機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 機械工程系 專 業(yè) 機制、模具、機電、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 機械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工藝及夾具設(shè)計，進行了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的下一個教學(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)容及步驟 1 對零件進行工藝分析 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)計基準等進行分析。 （ 3）零件的材質(zhì)，熱處理及工藝性進行分析。 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)濟合理。 3零件的機械加工工藝路線。 （ 1）制訂工藝路線。在對零件進行分析的基礎(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，進行必要的工序尺寸計算。當(dāng)某工序定位基準，與設(shè)計基準不符時，需對它的工序尺寸進行換算。 （ 3）選擇機床及工、夾、量、刃具。機床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟合理。在成批生產(chǎn)的條件下，一般采用通用機床和專用工夾具。 （ 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)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)標準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行。 （ 3）計算所需的夾緊力，設(shè)計夾緊機構(gòu)。 為了保證零件裝夾的安全可靠，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)的理論進行分析研究，以決定合理的計算方法。 夾緊機構(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，要用雙點劃線表示，夾緊機構(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)完全清楚的表達出來。因此在畫圖之前，應(yīng)當(dāng)仔細考慮各視圖的配置與安 排。 b)所設(shè)計的夾具，不但機構(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，尺寸公差的標注以及總裝技術(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、進度安排 按教學(xué)計劃規(guī)定，機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 準備及答辯 約占 7% 總計 10 四、設(shè)計成績的考核 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)計進行 510 分鐘的講解，然后進行答辯。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?參考文獻 1張龍勛，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書，機械工業(yè)出版社， 2000， 9 2機械制造工藝學(xué)簡明設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社， 2000， 9， 3肖剛，切削用量簡明手冊，機械工業(yè)出版社， 1999， 10 4肖繼德，機床夾具設(shè)計，機械工業(yè)出版社， 1990， 8 5組合機床設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社， 1989， 7 6孟憲棟，機床夾具設(shè)計圖冊，機械工業(yè)出版社， 1990， 8 范例 1 設(shè)計任務(wù)書 機械制造工藝 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械加工工藝規(guī)程及鉆 N 面 6 孔工序的專用 夾具 內(nèi)容： （ 1）零件 毛坯合圖 1 張 （ 2）機械加工工藝規(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 原始資料： 該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng) 6000 件 /年；每日 1 班。 班 級 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教師 教研室主任 200 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的一個主要零件。旋耕機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。其操作過程通過安裝在 S 30H9 孔中的操縱桿拔叉而得以實現(xiàn)。 1 2 3 4 56 7 8 9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 （二）零件的工藝分析 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 直接影響旋耕機與拖拉機變 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 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 05.0140 mm 以及 05.0140 mm 對 R 面的平行度 0.06mm，影響旋耕機與變速箱聯(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 1中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 10295R8061225S 3 0 H 9 （ ）+ 0 . 0 5 2055 30C3 . 23 . 2 AA0 . 1 A0 . 5 A F 8 N 8 （ ） 深 1 2- 0 . 0 0 3- 0 . 0 2 54 - M 1 2 - 6 HF孔 深 2 8R5R14R5R12421 3 43.21 2. 51 .6R125 0 5 0 4718102 8 N 8 （ ） 深 1 2- 0 . 0 0 3- 0 . 0 2 5D0 . 1 B0 . 5 R B D孔 深 2 84 - M 1 2 - 6 H 2 24-22锪平其余?20D4 6 0 . 0 5N3.22R5512305 0 5 0 （ R 9 5 ）R 4 72- 1 0 F 9 （ ）+ 0 . 0 4 9+ 0 . 0 1 3 孔 深 1 0G1400.05+0.1-0.51421217140660.208016821161 1 5 0 . 1 401 4 2+ 0 . 1 501 6 80 . 5 N G4- 133.2R Q0 . 0 5 50.06R31 80 H7 （ ）+0.03003.20.07 N 0.10 R 0.10 Q0.04 A-B23BB14921616R50.04 A-B 80 H7 （ ）+0.0300 3.2R8R590380-0.1BC508881+10B 向A-A5088C 向81+10D 向 旋轉(zhuǎn)0.5 C4- M 6 - 6 H 深 1 2孔 深 1 4R8284450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 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 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基準孔凸臺的兩側(cè)。 