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課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向臂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備
設(shè)計(jì)者：杜曉嘯
學(xué)號(hào)：0401060621
指導(dǎo)教師：薛國祥
江南大學(xué)
2009年6月28日
江南大學(xué)
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目: 轉(zhuǎn)向臂的機(jī)械加工工藝規(guī)則及工藝裝備
內(nèi)容： 1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張
4. 夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張
5. 夾具設(shè)計(jì)零件圖 1張
6. 課程設(shè)計(jì)說明書 1份
設(shè)計(jì)者：杜曉嘯
學(xué)號(hào)：0401060621
指導(dǎo)教師：薛國祥
一．工藝設(shè)計(jì)
1.生產(chǎn)批量
1.1確定生產(chǎn)類型
轉(zhuǎn)向臂生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)
1. 2零件工藝分析
1.2.1轉(zhuǎn)向臂的作用：連接兩個(gè)不緊靠的卻要連接的部件
1.2.2材料選擇：鑄鐵
1.2.3熱處理：正火處理145-204HB
1.2.4工藝性分析：φ16與φ8.5的孔平行相距103mm，φ16與φ9.3的孔垂直相距9.5。
1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.3.1毛坯的選擇及毛坯圖
1.3.2選擇加工的工藝路線
工序號(hào)
工序內(nèi)容
說明
10
粗車，半精車φ16孔的下端面
20
鉆，擴(kuò)，鉸φ8.5孔
30
鉆，擴(kuò)，鉸φ16孔，并倒角1X45°
40
鉆，擴(kuò)，鉸φ9.3孔
1.3.3工藝設(shè)計(jì)
a．基準(zhǔn)的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是直徑為Ф26mm的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承Φ26mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ8.5的孔。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用Φ8.5的孔作為精基準(zhǔn)。
b．選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具
由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。
粗精銑寬度為Φ26的下端面，采用X5021立式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標(biāo)卡尺。
鉆孔Φ8.5使尺寸達(dá)到Ф8，采用Z518型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄1號(hào)刀）（P157表5-84），d=8.0專用鉆夾具和專用檢具。
擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф8.5使尺寸達(dá)到Ф8.5采用Z518型鉆床，刀具選錐柄擴(kuò)孔鉆（莫氏錐柄1號(hào)刀）（P158表5-86）d=9.0, 專用鉆夾具和專用檢具。
鉆孔Φ16（H7）使尺寸達(dá)到Ф15，采用Z518型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號(hào)刀），d=15, 專用鉆夾具和專用檢具。
鉸孔Ф16（H7）使尺寸達(dá)到Ф16（H7）。采用立式Z518型鉆床，刀具選D=16mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1×45°的倒角, 專用鉸夾具和專用檢量具。
鉆孔Φ9.3（H6）使尺寸達(dá)到Ф8，采用Z518型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄1號(hào)刀），d=8, 專用鉆夾具和專用檢具。
鉸孔Ф9.3（H6）使尺寸達(dá)到Ф9。采用立式Z518型鉆床，刀具選D=9mm的錐柄機(jī)用鉸刀, 專用鉸夾具和專用檢量具。
鉸孔Ф9.3（H6）使尺寸達(dá)到Ф9.3（H6）。采用立式Z518型鉆床，刀具選D=10mm的錐柄機(jī)用鉸刀, 專用鉸夾具和專用檢量具。
c. 確立切削量及基本工時(shí)
鑄造毛坯
時(shí)效處理
涂底漆
工序一：粗銑半精銑Ф26的下端面
（1）粗銑
工件材料：KT35-10，鑄造
加工要求：粗銑Ф26的下端面
機(jī)床：X5012立式銑床
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度0～60,深度ap<=4取刀具直徑do=63mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm, z=14
切削用量
1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=4.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為4.5kw。
fz=0.15~0.30mm/z。由于是對(duì)稱銑，選較小量fz=0.18mm/z
3）查后刀面最大磨損
查《切削用量簡明手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為0.3~0.5mm。
查《切削用量簡明手冊(cè)》表3.8，壽命及壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《切削用量簡明手冊(cè)》，
V c=
算得 Vc＝28.8m/min，n=80r/min,
據(jù)X5012銑床參數(shù)，選擇 nc = 188r/min, ,
則實(shí)際切削速度 Vc=3.14*160*188/1000=40m/min=94.45 m/s,
實(shí)際進(jìn)給量為 mm/min
根據(jù)X5012 立式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表5-73）選擇190mm/min
則實(shí)際每齒進(jìn)給量為mm/z
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)《機(jī)制課程設(shè)計(jì)指南》表2-18,銑削時(shí)的功率（單位為Kw）為
式中，54.5，0.9,,,,
則 489 N, =0.65m/s,0.125 kw<4.5 kw
最終確定 ap=4.0mm，nc=190r/min,，V c=94.45m/s，f z=0.21mm/z
6）計(jì)算基本工時(shí)
(2)半精銑
加工要求：半精銑Ф26的下端面
機(jī)床：X5012立式銑床
刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6。銑削寬度0～60,深度ap<=4取刀具直徑do=63mm。選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm, z=14
切削用量
1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=4.0mm，一次走刀即可完成所需長度
2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為4.5kw。
fz=0.15~0.30mm/z 選較小量fz=0.18mm/z
3）查后刀面最大磨損
查《切削用量簡明手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為0.3~0.5mm
查《切削用量簡明手冊(cè)》表3.8，壽命及壽命T=180min
4）計(jì)算切削速度 按《切削用量簡明手冊(cè)》，
V c=
算得 Vc＝28.8m/min，n=80r/min,
據(jù)X5012銑床參數(shù)，選擇 nc = 188r/min
