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目錄
一．序言 ……………………………………. 2
二．零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……. 2
三．選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖.. 4
四．選擇加工方法，制定工藝路線…………... 5
五．工序設計 ………………………………… 6
六．確定切削用量及基本時間 ……………… 7
七．夾具設計………………………………… 11
八．設計小結………………………………… 12
九．參考文獻………………………………… 13
序言
機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造技術機車和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。
由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。
一．零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的杠桿。它位于車床制動機構中，主要起制動作用。杠桿一端與制動帶連接，另一端通過剛球與齒條軸的凸起（或凹槽）相接觸，當離合器脫開時，齒條軸與杠桿下端接觸，是起逆時針方向擺動，將制動帶拉緊；當左右離合器中任一個接合時，杠桿都順時針方向擺動，使制動帶放松，從而達到制動的目的。
2.零件的工藝分析
所加工零件立體圖，零件圖如下圖所視
從零件圖上可以看出，主要加工表面可以分為四個部分。
1． Ф25mm的圓柱內(nèi)表面，加工時要保證Ф25 + 00.023的0.023公差要求，以及表面粗糙度Ra1.6，表面要求較高。
2． 連桿的支撐底板底面，粗糙度要求Ra3.2,同時保證連桿的高度30mm。
3． 連桿上端面及下端側面；上端面40×30mm,粗糙度要求Ra3.2,同時保證與Ф25mm的圓柱軸線的距離90mm；下端側面保證尺寸17mm，粗糙度要求Ra6.3；離Ф25mm的圓柱軸線45mm的側面粗糙度要求Ra12.5。
4． 鉆孔及攻螺紋孔；上端面2×M6，保證尺寸10mm、20mm,沉頭錐角120°，粗糙度要求Ra6.3；M8的螺紋孔，锪Ф14×3mm的圓柱孔，粗糙度Ra3.2；鉆下端Ф12.7 + 00.1的錐孔，保證公差要求，以及中心線與Ф25mm的圓柱軸線的距離60 mm粗糙度要求Ra6.3。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
3.零件的生產(chǎn)類型
依設計題目知：Ｑ＝２０００臺／年，n=1件／臺，結合生產(chǎn)實際，備產(chǎn)率α和廢品率β分別取為１０％和１％。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領Ｎ＝２０００×１×（１+１０％）×（１+１％）＝２２２２件／年
零件是機床的杠桿，質量為０.８５kg,查表２-１可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
二．選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖
１.選擇毛坯
該零件材料為ＨＴ２００，考慮到零件的結構以及材料，選擇毛坯為鑄件，由于零件年產(chǎn)量為２２２２件，屬于批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用金屬型鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度以及節(jié)省材料上考慮，是合理的。
２.確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差
參見本書第五章第一節(jié)，灰鑄鐵的公差及機械加工余量按表５-３和表５-４確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。
（１） 鑄件機械加工余量等級 該值由鑄件的成型方法和材料確定，成型方法為金屬型鑄造，材料為灰口鑄鐵，確定加工余量等級為Ｄ～Ｆ。
（２） 鑄件尺寸公差 根據(jù)表５-３毛坯鑄件的基本尺寸處于１００～１６０之間，而鑄件的尺寸公差等級取為８級，取鑄件的尺寸公差為１.８mm。
３.確定機械加工余量
根據(jù)查得的毛坯的加工余量等級為Ｄ～Ｆ，以及鑄件的尺寸，定鑄件的機械加工余量為１.５mm。
４.確定毛坯尺寸
根據(jù)成型零件的基本尺寸，以及確定的機械加工余量和鑄件的尺寸公差確定毛坯的尺寸為基本尺寸加上２.４mm。
５.確定毛坯尺寸公差
根據(jù)表５-３毛坯的尺寸公差等級去為８級，確定尺寸公差為１.８mm。
６.設計毛坯圖
毛坯圖如下圖所視。
三.選擇加工方法，制定工藝路線
1.定位基準的選擇
本零件是帶孔的桿狀零件，孔是其設計基準，在銑削零件的三個平面以及鉆孔的時侯，都應以孔為定位基準，避免基準不重合誤差的產(chǎn)生，在銑削底面時應該以不需要加工的面為粗定位基準。
