1 1 踏腳桿的工藝分析及生產類型的確定 1.1 踏腳桿的技術要求 按表形式將該踏腳桿的全部技術要求列表中 踏腳桿零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差 (mm) 公差及精度等級 表面粗糙度 Ra (m) 踏腳桿中間孔左端面 250084.0IT10 12.5 踏腳桿左端孔左端面 205.05.0 GB1804-C 12.5 踏腳桿中間孔右端面 250 084.0 IT10 12.5 踏腳桿左端孔右端面 205.05.0GB1804-C 12.5 16mm孔 16 11.00 IT11 6.3 8mm孔 8 5.05.0GB1804-C 6.3 踏腳桿中間孔上端面 195.05.0GB1804-C 12.5 M6-6螺紋孔 5 008.00IT6 3.2 4.5mm孔 5.4 3.03.0GB1804-C 12.5 沉孔 9.6 90 - IT11 12.5 線型尺寸極限偏差數(shù)值表 2 1.2 審核 踏腳桿 的工藝性 分析零件圖可知， 踏腳桿 中間、左端孔兩端面和中間孔上端面均要求切削加工；另外，該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；由此可見，該零件的工藝性較好。 1.3 確定 踏腳桿 的生產類型 零件的生產綱領：年產 50000件，屬于大批量生產。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 由于該 踏腳桿 在工作過程中要承受一定載荷，為增強 踏腳桿 的強度和韌性，獲得纖維組織，毛坯選用鑄件，由于該 踏腳桿 的輪廓尺寸較大，且形狀不規(guī)范不易采用鍛造加工。該零件生產類型屬大批生產，為提高生產率和鑄件精度，以采用機器造型方法制造毛坯。毛坯的撥模斜度為 5。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量 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。 2.2.1 公差等級 由于踏腳桿的功用和技術要求。加工面的線性尺寸的未注公差為 GB1804-C 2.2.2 鑄 件的尺寸公差及加工余量 踏腳桿 鑄造毛坯尺寸公差及加工余量 項目 /mm 機械加工余量 /mm 尺寸公差 /mm 備注 寬 度 19 2.5 2.4 - 厚度 25 2.5 2.4 - 3 厚度 20 2.5 2.4 - 孔徑 16 2.5 3.0 - 中心距 50 2.5 4.0 - 2.2.3 毛坯設計 2.2.3.1 確定圓角半徑 鑄造圓角為 2-3mm。 2.2.3.2 確定拔模斜度 拔模模斜度為： 5。 2.2.3.3 確定分模位置 選擇在主視圖中心平面 為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。 2.2.2.4 確定毛坯的熱處理方式 材料為灰鑄鐵， 熱處理的目的是：通過改善鑄鐵的基體組織來提高鑄件的性能。 熱處理的方式為： 1.因為踏腳桿結構形狀復雜，要進行消除內應力的退火處理 (又稱人工時效 )。 2.灰鑄鐵的表層及一些薄截面處易產生白口 ,需進行退火處理。 2.2.2.5 繪制踏腳桿鑄造毛坯簡圖 由 踏腳桿 鑄造毛坯尺寸公差及加工余量 表所得出的結果，繪制毛坯見圖如下： 4 3擬定踏腳桿工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再 確定粗基準。 3.1.1 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，把踏腳桿中間孔 16mm 孔和其左端面作為精基準，零件上的很多表面都可以采用他們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則， 16mm 孔的軸線是設計基準，選其作精基準定位加工踏腳桿左端孔兩端面和 4.5mm孔，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工面的垂直度要求和被加工孔的垂直度要求，即遵循了“基準重合”原則 。 3.1.2 粗基準的選擇 以踏腳桿中間、左端孔右端面為主要的定位粗基準，以兩個孔外圓表面為輔助粗基準。 3.2 表 面加工方法的確定 根據(jù) 踏腳桿 零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表 ： 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方案 踏腳桿中間孔左端面 IT10 12.5 粗銑 半精銑 踏腳桿左端孔左端面 GB1804-C 12.5 粗銑 半精銑 踏腳桿中間孔右端面 IT10 12.5 粗銑 半精銑 踏腳桿左端孔右端面 GB1804-C 12.5 粗銑 半精銑 16mm孔 IT11 6.3 擴孔 8mm孔 GB1804-C 6.3 鉆孔 -鉸 踏腳桿中間孔上端面 GB1804-C 12.5 粗銑 半精銑 4.5mm孔 GB1804-C 12.5 鉆 沉孔 9.6 90 GB1804-C 12.5 锪鉆 M6-6H螺紋孔 IT6 3.2 鉆孔并攻絲 5 3.3 加工階段的劃分 該 踏腳桿 加工質量要求 一般 ，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工 兩 個階段。 在粗加工階段， 首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑 踏腳桿中間，左端孔 端面，粗銑 踏腳桿中間孔上端面。 