則實(shí)際切削速度 Vc=3.14*160*188/1000=40m/min=94.45 m/s
實(shí)際進(jìn)給量為 mm/min
根據(jù)X5012 立式銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（表5-73）選擇190mm/min
則實(shí)際每齒進(jìn)給量為mm/z
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)《機(jī)制設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指南》表2-18,銑削時(shí)的功率（單位為Kw）為
式中，54.5，0.9,,,,
則 489 N, =0.65m/s,0.125 kw<4.5 kw
最終確定 ap=4.0mm，nc=190r/min,，V c=94.45m/s，f z=0.21mm/z
6）計(jì)算基本工時(shí)
工序二：鉆，擴(kuò)，鉸φ8.5孔
（1） 鉆孔
由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)(表4.2-14)，取鉆Ф8.5孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r(表4.2-16),初選鉆Ф8.5孔的切削速度為v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為:
n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×9.8r/min=848.17r/min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=900r/min，則實(shí)際切削速度為
v=3.14×900×9.8/1000m/min≈27.7m/min
從 課程設(shè)計(jì)指南 表2-15 得知：
=410 =1.2 =0.75 =0.117 =2.2 =0.8 代入
（2）粗鉸
參考文獻(xiàn)：機(jī)械制造設(shè)計(jì)工藝簡明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取擴(kuò)孔Ф8的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：擴(kuò)孔的切削速度為（）V鉆，故取
v擴(kuò)=1/2v鉆=1/2×27.7m/min=13.85m/min,
由此算出轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×13.85/3.14×9.96r/min=442.8r/min
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。
時(shí)間定額的計(jì)算
1、基本時(shí)間的計(jì)算
（1） 鉆孔
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式
= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=8 mm，=0.1 mm，
=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(8×cot)/2＋(1～2)=4 mm；
f=0.3 mm/r n=900 r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（8 mm＋4mm＋0.1 mm）/（0.3 mm/r×900 r/min）=2.31s
（2）粗鉸
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式
= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=8 mm，=0.1 mm，
f=0.3mm/r n=450r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（8mm＋1.046mm＋0.1 mm）/（0.3mm/r×450 r/min）=4.3s
工序三：鉆，擴(kuò)，鉸φ16孔，
（一）、加工余量的確定
由工序卡，鉆孔余量為14.0mm，擴(kuò)孔的余量為1.8mm，粗鉸的余量為0.2mm
（二）、切削用量的計(jì)算
（1） 鉆孔
1）背吃刀量的確定 ap =14.0 mm。
2) 進(jìn)給量的確定由課程設(shè)計(jì)指南選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.4 mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由于該材料為KT35-10，由課程設(shè)計(jì)指南初選切削速度為V為20 m/min。由公式：n=1000V/ d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速n=276.93 r/min，參照課程設(shè)計(jì)指南所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=250 r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
（2）擴(kuò)孔
1） 背吃刀量的確定 ap=1.8 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由課程設(shè)計(jì)指南選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=1.2mm/r。
3） 切削速度的計(jì)算 由課程設(shè)計(jì)指南初選切削速度為V為4 m/min。由公式：n=1000V/d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速n=51.36 r/min，參照課程設(shè)計(jì)指南所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=47r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
（3）粗鉸
1）背吃刀量的確定 ap=0.2 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由課程設(shè)計(jì)指南選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.8 mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由課程設(shè)計(jì)指南初選切削速度為V為5 m/min。由公式：n=1000V/d 可求得該工序的鉸刀的轉(zhuǎn)速n=63.69 r/min，參照課程設(shè)計(jì)指南所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=63/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
(三)、時(shí)間定額的計(jì)算
1、基本時(shí)間的計(jì)算
（1） 鉆孔
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=26 mm，=1 mm，
=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(26.0×cot)/2＋(1～2)=8.7mm；
f=0.4 mm/r n=250 r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26 mm＋8.7mm＋1 mm）/（0.4 mm/r×250 r/min）=20.22 S
（2）擴(kuò)孔
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=26 mm，=3 mm，
f=1.2 mm/r；n=47r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26mm＋2.525mm＋3 mm）/（1.2 mm/r×47 r/min）
=37.78 s
（3）粗鉸
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26鉆孔的基本時(shí)間可由公式
= L/fn=(l＋＋)/fn