2.零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有端面，內(nèi)孔，螺紋孔，其中端面有一個大底面和二個小端面，內(nèi)孔有φ25mm和φ12.7mm各一個孔，螺紋孔有M6和M8各一個。材料為灰鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求，參考本指南有關資料，其加工方法選擇如下。
（1） 大底面 據(jù)表面粗糙度3.2，考慮加工余量的安排，根據(jù)表5-16選用先粗銑后半精銑的方法加工。
（2） 25mm的孔 根據(jù)表面粗糙度，選公差等級為IT8，根據(jù)表5-15選用先鉆后擴再粗鉸再精鉸的加工方法。
（3） 端面一 據(jù)表面粗糙度6.3，根據(jù)表5-16采用銑削的加工方法，銑一刀。
（4） 12.7mm的孔 根據(jù)表5-15選用鉆削的加工方法。
（5） 端面二 根據(jù)表面粗糙度3.2，根據(jù)表5-16選用先粗銑后半精銑的加工方法。
（6） M6螺紋孔 根據(jù)螺紋的加工方法，選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。
（7） M8螺紋孔 根據(jù)螺紋的加工方法，選用先鉆后倒角再攻絲的加工方法。
3.制定工藝路線
根據(jù)該零件的結構以及需要選用的定位基準，按照先加工基準面，以及先粗后精的的原則，該零件應先加工大底面，再鉆孔，再加工其他表面的方法，具體工藝路線如下：
工序Ⅰ：以不需要加工的底面為粗基準，銑削另一個底面。
工序Ⅱ：以銑削過的底面和直徑45的外圓表面定位，鉆直徑25的孔。
工序Ⅲ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，銑削端面一，保證長度30mm的尺寸。
工序Ⅳ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，鉆削直徑12.7的孔。
工序Ⅴ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，銑削端面二，保證長度90mm的尺寸。
工序Ⅵ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，加工M6的螺紋孔。
工序Ⅶ：以銑削過的底面和鉆削后的孔和一個支撐為定位，加工M8的螺紋孔。
四.工序設計（工序40，50，80）。
1． 選擇加工設備與工藝裝備
(1).選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。
a) 工序40是粗銑。
工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用立式銑床。根據(jù)零件外廓尺寸，精度要求，選用X51式立式銑床即能滿足要求。
b) 工序50是鉆、擴孔,80是鉆孔、锪孔、攻螺紋。
由于加工面位置分散，表面粗糙度數(shù)值要求不同，因而選擇Z535鉆床。
(2).選擇夾具
本零件結構不規(guī)則，不易進行裝夾、定位，故工序40，50，80均選擇專用夾具。
(3).選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。
a) 工序40銑端面時，在立式銑床上加工，所以選擇端銑刀。按表查得，選用鑲齒套式面銑刀根據(jù)零件加工尺寸，所選銑刀直徑D＝32mm，齒數(shù)Z＝4。材料選擇硬質合金鋼。
b) 工序50鉆孔時，選擇高速鋼麻花鉆頭d＝12mm，長度L＝102mm，齒數(shù)Z＝3。材料選擇高速鋼。
c) 工序80鉆孔時，選擇高速鋼麻花鉆頭d＝7mm，長度L＝150mm，齒數(shù)Z＝3。材料選擇高速鋼。
d) 工序50擴孔時，選擇高速鋼錐柄擴孔鉆的d=12.7mm, 長度L＝102mm，齒數(shù)Z＝3。材料選擇高速鋼。
e) 工序80锪孔時，選擇帶導柱直柄平底锪鉆。直徑d＝14mm，d1=6.6mm，長度L＝150mm。材料選擇高速鋼。
f) 工序80攻螺紋時，根據(jù)螺紋公稱直徑選擇M8絲錐，直徑d＝10mm，長度L＝72mm，螺距P＝1.25。
(4).選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn)，一般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，參考有關資料，選擇如下。
a) 選擇加工平面所用量具。
銑端面，選擇讀數(shù)值0.02，測量范圍0～150游標卡尺。
b) 選擇加工孔所用量具。
Φ12.7mm孔經(jīng)過鉆，擴兩次加工，選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍5～30的內(nèi)徑千分尺。M8×6H螺紋經(jīng)過鉆,锪孔，攻螺紋加工，鉆,锪孔時選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍5～30的內(nèi)徑千分尺，攻螺紋時選擇螺紋塞規(guī)進行測量。
2． 確定工序尺寸
本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見下表。
（mm）
加工表面
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/μm
粗
半精
粗
半精
粗
半精
端面
3
14mm
Ra6.3
