制定摇臂的加工工艺设计铣64两端面的铣床夹具.docx

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制定摇臂的加工工艺设计铣64两端面的铣床夹具

哈尔滨理工大学

机械制造技术基础课程设计

课程设计说明书

设计题目：

制定摇臂的加工工艺，设计铣64两端面的铣床家具

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

系主任：

设计日期：

2011年11月28日至2012年12月16日

目录

课程设计目的……………………………………………………………………2

零件作用………………………………………………………………………3

零件的工艺分析………………………………………………………………3

确定毛坯的制造形式………………………………………………………4

基面的选择…………………………………………………………………5

制定工艺路线………………………………………………………………5

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………………5

确定切削用量及毛坯尺寸的确定………………………………………5

专用夹具设计………………………………………………………………5

设计主旨………………………………………………………………7

（二）夹具设计………………………………………………………………7

（三）课程设计心得体会……………………………………………………8

（四）参考文献………………………………………………………………8

机械制造技术基础课程设计任务书

设计题目：

制定摇臂的加工工艺，设计铣64两端面的铣床家具

设计要求：

1、中批生产；

2、选用通用设备；

3、采用手动加紧机构；

设计内容：

1、绘制加工工件图，计算机绘图；

2、制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡。

3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；

4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写；

5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。

序言

机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、。

技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的操作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。

由于知识能力有限，设计有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

课程设计的目的

工艺综合课程设计旨在继承前期先修基础课程的基础上，让我们完成一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下：

1.在结束机械制造技术等前期课程的学习之后，通过本次设计使我们所学到的知识得到巩固和加深，培养我们全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。

2.通过设计提高我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术材料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的材料，并学会结合生产实际正确使用这些材料。

3.通过设计使我们树立了正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。

4.通过编写设计说明书，提高我们的技术文件整理能力、写作及编辑排版能力，为我们将来编写专业技术及科研论文打下基础。

一、零件的分析

（一）零件的作用

摇臂的功用是将推杆和凸轮传来的运动和作用力 改变方向传给气门使其开启。

（二）零件的工艺分析

摇臂材料是HT20，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，脆性高，不适合磨削，该工件共有两组加工面，它们相互之间有一定的位置要求，在确定摇臂的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差，夹紧力的方向和作用点的选择应使夹紧变形尽量小，对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，加以热处理工序，以减少变形对加工精度的影响，现分述如下：

1.Φ38mm孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

Φ38mm的孔及其倒角，尺寸为64mm的上下两平面，还有M8的螺纹孔，及宽为12mm的键槽，其主要加工表面为Φ38mm的孔。

2.Φ10mm的孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：

Φ10mm的孔，尺寸为26mm的上下端面，且Φ10mm的孔和Φ38mm孔中心线距离尺寸为92mm。

由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的相互位置精度要求，在根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料为HT20，且此零件结构外形简单，考虑到零件的工作状况，摇臂在摆动过程中承受很大的弯矩，因此应有足够的强度和刚度以及较小的质量。

摇臂由锻钢、可锻铸球、球墨铸铁或铝合金制造。

摇臂是一个双臂杠杆，以摇臂轴为支点，两臂不等长。

短臂端加工有螺纹孔，用来拧入气门间隙调整螺钉。

长臂端加工成圆弧面，是推动气门的工作面。

应该选用铸件，以保证零件的可靠性，由于零件是中批生产，且零件轮廓尺寸不大，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不用采用费用高，生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用钢模铸造，它有较高的生产效率，对保证加工质量有利，也可满足毛坯质量要求。

（二）基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺规程问题百出，严重会导致生产无法进行。

1.粗基准的选择

按照粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工的表面时，则应以加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准，现取ф64mm的孔的不加工轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个V形块支承这Φ64mm孔的外轮廓，作为主要定位面，以消除Z向和Y向移动和转动的共5个自由度，再用一定位面消除X向移动自由度，达到完全定位。

2.精基准的选择

精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸计算。

（三）制定工艺路线

制定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保证，在生产纲领以确定为中批生产的条件下，可采用万能机床配以通用夹具，并尽量使工序集中提高生产效率，除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。

在工艺路线的拟定过程中应遵循的原则为：

（1）基准先行按照“先基面后其他”的顺序，先加工精基准面，在已加工出的精基准面为定位基准，安排其他表面的加工。

（2）先粗后精按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要表面进行粗加工，半精加工和精加工。

（3）先主后次先考虑主要加工面，再考虑次要加工表面。

次要表面的加工，通常从加工方便与经济角度出发安排的，次要表面和主要表面之间往往有相互位置精度要求，常常要求主要表面加工以后，以主要表面定位加工。

（4）先面后孔当零件有较大的平面可以做为定位基准时，先将其加工出来，在以面定位加工孔，这样可以保证定位准确、稳定。

（5）关键工序对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适当提前。

在一般情况下，主要表面的精加工或光整加工应放在最后阶段进行。

具体工艺路线方案如下：

工序一:

正火热处理，以消除内应力，细化晶粒

工序二：

粗铣ф38mm孔的端面

工序三：

粗铣ф10mm孔的端面

工序四：

调质热处理，获得均匀细密的回火索氏体，提高其综合力学性能

工序五：

精铣ф38mm孔的端面

工序六：

精铣ф10mm孔的端面

工序七：

钻、扩、精铰Φ38mm孔至图样尺寸并铣倒角2x45

工序八：

钻、扩、精铰Φ10mm孔至图样尺寸

工序九：

钻Φ38mm孔部M8mm螺纹孔并倒角

工序十：

攻螺纹M8mm

工序十一：

在Φ38mm孔内部粗铣b为12mm的键槽

工序十二：

精铣b为12mm的键槽

工序十三：

终检

零件的加工面有端面，内孔，和槽，以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，以上工艺过程详见附表1机械加工工艺规程卡片和附表2机械加工工序卡片。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定

“摇臂”零件材料为HT20，生产类型为中批生产，可采用钢模铸造。

加工余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层厚度，在确定工序间加工余量时，应遵循的两个原则：

（1）加工余量尽量小，以缩短加工时间，提高效率，降低制造成本，延长机床刀具使用寿命。

（2）加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、位置公差和表面粗糙度要求，工序公差不应超出经济加工精度范围，本工序的余量应大于上下工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度。

具体如下：

1.内孔Φ38

其精度要求为IT7，参照《机械制造工艺手册》确定工序尺寸及加工余量为：

钻孔：

Φ24

钻孔：

Φ362Z=12mm

扩孔：

Φ37.72Z=1.7mm

精镗：

Φ37.92Z=0.2mm

细镗：

Φ382Z=0.1mm

2.内孔Φ10

其精度要求为IT8，参照《机械制造工艺手册》确定工序尺寸及加工余量为：

钻孔：

Φ8

扩孔：

Φ9.72Z=1.7mm

精镗：

Φ9.92Z=0.2mm

细镗：

Φ102Z=0.1mm

3.Φ38孔外端面的加工余量

根据《平面加工余量》表得：

粗铣是加工余量取2Z=4mm,精铣时加工余量取2Z=1mm.

4.Φ10孔外端面的加工余量

根据《平面加工余量》表得：

粗铣是加工余量取2Z=4mm,精铣时加工余量取2Z=1mm.

5.宽为12的键槽的加工余量

根据《平面加工余量》表得：

粗铣是加工余量取2Z=6mm,精铣时加工余量取2Z=1mm

（五）确定切削用量及基本工时

（1）工序二及工序三为粗铣，所以根据表《铣削速度推荐值》选取铣削速度v=15m/min在由表《进给量推荐值》选取进给量f=0.20mm/z,

采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d=225mm,齿数z=20,则

N=1000v/лd=1000·15/л·225（r/min）

=21.3r/min

现选用X63卧式铣床，取n=37.5r/min

工作台每分钟进给量F=f·Z·n

=0.20·20·37.5

=150mm/min

粗铣时铣刀的行程:

L=2L’+2L’’=128+52=180mm

则工时为t=180/F=180/150=1.2min

（2）工序五及工序六为精铣，所以根据表《铣削速度推荐值》选取铣削速度v=20m/min在由表《进给量推荐值》选取进给量f=0.15mm/z,

精铣时，工作台每分钟进给量F=f·z·n

=0.15·20·37.5

=112.5r/min

得精铣工时:

t’=180/112.5=1.6min

（3）工序七：

钻ф38孔

取进给量f=0.35mm/r,v=14.5mm/r,且需要进行扩铰时其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时进给量和切削速度关系分别为：

