機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計

17/18目錄序言1第1章零件分析 .21.1零件的作用21.2零件的工藝分析2第2章選擇坯32.1確定毛坯的成形方法32.2鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析32.3鑄造工藝方案的確定32.4鑄造工藝參數(shù)的確定3第3章工藝規(guī)程設(shè)計43.1定位基準的選擇43.2工件表面加工方法的選43.3制定工藝路線53.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定73.5確定切削用量及基本工時10第4章夾具設(shè)計154.1確定設(shè)計方案154.2.機械加工工序卡片17總結(jié)18參考文獻19

序言機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)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復(fù)習(xí)，也是一次理論了解實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：1.能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3.會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了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)計等。并學(xué)會了使用和查閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學(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。并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。

第1章零件分析1.1零件的作用支架是機床上用于支撐軸的機構(gòu)，支架以Φ22孔套在軸上。本設(shè)計任務(wù)給定的零件轉(zhuǎn)支架即傳遞運動并保持其他零件正確工作方式，和保持互相之間的正確位置。其對加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比較復(fù)雜，不成規(guī)則，故加工過程中需要用到復(fù)雜的夾具。1.2零件的工藝分析1.Φ22mm孔為加工中心的加工表面這一組加工表面包括：Φ22mm的孔，兩個尺寸為Φ14mm的孔，以及各孔端面的銑削。其中，主要加工表面為Φ14mm的兩個孔，其加工需要完全定位。2.Φ38mm孔為加工中心的加工表面這一組加工表面包括：Φ38mm的孔，粗糙度為1.6，以及該孔的端面銑削。3.Φ6mm孔為加工中心的加工表面這一組加工表面包括：Φ6mm的孔以及該端面的銑削。該表面加工精度均要求較低，不需要高精度機床加工，通過銑削，鉆床的粗加工就可以達到加工要求。由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位置精度要求。第2章選擇毛坯2.1確定毛坯的成型方法該零件材料為HT200，考慮到支架工作過程中受力不大，輪廓尺寸也不大，各處壁厚相差較小，從結(jié)構(gòu)上看，零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。2.2鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析該零件底平面因散熱面積大，壁厚較薄，冷卻快，故有可能產(chǎn)生白口鐵組織，但因為此件對防止白口的要求不嚴，又采用砂型鑄造，保溫性能好，冷卻速度較慢，故能滿足支架使用要求。2.3鑄造工藝方案的確定根據(jù)鑄件的尺寸較小，形狀比較簡單，而且選用灰口鑄鐵為材料，并且鑄件的表面精度要求不高，結(jié)合生產(chǎn)條件（參考《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表2-6選用砂型鑄造。2.4鑄造工藝參數(shù)的確定按手工砂型鑄造，灰鑄鐵查《金屬工藝學(xué)課程設(shè)計》表1-11，查得加工余量等級為，轉(zhuǎn)查表1-12，零件高度為138mm，尺寸公差為7級，加工余量等級為H，得加工余量為3.2mm，實際調(diào)整取3.5mm。第3章工藝規(guī)程設(shè)計3.1定位基準的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行。本零件是有精度較高要求的孔的方狀零件，平面和孔是設(shè)計的基準，也是裝配和測量的基準，在加工時，應(yīng)盡量以大平面為基準。先以上右端面為粗基準，粗銑左端面，再以左端面為粗基準，粗銑右端面，再以右端面為精基準，精銑左端面，然后以右端面為基準鉆出一個Φ22的孔和兩個Φ14的孔，并對兩個Φ14的孔粗鉸和精鉸。以左端面為基準，銑上表面，然后鉆出Φ6的孔。以前端面為粗基準，粗銑后端面，再以后端面為粗基準，銑前端面，然后以前端面為精基準，精銑后端面，再以后端面為精基準，精銑前端面，然后鉆出Φ38的孔，并進行擴孔。3.2工件表面加工方法的選擇本零件的加工面有內(nèi)孔、端面，材料為HT200。參考《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7《實用機械加工工藝手冊》表3-5、表3-6等，其加工方法選擇如下：上表面：是定位基準面，表面粗糙度R1.6.用銑床進行端銑平面，先粗銑，在進行半精銑和精銑。2.Φ34圓柱端面：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑→精銑。3.Φ24圓柱端面：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑→精銑。4.Φ54圓柱端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑→精銑。5.Φ6mm的孔：未注公差等級，采用直接鉆孔的方法，倒角用車刀加工。6.Φ22mm的孔：表面粗糙度為1.6，采用鉆→擴→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。7.Φ14mm的孔：上偏差為0.02mm，下偏差為0，采用鉆→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。8.