Φ12.7mm孔
12
0.7
Φ12
Φ12.7
Ra12.5
Ra6.3
M8螺紋底孔
7
Φ7
Φ14×3沉頭孔
Φ14
Φ14
M8螺紋
1.6
M8
四． 確定切削用量及基本時間
工序40 粗銑鋼球孔端面
1.切削用量
本工序為銑，已知加工材料為HT200，鑄件；機床為X51式立式銑床，工件裝夾在專用夾具上。
（1）確定背吃刀量aP 本工序加工余量aP=3mm。
（2）確定每齒進給量fz 本工序要求加工表面粗糙度為Ra≤6.3μm，側面表面粗糙度為Ra≤12.5μm，于是取每轉進給量fr=0.6mm/r，則fz=fr/z=0.15mm/z
（3）選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.5mm，刀具壽命為180min
（4）確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量fM
當壽命為180min，d0/z=32/4=8，aP=3mm，fz=0.15mm/z時，v=90m/min，n=1000r/min，fM=316mm/min。其修正系數(shù)為kMv= kMn= kMfn=0.89
Kkrv= kkrn= kkrfn=1.1
所以v=91m/min n=1100r/min fM=309.4mm/min
根據(jù)X51立式銑床說明書選擇
n=1225r/min fM=300mm/min
則實際切削速度和每齒進給量為
v=94.3m/min fz=0.14mm/z
2.基本時間
經(jīng)計算平面銑削長度為30mm，入切量及超切量取銑刀直徑的一半。
故銑削該平面的基本時間為
Ti= (30+15)/300=9s
工序50 加工φ12.7×4.4盲孔
本工序為鉆，已知加工材料為HT200，鑄件；機床為Z535立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。
1).確定粗加工Φ12.7mm孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
鉆孔粗加工雙邊余量12mm，顯然ap＝12/2＝6mm。
Ⅱ. 確定進給量f
根據(jù)表5-127，在高速鋼鉆頭鉆孔時，麻花鉆直徑為φ12mm,進給量f＝0.31～０.39mm/r，選擇進給量為0.32mm/r。
Ⅲ. 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵，后刀面最大磨損限度0. 5～0.8，取值為0.6。根據(jù)表5-130, φ5.８mm高速鋼鉆頭平均壽命T＝20min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,鉆孔時切削速度的計算公式
其中＝9.5，＝12mm， T＝20min，m＝0.125，＝2.9mm，Xv＝0，
fz＝0.32，＝0.55，＝0.25，＝0.75×0.84。
計算得：v＝12.3m/min。
2).確定擴Φ12.7mm孔的切削用量。所選刀具為高速鋼擴刀。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
擴孔雙邊余量0.7mm，顯然ap＝0.7/2＝0.35mm。
Ⅱ. 確定進給量f
根據(jù)表5-128，在高速鋼擴孔時，加工材料為灰鑄鐵，擴刀直徑為φ12.7mm,進給量f＝0. 5～0.6mm/r，選擇進給量為0.5mm/r。
Ⅲ. 選擇擴刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼擴刀加工灰鑄鐵，后刀面最大磨損限度0. 4～0.6，取值為0.5。根據(jù)表5-130, φ12.7mm擴刀加工灰鑄鐵平均壽命T＝60min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,擴孔時切削速度的計算公式
其中＝15.6，＝12.7mm， T＝60min，m＝0.3，＝0.1mm，Xv＝0.1，
fz＝0.5，＝0.5，＝0.2，＝0.75×0.84。
計算得：v＝12.5m/min。
2.基本時間
(1).確定粗加工Φ12.7mm孔的基本時間
根據(jù)表2-26，鉆孔的基本時間為
其中＝60°，，＝1~4＝2mm，D＝12mm，＝4.4mm，
f＝0.32mm/r，n＝10.5r/s。
計算得：T＝5.5s。
(2).確定擴Φ12.7mm孔的基本時間
根據(jù)表2-26，擴孔的基本時間為
其中＝60°，，＝4.4mm，D＝12.7mm，＝5.8，
＝9mm，f＝0.5mm/r，n＝10.5r/s。
計算得：T＝6.3s。
工序80 鉆沉頭孔及攻螺紋
本工序為鉆，已知加工材料為HT200，鑄件；機床為Z535立式鉆床，工件裝夾在專用夾具上。
1．切削用量
(1).確定粗加工M8螺紋底孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
鉆孔粗加工雙邊余量6.4mm，顯然ap＝6.4/2＝3.2mm。
Ⅱ. 確定進給量f
根據(jù)表5-127，在高速鋼鉆頭鉆孔時，麻花鉆直徑為
φ6.4mm,進給量f＝0.27～０.33mm/r，選擇進給量為0.3mm/r。
