編碼器連接塊零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計

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編碼器連接塊零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計（生產(chǎn)綱領(lǐng)大批） 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們對《機械制造基礎(chǔ)》和《機械制造工藝學(xué)等》進行學(xué)習(xí)以后進行的。這是對我們所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是我們在走進社會崗位前的一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)課程學(xué)習(xí)中占有重要的地位。 此次課程設(shè)計需要我們熟練掌握基礎(chǔ)課程知識以及充分了解專業(yè)學(xué)科知識，如應(yīng)用軟件繪制零件圖、毛坯圖零件加工工藝路線的定制等。同時通過設(shè)計讓我們學(xué)會查詢各種專業(yè)相關(guān)資料，有助于擴展我們的知識面。總的來說，就是要讓所學(xué)理論知識在實際設(shè)計過程中得到充分地利用，并不斷提高自己解決問題的能力。 本次課程設(shè)計的任務(wù)是制訂編碼器連接塊機械加工工藝規(guī)程。通過分析編碼器連接塊從毛坯到成品的機械加工工藝過程，總結(jié)其結(jié)構(gòu)特點、主要加工表面，并制定相應(yīng)的機械加工工藝規(guī)程。針對編碼器連接塊零件的主要技術(shù)要求選擇適當(dāng)?shù)膴A具進行裝夾以及設(shè)計鉆孔用的鉆床夾具。本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、鉆床、公差配合與測量等多方面的知識。 編碼器連接塊工藝規(guī)程及其鉆孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路。 接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)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(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認(rèn)識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo)。 一、零件分析 1.1.編碼器連接塊的作用 題目所給是編碼器的連接塊，它位于編碼器之中，主要起到連接作用，使編碼器和傳感器連接。 1.2.編碼器連接塊的材料 編碼器連接塊的材料為45鋼(優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼)硬度不高，易加工。這種鋼的力學(xué)性能很好，通常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用。45鋼由于是中碳鋼，淬火性能并不好，可以淬硬至42~46HRC。常將45鋼表面滲碳淬火。 1.3.編碼器連接塊的工藝分析 從零件上可以看出，材料為45號鋼，具有較高的強度和較好的可加工性。零件的表面加工精度較高。工件要求加工長10mm，深度8mm的槽。 1.4.主要表面加工 1）Φ30端面加工，表面粗糙度為Ra3.2μm。 2） 1.5.確定零件的生產(chǎn)類型 編碼器連接塊是連接的主要零件。大量生產(chǎn)產(chǎn)品的年產(chǎn)量為4000太/年，每臺產(chǎn)品中該零件數(shù)量為1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率和廢品率分別取2%和0.5%，零件年產(chǎn)量為： N=40001（1+2%+0.5%）=4100.4件/年 N取4100件/年，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 二、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1.選擇毛胚 毛胚選用鍛件。該編碼器連接塊的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和保證鍛件精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度為5。 2.2.確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 （1）公差等級 由于編碼器連接塊的公用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。 （2）鍛件質(zhì)量 按實際圖樣，編碼器連接塊的質(zhì)量≈0.33Kg?？沙醪焦烙嫏C械加工前鍛件毛胚的質(zhì)量為0.45Kg（密度取7.8kg/）。 （3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) 0.8在0.63∽1之間，該零件形狀復(fù)雜系數(shù)屬于S1級。 （4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該編碼器連接塊材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M1級。 （5）零件加工表面粗糙度 該零件的表面粗糙度都為Ra3.6μm。 根據(jù)上述諸多因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得到結(jié)果列于表1-3 表1-3編碼器連接塊機械加工余量及鍛造毛胚尺寸公差 （單位mm） 加工表面 零件尺寸 機械加工余量 毛胚公差 毛胚尺寸 連接塊左右端面 Φ30 1.5∽2（取2） 連接塊左端面 Φ16.5 1∽2（取1） 連接塊厚度 10 4 2.3.