【正文】 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計1 緒論能熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。通過對零件某道工序的夾具的設(shè)計夾具的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。本次設(shè)計也是理論聯(lián)系實踐的過程，并學(xué)會用手冊、資料等，增加解決工程實際問題的獨立工作能力。制作成批量生產(chǎn)（5000臺）中等復(fù)雜程度零件（車床尾座頂尖套）的機械加工工藝規(guī)程和銑槽工序中所需要的專用夾具的設(shè)計。設(shè)計任務(wù)要求：1）對零件進行工藝分析。（1）對零件機器結(jié)構(gòu)中的作用及零件圖上技術(shù)要求進行分析。（2）對零件主要加工表面尺寸，形狀及相對位置精度，表面粗糙度及主要技術(shù)條件進行分析。（3）對零件的材質(zhì)、熱處理及工藝性進行分析。通過以上分析，以便在工藝過程中切實加以保證。2）選擇毛坯的制造方式，繪制零件毛坯綜合示意圖。選擇毛坯應(yīng)以生產(chǎn)批量的大小來確定，跟據(jù)批量大小的生產(chǎn)規(guī)模決定毛坯形式及制造方法，根據(jù)有關(guān)資料確定各個加工表面的總余量，并把各余量加在零件圖各有關(guān)位置上，在毛坯圖上標(biāo)出相關(guān)尺寸。3）制定零件的機械加工工藝路線（1）制定工藝路線，在對零件和毛坯進行分析的基礎(chǔ)上制定零件的加工工藝，它包括確定加工方法、確定安排加工順序、確定定位夾緊方法，以及安排熱處理、檢驗以及其他輔助工序等。（2）選擇定位基準(zhǔn)，合理選定各工序的定位基準(zhǔn)，當(dāng)工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，需要對它的工序尺寸進行換算。（3）選擇機床及夾具、刀具、量具。機床設(shè)備及工藝裝備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，還要經(jīng)濟合理。 （4）加工余量及工序間尺寸與公差的確定。根據(jù)工藝路線的安排，計算銑槽相關(guān)工序加工余量。其工序間尺寸公差按經(jīng)濟精度確定。（5）確定切削用量機動時間。用公式計算各工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削手冊查到。然后計算該工序的時間定額。（6）繪制零件的機械加工工藝過程卡片，及銑槽工序的工序卡片。在該加工過程中需要設(shè)計銑槽專用夾具。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和步驟：1）確定夾具設(shè)計方案、繪制結(jié)構(gòu)原理圖。確定夾具設(shè)計方案應(yīng)遵循幾個原則：（1）保證工序加工精度和技術(shù)要求。（2）結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。（3）造作方便、省力安全。（4）滿足零件在生產(chǎn)中高效低成本。確定夾具設(shè)計方案的主要內(nèi)容為：（1）確定工件的定位方案。（2）確定刀具的對刀或引導(dǎo)方式。（3）確定刀具的夾緊方案。（4）確定夾具其他組成部分的結(jié)構(gòu)形式。（5）確定夾具體。 最后繪制出結(jié)構(gòu)原理示意圖2）選擇定位原件，計算定位誤差。在確定設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，應(yīng)按照加工精度的高低，根據(jù)六點定位原理。約束自由度的數(shù)目以及確定所需的定位元件。選擇好定位原件后，應(yīng)計算定位誤差。3）計算夾緊力，決定夾緊機構(gòu)及其主要尺寸夾緊是按照靜力平衡條件，從具體定位夾緊力方案和切削條件出發(fā)進行分析，主要根據(jù)切削力決定理論夾緊力，但由于在加工過程中有沖擊震蕩存在，為了保障安裝穩(wěn)定理論夾緊力還要乘以一個安全系數(shù)K，K值可以在相關(guān)手冊中查到。計算出夾緊力后，根據(jù)所確定的加緊機構(gòu)決定其主要尺寸。4）繪制夾具裝配圖：（1）要求夾具裝配圖按照比例繪制。（2）要有必要的視圖和剖面圖。5）在裝配圖上標(biāo)注各部位尺寸、公差配合和技術(shù)條件參考《機床夾具設(shè)計》或其他有關(guān)手冊。2 機械加工工藝規(guī)程的制定 尺寸精度Φ50mm、要求有較高的尺寸精度，尺寸精度都為IT7級公差，鍵槽長度282177。，加工中都需加以保證。 形位精度。 表面粗糙度 配合面表面粗糙度要求較高，鍵槽、Φ33mm、。 熱處理為了消除毛坯鍛件中的殘余應(yīng)力，進一步改善切削性能，毛坯鍛造后應(yīng)安排去應(yīng)力退火或時效處理。 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 機器產(chǎn)品在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃稱為該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計算：=Qn(1+α%+β%) 式中 —— 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） Q —— 產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年） n —— 每臺中該零件的數(shù)量（件/臺） α% —— 備品的百分率 β% —— 廢品的百分率其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q=5000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量n=1件/每臺，備品率α%=4%，平均廢品率β%=3%。 