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設計說明書
?！ I(yè)：
班 級：
姓 名：
學 號：
指導老師：
前言
設計是完成教學計劃達到高職生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，是教學計劃中綜合性最強的實踐教學環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學生的思想、工作作風及實際能力、提高學生全面素質具有很重要的意義。本設計綜合《機械制圖》、《AutoCAD》、《機械制造基礎》、《機械制造技術》、《計算機應用基礎》等多門課程的學習內容，尤其是鞏固了《機械制造技術》學習內容的綜合應用。本設計包括考慮企業(yè)生產現場，在工藝、夾具、數控編程等方面的計算、制圖、運用設計資料、工藝資料，查閱有關標準、規(guī)范、手冊，使用經驗數據進行經驗估算等方面的知識具備初步的能力。同時通過設計，培養(yǎng)學生獨立分析、解決問題和綜合運用各學科知識的能力。
等部分內容。通過工藝設計，學生應達到：
1、獲得零件機械加工工藝規(guī)程設計的能力；
2、獲得加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應用能力；
3、學會使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準等，以及學會繪制工序圖，標注必要的技術條件等。
在這次設計中，我得到了老師的耐心輔導和支持，得到了同學的幫助。在此，我對他們表示感謝！
由于我的知識水平有限，設計中難免有錯誤和不妥之處，在此還誠請指導老師批評指正。
摘要
本設計為扇形板零件的加工工藝設計。本設計涉及到一張CAD零件圖和一套夾具圖的繪制，有車床夾具。對零件特性的綜合分析，和一套完整的加工工藝方案和加工工序卡。本設計還從工廠的實際加工出發(fā)，從工廠的不同加工數量進行分析制作出加工工藝方案。這是對大學所學課程的一次綜合使用，能把我們的知識結構進行一次梳理和復習，對我們的以后工作有著很大的幫助。
關鍵詞：CAD繪圖、 工藝設計、工藝規(guī)程，工序卡。
The graduation design process of the parts of the sector plate design. The design involves a CAD parts diagrams and three sets of fixture Figure drawing, lathe fixtures, drilling jigs, milling fixtures. Comprehensive analysis on the characteristics of the part, and a complete set of process plans and manufacturing processes card. The design is also from the actual processing of the factory, from the analysis of the number of different processing factory produce processing program. University course is a comprehensive, can a comb and review the structure of our knowledge, our future work great.
Keywords: CAD drawings, process design, process planning, process card.
目 錄
前言 2
摘要 3
關鍵詞：CAD繪圖、 工藝設計、工藝規(guī)程，工序卡。 3
零件平面圖 5
一、扇形板零件的加工工藝分析 6
（一）生產綱領和生產類型 6
(二)零件的功用 6
（三）零件的結構特點 6
（四）零件的技術要求 7
（五）選擇定位基準 7
（六）加工階段的劃分 7
（七）加工順序的安排 7
（八）加工路線 7
（九）確定工藝方案 8
（十）確定各工序的加工余量，工序尺寸和公差 8
二、銑削專用夾具設計說明 10
（一）夾具設計說明 10
(二)專用刀具的設計說明 11
（三）銑削設計計算 12
三、車削專用刀具設計說明 14
（一）夾具設計說明 14
(二)切削用量的選擇 14
（三）機床功率計算 15
四、鉆削專用夾具設計說明 18
（一）夾具設計說明 18
(二)鉆削計算 18
體會 20
致謝 21
參考文獻 22