參考文獻 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 168 G 4 底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） Q 面 168 H 5 頂面降 1 級，雙側(cè)加工 N 面 168 G 5 側(cè)面，單側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） 凸 臺 面 106 G 4 側(cè)面單側(cè)加工 2- 80mm 孔 80 H 3 孔降 1 級，雙側(cè)加工 由參考文獻 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 CT N 面輪廓尺寸 168 - 168 4 N 面輪廓尺寸 168 4+5 177 4 N 面距 80mm 孔中心尺寸 46 5 51 2.8 凸臺面距 80mm孔中心尺寸 100+6 4 110 3.6 2- 80mm 孔 80 3+3 74 3.2 三、工藝規(guī)程設(shè)計 （一）定位基準的選擇 精基準的選擇：犁刀變速齒輪箱體的 N 面和 2- 10F9 孔既是裝配基準，又是設(shè)計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”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：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，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)能保證定位準確、夾緊可靠。 最先進行機械加工的表面是精基準 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。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到的經(jīng)濟精度。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 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，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 80 精鉸 2- 10F9 孔 90 精銑 R 面及 Q 面 100 精鏜 2- 80H7 孔 110 擴鉸 S 30H9 球形孔，鉆 4-M6 螺紋底孔，孔口倒角 1 45，攻螺紋 4-M6 120 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-M12 150 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，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 先加工基準面 20 鉆擴鉸 2- 10F9 孔至 9F9，孔口倒角 1 45鉆 4-13 留精擴鉸余量 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 粗擴鉸 2- 10F9 孔，并提高精度至 2- 10F7 提高工藝基準精 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-孔，擴鉸 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 這道工序所加工的孔均在 N 面上，且與 N 面垂直。按照基準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，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)過程可以借助于標準的臥式回轉(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，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。 324404020202011156060252584921 2 21 4 0202136306073201 0 060204078791321221471371521622-?386- 8 銷孔（配件）1 4 2 1 4 218 344040160160220206 . 31.6 1 5 +0.01800 . 0 1 B0 . 0 1 A其余2 - M 1 62 3 . 56 6 0 . 0 20.020.05BA181 1 51.61.66 . 31 . 60 . 0 3 A+0.0214- 3001 2 - N 6 深 1 6孔 深 2 02- 22+0.02100 . 0 3 A1 0 - M 6 深 1 4孔 深 1 6302B6.31.63801 7 03 0 440400.0401420.0401 4 0 0 . 0 0 41 4 0 0 . 0 4 0R2031.550.02R202051 . 61 . 62 6 60+0.025450.01B45+0.01300.01B146技術(shù)要求1 . 未 鑄 造 圓 角 R 2 - R 3 ；2 . 所 有 螺 孔 锪 9 0 錐 孔 至 螺 紋 外 徑 ；3 . 去 毛 刺 、 銳 邊 倒 鈍 ；4 . 熱 處 理 ： 時 效 1 8 0 - 2 0 0 H B S ；5 . 材 料 ： H T 2 0 0 。附圖 2 夾具體零件圖 參考文獻 1 李洪主編。機械加工工藝手冊。北京：北京出版社， 1990 2 孟少農(nóng)主編。機械加工工藝手冊 第一卷。北京：機械工業(yè)出版社， 1991 3 東北重型機械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編。機床夾具設(shè)計手 冊。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1990 4 王紹俊主編。機械制造工藝設(shè)計手冊。北京：機械工業(yè)出版社， 1997 5 鄭修本，馮冠大主編。機械制造工藝學(xué)。北京：機械工業(yè)出版社， 1991 6 劉友才，肖繼德主編。機床夾具設(shè)計。北京：機械工業(yè)出版社， 1991 零件圖 10295R8061225S 3 0 H 9 （ ）+ 0 . 0 5 2055 30C3 . 23 .2 AA0 . 1 A0 . 5 A F 8 N 8 （ ） 深 1 2- 0 . 0 0 3- 0 . 0 2 54 - M 1 2 - 6 HF孔 深 2 8R5R14R5R12421 3 43.21 2. 51 .6R125 0 5 0 4718102 8 N 8 （ ） 深 1 2- 0 . 0 0 3- 0 . 0 2 5D0 . 1 B0 . 5 R B D孔 深 2 84 - M 1 2 - 6 H 2 24-22锪平其余?20D4 6 0 . 0 5N3.22R5512305 0 5 0 （ R 9 5）R 4 72- 1 0 F 9 （ ）+ 0 . 0 4 9+ 0 . 0 1 3孔 深 1 0G1400.05+0.1-0.51421217140660.208016821161 1 5 0 . 1 401 4 2+ 0 . 1 501 6 80 . 5 N G4- 133.2RQ0 . 