1、機械制造工藝及夾具設計課程設計任務書(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 同組學生姓名 課程設計題目 一、設計的目的和要求(一)設計目的機械制造工藝及夾具設計課程設計是在學完了機械制造工藝及夾具設計，進行了生產(chǎn)實習之后進行的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生在設計中能初步學會綜合應用過去所學過的全部課程，另外也為搞好畢業(yè)設計做一次綜合訓練。學生應當通過機械制造工藝及夾具設計課程設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計課程中的基本理論，正確地

2、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 提高結構設計能力。學生通過設計夾具的訓練，應當掌握如何根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、既經(jīng)濟合理，又能保證加工質(zhì)量的夾具來。3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱出處，能夠做到熟練應用。(二)設計的要求機械制造工藝及夾具設計課程設計題目一律定為：制訂xx零件的機械加工工藝。生產(chǎn)綱領為中批或大批生產(chǎn)。設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課程設計說明書 一份課程設計題目由指導老師選定發(fā)給學生。二、設計內(nèi)

3、容及步驟1 對零件進行工藝分析學生得到設計題目之后，應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該以生產(chǎn)批量的大小，非加工表面的技術要求以及零件的復雜程度、技術要求的高低等幾方面綜合考慮。在通常情況下，應主要以生產(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上，制定零件的工藝路線。對于比較復雜的零件，可以先考慮幾

4、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。當某工序定位基準，與設計基準不符時，需對它的工序尺寸進行換算。（3）選擇機床及工、夾、量、刃具。機床設備的選用應當既要保證加工質(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上，要求學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

5、述手冊中查得。（6）畫毛坯圖。在加工余量確定的基礎上畫毛坯圖，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，同時應在圖上表出毛坯的尺寸、公差，技術要求，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工藝裝備的結構設計要求學生在課程設計中設計加工給定零件所必須的夾具12套。具體的設計內(nèi)容可根據(jù)加工需要由學生本人提出并經(jīng)指導教師同意后確定。結構設計的具體步驟如下：（1）確定設計方案，繪制結構原理示意圖。學生在確定夾具設計方案時應當遵循的原則是：確保加工質(zhì)量，結構盡量簡單，操作省力高效，制造成

6、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，而設計者的任務，就是要在設計的實踐中，綜合上述四條，通盤考慮，靈活運用所學知識，結合實際情況，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，按有關標準正確的選擇定位元件。 選擇好定位元件之后，還應對定位誤差進行計算。計算結果如超差時，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，設計夾緊機構。為了保證零件裝夾的安全可靠，實際所需的夾緊力應比

7、理論夾緊力要大，即應對理論夾緊力要以安全系數(shù)K。K的大小可由有關手冊中查得，一般K=1.52.5。應該指出，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，所以需要同學根據(jù)過去所學的理論進行分析研究，以決定合理的計算方法。夾緊機構的功用就是將動力源的力正確、有效地施加到工件上來。同學們可以根據(jù)具體情況，選擇并設計杠桿、螺旋、偏心、絞鏈等不同的夾緊機構，并配合手動、氣動和液動的動力源，將夾具的設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，夾緊機構應處于“夾緊”的位置上。a)

8、注意投影選擇，應當用最少的投影將夾具的結構完全清楚的表達出來。因此在畫圖之前，應當仔細考慮各視圖的配置與安排。b)所設計的夾具，不但機構要合理，結構也應當合理。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。即夾具上應具備定位鍵及對刀裝置，這可在有關夾具設計手冊中得。d)運動部件的運動靈活，不能蹩勁和卡死。回轉工作臺或回轉定位部件應有鎖緊裝置，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要求要合理。為便于審查零件的加工工藝性及

9、夾具的裝配工藝性，從教學要求出發(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 計日 期重 量共 張第 張指 導日 期蘭州工業(yè)高等?？茖W校審 核日 期5編寫設計說明書學生在完成上述全部工作內(nèi)容后，應將前述全部工作內(nèi)容依先后順序寫成設計說明書一份。要求字跡工整，語言簡練，文字通順。說明書應以十六開紙書寫，四周留有邊框，并裝訂成冊。三、進度安排按教學計劃規(guī)定，機械制造工藝及夾具設計課程設計總學時數(shù)為2周，其進度及時間大致分配如下：序號設計內(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%