零件圖
毛坯圖
一、零件的加工工藝分析
（一）生產綱領和生產類型
生產綱領和類型均為提出，本產品為設備常用零件的生產加工，所以設計中把 本零件定為大批量生產。
(二)零件的功用
工件一是機器的連接零件，其主要作用是起連接、傳遞運動和傳遞動力的作用。為保證其的精確定位，要求對其內孔加工的精度較高。其所受的載荷沖擊力較小。所以其同軸度及端面跳動要求較高，連接部位粗糙度要求高。
（三）零件的結構特點
由零件圖可以知道，該零件為上下兩內孔同軸情況，上面內孔可以采用鉆床加工即可滿足要求，下面內孔可以采用車床加工即可完成，有CAD圖給出了零件的特征，公差標注的按照公差加工生產，凡是未標注公差的情況均為自由公差。
（四）零件的技術要求
1、尺寸精度要求
鉆孔內徑8，車內孔直徑22，以及銑兩端面，按照零件圖的形位公差要求，達到加工要求即可完成
2、形狀精度要求
零件按照標注的行位公差加工即可。具體見上部提供的零件圖。
3、表面粗糙度
零件按照標注的粗糙度加工即可。具體見上部提供的零件圖。
4、零件的材料及毛坯
從零件的受力分析可知，它受徑向和軸向復合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用鑄造，材料為HT200。為了改善組織、切削性能和提高力學性能，毛坯料要經過正火熱處理。為使零件獲得良好的綜合理學性能，消除和減少內應力，為后續(xù)熱處理做組織準備，需對零件進行調質處理(HrC32—38)。
（五）選擇定位基準
加工零件的定位精基準，最常用的是內孔和兩端面，這遵循了基準重合原則及基準統一原則，以保證零件的精度要求。為了保證零件的準確定位，先銑兩端面。以兩端面為定位基準加工即可
在生產批量較大時，可以在專用的雙面銑床上銑端面。
定位粗基準（未加工表面），即首道工序的基準是扇形零件的外A端面。
（六）加工階段的劃分
扇形零件的加工質量在尺寸和粗糙度上都有較高的要求，為保證加工質量的需要和合理的使用機床設備，把零件的加工階段主要劃分為三個階段：粗加工階段、半精加工階段和精加工階段。兩端面的尺寸精度和表面粗糙度都要求不高（公差等級為 IT11，表面粗糙度值Ra為25，查《機械制圖》附表7-4軸的極限偏差可知）。半精加工主要是各個面的銑削加工，精加工主要是內孔的精車。
1、粗加工階段
銑削工件兩端面上的大部分加工余量。使毛坯在形狀和尺寸上接近零件的圖紙要求，為半精加工時提供精基準，留好足夠的加工余量為后續(xù)加工創(chuàng)造有利條件。
2、半精加工階段
加工外兩端面到一定的精度要求，并保證留有一定的加工余量，為其精加工作準備。同時完成次要表面的加工。
3、精加工階段
通過車床加工使零件各尺寸和加工表面達到圖紙規(guī)定的技術要求。
（七）加工順序的安排
1、基準先行
先從加工精基準開始，再以精基準定位加工其他表面。
2、先粗后精
精基準加工好后，車削內孔時，粗、精加工分階段進行。
3、先主后次
先加工零件的主要表面再加工零件的次要表面。
機械加工完畢，最終要進行檢驗。
（八）零件的加工工藝路線：
鑄造→銑削→銑削→銑削→銑削→車削→車削→銑削→銑削→銑削→銑削→銑削→銑削→鉗工（鉆）→鉸削→檢驗
（九）確定工藝方案
（1）鑄造。
（2）粗銑端面A，保證厚度為34，以粗基準B為基準
（3）粗銑端面B，保證厚度為33，以粗基準A為基準
（4）精銑端面A，保證厚度為32.5，以粗基準B為基準
（5）精銑端面B，保證厚度為32，以粗基準A為基準
（6）在上部第二和第三個孔處鉆孔直徑7.5
（7）粗車內孔，車內孔直徑21
（8）精車內孔，保證內孔直徑為22+0.021
（9）粗銑弧形槽，保證弧形槽寬度為12
（10）銑圓弧面，保證弧形半徑為48.5
（11）銑圓弧面，保證弧形半徑為20.5
（12）精銑弧形槽槽寬13，保證到B斷面的距離為10
（13）銑圓弧面，保證弧形半徑為48
（14）銑圓弧面，保證弧形半徑為20
（15）鉆孔，鉆孔直徑為7.8
（16）鉸孔，鉸孔直徑為8
（17）檢驗入庫。
（十）確定各工序的加工余量，工序尺寸和公差
各加工表面的工序間余量，工序尺寸及公差如下表所示。
扇形件的加工工序尺寸及加工余量（單位mm）
加工表面
工序
名稱
工序間
余量
工序能達到的公差等
級及其標準公差值
工序尺寸
公差
兩端面
銑削
3
粗糙度3.2即可
按圖
車內孔
車削
22
粗糙度1.6即可
22
+0.021
弧形槽
銑削
2
GB/T1804-m（自由公差）
按圖
按圖
弧形面
銑削
2
GB/T1804-m（自由公差）
按圖
按圖
φ8內孔
鉆
7.8
GB/T1804-m（自由公差）
φ7.8
φ7.8
φ8內孔
鉸
0.2
+0.08
φ8
+0.08
二、扇形板銑削專用夾具設計說明
銑削夾具圖.
