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課程設(shè)計論文
論文題目：頂桿套零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具
班 級：
專 業(yè)：
學生姓名：
指導教師：
日 期:
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差合
與測量等多方面的知識。
頂桿套零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(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)計中注意改進。
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(論文)題目：
頂桿套零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計使用的原始資料及設(shè)計技術(shù)要求
（1）頂桿套零件工作圖，附圖見后一頁
（2）完成該零件的機械加工工藝設(shè)計
（3）完成指定工序的專用夾具設(shè)計（指定鉆孔的底孔鉆削鉆床夾具的設(shè)計）
（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) 繪制頂桿套體零件工作圖
（9）編制頂桿套加工工藝過程卡
(10) 撰寫課程設(shè)計說明書
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…………………………………………………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………………………………4
三 夾具設(shè)計…………………………………………………… 8
3.1夾具設(shè)計概述……………………………………………8
3.2方案設(shè)計…………………………………………………9
3.3定位基準的選擇…………………………………………9
3.4切削力及夾緊力計算……………………………………9
3.5定位誤差分析……………………………………………10
3.6導向裝置設(shè)計……………………………………………10
3.7夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………11
總 結(jié)………………………………………………………………13
致 謝………………………………………………………………14
參考文獻 …………………………………………………………15
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(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，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(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)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。
頂桿套零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。正確地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，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
頂桿套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，因為頂桿套與整個機體連接，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、動載荷。
1.2 零件的工藝分析
頂桿套有3個加工面他們有位置度要求。這三個加工面的分別為：
1，以底面為基準的加工面，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，這組面包括M12-6H
3：以直徑為8的圓為基準的加工孔。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計
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，加工工藝過程中會問題百出。
粗基準的選擇：對頂桿套這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要。以零件的上端面加工平面作為粗基準。選取已加工的內(nèi)圓為精基準。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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：下料
工序Ⅱ：車右端面
工序Ⅲ：粗車外圓Φ20；
工序Ⅳ：精車外圓Φ20
工序Ⅴ：銑頭部圓弧達到尺寸
工序Ⅵ：鉆孔Φ8
工序Ⅶ：鉆孔Φ8.5
工序VIII：攻絲M12-6H
工序IX：質(zhì)檢
工序X：入庫
方案二
工序Ⅰ：下料
工序Ⅱ：車右端面
工序Ⅲ：粗車外圓Φ20；
工序Ⅳ：精車外圓Φ20
工序Ⅴ：銑頭部圓弧達到尺寸
工序Ⅵ：鉆孔Φ8
工序Ⅶ：攻絲M12-6H
工序VIII：鉆孔Φ8.5
工序IX：質(zhì)檢
工序X：入庫
工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一加工的時間在一個定位的情況下，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：下料
工序Ⅱ：車右端面
工序Ⅲ：粗車外圓Φ20；
工序Ⅳ：精車外圓Φ20
工序Ⅴ：銑頭部圓弧達到尺寸
工序Ⅵ：鉆孔Φ8
工序Ⅶ：鉆孔Φ8.5
工序VIII：攻絲M12-6H
工序IX：質(zhì)檢
工序X：入庫
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
頂桿套零件材料為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、 頂桿套的底面
由于頂桿套底面要與其他接觸面接觸，所以要進行車，其加工余量為3mm。
3、頂桿套的孔直徑為8、8.5孔毛坯為實心?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，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，其余量為Z=3mm
2.5 確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ：下料
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，因為尺圓弧面沒有精度要求，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,則實際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
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，因為尺圓弧面沒有精度要求，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,則實際切削速度V c=3.14×80×480/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=480/(300×10)=0.16mm/z。
5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=(12+25)/480=0.054min。
工序III：鉆孔
鉆孔、
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
其他的車床，銑床的計算如上，在此不在累述
工序III：鉆M12的孔底孔
鉆M12螺紋底孔
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當
鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.80，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步II：攻絲M12
攻螺紋M12mm 。
按機床選取，則
機動時 ，，
攻M12孔
第三章：夾具設(shè)計
3.1概述
在機床對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要
保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構(gòu)使工件
正確位置固定不動，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
往比較費時間，并且操作復雜，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)計專用夾具就顯得非常必要。
3.2方案設(shè)計
方案設(shè)計是夾具設(shè)計的第一步，也是夾具設(shè)計關(guān)鍵的一步，方案
設(shè)計的好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就
會造成不能滿足工件加工要求，或加工精度不能達到設(shè)計要求，因
此必須慎重考慮。
設(shè)計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，力爭造價低
3.3定位基準的選擇
我們采用已經(jīng)加工好的孔及其端面作為定位基準，孔和端面
共限制5個自由度，這樣還有一個旋轉(zhuǎn)的自由度沒有限制，為了保證空
間工件定位準確，我們需要限制6個自由度，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個自由度就限制完了。
3.4切削力和夾緊力的計算
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，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊力計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。
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，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。能提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。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間，提高了勞動生產(chǎn)率。
夾緊力的計算:因采用的是手動夾具故夾緊力無須計算。
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） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動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。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點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)當能滿足定位要求。
由資料[10]《機床夾具設(shè)計手冊》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)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.6 導向裝置設(shè)計
因為我們所加工的孔是螺紋孔，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，查機床夾具設(shè)計手冊知，快換鉆套的結(jié)構(gòu)和具體尺寸如下
3.7夾具設(shè)計及操作說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，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行鉆削加工面，因此工件的主要受力是鉆削力，因為鉆削力是向下的，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)計即將結(jié)束了，時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，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
[1] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1980。
[2] 張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。
[3] 李慶壽。機床夾具設(shè)計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。
[4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。
[5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W技術(shù)出版社，2544。
[6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］?；瘜W工業(yè)出版社，2544。
[7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。
[8] [周永強，高等學校課程設(shè)計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。
[9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1987。
[10] 王光斗，王春福。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］。上?？茖W技術(shù)出版社，2542。
[11] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學。機床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上?？茖W技術(shù)出版社，1984。
[12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。
[13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。
[14] [王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊[M]，上?？茖W技術(shù)出版社，2540。
[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2545：4-17。
[16] Machine Tools N.chernor 1984.
[17] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.
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