PAGEII說明書題目：牛頭刨搖頭座零件的機械加工工藝規程制訂及專用機床夾具設計姓名： 學號：系別：專業：年級：指導教師：系主任：

摘要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。牛頭刨搖頭座零件的機械加工工藝規程制訂及專用機床夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：切削用量；夾緊；定位；誤差全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411AbstractThisdesigninvolvesknowledgeofmechanicalmanufacturingtechnology,fixturedesignofmachinetools,metalcuttingmachinetools,tolerancecoordinationandmeasurement.Themechanicalprocessingprocedureandfixturedesignoftheheadplanershakingheadpartsarethreeparts,includingtheprocessdesignofpartsprocessing,theprocessdesignandthespecialfixturedesign.Intheprocessdesign,itisnecessarytoanalyzetheparts,understandtheprocessofthepartsandthendesigntheblankstructure,selecttheprocessingbenchmarkoftheparts,anddesigntheprocessrouteoftheparts.Thenthedimensioncalculationofeachworkingstepofthepartiscarriedout.Thekeyistodeterminethetechnologicalequipmentandcuttingamountofeachworkingstep.Forthedesignofspecialfixture,thenselectdesignoutofthecomponentpartsofthefixture,suchasthepositioningdevice,clampingdevice,ledcomponents,specificconnectionwithmachinepartsandotherparts;Thepositioningerroroffixturepositioningiscalculated,therationalityanddeficiencyoffixturestructureareanalyzed,andtheimprovementshouldbepaidattentiontoinfuturedesign.Keywords:Cuttingamount;clamping;positioning;error

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IIAbstract III第1章緒論 1第2章零件的分析 22.1零件的作用 22.2零件的工藝分析 22.3毛坯制造形式及結構的確定 32.4零件技術要求分析 4第3章工藝規程設計 53.1基準的選擇 53.2加工工藝路線的確定 63.3切削用量及切削時間的確定 7第4章夾具設計 154.1定位方案的確定 154.2定位元件的選擇 154.3夾緊方案的確定 164.4夾具體設計 164.5定位誤差分析 174.6對刀元件設計 174.7切削力和夾緊力計算 18結論 19致謝 20參考文獻 21PAGE4第1章緒論制造業是向國民經濟各部門提供裝備的部門，是現代經濟的支柱產業；裝備制造業的發達程度，是衡量一個國家工業化階段的重要標準。而機床行業又是裝備制造業的基礎行業，是向傳統機械工業、國防工業、汽車工業、航空航天工業、電子信息技術工業以及其他加工工業提供加工裝備的部門，是“支柱的支柱”。振興裝備制造業，必須首先發展機床制造業。

車床是應用最為廣泛機床之一。車床是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。車床除了用于車外圓外還能用于鏜孔，車端面、鉆孔和鉸孔，車床的多功能性可以使工件在一次定位安裝中完成多種加工，提高了生產效率。是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，培養學生綜合運用所學基礎理論、專業知識與技能，獨立分析和解決問題的能力，有助于學生對專業知識、技能的進一步提高，為以后從事專業技術的工作打下基礎。專用夾具的設計對加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床的性能有著重要的影響。通過課程設計達到以下目的：1、能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規程等問題的方法，培養學生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。3、課程設計過程也是理論聯系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。第2章零件的分析2.1零件的作用據資料所示，可知該零件是進給機構的中小零件，φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即φ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現工作臺的自動進給。圖2.1零件圖2.2零件的工藝分析分析零件圖紙，圖紙的各視圖尺寸標注完整，能夠表達清楚零件的各個部分，技術條件標注合理，表面粗糙度標注合理，尺寸公差標注完整，能夠完整表述加工要求。該零件加工表面分兩種，主要是孔的加工，圓柱端面平面加工。將零件圖重新繪制在A3圖紙上，詳見附圖。如圖一，現將主要加工部分表述如下：由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。由零件圖可知，φ32、φ18的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組：1、φ32mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ18mm的兩個端面及孔和倒角。2、以φ18mm孔為加工表面這一組加工表面包括，φ18mm的端面和倒角及內孔φ10mm、M8-6H的內螺紋，φ6mm的孔及120°倒角2mm的溝槽。這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：1、φ32mm孔內與φ16mm中心線垂直度公差為0.10。2、φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所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。2.3毛坯制造形式及結構的確定1、毛坯的類型和特點（1）鑄件常用作形狀比較復雜的零件毛坯（2）鍛件兩種：自由鍛件、模鍛件（3）型材兩種：熱扎、冷拉（4）形材焊接件根據需要將型材和鋼板焊接成零件毛坯2、毛坯選擇的原則（1）零件對材料的要求（2）生產綱領的大小（3）零件的結構形狀和尺寸大小（4）現有生產條件根據零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。圖2.2毛坯圖2.4零件技術要求分析加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度Ra（μm）Φ32通孔Φ32+0.0270IT91.6Φ18通孔Φ18+0.0330IT71.6尺寸4545-0.08-0.25IT103.2Φ16孔Φ16+0.0190IT71.6Φ10通孔Φ10+0.10IT1012.5表2.1技術要求PAGE16第3章工藝規程設計3.1基準的選擇定位基準分為粗基準和精基準。在初始加工過程中，以毛坯上的粗糙表面作為加工零件的粗糙基準。在下一步驟中，加工表面被用作加工的精細基準。主要考慮以下要求。第一，確保加工表面和非加工表面之間的正確位置；二是保證了加工面與專用加工面之間的正確位置，使專用加工面的加工余量小且均勻；第三，提高加工面與定位基準面之間的定位精度。四是裝夾方便，定位可靠，裝夾結構簡單。