在半 精 加工階段，完成 踏腳桿中間、左端孔兩 端面 及踏腳桿中間孔上端面的半 精銑 加工 ； 16mm孔 及 8mm孔 的擴孔加工； 4.5mm孔 和孔 9.6 90鉆加工 ； M6-6H螺紋孔的鉆孔并攻絲加工； 3.4 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排 踏腳桿 的加工工序。該 踏腳桿 的生產類型為大批生產，可以采用鉆、銑 機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5 工序順序的安排 3.5.1 機械加工工序 （ 1） 遵循“先基準后其他”原則，先加工基準 踏腳桿 中間孔 16mm 孔和其左端面 （ 2）遵 循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （ 3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面 踏腳桿 中間孔 16mm 孔和其左端面，后加工次要表面。 （ 4）遵循“先面后孔”原則，先加工 踏腳桿的 端面，再加 踏腳桿的 孔。 3.5.2 輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 3.6 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表列出了踏腳桿的工藝路線。 工序號 工序內容 設 備 工 藝 裝 備 1 粗銑 踏腳桿中間、左端孔 兩端面 立式銑床 X51 直柄立銑刀、游標卡尺、專用 夾具 2 半精 銑 踏腳桿中間、左端 孔兩端面 立式銑床 X51 直柄立 銑刀、游標卡尺、專用 夾具 3 擴孔 16mm孔 立式鉆床 Z525 直柄擴孔鉆、 游標 卡尺、塞規(guī) 6 4 鉆 8mm 孔 立式鉆床 Z525 直柄短麻花鉆 、 游標 卡尺、塞規(guī) 5 鉸 8mm 孔 立式鉆床 Z525 直柄 機用鉸刀、 游標 卡尺、塞規(guī) 6 粗銑 踏腳桿中間孔上端 面 立式銑床 X51 直柄立 銑刀、游標卡尺、專用 夾具 7 半精 銑 踏腳桿中間孔上 端面 立式銑床 X51 直柄立銑刀 、游標卡尺、專用 夾具 8 鉆 4.5mm孔 立式鉆床 Z525 直柄短麻花鉆、卡尺、塞規(guī)、 專用夾具 9 锪 鉆 9.6 90 孔 立式鉆床 Z525 直柄錐面锪鉆、卡尺、 塞規(guī)、專用夾具 10 鉆 M6螺紋孔 立式鉆床 Z525 直柄短麻花鉆、卡尺、塞規(guī)、 專用夾具 11 攻絲 立式鉆床 Z525 細柄機用絲錐 12 去毛刺 鉗工臺 平銼 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4 切削用量、時間定額的計算（工序 10 和工序 11） 4.1 切削用量的計算 4.1.1 工序 10鉆 M6 螺紋孔 4.1.1.1 背吃刀量的確定 鉆孔時，背吃刀量由設計指導書表 2-39，確定背吃刀量為 1pa 5.2mm，走刀 1 次即可達到預期的效果。 4.1.1.2 進給量的確定 由設計指導書表 5-22，查的進給量 1f 0.10mm/r。 4.1.1.3 切削速度的確定 查設計指導書表 5-22，進給速度為 16m/min 24m/min，先取定速度為 20m/min.由公式1n =1000*v/( d)=1224.89r/min，又由立式鉆床轉速表，確定轉速為 1n =1360r/min。再將此轉速代回公式，可求出實際的切削速度為 1v =1n 1d /1000=22.21m/min。 4.1.2 工序 11 攻絲 4.1.2.1 背吃刀量的確定 攻螺紋時，由上步可求得背吃刀量為 2pa 6-5.2mm=0.8mm 4.1.2.2 進給量的確定 由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此 2f =0.75mm/r。 7 4.1.2.3 切削速度的確定 由表 5-37 查出鑄鐵的切削速度在 5-10m/min，初步選定在 2v =7m/min，由公式2n =1000*2v /( 2d ) 371.54r/min，又由立式鉆床轉速表，確定轉速為 2n =392r/min。再將此轉速代回公式，可求出實際的切削速度為 2v =2n 2d /1000=7.39m/min。 4.2 時間定額的計算 4.2.1 工序 10鉆 M6 螺紋孔 由設計知道書表 5-41 查得 jt = 12l l lLfn fn，其中 1 / 2 * c o t 1rl D k，其中 rk 54o （此項查機械加工工藝師手冊 P593，表 20-6得出）計算得出 jt 4.36s 4.2.2 工序 11 攻絲 由設計知道書表 5-46 查得 jt =( 1 2 1 20l l l l l lfn fn )，其中 1l 2*P 1.5mm， 2l 2*P 1.5mm。計算得 jt 3.68s。 4.2.3 輔助時間的計算 根據(jù) ft 與 jt 之間的關系，確定 ft 0.15*jt ，計算得： 工序 10 鉆 M6螺紋孔 :ft 0.65s; 工序 11 攻絲： ft 0.55s 4.2.4 其他時間的計算 休息與生理需要時間按公式 xt +bt = ( 3 % 3 % ) * ( )jftt 工序 10 鉆 M6螺紋孔 : xt +bt 0.30s; 工序 11 攻絲： xt +bt 0.25s 則單件時間定額 工序 10 鉆 M6螺紋孔 : 1d j j f b xt t t t t 5.31s; 工序 11 攻絲： 2d j j f b xt t t t t 4.48s 則總的單件時間定額是 12dj dj djt t t 9.79s 5 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設計 M6 6H螺紋孔加工專用夾具。 