由課程設(shè)計(jì)指南表2-27按kr=150、=(D-d)/2=(25-24.8)/2=0.1mm
查得=0.37mm；=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26 mm＋0.37mm＋15mm）/（1.0 mm/r×47 r/min）=44.9s
工序四 鉆、擴(kuò)、絞Φ9.3H6孔
（1） 鉆孔
由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)(表4.2-14)，取鉆Ф9.3(H6)孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r(表4.2-16),初選鉆Ф9.3(H6)孔的切削速度為v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為:
n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×9.8r/min=848.17r/min
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=900r/min，則實(shí)際切削速度為
v=3.14×900×9.8/1000m/min≈27.7m/min
從 課程設(shè)計(jì)指南 表2-15 得知：
=410 =1.2 =0.75 =0.117 =2.2 =0.8 代入
（2）粗鉸
參考文獻(xiàn)：機(jī)械制造設(shè)計(jì)工藝簡明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取擴(kuò)孔2×Ф8(H7)的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：擴(kuò)孔的切削速度為（）V鉆，故取
v擴(kuò)=1/2v鉆=1/2×27.7m/min=13.85m/min,
由此算出轉(zhuǎn)速
n=1000v/πd=1000×13.85/3.14×9.96r/min=442.8r/min
取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。
（3）精鉸
參考文獻(xiàn)：機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取鉸孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速：
n=1000v/πd=1000×18/3.14×10r/min=573r/min
按照機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=600r/min。則實(shí)際切削速度為：
V= πdn/1000=3.14×10×600/1000 m/min=18.84m/min
時(shí)間定額的計(jì)算
1、基本時(shí)間的計(jì)算
（1） 鉆孔
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式
= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=26 mm，=1 mm，
=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(9.8×cot)/2＋(1～2)=4.3mm；
f=0.3 mm/r n=900 r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26 mm＋4.3mm＋1 mm）/（0.3 mm/r×900 r/min）=6.78s
（2）粗鉸
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26，鉆孔的基本時(shí)間可由公式
= L/fn=(l＋＋)/fn求得。其中1=26 mm，=3 mm，
f=0.3mm/r n=450r/min
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26 mm＋1.046mm＋3 mm）/（0.3mm/r×450 r/min）=13.1s
（3）精鉸
由課程設(shè)計(jì)指南表2-26鉆孔的基本時(shí)間可由公式= L/fn=(l＋＋)/fn
由課程設(shè)計(jì)指南表2-27按kr=、=(D-d)/2=(10-9.96)/2=0.02mm
查得=1.046mm；=5mm；l=25mm；f=0.3mm/r；n=573r/min；
將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
=（26mm＋1.046mm＋5mm）/（0.3 mm/r×573r/min）=11.3S
二 夾具設(shè)計(jì)
經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第三道工序的工裝卡具。工序三的夾具為鉆擴(kuò)鉸φ16孔的鉆夾具
2.1問題的提出
在給定的零件中，對(duì)本序加工的主要考慮尺寸60，由于公差要求較低，因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。
2.2卡具設(shè)計(jì)
2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ20和其端面為基準(zhǔn)定位，加一個(gè)輔助支撐釘來保住其剛度，為使工件完全定位。再使用活動(dòng)V形塊配活壓緊螺釘卡緊。
2.2.2切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=16.77N
使用活動(dòng)V形塊快速卡緊，調(diào)節(jié)卡緊螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可指定可靠的卡緊力。
2.2.3定位誤差分析
本工序采用孔φ20和端面為基準(zhǔn)定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。
2.2.4 卡具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
卡具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。
三．總結(jié)與體會(huì)
通過這次為時(shí)兩周的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到自己在學(xué)習(xí)上的嚴(yán)重不足。雖然很辛苦的完成了設(shè)計(jì)，但也得到了很多，課本只說了原理，而實(shí)踐才出真知。閉門造車是不可取的，在設(shè)計(jì)各個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)都得找到每個(gè)數(shù)據(jù)的來源，與同學(xué)討論也能得到很多一開始沒想到的點(diǎn)子，但是這個(gè)設(shè)計(jì)并不完美，雖然我盡力的改正了一開始的錯(cuò)誤，瑕疵卻總是存在的。通過這次課程設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性的整合了學(xué)過的知識(shí)，彌補(bǔ)了自己的短處，并積極的改正錯(cuò)誤。
四．參考文獻(xiàn)
1、李益民主編，機(jī)械制造加工工藝簡明手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7
2、廖念釗等主編，互換性與技術(shù)測(cè)量（第三版），中國計(jì)量出版社，2006.8
4、馮之敬主編，機(jī)械制造工程原理，清華大學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
5、袁哲俊、劉華明主編，刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6
6、王光斗、王春福 主編， 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）， 上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2000.11
7、崇凱主編， 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指南， 化學(xué)工業(yè)出版社， 2007.2
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