基面的選擇

粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。（5）粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓φ50mm作為粗基準。精基準的選擇應滿足以下原則：（1）“基準重合”原則應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。（2）“基準統一”原則盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。（3）“自為基準”原則某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準”原則當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。（5）所選的精基準應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統一，先選擇φ32mm的孔和φ16的孔作為精基準。3.2加工工藝路線的確定擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。現在擬制定如下兩種工藝路線：工藝路線一：工序號工名序稱工序內容10鑄造鑄造成型20熱處理時效處理30鉆銑以右側側平面為基準，銑左邊φ50mm平面和φ36mm平面；40鉆銑以左側平面為基準，銑右邊φ50mm平面和φ36mm平面，鉆鏜孔φ32及φ18mm；50鉆銑側面掉頭，以φ32內孔、右側平面定位，銑面，鉆φ10mm孔，銑沉孔φ16mm；60鉆攻M8以左側平面為基準，鉆攻側面M8孔，攻螺絲；70鉆孔以左側平面為基準，鉆孔φ6mm，孔口倒角；80銑鍵槽以φ32內孔、右側平面定位，銑鍵槽至尺寸90去毛刺去除孔孔相貫處的毛刺。100檢終檢工藝路線二：工序號工名序稱工序內容10鑄造鑄造成型20熱處理時效處理30鉆攻M8以左側平面為基準，鉆攻側面M8孔，攻螺絲；40鉆孔以左側平面為基準，鉆孔φ6mm，孔口倒角；50鉆銑側面掉頭，以φ32內孔、右側平面定位，銑面，鉆φ10mm孔，銑沉孔φ16mm；60鉆銑以左側平面為基準，銑右邊φ50mm平面和φ36mm平面，鉆鏜孔φ32及φ18mm；70鉆銑以右側側平面為基準，銑左邊φ50mm平面和φ36mm平面；80銑鍵槽以φ32內孔、右側平面定位，銑鍵槽至尺寸90去毛刺去除孔孔相貫處的毛刺。100檢終檢工藝路線的分析與比較：工藝路線一和工藝路線二的主要區別是工藝路線一先加工面再進行鉆孔加工，工藝路線二先加工孔再進行面加工。根據工藝路線的制定原則，一般先進行面加工再進行孔加工，這就是“先面后孔”的交工原則。先加工面再加工孔，對于后續工序可以用已加工的表面作為定位基準進行精加工，而先加工孔不利于后續加工的定位，故對于支架加工工藝，選擇工藝路線一的方案進行加工。最終確定的工藝路線如下：工序號工名序稱工序內容10鑄造鑄造成型20熱處理時效處理30鉆銑以右側側平面為基準，銑左邊φ50mm平面和φ36mm平面；40鉆銑以左側平面為基準，銑右邊φ50mm平面和φ36mm平面，鉆鏜孔φ32及φ18mm；50鉆銑側面掉頭，以φ32內孔、右側平面定位，銑面，鉆φ10mm孔，銑沉孔φ16mm；60鉆攻M8以左側平面為基準，鉆攻側面M8孔，攻螺絲；70鉆孔以左側平面為基準，鉆孔φ6mm，孔口倒角；80銑鍵槽以φ32內孔、右側平面定位，銑鍵槽至尺寸90去毛刺去除孔孔相貫處的毛刺。100檢終檢3.3切削用量及切削時間的確定工序：銑左邊φ50mm平面和φ36mm平面1、確定每齒進給量fz查表知fz=0.15～0.3mm/z,現取fz=0.2mm/z2、選擇銑刀磨損標準及耐用度據資料所知，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.7mm，耐用度為T=180min。3、確定切削速度和每齒進給量查表當d0=63mm，z=10，ae=2.3mm，ap=50mm，fz=0.2mm/z銑削HT200時vct=15m/min,nt=74r/min,vft=130mm/min查表，各修正系數為kMv=kMn=kMvf=1kav=kan=kavf=0.8故vc=vctkv=15×1×0.8=12m/minn=ntkn=74×1×0.8=59.2r/minvf=vftkvf=130×1×0.8=104mm/min查XA6132臥式銑床的技術資料取nc=60r/min,vfc=118mm/min因此實際切削速度vc==3.14×63×60/1000=11.9m/min實際每齒進給量fzc==118/(60×10)=0.2mm/z4、校驗機床功率根據XA6132臥式銑床說明書，機床主軸的允許功率為PcM=7.5×0.75=5.63kW查表，當fzc=0.2mm/z，ap=50mm，ae=2.3mm，vfc=118mm/min時，Pct=0.8kW查資料知切削功率的修正系數kMPc=1故實際切削功率為Pcc=Pct=0.8kW由于Pcc＜PcM，因此所決定的切削用量可以采用。5、基本時間tm=L/vfL=l+y+△l=102.5mm查表，入切量及超切量y+△=16mmtm=1min

