1、目錄一：機械制造工藝學課程設計的目的1二：彈簧夾頭工藝設計的內容1（一）零件的分析（彈簧夾頭）1：彈簧夾頭的作用及工作條件2：彈簧夾頭的工藝分析（二）工藝規程的設計1：確定毛坯的制造形式2：基面的選擇3：制定工藝路線4：機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定5：確定切削用量及基本工時三：夾具設計四：主要參考文獻一：機械制造工藝學課程設計的目的培養分析解決生產技術問題的能力，初步掌握設計工藝規程和機床夾具的基本方法，并鞏固、深化已學得的理論知識，進一步培養熟悉和運用有關圖冊、圖表等技術資料的能力，訓練識圖、制圖、運算及編制技術文件的基本技能。二：彈簧夾頭工藝設計的內容（一）零件的分析（彈簧夾頭）

2、1：彈簧夾頭的作用及工作條件本次課程設計所采用的零件為彈簧夾頭其作用如下：（ 1）能精確的定位與夾緊工件 （或刀具），具有抵抗扭矩和承受來自多方向切削力的功能。（ 2）具有增大驅動力（拉力）和轉換驅動力為工件（或刀具）夾緊力的功能。（ 3）具有快速松開工件（或刀具）的功能。（ 4）具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復精度。（ 5）具有能在較寬的主軸轉速范圍內工作與只有極小的夾緊力損失的能力。（ 6）在高速切削中的轉動慣量最小。彈簧夾頭通常在裝有機床主軸的孔內使用，在工作中彈簧夾頭必須保持與工件 (或刀具 )的定位基準相同如主軸。彈簧夾頭和工件（或刀具）之間的相對運動將導致不正確的

3、零件加工。 彈簧夾頭與工件（或刀具）的相對轉動或相對軸向移動都回使加工工件尺寸的一致性和幾何精度受到影響。彈簧夾頭采用彈性較好的優質合金鋼制成，并經熱處理使頭部外錐與夾爪內壁有較高硬度以保證堅硬耐磨。每種規格的彈簧夾頭所能夾緊工件的尺寸范圍很小，所以它的應用范圍很廣，消耗量較大，適用于自動車床、萬能銑床、螺紋磨床等各類設備。2：彈簧夾頭的工藝分析（ 2） 彈簧夾頭的生產工藝特點分析：該零件的生產綱領：N=Qn (1+ %+ %)式中N零件的年生產綱領（件/臺）；Q產品的年產量（臺/年）；n每臺產品中，該零件的數量（件/臺）；%備品率 ;%廢品率 ;設 Q=4000,n=1, %=10%,%=1

4、%由上式可算得 N=4440 件根據設計任務書的要求， 制定零件在中批生產條件下的機械加工工藝規程，可制定該零件的年生產綱領為4440（件 /年）。生產類型為中批生產。由生產類型可知該零件的工藝特點為： 毛坯的制造方法部分鑄件用金屬模，部分鍛件用模鍛，毛坯精度中等，加工余量中等；機床通常采用通用機床， 部分采用專用機床； 夾具廣泛使用專用夾具和可調夾具； 刀具和量具按零件產量和精度，部分采用通用刀具和量具， 部分采用專用刀具和量具；工件的裝夾方法部分采用劃線找正，廣泛采用通用或專用夾具裝夾。（ 3）彈簧夾頭的主要加工表面及設計基準分析彈簧夾頭為了保證其精度,它的 11.2 的孔與31的外圓錐表

5、面與圖中A 面有一定的要求 . 三個等分槽也有一定的要求. 現分述如下:i. 應保證 11.2 的孔與 31的外圓錐表面與圖中 A 面的同心度為 R0.02.A 面的表面粗糙度為 3.2ii. 三個等分槽加工時應有兩個焊用銷子分別是直徑為 10.45 和12.4 的, 插入 11.2 的孔中 , 用來漲大和縮小該孔. 完工時 11.2 必須擴大至 12.4.由以上分析可知 ,應先加工 A 面的外圓 ,再以該圓為基準 ,加工 11.2 的孔與 31的外圓錐表面 . 三個等分槽加工時應要先擴再縮, 用焊接來實現 .（二） 工藝規程的設計1：確定毛坯的制造形式選取彈簧夾頭的制造材料為彈簧鋼，其具有優

6、良的綜合性能，如力學性能 (特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能 (即抗彈性減退性能， 又稱抗松弛性能 )、疲勞性能、淬透性、物理化學性能 (耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。由前面可知其生產類型為中批生產，所以毛坯采用模鍛件。2：基面的選擇基面選擇是工藝規程設計中重要工作之一。基面選擇的正確與合理可以使加工質量得到保證、生產率得到提高。 否則不但加工工藝過程中的問題百出， 更有甚者還會造成零件大批報廢使生產無法正常進行。i. 粗基準的選擇：因為彈簧夾頭的毛坯屬于軸類零件 ,所以應選擇外圓為粗基準 .ii. 精基準的選擇： 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