（ 一 ）夾具設計說明
本設計主要是設計的一套銑削端面的夾具，根據設計工藝，本設計中任意設計了銑削工件B面的夾具設計，根據零件的機構特性，首先固定一端面，本端面與地板焊接為一體，也稱為支架，把工件安放在支架上，另一端采用加緊的方式固定即可，因為兩個面均為圓弧面，所以固定后在平面內的四個方向上不會運動，只需要在銑刀的銑削力的情況下即可完成。
（二）夾具設計專業(yè)刀具設計說明
切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量三要素。合理選擇切削用量，對提高切削速度，保證必要的刀具耐用度和經濟性，保證加工質量等都有重要意義。由于零件的材料為30鋼，刀具材料選擇范圍較大，一般選用硬質合金刀具即可滿足要求。刀具材料選擇范圍較大，一般選用硬質合金刀具即可滿足要求。
合理選擇切削用量必須滿足下列基本要求：
（1） 保證安全，不致發(fā)生人身事故或設備事故；
（2） 不致加工質量；
（3） 在滿足上述兩要求的前提下，為充分發(fā)揮機床的潛力和刀具的切削性能，應盡量選用較大的切削用量；
（4） 不允許超過機床功率。
（5） 刀具類型確定
此加工精度要求不高，因此可用高速鋼鑲齒套式面銑刀。
（6） 刀具設計參數確定
面銑刀：高速鋼鑲齒套式面銑刀,刀片材料硬質合金,刀桿材料高速鋼,刀盤直徑D=20mm，刀齒數Z=8，主偏角kr=75°；前刀面有沿切刃方向的斜坡臺階式分屑槽
5. 刀具工作草圖（見附圖）
（三）銑削設計計算
1、加工條件
工件材料：HT200，σ=200HBS，鑄造；
加工需求：粗、精左右面，保證尺寸32mm；
機床：X6132型銑床；
刀具：高速鋼圓柱形銑刀，根據《金屬切削手冊》表6-4取銑刀直徑d=100mm，根據《金屬切削手冊》表6-7查得銑刀齒數Z=14；
2、確定銑削深度：
參考有《金屬切削手冊》確定粗加工的銑削深度a=2.5mm；精加工的銑削深度a=0.5mm；
3、確定每齒進給量：
參考《機械加工工藝手冊》（軟件版）取粗銑時的每齒進給量f=0.15(mm/z)；精銑時的每轉進給量f=0.8（mm/z）；
4、確定主軸轉速：
參考《實用金屬切削加工工藝手冊》表8-4，取粗銑時的主軸轉速為150r/min，精銑時的主軸轉速為190r/min；
5、計算銑削速度：
前面已經確定銑刀直徑d=100mm和主軸轉速（粗銑刀時為300r/mm）。所以，相應的銑削速度分別為：
粗銑時：
精銑時：
6、校核機床功率（只需校核粗加工即可）：
關由手冊查得功率；
取Z=14，，，a=2.5mm， 而由手冊查得=1，=1故1，所以：起所耗功率遠小于機床功率，故可用。
7、計算基本工時：
參考《機械加工工藝手冊》（軟件版）確定切入和切出的行程長度，而工件的長度為，故銑刀的工作行程為。所以，基本工時為：
0.41（m/min）（粗銑時）；
1.08（m/min）（精銑時）；
三、扇形板車削專用夾具設計說明
車削夾具圖
（一）夾具設計說明
本夾具的設計是上部使用了一個V行塊，下部采用螺栓固定緊的辦法，上部的V形塊正好加緊扇形零件的上部，使其固定緊固，對V行塊進行螺栓固定，然后再下部設計了螺栓頂緊裝置，可以調整螺栓的旋轉來實現頂緊和放松，即可完成了本夾具設計。
（二）切削用量的選擇
粗車時應考慮提高生產率和保證合理的刀具耐用度，應首先選用較大的背吃刀量，然
后再選擇較大的進給量，最后根據刀具耐用度選擇切削速度。
（1） 背吃刀量
背吃刀量根據加工余量和工藝系統剛度來選擇。粗加工時，在保留半精車余量
（1～3mm）和精車余量（0.1～0.5mm）后，一次走刀應盡可能的切除全部余量。當加工余量太大，機床功率不足，刀具強度不夠，加工余量不均勻以及斷續(xù)切削時需要分多次走刀加工。
（2）進給量