10、3工藝裝備結構設計約占45%4編寫課程設計說明書約占10%5準備及答辯約占7%總計10四、設計成績的考核課程設計完成后的全部圖紙及說明書應有設計者和指導教師的簽名。未經(jīng)指導教師簽字的設計,不能參加答辯。由指導教師組成答辯小組，設計者本人應首先對自己的設計進行510分鐘的講解，然后進行答辯。每個學生答辯總時間一般不超過20分鐘。課程設計成績根據(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，機械制造工藝學課程設計指導書，機械工業(yè)出版社，2000，92機械制造工藝學簡明設計手冊，機械工業(yè)出

11、版社，2000，9，3肖剛，切削用量簡明手冊，機械工業(yè)出版社，1999，104肖繼德，機床夾具設計，機械工業(yè)出版社，1990，85組合機床設計手冊，機械工業(yè)出版社，1989，76孟憲棟，機床夾具設計圖冊，機械工業(yè)出版社，1990，8范例1設計任務書機械制造工藝及夾具設計課程設計任務書題目：設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）課程設計說明書 1份原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領6000件/年；每日1班。班 級 學 生指 導 教師教研室主任200 年

12、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，牙嵌結合時，動力傳給犁刀傳動軸8。其操作過程通過安裝在S30H9孔中的操縱桿拔叉而得以實現(xiàn)。圖2-1

13、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

14、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mm以及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，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。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，

15、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，故還應安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。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。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168G4底面，雙側加工（取下行數(shù)據(jù)）Q面168H5頂面降1級

16、，雙側加工N面168G5側面，單側加工（取下行數(shù)據(jù)）凸 臺 面106G4側面單側加工2-80mm孔80H3孔降1級，雙側加工由參考文獻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CTN面輪廓尺寸168-1684N面輪廓尺寸1684+51774N面距80mm孔中心尺寸465512.8凸臺面距80mm孔中心尺寸100+641103.62-80mm孔803+3743.2 三、工藝規(guī)程設計 （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，又是設計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“

17、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)的旋轉零件（如齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；此外還應能保證定位準確、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

18、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

19、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

20、。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S30H9球形孔，鉆4-M6螺紋底孔，孔口倒角1×45°，攻螺紋4-M6120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

21、5;45°，攻螺紋 8-M12150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留足夠的余量。4-13mm孔盡管是次要表面，但

22、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

23、角1×45° 粗加工結束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S30H9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、夾具設計本次設計的夾具為第2

24、0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，為避免重復使用粗基準，應以N 面定位。又為避免鉆頭引偏，4-13mm孔應從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。從對工件的結構形狀分析，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180°，N面就能朝上，滿足加工要求。這個翻轉過程可以借助于標準

25、的臥式回轉工作臺來實現(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)側面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也很簡單。但由于B孔和其內(nèi)側面均為毛坯面，又因結構原因，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

26、兩U形槽中定位，限制一個移動自由度和一轉動自由度。此外以2-80毛坯孔的兩內(nèi)側面在自定心結構上定位，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，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。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

27、出版社，19902 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，19913 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編。機床夾具設計手冊。上海科學技術出版社，19904 王紹俊主編。機械制造工藝設計手冊。北京：機械工業(yè)出版社，19975 鄭修本，馮冠大主編。機械制造工藝學。北京：機械工業(yè)出版社，19916 劉友才，肖繼德主編。機床夾具設計。北京：機械工業(yè)出版社，1991零件圖工藝過程卡附表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&

28、#215;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

29、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

30、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×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）頁車間工序號工序名稱材料牌號10粗銑N面HT200

31、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×150mm11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數(shù)立式銑床X52K1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11874.123.51描圖隨行心棒200 mm可轉位面銑刀描校底圖號裝訂號設計（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范例2設計任務書課程設計舉例一、零件的分析（一）