N=5000*1*(1+4%+3%)=5350件從計算結(jié)果可知，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，生產(chǎn)周期性變換。 毛坯材料及制造方法 頂尖套同套筒的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)。該零件材料為45鋼?？紤]到車床在車銷外圓工作中要經(jīng)常正、反向旋轉(zhuǎn)，該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(yīng)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5350件，屬批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成形。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的?？讖叫〉奶淄惨话氵x擇焊接或冷拔棒料，也可采用實心棒料；孔徑大的套筒選擇無縫鋼管或帶孔的鑄鐵或鍛件。大批量生產(chǎn)時，常采用冷擠壓和粉末冶金等先進毛坯制造方法，既可節(jié)約用材又可提高毛坯的精度及生產(chǎn)率。冷擠壓的加工方法適用于小型零件，而且結(jié)構(gòu)簡單，非合金鋼、合金鋼、有色金屬，大批生產(chǎn)，加工公差等級為67級， ,生產(chǎn)率高，用于精度較高的小零件，需要機械加工。因此考慮到零件是成批生產(chǎn)，而且軸向尺寸變化不大，且尺寸較小，該零件起支撐作用，所以選用45鋼，直徑為80mm。的棒料，采用鍛造的方法。 ，且要經(jīng)過粗車精車才能到技術(shù)要求，因此要留夠粗車精車的余量。查《金屬機械加工工藝人員手冊》知。342177。3擬訂零件機械加工工藝路線 制定工藝路線 技術(shù)條件先確定終加工方法，接著再確定一系列準(zhǔn)備工序的加工方法，然制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度和位置精度技術(shù)要求等能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)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夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。制定工藝路線主要是確定加工方法和劃分加工階段。⑴選擇加工方法應(yīng)以零件加工表面的技術(shù)條件為依據(jù)，主要是加工面的尺寸精度、形狀精度、表面粗超度，并綜合考慮各方面工藝因素的影響。一般是根據(jù)主要表面的后再確定其它次要表面的加工方法。⑵在各表面的加工方法選定以后，就需要進一步考慮這些加工方法在工藝路線中的大致順序，以定位基準(zhǔn)面的加工為主線，妥善安排熱處理工序及其他輔助工序。車床尾座頂尖套的加工工藝路線一般是先下料，再進行外圓的加工。還包括端面及鉆孔、銑鍵槽等。按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，參照頂尖套筒的工藝路線，結(jié)合生產(chǎn)條件和大批生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)，初步擬訂頂尖套筒工藝過程：1 以毛坯外圓定位，銑削端面，鉆中心孔，去毛刺。2 以外圓中心孔定位，車削外圓。3 熱處理，調(diào)質(zhì)至220240HBS。4 以外圓中心孔定位，車削外圓。5 以外圓，端面定位，鉆削深孔，去毛刺。6 以外圓，端面定位，車削內(nèi)錐孔。7 熱處理，4550HRC。8 錐堵中心孔定位，精車外圓。9 錐堵中心孔定位，磨削外圓，留余量。10以外圓定位，留磨量。11以中心孔定位，粗、精銑鍵槽及油槽。12以錐堵中心孔定位，粗、精磨外圓。13以外圓定位。14檢驗。.　基準(zhǔn)的選擇（１）選擇定位基準(zhǔn)工件的加工部位和各表面相對位置的準(zhǔn)確性，取決于工件在機床上相對刀具位置的準(zhǔn)確性，也就是取決于工件在夾具中定位的準(zhǔn)確性，定位的準(zhǔn)確與否，又與定位基準(zhǔn)選擇的好壞直接相關(guān)，因此定位基準(zhǔn)選擇合理與否不僅影響到零件的加工位置精度，而且對工件各表面加工順序也有很大影響。首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度；其次應(yīng)盡量選擇零件的主要表面為定位基準(zhǔn)，因為主要表面是決定該零件其它表面的基準(zhǔn)，選主要表面為定位基準(zhǔn)可使設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合；最后，定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于夾緊，在加工過程中穩(wěn)定可靠。（２）選擇粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)是使所需加工各表面，尤其是重要表面能分配到必須而又盡可能均勻的加工余量，能保證工件加工與不加工面間的相互位置精度。粗基準(zhǔn)選擇的原則為① 用不加工的面作為粗基準(zhǔn)，以保證不加工表面相對于加工表面有較高的加工精度，當(dāng)工件有幾個不加工表面時，選其中與加工表面相對于位置精度要求較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)②選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)，且保證各加工表面都有足夠的加工余量③應(yīng)選擇平整光潔的表面作為粗基準(zhǔn)，以使工件定位加緊可靠④粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用。