粗加工時，對表面質量沒有太大要求時，合理的進給量應是工藝系統所能承受的最大進給量。機床進給機構的強度、刀具刀桿的強度和剛度、刀具材料的強度和工件的裝夾剛度等也將限制進給量的大小。
（3） 切削速度
切削速度的確定可根據已選定的背吃刀量、進給量及刀具的耐用度利用下列公式計算：
Vc=
式中f為進給量、a為背吃刀量、T為刀具的耐用度、K為切削速度的修正系數、其他的系數可通過查表得出。也可根據生產實踐經驗和有關資料確定，必須考慮機床的許用功率。
切削速度的確定可根據已選定的背吃刀量、進給量及刀具的耐用度利用下列公式計算：
v=
4）半精車切削余量的選擇
半精車必須保證進給精度和表面質量，同時還應兼顧必要的刀具耐用度和生產效率。
（1） 背吃刀量
半精車和精車時的背吃刀量是根據加工精度和表面粗糙度要求由粗車后留下的余量確定的。
（2）進給量
半精車和精車時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。
（3）切削速度
為了抑制積屑瘤的產生，提高工件表面質量，用硬質合金車刀精車時，采用較高切削速度（80～120m/min），高速鋼車刀宜采用較低的切削速度。
在選擇切削速度時還應考慮：粗加工時，背吃刀量和進給量均較大，故選擇較低的切削速度；精加工時，背吃刀量和進給量均較小，則選擇較高的切削速度。
（1）粗車
刀具選用硬質合金的外圓車刀（YT15），背吃刀量選擇3～5mm（余量較小，一次走刀車完余量，余量較大可多次走刀），進給量0.5～0.6mm/r ，切削速度600r/min。
（2）半精車
刀具選用硬質合金的外圓車刀（YT15），因為表面粗糙度Ra1.6μm，背吃刀量選擇1mm，進給量0.1～0.2mm/r，切削速度為800r/min。
（三）機床功率計算（根據切削用量計算）
在國家標準GB/T122004—1990中將工作功率Pe定義為“同一瞬間切削刃基點的工作力與合成切削速度的乘積”。所謂的工作力是指（Fe）是指總切削力在合成切削方向的正投影，在工作平面中定義。工作功率Pe也可以稱為切削過程的消耗的總功率。他包括切削切削功率和進給功率切（分別用Pc和Pf表示）兩部分。前者為主運動消耗的功率，后者為進給運動消耗的功率。由于后者在工作功率中所占的比例很?。▋H為2%--3%），故一般只計算切削功率Pc。所以工作功率可按下式計算:
PePc=FcVc×0.001
其中切削力和速度的單位分別為N和m/s;工作功率的單位為KW。根據求出的的切削功率Pe可用下式計算機床主電動機功率Pe:
PePc/m
式中的m為機床的傳動效率，其值一般為0.75—0.85
PePc/m =Kc.f.Vc.ap/m=0.65×0.5×100×5/0.75=6.85KW
由于6.85KW小于機床功率7.5Kw，所以，所選切削用量滿足機床要求。
由于此零件年產量為2040件，屬于中批量生產。在生產管理較完善的工廠一般可編制如下表的比較詳細的機械加工過程工藝卡片。
車刀圖
四、扇形板鉆削專用夾具設計說明
鉆削夾具圖
（一）夾具設計說明
鉆削夾具的設計，主要是根據在上幾步工序完成的基礎上進行下一步工序設計，首先以孔直徑22，設計一根軸，安放后進行把工件牢固，然后再一側加上固定銷，使其緊緊固定，固定軸一側采用螺栓連接固定，另一側設計一個頂緊裝置，固定緊后，夾具零件不可松動，即可完成了本設計。
（二）鉆削計算
鉆四個定位孔（2-?10mm和2- ?13mm）；锪兩個沉頭孔?20mm，深2mm；
工步1：鉆兩個?13mm孔
1、加工條件
工件材料：HT200，σ=200HBS，鑄造；
加工需求：鉆錐度孔?10mm，保證零件圖上的精度要求；
機床：Z5125A型鉆床；
刀具：，鉆頭直徑13mm，
2、確定切削進給量：
根據《實用金屬切削加工工藝手冊》中表5-6，取進給量f=0.3（mm/r）；