第4章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。在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。4.1定位方案的確定工件的定位面是工件上直接和接觸的部分，選擇定位面時應該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續的裝夾、定位面所對應的裝夾位置應該結構牢固，在裝夾時保證不得有變形現象。根據上述原則選擇底端面作為加工基準。工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內孔等，對于這些表面，總是采用一定結構的定位元件。常見的定位方法有：平面定位、圓孔定位、外圓柱面定位、組合表面定位。本次設計采用芯軸進行定位，芯軸以平面及外圓柱面進行定位，平面限制兩個旋轉自由度和一個移動自由度，外圓面限制兩個移動自由度，菱形定位銷限制一個旋轉自由度，這樣就限制了空間的6個自由度，完成零件的定位。4.2定位元件的選擇選擇定位元件是夾具設計中的一項重要任務,直接影響工件相對于刀具的正確位置。根據夾具設計手冊可知機床的定位元件有很多種，如定位板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊等。本次設計選擇定位元件為：芯軸、菱形定位銷。4.3夾緊方案的確定對夾緊裝置的基本要求：1、夾緊過程中，不改變工件定位后占據的正確位置。2、夾緊力的大小適當，一批工件的夾緊力要穩定不變。既要保證工件在整個加工過程中的位置穩定不變，振動小，又要是工件不產生過大的夾緊變形。夾緊力穩定可減小夾緊誤差。3、夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量越大，允許設計越復雜、效率越高的夾緊裝置。考慮到本次設計的夾具其零件并不是十分的復雜，并且為本夾具是進行銑面加工，工件在水平向上方向有移動趨勢，采用的是對垂直方向進行夾緊。夾緊元件有：移動壓板、軸肩螺母、雙頭螺栓、調節支撐。圖4-1夾緊機構4.4夾具體設計夾具體是夾具的重要零件，他的主要作用是作為整個夾具的支撐部件，同時還連接了如鉆模板、定位銷、支撐釘、支撐板、壓板等零件，是一套夾具中最為重要的零件，夾具體的加工精度是否能夠達到要求直接關系到工件的加工質量。如夾具體底面與頂面的平行度直接關系到鉆孔加工中孔的垂直度。該夾具體結構較為簡單，選用易于得到毛坯的灰鑄鐵作為夾具體材料。圖4-2夾具體零件圖4.5定位誤差分析工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為：Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.0294.6對刀元件設計銑床夾具和銑床之間相互位置的確定依靠夾具底面定位鍵與機床工作臺T型槽之間的配合。但是當把夾具安裝到銑床上后，銑刀位置和工件位置還不確定，這時就需要對刀塊來確定這一位置。對刀塊可分為直角對刀塊和