Ⅲ. 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼鉆頭粗加工灰鑄鐵，后刀面最大磨損限度0. 5～0.8，取值為0.6。根據(jù)表5-130, φ6.4mm高速鋼鉆頭平均壽命T＝20min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,鉆孔時切削速度的計算公式
其中＝9.5，＝6.4mm， T＝20min，m＝0.125，＝2.9mm，Xv＝0，
fz＝0.3，＝0.55，＝0.25，＝0.75×0.84。
計算得：v＝12.7m/min。
(2).確定锪孔的切削用量。所選刀具為帶導柱直柄平底锪鉆。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
锪孔雙邊余量6mm，顯然ap＝6/2＝3mm。
Ⅱ. 確定進給量f
根據(jù)表5-128，在高速鋼鉸刀鉸孔時，加工材料為灰鑄鐵，锪刀直徑為φ14mm,進給量f＝0. 5～0.6mm/r，選擇進給量為0.5mm/r。
Ⅲ. 選擇锪刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表5-130, 高速鋼锪刀加工灰鑄鐵，后刀面最大磨損限度0. 4～0.6，取值為0.5。根據(jù)表5-130, φ14mm锪刀加工灰鑄鐵平均壽命T＝60min。
Ⅳ. 確定切削速度v
根據(jù)表2-13,锪孔時切削速度的計算公式
其中＝15.6，＝14mm， T＝60min，m＝0.3，＝0.1mm，Xv＝0.1，
fz＝0.5，＝0.5，＝0.2，＝0.75×0.84。
計算得：v＝8.3m/min。
(4).確定攻M8螺紋的切削用量。所選刀具為M8絲錐。
Ⅰ. 確定背吃刀量ap
攻M8螺紋雙邊余量1.3mm，顯然ap＝1.3/2＝0.65mm。
Ⅱ. 確定進給量f
根據(jù)表5-127，攻M8螺紋時，加工材料為灰鑄鐵，進給量為0.3mm/r。
Ⅲ. 確定切削速度v
根據(jù)表5-142，螺紋直徑8mm，螺距1.25，加工灰鑄鐵，查表得v＝8m/min。
2.基本時間
(1).確定粗加工M8螺紋底孔的基本時間
根據(jù)表2-26，鉆孔的基本時間為
其中＝60°，，＝1~4＝2mm，D＝6.4mm，＝20mm，
f＝0.3mm/r，n＝10.5r/s。
計算得：T＝10s。
(2).確定锪M8螺紋底孔的基本時間
根據(jù)表2-26，锪孔的基本時間為
其中＝60°，，D＝14mm，＝6.6mm，
＝3mm，f＝0.5mm/r，n＝6.67r/s。
計算得：T＝5.3s。
(3).確定攻M8螺紋的基本時間
根據(jù)表2-30，攻螺紋的基本時間為
其中＝(1~3)P，＝（2~3）P，P＝1.25，＝18mm，f＝0.3mm/r，n＝6.67r/s，i＝1。
計算得：T＝28.5s。
五． 夾具設計
本夾具是工序60在。所設計的夾具裝配圖如圖1-1所示，零件圖如圖1-2所示。
(1).定位方案
工件以端面及φ25mm內(nèi)孔及一支承定位，采用一面一孔一支承定位方案。其中端面限制3個自由度，以φ32mm內(nèi)孔放置定位軸限制2個自由度，以φ10mm的支承限制1個自由度。
(2).夾緊機構
根據(jù)零件的定位方案、加工方法、生產(chǎn)率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用螺旋壓板夾緊機構，通過擰緊右側夾緊螺母15使工件夾緊，有效提高了工作效率。手動螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計算。
(3).對刀裝置
采用對刀塊對刀。選用JB/T 8031.3-1999直角對刀塊，
(4).夾具與機床連接元件
采用夾具體座耳結構與機床連接，用T形螺栓固定。
(5).夾具體
由于是銑夾具，需安裝定位元件來確定夾具在工作臺面上的位置，定位鍵，還需設計座耳與機床連接。
(6).使用說明
安裝工件時，先將工件定位孔裝入定位軸，安裝開口墊圈，用夾緊螺母擰緊，夾緊元件。
定位時，將鉆模板撥下，通過調(diào)整支承釘，調(diào)整加工位置，以保證銑面時的位置精度，調(diào)整好后用鎖緊螺母1固定。
(7). 結構特點
該夾具結構簡單，操作方便，容易鑄成，加工定位方便，利于銑面加工。
七．設計小結
通過本次設計過程，我對機械制造技術基礎，機械制造裝備設計和大部分專業(yè)課知識進行了復習，加深了對專業(yè)課知識的認識，同樣了解到了自己在知識實際運用方面的不足。在設計中，我通過查尋各種資料，結合所學知識，在老師的指導下掌握了夾具設計的過程方法，更加深該了機械行業(yè)需要嚴謹態(tài)度的認識。本次設計對以后的專業(yè)課設計，畢業(yè)設計都起到了很大的作用，同樣為以后工作打下了基礎。
八．參考文獻
機械制造技術基礎課程設計指南 主編：崇凱 化學工業(yè)出版社
機械設計課程設計手冊 主編：吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社
機床夾具圖冊 主編：孟憲棟 劉彤安 機械工業(yè)出版社
金屬切削機床夾具設計手冊 上海柴油機廠工藝設備研究所編
機械工業(yè)出版社
機械制造裝備設計 主編：李慶余 張佳 機械工業(yè)出版社
機械制造工程原理 主編：馮之敬 清華大學出版社
機械加工工藝師手冊 主編：楊叔子 機械工業(yè)出版社
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