繪制編碼器連接塊鍛造毛胚圖 由表1-3所得結(jié)果，繪制毛胚簡圖如圖1-4所示。 三、工藝方案和內(nèi)容的論證 3.1.定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。 （1） 精基準(zhǔn)的選擇 編碼器連接塊的上端面是連接塊小孔的設(shè)計基準(zhǔn)。選用端面Φ22的圓作為精基準(zhǔn)定位加工槽保證被加工表面的垂直度要求。 （2） 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇編碼器連接塊額外圓面和連接塊的下端面作為的粗基準(zhǔn)。采用Φ30外圓面定位加工槽可保證槽的壁厚均勻。 3.2.擬定工藝路線 工藝路線的擬定制訂工藝規(guī)程的總體布局。包括：確定加工方法，劃分加工階段，決定工序的集中和分工，加工順序的安排，以及安排熱處理，檢驗及其他輔助工序。它不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響工人的勞動強度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等。工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,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。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （1） 表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查手冊確定平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度；查手冊確定孔加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度，確定連接塊各表面的加工方法，見表1-5 表1-5編碼器連接塊零件各表面加工方案 加工表面 尺寸/mm 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 連接塊兩端面 Φ30 3.2 粗車-半精車 連接塊左端面 Φ16.5 3.2 銑 連接塊小孔 Φ3.5 3.2 銑 （2） 加工階段的劃分 可將加工階段劃分為粗加工和半精加工。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（連接塊上端面）準(zhǔn)備好，使后面的工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗車兩個端面和銑槽；在半精加工階段，完成兩端面大的半精車和精銑。 （3） 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排連接塊的加工工序。該連接塊的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工具、夾具，以提高生產(chǎn)率；運用工序集中原則可使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 （4） 工序順序的安排 1） 機械加工工序。遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即連接塊兩端面Φ30；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，即連接塊兩端面Φ30，后加工次要表面，即連接塊外圓；遵循“先面后槽”原則，先加工連接塊兩端面Φ30，后安排加工槽。 安排見表1-6 表1-6編碼器連接塊機械加工工序安排（初擬） 工序號 工序內(nèi)容 簡要說明 1 粗車連接塊兩端面 先基準(zhǔn)后其他 2 半精車連接塊上端面 先主后次 3 粗銑槽 先面后槽 4 精銑槽 先面后槽 5 半精加工下端面 先粗后精 2） 熱處理工序 滲碳淬火處理到42∽46HRC 3） 輔助處理 粗加工連接塊兩端面和熱處理之后，應(yīng)安排校直工序；在半精加工之后安排飛邊、清洗和終檢工序。 綜上所述，該連接塊工序的安排順序為；基準(zhǔn)加工主要表面粗加工及一些余量大的表面的粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理 4） 確定工藝路線。在綜合考慮上述工序順序安排的基礎(chǔ)上，擬定連接塊機械加工工藝路線見表1-7 表1-7連接塊機械加工工藝路線（修改后） 工序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 1 粗車連接塊兩端面 端面、Φ30mm外圓 2 半精車連接塊上端面 下端面、Φ30mm外圓 3 粗銑槽 上端面、Φ30mm外圓 4 精銑槽 上端面、Φ30mm外圓 5 半精車下端面 上端面、Φ30mm外圓 6 去飛邊 7 熱處理 8 清洗 9 終檢 3.3.設(shè)備及工藝設(shè)備的選用 表1-8加工設(shè)備及工藝設(shè)備的選用 工序號 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 工藝裝備 1 粗車連接塊兩端面 CA6140 外圓車刀、游標(biāo)卡尺 2 半精車連接塊上端面 CA6140 外圓車刀、游標(biāo)卡尺 3 粗銑槽 X5032立式銑床 銑刀、卡尺、塞規(guī) 4 粗銑槽 X5032立式銑床 銑刀、卡尺、塞規(guī) 5 半精車連接塊下端面 CA6140 外圓車刀、游標(biāo)卡尺 6 去飛邊 鉗工臺 平銼 7 熱處理 淬火機等 8 清洗 清洗機 9 終檢 塞規(guī)、卡尺 四、主要工序設(shè)計與計算 4.1．確定加工余量、工序尺寸和公差 Φ30mm的連接塊左右端面 工步 加工余量 工序尺寸 公差 粗車 1mm 33.2-2*1=Φ31.2mm IT11 半精車 0.6mm 31.2-2*0.6=Φ30mm IT9 粗銑槽 工步 加工余量 工序尺寸 公差 銑 1 10mm IT11 精銑槽 工步 加工余量 工序尺寸 公差 銑 0.5 10mm IT8 4.2.切削量的計算 （1）工序1粗車連接塊兩端面。 