本夾具將用 Z525 立式鉆床，刀具 分別 為 直柄短麻花鉆 和 細柄機用絲錐 。 制造夾具體毛坯的材料為 HT200。通過鑄造得到。 8 5.1 定位方案 工件以踏腳桿 中線 和踏腳桿中間孔左 端面為定位基準 ，采用在夾具體上的垂直安 裝在同一軸線的兩個定位銷，限制了工件的 6個自由度，即采用了六點定位原理，也即完全定位。并且為了防止過定位現(xiàn)象的發(fā)生，特意將中心孔的設計為菱形定位銷。 5.2 夾緊機構 本夾具設計采用了 手動夾緊工件快換裝置 。 5.3 對刀及導向裝置 本夾具選擇快換鉆套作為對刀及導向裝置。 5.4 夾具體 夾具體一般是夾具上最大和最復雜的基礎元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機構，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝 置的布置情況以及加工性質等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標準的。 夾具體設計時應滿足一下基本要求： 1 有足夠的強度和剛度 2 減輕重量，便于操作 3 安放穩(wěn)定，可靠 4 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度 5 結構穩(wěn)定，工藝性好 6 排屑方便 7 應吊裝方便，使用安全 5.5 使用說明 當安裝工件時，上提手柄，安裝加工工件，然后下壓手柄來夾緊工件。 采用快換鉆套可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀。 6.機床夾具 展望及設計體會 通過此次課程設計， 能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾 緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設計出符合優(yōu)質、高效、低成本的夾具。9 學習正確的調查研究方法，收集國內外有關資料，掌握正確的夾具設計思想、方法和手段，學會正確使用有關手冊及其它技術資料。分析研究結構工藝性問題，提高結構設計能力。進一步了解有關機床、刀具和量具等工裝知識 。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 一、高精，隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具 的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達 5 m，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達 0.01mm/500mm。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的 4m 長、 2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為 0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5 m以內；夾具重復安裝的定位精度高達 5 m；瑞士 EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2 5 m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及 不同檔次的精度標準供選擇。 二、高效，為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1 2 秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典 3R夾具僅用 1 分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)， 1 分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在 機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效率的作用。 三、模塊、組合，夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用 CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又 能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。 四、通用、經濟，夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經濟性好。德國 demmeler（戴美樂）公10 司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī) 格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。 為期三周的夾具課程設計已經接近尾聲， 整個過程中， 在老師的指導下， 我 取得了可喜的成績，課程設計作為機械制造基礎課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解， 是理論升華到了實踐之中。 這次課程設計主要經歷了兩個