7、不重合時 ,應該進行尺寸換算 .3：制定工藝路線制定工藝路線的出發點是應當使零件的幾何形狀、 尺寸精度及位置精度等技術要求能得到妥善保證， 在生產綱領已經確定為成批生產的條件下， 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率， 除此之外還應當盡量考慮經濟效果， 以便使生產成本盡量下降。工藝路線方案：工序 1:車焊用銷子 ( 10.45)( 12.4)工序2:夾外圓分別車外圓各部及錐面（須精加工的留磨量0.5mm），孔除須配合的孔留0.5mm磨量外，其余干到圖紙尺寸。工序 3 ：鉆孔（ 10 ）。工序 4:粗鏜細鏜內孔 , 達到圖紙要求 .工序 5: 攻 M12 的內螺紋

8、 .工序 6:鉆槽端部 3 個均布的小孔。工序 7:銑三等份槽但不銑通，端面留4 5mm量。工序 8:去毛刺 .工序 9:淬火 HRC45 ，發藍。工序 10:兩端倒角 .工序 11:焊三點 ,漲大 ( 12.4)工序 12:割開焊點 .工序 13:去毛刺 .工序 14:焊三點 ,縮小 ( 10.45)工序 15:頂兩端倒角處磨外圓及錐面至尺寸。工序 16:夾外圓磨內孔至尺寸。工序 17:上磨床割開三條均布槽 , 去銷子 .工序 18:去毛刺 .工序 19:刻標記 .工序 20:終檢、入庫。4：機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定彈簧夾頭所使用的材料為彈簧鋼，硬度為 HV500, 毛坯重量約

9、為 1kg ，生產類型為中批生產，采用模鍛毛坯3 級精度組（成批生產）。根據上述原材料及加工工藝分別對各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定如下：（ 1）外圓表面（ 25，28，30 及錐面） 25 的外圓長度為 10mm，結合 25 的外圓為了簡化模鍛毛坯的外形，現直接取外圓毛坯直徑為 30，長度取為 65。25 表面為自由尺寸公差，其表面粗糙度要求為 3.2 ，只要求粗加工，此時直徑余量 5mm完全可以滿足要求。 28 外圓表面是需要保證的尺寸，需要進行精加工，精度等級為 4，此時直徑余量為 2mm仍然可以滿足要求 . 30 外圓表面長度為 9 為自由尺寸公差，其表面粗糙度要求為

10、 6.4 ，只要求粗加工，結合錐面的最大直徑及加工方法，考慮模鍛毛坯外形的簡化，可以去毛坯直徑為 42，長度取為 40，考慮到節省材料及零件尺寸要求，由以上分析可確定毛坯圖（見附圖）。（ 2） 外圓表面沿長度方向的加工余量（ 30 及 25 的端面）結合零件圖查表，長度余量及公差分別取1.5 上偏差 +1.0 下偏差-0.5 和 1.75 上偏差 +1.2 下偏差 -0.6（見機械制造工藝設計手冊表 1-52 ）模鍛斜度為 7 度（圖紙要求）。（3）內孔毛坯是帶有 10 孔的棒料，其中 18 的內孔精度要求不高，其中 11.2 的內孔及 M12 的螺紋孔精度要求較高，精度等級介于 IT7 IT

11、8 之間，參照機械制造工藝手冊表1-29 及表 1-34 確定工序尺寸及余量。對于 11.2 的孔：擴鉆 112Z=1精鏜 11.12Z=0.1細鏜 11.2 上偏差 +0.1 下偏差 -0.052Z=0.1對于 18 的孔：鉆孔 172Z=7擴鉆 182Z=1對于 M12的螺紋孔：直接用攻絲刀攻螺紋即可。（ 4）11.2 孔的外端面按計算方法確定加工余量， 參考機械制造工藝學課程設計手冊表1-54 實例進行計算。 模鍛毛坯余量不平度： Rz=240um缺陷層： T 缺=250um（表 1-5 ）空間偏差： =1700um模鍛毛坯公差： T=2200um (表 1-52)模鍛斜度： 7 度（圖

12、紙要求） 粗銑余量加工精度 ：IT12, 公差： T=0.15mm=150um 加工表面粗糙度 6.4剩余空間偏差 ：（表 1-6 ）剩余空間偏差 =K精毛=0.06 1700um=102um式中： K 精精度提高系數0.06 （表 1-22 ）毛模鍛毛坯的空間偏差 磨兩端面余量，加工精度及表面粗糙度要求達到 Ra1.6 公差 T=0.07mm不平度 Rz=0.02mm=20um（表 1-12 ）缺陷層 T 缺=20um（表 1-12 ）剩余空間偏差： 精剩 =K精剩=0.04 102=4.08um其中： K精精度提高系數剩粗銑后的空間偏差102um最后將上面由手冊中所查的各項數據分別填入下表

