原有的加工路線可仍大致保持不變，只是在 ?39 二孔加工完了以后，再增加一道工序：以?39 孔為基準(zhǔn)，磨?39 二孔外端面。這樣做，可以修正由于基準(zhǔn)不重合造成的加工誤差，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾較方便的特點。因此，最后的加工路線確定如下：工序車端面及外圓?62 ，?60 并車螺紋M60× 1 。 以兩個叉耳外輪廓及?62 外圓為粗基準(zhǔn)，選用C620-1 我式車床并加專用夾具。工序鉆、擴(kuò)花鍵孔?43 ，并锪沉頭孔?55 。以?62 外圓為基準(zhǔn)，選用C365L 轉(zhuǎn)塔車床。工序

44、內(nèi)花鍵孔5 × 30?倒角。選用C620-1 車床加專用夾具。工序鉆錐螺紋Rc1/8 底孔。選用Z525 立式鉆床及專用鉆模。這里安排鉆Rc1/8 底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時為消除回轉(zhuǎn)自由度而設(shè)置的一個定位基準(zhǔn)。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉部外輪廓消除回轉(zhuǎn)自由度。工序拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)底孔、?55 端面及Rc1/8 錐螺紋底孔定位，選用 L6120 臥式拉床加工。工序粗銑 ?39 二孔端面，以花鍵孔定位，選用X63 臥式銑床加工。工序鉆、擴(kuò) ?39 二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z535 立式鉆床加工。工序精、細(xì)鏜?39 二孔。選用T740 型臥式金剛鏜床及專用夾具

45、加工以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。工序磨 ?39 二孔端面，保證尺寸118 0.07 ，以?39 孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。工序鉆叉部四個M8螺紋底孔并倒角。選用Z525立式鉆床及專用夾具加工，以花鍵孔及孔?39 定位。工序攻螺紋 4-M8 及 Rc1/8 。工序沖箭頭。工序檢查。以上工藝過程詳見附表1 “機(jī)械加工工藝過程卡片”。三 、夾具設(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)計第道工序粗銑 ? 39mm二孔端面的銑床夾具。本夾具將用于X63式銑床。刀具為兩把高速鋼鑲齒三面刃銑床，對工作的兩個端面同時進(jìn)行加工。（一

46、）問題的提出本夾具主要用來粗銑?39mm二孔的兩個端面，這兩個端面對39 孔及花鍵都有一定的技術(shù)要求。但加工本道工序時，?39 孔尚未加工，而且這兩個端面在工序還要進(jìn)行磨加工。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)試驗率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。（二）夾具設(shè)計4. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，? 39m二孔端而應(yīng)對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設(shè)計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線。為了使位誤差為零，應(yīng)該選擇以花鍵定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過于復(fù)雜，因此這里只選用以花鍵孔定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過于復(fù)雜，因此這里選用以花鍵孔為主要定位

47、基面。為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把鑲齒三面刃銑刀對兩個?39 孔端面同時進(jìn)行加工。同時，為了縮短輔助時間，準(zhǔn)備采用氣動夾緊。5. 切削力及夾緊力計算刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，?225，Z=203.28 )Cf px Ffzy F euFzd qoFN Fe =40 ，（在加工面上測量其中： CF =650， P =3.1 ， xF=1.0 ， fZ =0.08 ，yF =0.72 ，F(xiàn) =0 , z=20u F=0.86 ， do=225 ， qF =0.86 ，F(xiàn)=1456(N)當(dāng)用兩把刀銑削時，=2F=2912（N）水平分力：=1.1=32.3(N)垂直分力：=0.3=873（N）在計

48、算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=。其中：為基本安全系數(shù)1.5 ；為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 ；為刀具鈍化系數(shù)1.1 ；為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 。 =K =1.5 × 1.1 × 1.1 × 1.1 × 3203=6395（ N）選用氣缸一斜一斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，楔角a=10?，其結(jié)構(gòu)形式選用型，則擴(kuò)力比i=3.42為克服水平切削力，實際加緊力N應(yīng)力N（+） =KN=其中 及 為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，=0.25 。則N=12790（ N）氣缸選用?100 。當(dāng)壓縮空氣單位壓力P=0.5Mpa 時，氣缸推力為390N。由于已知斜楔機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比i=3.42 ，故由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為=3900i=3900 × 3.42=13338（N）