32、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：兩個的孔及其倒角，尺寸為的與兩個孔相垂直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。其中，主要加

33、工表面為的兩用個孔。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花鍵孔與二孔中心聯(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花鍵槽寬中心線與39中心線偏轉角度公差為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)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼?？紤]到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，

34、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，也是應該的。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設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Ø65外圓（或Ø62外圓）表面作基準

35、（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。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不同加工表面時，應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Ø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Ø外圓輪廓作主要定位面，以消除四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在Ø65外圓柱面上，用以消除兩個自由度，達到完全定位。（2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重

36、復。（三）制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(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，還應當考慮經(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Ø62，Ø60，車螺紋M60×1。工序 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔Ø43，锪沉頭孔Ø55。工序 倒角5×30。工序 鉆Rc1/8底孔。工序 拉花鍵孔。工序 粗銑 Ø39二孔端面。工序 精銑 Ø39二孔端面。工序 鉆、擴、粗

37、鉸、精鉸兩個Ø39孔至圖樣尺寸并锪倒角2×45°。工序 鉆M8底孔Ø6.7，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 Ø39二孔端面。工序 精銑 Ø39二孔端面。工序 鉆 Ø39二孔。（不到尺寸）工序 鏜Ø39二孔。（不到尺寸）工序 精銑 Ø39二孔，倒角 2×45°。工序 車外圓Ø62，Ø60，車螺紋M60×1。工序 鉆、鏜孔Ø43，并锪沉頭孔Ø55。工序 倒角 5&

38、#215;30°。工序 鉆Rc1/8底孔。工序 拉花鍵孔。工序 鉆M8底孔Ø6.7，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Ø39二孔；而方案二則與此相反，先是加工Ø39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Ø39二孔，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

39、中要完成這么多工作，除了選用專門設計的組合機床（但在成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應盡量不選用專用組合機床）外，只能選用轉塔車床，利用轉塔頭進行加工。而轉塔車床目前大多選、用于粗加工，用來在此處加工Ø39二孔是不合適的，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Ø62，Ø60，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Ø43，锪沉頭孔Ø55，以Ø62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

40、銑 Ø39二孔端面，以花鍵孔及其端面為基準。工序 精銑 Ø39二孔端面。工序 鉆孔兩次并擴孔Ø39?？字翀D樣尺寸并锪倒角 2×45°。工序 精鏜并細鏜 Ø39二孔，倒角 2×45°。工序、的定位基準均與工序相同。工序 鉆M8底孔Ø6.7，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要求Ø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Ø39兩個孔其端面加工要求上。圖樣規(guī)定：Ø3

41、9二孔中心線應與Ø55花鍵孔垂直，垂直度公差為100:0.2；Ø39二孔與其外端面應垂直，垂直度公差為0.1。由此可以看出：因為Ø39二孔的中心線要求與Ø55花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量Ø39孔時應以花鍵孔為基準。這樣做，能保證設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，Ø39二孔與其外端面的垂直度（0.1）的技術要求在加工與測量時也應遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中沒有這樣做：Ø39孔加工時，以Ø55花鍵孔定位（這是正確的）；而Ø39孔的外端面加工時，也是以Ø

42、;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Ø39二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Ø39二孔中心線與花鍵孔仍有100:0.2的垂直度公差，則Ø39孔與其外端面的垂直度誤差就會很大，甚至會造成超差而報廢。這就是由于基準不重合而造成的惡果。為了解決這個問題，原有的加工路線可仍大致保持不變，只是在Ø39二孔加工完了以后，再增加一道工序：以Ø39孔為基準，磨Ø39二孔外端面。這樣做，可以修正由于基