0 5 50.06R工藝過程卡 附表 1 機械加工工 藝過程卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型 號 零（部） 件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 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 168mm 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 組合機床 專用銑夾具 描圖 40 銑凸臺面 金工 X52K 專用銑夾具 50 粗鏜 2- 80 mm 孔，孔口倒角 1 45 金工 組合機床 專用鏜夾具 60 精銑 N 面 金工 X62W 專用銑夾具 描校 70 精擴鉸 2- 10 F9 孔至 2- 10 F7 金工 Z3025 專用鉆夾具 80 精銑 R 及 Q 面 金工 組合機床 專用銑夾具 90 精鏜 2- 80H7 孔 金工 組合機床 專用鏜夾具 底圖號 100 鉆 20mm 孔，擴鉸 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） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附表 1（續(xù)） 機械加工工序卡 片 產(chǎn)品型 號 零（部）件 圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零（部）件 名稱 犁刀變速齒輪箱體 共（ 2）頁 第（ 2）頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 177mm 168mm150mm 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 準終 單件 130 攻螺紋 8-M12-6H 金工 Z3025 專用攻螺紋夾具 140 檢驗 檢 150 人庫 描圖 描校 底圖號 裝訂號 ， 設(shè)計（日 期） 審核（日 期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文 件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文 件號 簽字 日期 . 附表 2 機械加工工序卡片 機械加工工序卡 片 產(chǎn)品型號 零（部） 件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零（部） 件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共（ 13）頁 第（ 1）頁 47.50.0824N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) 鑄件 177mm 168mm 150mm 1 1 設(shè) 備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件 數(shù) 立式銑床 X52K 1 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 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 粗銑 N 面 專用銑夾具 118 74.1 2 3.5 1 描圖 隨行 心棒 200 mm 可轉(zhuǎn)位面銑刀 描校 底圖號 裝訂號 設(shè)計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 324404020202011156060252584921 2 21 4 0202136306073201 0 060204078791321221471371521622-?386- 8 銷孔（配件）1 4 2 1 4 218 344040160160220206 . 31.6 1 5 +0.01800 . 0 1 B0 . 0 1 A其余2 - M 1 62 3 . 56 6 0 . 0 20.020.05BA181 1 51.61.66 . 31 . 60 . 0 3 A+0.0214- 3001 2 - N 6 深 1 6孔 深 2 02- 22+0.02100 . 0 3 A1 0 - M 6 深 1 4孔 深 1 6302B6.31.63801 7 03 0 440400.0401420.0401 4 0 0 . 0 0 41 4 0 0 . 0 4 0R2031.550.02R202051 . 61 . 62 6 60+0.025450.01B45+0.01300.01B146技術(shù)要求1 . 未 鑄 造 圓 角 R 2 - R 3 ；2 . 所 有 螺 孔 锪 9 0 錐 孔 至 螺 紋 外 徑 ；3 . 去 毛 刺 、 銳 邊 倒 鈍 ；4 . 熱 處 理 ： 時 效 1 8 0 - 2 0 0 H B S ；5 . 材 料 ： H T 2 0 0 。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 027.0010.039 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 這一組加工表面包括：兩個 027.0010.039 的孔及其倒角，尺寸為 0 07.0118 的與兩個孔 027.0010.039 相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加工表面為 027.0010.039 的兩用個孔。 2以 50花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 50 0.0390 十六齒方齒花鍵孔， 55 階梯孔，以及 65 外圓表面和M60 1 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） 50 0.0390 花鍵孔與 027.0010.039 二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為 100:0.2； （ 2） 39 二孔外端面對 39孔垂直度公差為 0.1 ； （ 3） 50 0.0390 花鍵槽寬中心線與 39 中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為 2。 由以上分析可知， 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)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?；孢x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)無法正常進行。 （ 1）粗基準的選擇。對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準是完全合理的。但對本零件來說，如果以 65 外圓（或 62 外圓）表面作基準（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；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基準），現(xiàn)選取叉部兩個 027.0010.039 孔的不加工外輪廓表面作為基準，利用一組共兩個短 V 形塊支承這兩個 027.0010.039 外圓輪廓作主要定位面，以消除 YYXX 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，達到完全定位。 （ 2）精基準的選擇。主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，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 二孔端面。 工序 鉆、擴、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 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機床）外，只能選用轉(zhuǎn)塔車床，利用轉(zhuǎn)塔頭進行加工。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 。粗基準的選擇如前所述。 工序 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔 43 ，锪沉頭孔 55 ，以 62 外圓為定位基準。 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。 工序 精銑 39 二孔端面。 工序 鉆孔兩次并擴孔 39 ?？字翀D樣尺寸并锪倒角 2 45。 工序 精鏜并細鏜 39 二孔，倒角 2 45。工序、的定 位基準均與工序相同 。 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)以花鍵孔為基準。這樣做，能保證設(shè)計基準與工藝基準相重合。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，但卻違反了基準重合的原則，造成了不必要的基準不重合誤差。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 孔與其外端面的垂直度