3、確定切削速度：
根據《實用金屬切削加工工藝手冊》中表5-6，取切削速度；
4、計算轉速：
，按機床實際轉速取；
5、計算基本時間：
體會
雖然我有事情耽擱了設計時間，但經過一周時間的抓緊工作，我終于完成了設計?？赡苡捎跁r間緊湊，里面還有一些問題，但看著自己的設計成果，一切疲憊與先前的無奈都被遮掩了，喜悅之情油然而生，與此同時，我也深深體會到了自己所學甚少。
從拿到零件圖紙的第一天開始，輔導老師就詳細的給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間。為我們的設計指引了方向，這樣使我們不會感到太多的盲目。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝、夾具、量具等只有基本的了解。但是通過這次設計，我們才全方位的懂得了什么是機械設計，從而更加了解到機械知識的重要性。
剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。 好長時間都懶得在去看設計圖紙，經過老師在網上給我的指導，才讓我有了一定的思路，先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖等等，一步步的開始設計起來。
在設計期間，遇到不懂的問題時，通過自己查資料、仔細的琢磨、有根據的慢慢分析從而克服困難，實在解決不了的，我們的指導老師能細心的幫助我們，從而設計對我來說更邁進了一步，在這次設計中，學會了運用資料，可以向不同的懂我們知識的人問問題，這次設計，要十分的感謝我們的指導老師，他在設計期間為我解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中得以更好的發(fā)揮，也會在以后的人生的道路中更上一層樓。
經過將近一個月的努力，設計終于劃上了一個圓滿的句號。對此次設計，我可以說是感觸很深，同時在此過程中也學到了很多知識。雖然本次設計尚存在不足之處，但是通過這段時間的學習，我從中認識和學到了很多關于機械零件制造工藝的設計方法和流程，這對我今后的學習和工作都有著很大的促進作用。即將收筆之際，我對此次設計作如下總結：
設計是考查學生對自己所學專業(yè)知識掌握的程度和解決問題的能力，也是大學之際即將走上工作時的過渡階段，可以說它能考查出一個學生對專業(yè)知識掌握的深度和廣度，也是檢驗我們學習能力的一個良好契機。
致謝
十年寒窗苦讀，終于造就了我的大學夢想，如今，一眨眼三年也快過去了，在大學的日子里，我結交了許多新朋友，開闊了新視野，但尤為重要的是，我學習了許多新知識，掌握了社會生存的技能。這一篇設計不僅融匯了我三年的智慧，更是我向恩師們遞交的最完美的答卷。在此，我要感謝每一位幫助過或得罪過我的人，你們是我生命中不可或缺的一部分。
其次，我要感謝所有的恩師。他們不僅教給了我求生的知識、技能，更為重要的是他們也教會了我做人的道理，使我明白了為人與處世的道理。在這次設計完成的過程中，我要特別感謝王玉良老師，因為在設計題目下發(fā)了很長一段時間了我都沒有著手去做，而林老師總是反反復復、不耐其煩地打電話提醒我著手做，后來又悉心指導我們按時完成設計，他真的很負責任，就是他，深深地感動了我，老師，謝謝您！在此，我想借此機會表達我心中對老師們那份崇高的敬意：老師，您辛苦了！
另外，我還要感謝我親愛的同學們。感謝他們?yōu)槲姨峁┝嗽S許多多的幫助，感謝他們在我最需要幫助的時候，向我伸出了援助之手，感謝他們的真誠幫助與付出。親愛的同學們，祝你們好人一生平安，幸福！
來吧，在這來臨之際，讓我們一起來歡呼，一起來感謝所有的老師們，同學們。
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