根據(jù)以上原則，結(jié)合該零件的特點選擇粗基準(zhǔn)如下：對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗加工的基準(zhǔn)。本零件首先要進行外圓的粗車和平端面，以外圓為粗基準(zhǔn)是合理的。在粗車外圓和端面后，加工直徑為33mm的孔，粗精加工都是在一次裝夾中完成。（３）精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證各表面的相互位置精度，使夾具結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)相統(tǒng)一原則。一般是用已經(jīng)加工過的表面作為精基準(zhǔn)。選擇原則為①基準(zhǔn)重合原則，即用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差③互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則④應(yīng)遵循自為基準(zhǔn)原則，即當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均勻時，常以加工表面自身為精基準(zhǔn)。⑤應(yīng)選擇定位基準(zhǔn)、加緊可靠的表面作為精基準(zhǔn)。根據(jù)以上原則選擇精基準(zhǔn)：該零件對于外圓和孔的同軸度要求很高，因此為了保證它們的位置精度要求，選擇已經(jīng)加工過的孔作為精加工的基準(zhǔn)，以心軸作為定位元件，以此來保證它們的位置精度。在銑削直槽時，以外圓作為精基準(zhǔn)，用v形塊來定位。（４）此外還應(yīng)考慮到工序加工時工序基準(zhǔn)，以及保證裝配質(zhì)量的裝配基準(zhǔn)?！C床及工、夾、量、刃具a: 粗車和精車，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用最常用的CA6140型臥式車床即可。b：鉆孔，粗鏜孔，精鏜孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鉆孔，鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度數(shù)值較小，需選用較精密的車床才能滿足要求，因此選用C616A型臥式車床。c:切斷、車端面。選用CA6140d車床。d:研磨技術(shù)要求，表面粗糙度要求較高，因此選用。d:鍵槽是用三面刃銑刀粗銑及精銑槽，應(yīng)選用臥式銑床。考慮本零件屬成批生產(chǎn)。所選機床使用范圍較廣為宜，故選常用的X62型銑床能滿足加工要求。（2）選擇夾具以上工序中本零件除粗銑及精銑槽等工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。車床工序用三爪自定心卡盤和頂尖。在外圓的精車中使用心軸定位，然后是一夾一頂式裝夾，這樣可以保證外圓和孔的同軸度。（3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。 在車床上加工時一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)類零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT15，半精加工YT15,精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性可以使用轉(zhuǎn)位車刀。切槽刀宜選用高速鋼。銑刀選鑲齒三面刃銑刀。零件要求銑切深度為6mm，銑刀的直徑應(yīng)為160～200mm。因此所選銑刀：半精銑工序銑刀直徑d＝125mm,寬L＝8mm,孔徑D＝32mm,齒數(shù)Z＝20。（4）選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量選用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關(guān)資料。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。 a 選擇各外圓加工面的量具。按工藝人員手冊，計量器具不確定度允許值，選擇測量范圍為50～75。 b 選擇加工孔用量具。莫氏6號錐孔及55mm尺寸的孔經(jīng)粗鏜、精鏜、磨削三次加工。粗鏜至55mm精鏜至55mm。按計量器具的測量極限誤差選擇其量具。 粗鏜孔55mm公差等級為IT11,、測量范圍50～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。 精鏜、磨削孔及莫氏6號錐孔，由于精度要求高，加工時每個工件都需進行測量，故宜選用極限量規(guī)。根據(jù)孔徑可選三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)。c 選擇軸向尺寸用量具。由于尺寸精度要求不高。 d 選擇加工槽用量具。槽經(jīng)粗銑、半精銑兩次加工。槽寬的尺寸公差等級為IT9，槽深的尺寸公差等級為IT12，,測量工具用內(nèi)徑千分尺及深度千分尺即可。、工序尺寸及公差的計算　加工余量的確定、工序尺寸及毛坯尺寸的確定序 號工序加工余量（mm）加工等級工序公差()1車端面IT122粗車外圓IT123鉆孔IT124粗鏜～IT85精鏜～IT96磨削IT77半精車IT11精車IT68銑鍵槽粗銑IT7精銑IT6 12H11的鍵槽工序名稱工序余量()工序公差()工序基本尺寸()工序尺寸和偏差()粗銑IT11()9Ф9精銑 IT9() 12Ф12半徑3mm的油槽工序名稱工序余量()工序公差()工序基本尺寸()工序尺寸和偏差()粗銑IT12()精銑IT9()6Ф6 工序尺寸換算公式 ESA= EIA=A A1增環(huán) A2減環(huán) A0封閉環(huán)A1= A=A=A1A==6mmES