F=（1.2~1.8）fV=（1/2~1/3）v

令F=1.4f=0.49mm/r根据机床性能选取F为0.5mm/r

V=0.5v=7.25m/min

N=1000V/Лd=60.4r/min

取N=60r/min

所以钻孔工时：

t=35/60·0.5=1.1min

（4）工序八：

钻ф10孔

取进给量f=0.30mm/r,v=12m/min

令F=1.5f=0.45mm/r

V=1/3v=4m/min

N=1000V/Лd=127.4r/min

取N=125r/min

得钻孔工时：

t’=22/0.30·125=5.9min

（5）工序九：

钻M8螺纹孔

工件材料为HT20铁，硬度200HBS。

孔的直径为8mm。

加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ7，选用Φ7的麻花钻头。

攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。

切削深度

：

进给量

，取

切削速度

，取

由式（2.1）机床主轴转速

：

，取

实际切削速度

：

被切削层长度

：

刀具切入长度

：

刀具切出长度

：

走刀次数为1

攻M8×1.5的螺纹

机床：

Z535立式钻床

刀具：

细柄机用丝锥（

）

进给量

：

由于其螺距

因此进给量

切削速度

，取

由式（2.1）机床主轴转速

：

，取

丝锥回转转速

：

取

实际切削速度

：

三．专用夹具设计

机床夹具是在机械加工中使用的一种工艺设备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧，通过定位使各被加工工件在夹具中占据一正确加工位置，通过夹紧，克服加工中存在的这种作用力，使这一正确位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。

为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具，专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一道工序设计的，由于不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便，按实际需要可采用各种省力机构、动力装置、防护装置、分度装置等，因此专用夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率。

专用夹具通常由使用厂根据设计要求自行设计与制造，制造周期较长，当生产的产品或工艺过程变更时往往无法继续使用，故此类夹具只适合在产品固定工艺过程稳定的批量生产中使用。

夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发挥、延伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量有很大的影响。

在其设计时应注意一下问题：

1.所设计的专用夹具应当既保证加工经度又能保证生产工序的节拍，特别是批量生产中的夹具，应设法缩短加工时间和辅助时间。

2.夹具的操作应简单方便、安全省力，必要时可以设计和配置安全防护装置。

3.能保证夹具一定的使用寿命和较低制造成本。

4.适当提高夹具的通用化和标准化程度，选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短生产周期和降低制造成本。

5.应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。

根据设计题目，设计铣ф38孔两端面的铣床夹具，本夹具将用于X63卧式铣床。

（一）设计主旨

本夹具主要用来铣ф38孔两端面，加工本工序时，ф38孔尚未加工，为提高加工效率，刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣刀，对工件的两个面同时进行加工，同时，为了缩短辅助时间，准备采用手动夹紧装置。

（二）夹具设计

3.定位基准面的选择

由零件图可知，ф38孔与ф10孔有平行度要求，所以选择中间连接部分为设计基准。

2切削力和夹紧力的计算

F=CFaxFpfyFzanFez/（dqFonwF）

式中，CF=650,ap=2.1mm,xF=1.0,fz=0.08min,yF=0.72,ae=40mm,nF=0.86,do=290.5mm,qF=0.8,wF=0,z=20,所以

F=1235N

3.定位误差分析

一批零件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上占据的位置不可能完全一致，以至使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因为工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量称为定位误差，用ΔD表示，主要包括基准不重合和基准位移误差，本夹具的定位元件为两个V形块，且采用活动式。

4.夹具设计及操作的简要说明

本夹具采用手动夹紧，本工序为铣削加工，V形块对中性能好，且采用活动式，能使工件的定位基准面保持和V形块两斜面的对称面平行度，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。

四．课程设计心得体会

紧张而又辛苦的三周课程设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。

“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

说实话，课程设计真是有点累。

然而，当我已着手清理自己的设计成果，仔细回味这三个周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。

虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，令我有一种“春眠方觉晓”的感悟。

通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。

课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有两次因为不小心我计算出错，只能好不情愿的重来。

但一想起老师平时对我们的耐心教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些心小的失误而出现的令世人震惊的事故，我不禁时刻提心自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。

这次课程设计使我在工作作风上得到一次难得的磨练。

短短的三周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正的如此匮乏，自己综合应用所学的专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。

想到这里我真的有点心急了。

老师却对我说，这说明课程设计确实是你有了收获了。

老师的亲切勉励像春雨注入我的心田，使我更加自信了。

最后，我要衷心的感谢老师。

使您的严厉批评唤醒了我，使您的敬业精神感动了我，是您的谆谆教导启发了我，是您的殷切期望鼓舞了我。

我感谢老师您今天又为我增添了一副坚硬的翅膀。

五．参考文献

1、艾兴，肖诗刚主编，切削用量简明手册。

北京：

机械工业出版社，1994

2、李益民主编，机械制造工艺设计简明手册。

北京：

机械工业出版社，1994

3、哈尔滨工业大学，上海工业大学主编，机床夹具设计。

上海：

上海科学技术出版社，1983

4、李洪主编。

机械加工工艺手册。

北京：

北京出版社，1990

5、王绍俊主编，机械制造工艺简明手册。

北京：

机械工业出版社，1987

6、赵家齐编，机械制造工艺学课程设计指导。

北京:

机械工业出版社，1994