課程設(shè)計設(shè)計題目設(shè)計"跟刀架體"零件，機(jī)械加工工藝規(guī)程及某一重要工序的夾具。年產(chǎn)5000件。一、零件的分析（一）跟刀架零件的作用跟刀架是徑向支承旋轉(zhuǎn)工件的輔助裝置。加工時，跟著刀具一起沿工件軸向移動。對不適宜用掉頭車削以及不能使用中心架的細(xì)長軸，都采用跟刀架支撐進(jìn)行車削，這樣可以抵消競相切削力，提高車削細(xì)長軸的形狀精度，減小表面粗糙度。常用的跟刀架分為兩爪跟刀架和三爪跟刀架。（二）零件的工藝分析1.2.1零件的分析由零件圖得知，其材料為HT200。該跟刀架的加工表面及各項技術(shù)要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等級表面粗糙度(um)形位公差(mm)底端面345±0.40X70IT83.2跟刀架前后端面445X150IT1112.5Φ75的孔Φ75IT71.6右底端面88X50IT73.2平面度0.03左底端面78X50IT73.2平面度0.03左上端面50X78IT83.2右上端面50X88IT83.2M12的螺紋孔M12IT83.23-17.5孔17.5IT83.21.2.2審查跟刀架的工藝性該跟刀架結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般的底座架類零件。主要加工表面有Φ75的孔，要求其表面粗糙度1.6um，其次就是兩底端面表面等粗糙度3.2um能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。二、確定毛坯、畫毛坯—零件合圖2.1確定跟刀架體的生產(chǎn)類型已知年生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn)，年產(chǎn)5000件，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，采用專用工裝。2.2選擇毛胚零件材料為HT200，考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，故選擇木摸機(jī)械砂型鑄件毛坯。選用鑄件尺寸公差等級為CT10。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應(yīng)力還應(yīng)安排人工時效。2.3確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量參考文獻(xiàn)[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）說明底端面345*70H5底部凹槽面跟刀架前后端面70H5雙側(cè)面加工Φ75的孔Φ75G5右底端面88*50G5單側(cè)面加工左底端面78*50G5單側(cè)面加工左上端面50*78H4單側(cè)面加工右上端面50*88H4單側(cè)面加工由參考文獻(xiàn)[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鑄件尺寸公差主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CT跟刀架前后端面70108012上下端面40104012底面到Φ75孔中心距150515511Φ75mm孔Φ7510Φ55132.4繪制毛坯圖三制定零件的工藝規(guī)程3.1選擇表面加工方法根據(jù)下表及所需加工內(nèi)容，公差及粗糙度要求選擇加工方法：平面-銑床，精度孔-鏜床/擴(kuò)鉆鉸，其余孔-鉆床3.2基面的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇：以前端面為粗基準(zhǔn)面加工后端面，以加工好的后端面加工前端面精基準(zhǔn)的選擇：已加工好前端面為基準(zhǔn)面加工底部凹槽面和左右底端面，底端面為精基準(zhǔn)面，以精基準(zhǔn)面加工其他內(nèi)容。3.3擬定零件加工工藝路線方案1：1）鑄造；2）熱處理；3）銑床，銑跟刀架前端面，已前端面為基準(zhǔn)面加工后端面；4）劃線，外形加工線；5）銑，銑凹槽面，粗銑和精銑左右底面；6）銑，以下底面為基準(zhǔn)面加工左右上端面；擴(kuò)，專用夾具擴(kuò)Φ75孔；鉆，專用夾具擴(kuò)Φ75孔；鉸，鉸孔至公差尺寸；10）劃線，劃孔線；11）鉆，鉆攻M12螺紋孔，鉆3-Φ17.5孔并劃平；12）鉗，倒角去毛刺；13）檢驗；14）涂油入庫。方案2：1）鑄造；2）熱處理；3）銑床，銑跟刀架前端面，已前端面為基準(zhǔn)面加工后端面；4）劃線，外形加工線；5）銑，銑凹槽面，粗銑和精銑左右底面；6）銑，以下底面為基準(zhǔn)面加工左右上端面；7）鏜，專用夾具粗鏜Φ75孔，精鏜至尺寸；8）劃線，劃孔線；9）鉆，鉆攻M12螺紋孔，鉆3-Φ17.5孔并劃平；10）鉗，倒角去毛刺；11）檢驗；12）涂油入庫。方案比較：方案1工序相對集中，便于管理，且由于采用普通機(jī)床，較少使用專用夾具，易于實(shí)現(xiàn)，但工序多，較為復(fù)雜，不利于批量生產(chǎn)；方案2則采用工序分散原則，各工序工作相對簡單?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序分散可簡化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量和提高加工效率，故采用方案2較好。3.4選擇各工序所用機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具3.5切削用量和工時定額的選擇和計算：工序五：精銑左右下底面確定精銑的切削用量：所選高速鋼圓柱銑刀，幾何參數(shù)為：D=80,d=32,L=63,細(xì)齒8.A確定背吃刀量ap=1mmB確定進(jìn)給量：每齒進(jìn)給量fz=0.2mm,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量F=Z*fz=1.6mm/rC選擇銑刀耐用度，t=100min;D確定切削速度：=53.62m/min=1000*53.62/3.14*80=213.46r/min查表選取銑床為X52k，功率7.5KW，轉(zhuǎn)速范圍：30-1500r/min,轉(zhuǎn)速級數(shù)18級機(jī)床公比：所取刀具轉(zhuǎn)速滿足機(jī)床轉(zhuǎn)速，因此取n=nmin*φ8=220r/min從而求出切削速度=3.14*80*220/1000=55.27m/min校驗機(jī)床功率=5.5KW<7.5KW最后確定切削用量：ap=1mm，f=1.6mm/r,n=220r/min,v=55.27m/min.