43、準不重合造成的加工誤差，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾較方便的特點。因此，最后的加工路線確定如下 ： 工序 車端面及外圓Ø62，Ø60并車螺紋M60×1。以兩個叉耳外輪廓及Ø62外圓為粗基準，選用C620-1我式車床并加專用夾具。工序 鉆、擴花鍵孔Ø43，并锪沉頭孔Ø55。以Ø62外圓為基準，選用C365L轉塔車床。工序 內(nèi)花鍵孔5×30倒角。選用C620-1車床加專用夾具。工序 鉆錐螺紋Rc1/8底孔。選用Z525立式鉆床及專用鉆模。這里安排鉆Rc1/8底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時為消除回轉自由度而設置的一

44、個定位基準。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉部外輪廓消除回轉自由度。工序 拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)底孔、Ø55端面及Rc1/8錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。工序 粗銑 Ø39二孔端面，以花鍵孔定位，選用X63臥式銑床加工。工序 鉆、擴 Ø39二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z535立式鉆床加工。工序 精、細鏜Ø39二孔。選用T740型臥式金剛鏜床及專用夾具加工以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。工序 磨Ø39二孔端面，保證尺寸，以Ø39孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。工序 鉆叉部四個M8螺紋底孔并倒角。選用Z5

45、25立式鉆床及專用夾具加工，以花鍵孔及孔Ø39定位。工序 攻螺紋4-M8及Rc1/8。工序 沖箭頭。工序 檢查。以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程卡片”。三 、夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第道工序粗銑Ø 39mm二孔端面的銑床夾具。本夾具將用于X63式銑床。刀具為兩把高速鋼鑲齒三面刃銑床，對工作的兩個端面同時進行加工。（一）問題的提出本夾具主要用來粗銑Ø39mm二孔的兩個端面，這兩個端面對39孔及花鍵都有一定的技術要求。但加工本道工序時，Ø39孔尚未加工，而且這兩個端面在工序

46、還要進行磨加工。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)試驗率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。（二）夾具設計1.定位基準的選擇由零件圖可知，Ø 39m二孔端而應對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設計基準為花鍵孔中心線。為了使位誤差為零，應該選擇以花鍵定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里只選用以花鍵孔定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里選用以花鍵孔為主要定位基面。為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把鑲齒三面刃銑刀對兩個Ø39孔端面同時進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。2.切削力及夾緊力

47、計算刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Ø225，Z=20 （見切削手冊表3.28）其中：=650， =3.1，=1.0，=0.08，=0.72，=40，（在加工面上測量的近似值） =0.86， =225， =0.86， =0 , z=20 F= =1456(N)當用兩把刀銑削時，=2F=2912(N)水平分力：=1.1=32.3(N)垂直分力：=0.3=873(N)在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=。其中： 為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質(zhì)系數(shù)1.1； 為刀具鈍化系數(shù)1.1；為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。 =K=1.5×1.1×1.1×1.1

48、5;3203=6395（N）選用氣缸一斜一斜楔夾緊機構，楔角a=10，其結構形式選用型，則擴力比i=3.42。為克服水平切削力，實際加緊力N應力 N（ +）=K N=其中及 為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)， = =0.25。則N=12790（N）氣缸選用Ø100。當壓縮空氣單位壓力P=0.5Mpa時，氣缸推力為390N。由于已知斜楔機構的擴力比i=3.42，故由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為 =3900i=3900×3.42=13338(N)此時N氣已大于所需的12790的夾緊力，故本夾具可安全工作。3.定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸，該

49、定位花鍵軸的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為本零件在工作時與其相配花鍵的尺寸相同，即16×43H11×50H8×5H10。（2）零件圖樣規(guī)定Ø50花鍵孔鍵槽寬中心線與Ø兩孔中心線轉角公差為2。由于Ø39孔中心線應與其外端面垂直，故要求Ø39二孔端面之垂線應與Ø50花鍵槽寬中心線角公差為2º。此項技術要求主要應由花鍵槽寬配合中的側向間隙保證。已知花鍵孔鍵槽寬為，夾具中定位花鍵軸鍵寬為5，因此當零件安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側向間隙為=0.048-(-0.065)=0.113()由此而引起的零件最大轉角a為 tga=0.00452所以 a=0.258即最大側隙能滿足零件的精度要求.（3）計算Ø39二孔外端面銑加工