13、，同時按照機械制造工藝設計手冊第三頁所規定的步驟， 計算出這個表面的各道工序的極限尺寸及余量值，也一并填入表中加工余量計算表孔端面加工余量組成 m計算公差極限尺寸（ mm）工序及工步RzT 缺計算余尺寸m量m(mm)最大最小車端面模鍛毛坯銑兩端面磨兩端面5 確定切削用量及基本工時工序 1：車兩根焊用銷子 ( 10.45,12.4)這兩根銷子是用來漲大和縮小孔11.02的, 起個支撐的作用 . 故粗糙度也不高 , 直接加工出來就行了 .工序 2：車外圓及端面本工序采用計算法 加工條件工件材料彈簧鋼，模鍛。加工要求：車 25 及30 端面 Rz200，粗車外圓 25、28、30 及圓錐面。機床：

14、CA6140普通車床刀具：斷面車刀：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 16X25平方毫米 ,Kr=90度, 0=15，0=12，r =0.05mm 計算切削用量粗車端面：根據零件圖及加工要求直接加工到尺寸：走刀量 f=0.4mm/r( 表 3-13) : 計算切削速度（表 3-18 ）耐用度 t=45min V=163m/min：確定機床主軸轉速Ns=13.3r/s按機床選取機床主軸轉速760r/min （表 14-3 ）所以實際切削速度v=2.57m/s(154.4m/min)粗車外圓工序 3：內孔加工 ( 11.2mm,18mm) 鉆內孔為 10 mm,鉆通 .f=0.42mm/r,Klf=0

15、.42*0.9=0.38mm/r(表 3-38)v=0.25m/s(15m/min)(表 3-42)Ns=1000v/Dw=250/31.4=7.96r/s按機床選取 Nw=7.65r/s所以實際切削速度V=（107.65 ） 1000=0.24m/s切削工時：切入 L1=10mm,切出 L2=2mm L=90mmTm=(L+L1+L2)（ Nwf ）=35s 由于 11.2mm的孔要與別的零件 ( 也就是刀具 ) 相配合 , 故其精度要求比較高 , 所以得留下 0.05mm的精磨余量 . 也就是在本工序把此孔加工到 11.15mmf=0.1mm/rNw=1000r/min(16.6r/s)v

16、=122.2m/min(2.03m/s)切削工時（一個孔）：（表 7-1 ）L=9mm,L1=2mm,L2=1mmTm=(L+L1+L2)（ Nwf ）=7.23s精鏜孔至 11.2 上偏差 +0.1 下偏差 -0.05選用一個刀桿， 利用金剛石鏜床同時對工件進行粗精鏜孔，故切削用量及工時都與前面相同即：f=0.1mm/rNw=1000r/min(16.6r/s)Tm=7.23s 加工孔 18mm,此孔由于不與別的零件配合, 故粗糙度要求不高 , 直接車出來要求尺寸 18mm就行了 .加工方法同 11.2 的孔的粗鏜。工序 4：攻 M12的螺紋v=0.123m/s( 表 3-42)所以 Ns=

17、4.89r/s(293r/min)按機床選取 Nw=272r/min 則實際切削速度v=0.113m/s 。工序 5：鉆三孔 ( 6mm)由于此三孔不與別的零件配合, 故直接鉆到要求的尺寸 6mm即可. 對于每一個孔：f=0.42mm/r,Klf=0.42*0.9=0.38mm/r(表 3-38)v=0.25m/s(15m/min)(表 3-42)Ns=1000v/Dw=250/31.4=7.96r/s按機床選取 Nw=7.65r/s所以實際切削速度V=（107.65 ） 1000=0.24m/s切削工時：切入 L1=6mm,切出 L2=2mm L=3.5mmTm=(L+L1+L2)（ Nwf

18、 ）=3s工序 6：銑三槽此三槽由于也不與別的零件配合, 故可用 2mm的成型銑刀直接加工出來 .注：以上所出現的表都見參考文獻4。其余工序加工都比較簡單在此不做詳述。三：夾具的設計為了提高生產保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商， 決定設計第 6 道工序 工序銑三等份槽但不銑通，端面留4 5mm量。本夾具將用于臥式銑床。刀具為一把厚為 2mm，直徑為 100mm的成型銑刀。3.1問題的指出本夾具用來車出3 個寬 2mm，相差 120的槽，這就要求夾具不但得起夾緊的作用，而且還應有準確轉過120角的作用。3.2夾具的設計（ 1）定位基準的選擇。有零件圖可知， 11.2mm的孔和 31的錐面要求與 A 面同心度為 0.02 ，故其設計基準應為 A 表面的軸心線，為了使定位誤差為零，應選擇以 A 面孔自動定心的夾具。（ 2）經分析，要滿足以上的要求，可選用帶有分度頭的三爪卡盤與一