工時定額基本時間=445/220=2.02min輔助時間=0.404min工作地點(diǎn)及身體服務(wù)所用時間：=0.32min單件時間：=2.75min準(zhǔn)備終結(jié)時間：=0.101min單件核算時間：=2.86min四夾具設(shè)計4.1定位機(jī)構(gòu)在夾具設(shè)計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工作定位方案的確定是夾具設(shè)計中首先要解決的問題。根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇定位元件或定位的組合。在機(jī)床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機(jī)床夾具的維修和維護(hù)。設(shè)計夾具是原則上應(yīng)選該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。無論是工藝基準(zhǔn)還是定為基準(zhǔn)，均應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。由于該零件的加工是鏜φ75孔并以工件底作為定位面，屬平面定位類型，根據(jù)六點(diǎn)定位原則，用面以及側(cè)面擋銷定位，限制自由度如下圖所示:同時用圓柱銷限制X,Y軸的平移4.2夾緊機(jī)構(gòu)1.夾緊力的方向的確定：1）夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。2）夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。2.夾緊力的作用點(diǎn)的選擇：1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對點(diǎn)”對應(yīng)，或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。3）夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。4）夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。3.選擇夾緊機(jī)構(gòu)：設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則：1)夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位。2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。3)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動夾緊機(jī)構(gòu)4)必須保證自鎖，機(jī)動夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。5)夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。根據(jù)以上原則，在生產(chǎn)批量較大時，可采用手動聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)或液動，氣動；在生產(chǎn)批量較小時，可采用螺釘壓板式，前者缺點(diǎn)是體積龐大，制造成本較高，后者缺點(diǎn)是，加工耗時。但后者擴(kuò)力較大，且自鎖性較好，綜合考慮選擇壓板螺旋夾緊方式。4.3導(dǎo)向裝置的選擇導(dǎo)向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導(dǎo)向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，鏜床夾具中鏜刀頭的導(dǎo)向采用鏜套，鏜套有固定鏜套、可換鏜套、快換鏜套和特殊鏜套四種。這些裝置均已標(biāo)準(zhǔn)化，可按標(biāo)準(zhǔn)選擇。綜上分析，本次設(shè)計采用快換鏜套加工工件，來提高其工作的連續(xù)性和其工作效率。選擇導(dǎo)向裝置：導(dǎo)向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導(dǎo)向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標(biāo)準(zhǔn)化，可按標(biāo)準(zhǔn)選擇。用于鏜床零件加工的可換鏜套裝置。換鏜套時，只需將鉆套逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)缺口轉(zhuǎn)到螺釘位置時即可取出，換套方便迅速。鏜夾具中的鏜套,除要求它引導(dǎo)鏜頭，鏜出正確的孔外，還要求它能在裝卸時快而準(zhǔn)確，所以本次設(shè)計選用一般工廠使用較多的快換鏜套。4.4機(jī)床夾具的總體形式機(jī)床夾具的總體形式一般應(yīng)根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機(jī)床等因素來確定。夾具的組成歸納為：1）定位元件及定位裝置用于確定工件正確位置的元件或裝置。2）加緊元件及夾緊裝置用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。3）導(dǎo)向及對刀元件用于確定工件與刀具相互位置的元件。4）動力裝置在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置。5）夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機(jī)床上。6）其他元件及裝置根據(jù)加工需要來設(shè)置的元件或裝置。4.5確定夾具體：夾具體上一般不設(shè)定位和定向裝置，特別是鏜床上使用時，但夾具體底板上一般都設(shè)有翻邊或留一些平臺面，以便夾具在機(jī)床工作臺上固定。夾具體一般是設(shè)計成平板式（有些夾具體鑄造成特殊形狀），保證具有足夠的剛性。它用來固定定位元件、加緊機(jī)構(gòu)和聯(lián)接體，并于機(jī)床可靠聯(lián)接。4.6確定聯(lián)接體：聯(lián)接體是將導(dǎo)向裝置與夾具體聯(lián)接的工件，設(shè)計時主要考慮聯(lián)接體的剛性，合理布置聯(lián)接體的位置，給定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)留出空間。