1)背吃刀量。取，等于左端面的毛胚總余量減去工序2的余量,即=1.6-1=0.6mm，工步2的背吃刀量取。1 2）進給量 車床CA6140功率7.5kw，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的進給量取為0.5mm/r。 （2）工序2半精車連接塊上端面 1)背吃刀量。 2）進給量 車床CA6140功率7.5kw，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的進給量取為0.5mm/r。 （3）工序3銑槽 1）圓柱形銑刀，加工狹長平面，取f=0.5mm/r，刀具耐用度T=60min，取=1.5mm，切削速=6.1 =0.4,=0,=0.5,m=0.2 則11.6m/min n==228r/min 2）選用圓柱形銑刀。確定進給量f，根據(jù)表查出，f=1.3~2.6mm，取f=1.6mm/r。銑削速度查指導(dǎo)書表5-52可知Cv=12.1,Zv=0.3,Xv=0.2,Yv=0.65,m=0.4。已知粗銑ap=0.07，耐用度T=60min。 =6.8m/min 4.3.時間定額的計算 （1）基本時間定額t的計算 包括工序1、2、3、4的基本時間定額。 1） 工序1粗車連接塊兩端面 t=1/0.5=2s 2）工序2半精車連接塊上端面 t=0.6/0.5=1.2s 3）粗銑槽 t=+=6.6s 4）精銑槽 t=+=3s t=43=12s 五、專用銑床夾具設(shè)計 5.1.夾具設(shè)計任務(wù) 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需設(shè)計專用夾具。為工序4設(shè)計鉆床夾具，所用機床為Z525型立式鉆床，成批生產(chǎn)。 （1） 工序尺寸和技術(shù)要求 加工開8槽 （2） 生產(chǎn)類型及時間定額 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，時間定額為3s （3） 設(shè)計任務(wù)書，見表1-9 5.2.擬定銑床夾具結(jié)構(gòu)與繪制夾具草圖 （1）確定工件定位方案，設(shè)計定位裝置 （2）確定工件的加緊方案，設(shè)計加緊裝置 采用V型塊加緊裝置 （3）確定導(dǎo)向方案，設(shè)計導(dǎo)向裝置 （4）確定夾具體結(jié)構(gòu)形式及夾具在機床上的安裝方式 考慮到夾具的剛度、強度和工藝性要求，采用鑄造夾具體結(jié)構(gòu)。 （5）繪制夾具草圖 5.3.繪制夾具裝配總圖 5.4.夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求 1）最大輪廓尺寸 2） 確定定位元件之間的尺寸與公差 3）確定導(dǎo)向元件與定位元件之間的尺寸與公差 4）確定定位元件與夾具體的尺寸與公差 5）標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵件的配合 5.5.夾具零件圖 按夾具裝配圖拆畫零件圖，標(biāo)準(zhǔn)件和外購件除外。 六、課程設(shè)計總結(jié) 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強的技術(shù)課程，它融《機械制造工藝學(xué)》、《機械原理》、《機械設(shè)計》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《AUTOCAD》、《機械工程材料》、《機械設(shè)計手冊》等于一體。 在這次設(shè)計過程中，由于對零件加工所用到的設(shè)備的基本性能和加工范圍缺乏全面的了解，缺乏實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，導(dǎo)致在設(shè)計中碰到了許多的問題。但在我和我的另外兩位組員的共同努力下，我們通過請教老師和咨詢同學(xué)，翻閱資料、查工具書，解決設(shè)計過程中遇到的一連串的問題。 在做課程設(shè)計的這段時間，每天都忙到深夜，尤其是進入到設(shè)計的第二階段，每天面對電腦時間達十多個小時，每晚睡覺都在思考著下一步該如何進行，很累但是卻很難入睡。計算、設(shè)計、畫圖，這不是一件簡單的事，他需要充分的設(shè)計、機械、加工工藝以及各種機械類知識。在這次設(shè)計中，我翻遍了大一以來的所學(xué)的各種機械類書籍，通過這次設(shè)計讓我對以前學(xué)的知識掌握的更牢固。當(dāng)自己的設(shè)計得到了老師的認(rèn)可時，我覺得這幾個星期來的熬夜、長時間面對電腦導(dǎo)致的眼痛、頭暈都值了?，F(xiàn)在回憶起來那不在是累，那是一種在快樂的享受中識運用。 通過這次設(shè)計，我對零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計更加了解，但我覺得也還只是皮毛吧，這是 一門很深厚的的學(xué)科靠這幾個星期也只能學(xué)會基礎(chǔ)的；對所學(xué)的知識有了進一步的了解，也了解了一些設(shè)計工具書的用途，同時， 也鍛煉了同學(xué)相互之間的協(xié)同工作能力；學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。綜合運用所學(xué)理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。 七、參考文獻 [1]許曉旸．專用機床設(shè)備設(shè)計[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，1994． [2]王先逵．機械制造工藝學(xué)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1994． [3]王光斗，王春福.機床夾具設(shè)計手冊[M].3版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000. 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