此夾具體的聯(lián)接裝置通過內(nèi)六角螺栓和圓柱銷來定位，考慮到剛性問題，在相對應(yīng)的位置上在用一個聯(lián)接體支承鏜套板，同樣用內(nèi)六角螺栓定位。4.7繪制夾具零件圖對裝配圖中需加工的零件圖均應(yīng)繪制零件圖，零件圖應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。1.零件圖盡可能按1:1繪制。2.零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應(yīng)根據(jù)裝配圖上的配合種類、位置精度、技術(shù)要求而定。3.零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整。4.8繪制夾具裝配圖1.裝配圖按1:1的比例繪制，用局部剖視圖完整清楚地表示出夾具的主要結(jié)構(gòu)及夾具的工作原理。2.視工件為透明體，用雙點(diǎn)劃線畫出主要部分（如輪廓、定位面、夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置的位置。3.按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。4.畫出夾具體及其它聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘?shù)龋瑢A具各組成元件聯(lián)成一體。5.標(biāo)注必要的尺寸、配合、公差等(1)夾具的外形輪廓尺寸，所設(shè)計夾具的最大長、寬、高尺寸。(2)夾具與機(jī)床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機(jī)床上的定位尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。(3)夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標(biāo)注尺寸和配合種類。(5)各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間應(yīng)標(biāo)注裝配后的位置尺寸和形位公差。4.9.夾具裝備圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求(1)定位元件的定位面間相互位置精度。(2)定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。

(3)定位表面與導(dǎo)向元件工作面間的相互位置精度。

(4)各導(dǎo)向元件的工作面間的相互位置精度。(5)夾具上有檢測基準(zhǔn)面的話，還應(yīng)標(biāo)注定位表面，導(dǎo)向工作面與該基準(zhǔn)面間的位置精度。對于不同的機(jī)床夾具，對于夾具的具體結(jié)構(gòu)和使用要求，應(yīng)進(jìn)行具體分析，訂出具體的技術(shù)要求。設(shè)計中可以參考機(jī)床夾具設(shè)計手冊以及同類的夾具圖樣資料。4.10.對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表：每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。完整填寫標(biāo)題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設(shè)計者、比例等。完整填寫明細(xì)表，一般來說，加工工件填寫在明細(xì)表的下方，標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫在明細(xì)表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標(biāo)準(zhǔn)件、配套件。4.11.機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面：1)保證加工精度這是必須做到的最基本要求。其關(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。2)夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)在大批量生產(chǎn)時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。3)安全、方便、減輕勞動強(qiáng)度機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護(hù)裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強(qiáng)度。4)排屑順暢機(jī)床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計中要給予排屑問題充分的重視。5)機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)床夾具設(shè)計時，要方便制造、檢測、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。4.12.定位誤差設(shè)計1）誤差分析a定位誤差工件的加工誤差，是指工件加工后在尺寸，形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三部分因素產(chǎn)生的：1）工件在夾具中的定位、夾緊誤差。2）夾具帶著工件安裝在機(jī)床上，夾具相對機(jī)床主軸（或刀具）或運(yùn)動導(dǎo)軌的位置誤差，也稱對定誤差。3）加工過程中誤差，如機(jī)床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。其中定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。b產(chǎn)生定位誤差的原因1.基準(zhǔn)不重合來帶的定位誤差：夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。2.間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷、定位套定位時，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差