Φ38mm的孔：表面粗糙度為1.6，采用鉆→擴→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。3.3制定工藝路線制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。工藝路線方案一工序號工序內(nèi)容1鑄造2熱處理3粗銑左端面4粗銑右端面5精銑左端面6精銑右端面7鉆，倒角，擴孔Φ228鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔2×Φ149鉆，倒角，擴孔Φ3810鉆孔Φ6，倒角11去毛刺12清洗13終檢方案二：工序號工序內(nèi)容1鑄造2鉆，倒角，擴孔Φ223鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔2×Φ144鉆，倒角，擴孔Φ385鉆孔Φ6，倒角6粗銑左端面7粗銑右端面8精銑左端面9精銑右端面10去毛刺11熱處理12清洗13終檢機械加工工序應(yīng)遵循“先粗后其它”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原則。鑄造成型后切邊，進行調(diào)制，調(diào)制硬度為190~220HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛胚表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響；支架豎起兩端面在加工之前局部高頻淬火，提高耐磨性和工作中沖擊載荷的能力。綜合考慮，應(yīng)該選擇第一種方案。3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定“支架”零件材料為HT200，硬度190HBS，毛坯重量約為2.8KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：1.Φ22mm孔外端面的加工余量（1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度F，鑄件復(fù)雜系數(shù)S，鑄件重6Kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為2.0～3.0mm，取Z=2mm。鑄件的公差按《工藝手冊》表2.2-14，材質(zhì)系數(shù)去M，復(fù)雜系數(shù)S，則鑄件的偏差為。（2）磨削余量：單邊0.2mm（見《工藝手冊》表2.3-21），磨削公差即零件公差-0,。07mm。（3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為Z=2.0mm–0.2mm=1.8mm銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此可知本工序的加工尺寸偏差為-0.22mm。2.Φ38mm孔外端面的加工余量（1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度F，鑄件復(fù)雜系數(shù)S，鑄件重6Kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為2.0～3.0mm，取Z=2mm。鑄件的公差按《工藝手冊》表2.2-14，材質(zhì)系數(shù)去M，復(fù)雜系數(shù)S，則鑄件的偏差為。（2）磨削余量：單邊0.2mm（見《工藝手冊》表2.3-21），磨削公差即零件公差-0,。07mm。（3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為Z=2.0mm–0.2mm=1.8mm銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此可知本工序的加工尺寸偏差為-0.22mm。3.Φ14mm兩孔端面的加工余量（1）按照《工藝手冊》表2.2-24，取加工精度F，鑄件復(fù)雜系數(shù)S，鑄件重6Kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為2.0～3.0mm，取Z=2.5mm。鑄件的公差按《工藝手冊》表2.2-14，材質(zhì)系數(shù)去M，復(fù)雜系數(shù)S，則鑄件的偏差為。（2）磨削余量：單邊0.2mm（見《工藝手冊》表2.3-21），磨削公差即零件公差-0,。07mm。（3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為Z=2.5mm–0.2mm=2.3mm銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此可知本工序的加工尺寸偏差為-0.25mm4.通孔Φ22mm的加工余量毛坯為實心，不沖孔。通孔精度要求介于IT7～IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ16mm鉆孔：Φ20mm2Z=4mm擴孔：Φ21.5mm2Z=1.5mm精鏜：Φ21.9mm2Z=0.4mm細鏜：Φ22mm2Z=0.1mm5.通孔Φ38mm的加工余量毛坯為實心，不沖孔。通孔精度要求介于IT7～IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ20mm鉆孔：Φ36mm2Z=16mm擴孔：Φ37.2mm2Z=1.2mm精鏜：Φ37.9mm2Z=0.7mm細鏜：Φ38mm2Z=0.1mm6.內(nèi)孔Φ6mm的加工余量毛坯為實心，不沖孔。內(nèi)孔精度要求介于IT7～IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ5.8鏜孔：Φ6mm2Z=0.2mm7.通孔Φ14mm的加工余量毛坯為實心，不沖孔。內(nèi)孔精度要求介于IT7～IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ12mm粗鉸：Φ13.9mm2Z=1.9mm精鉸：Φ14mm2Z=0.1mm3.5確定切削用量及基本工時在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、進給量f及切削速度Vc。(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>確定切削速度．(3)具體要求是：①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率機床上一次走刀ap可達8～10mm。②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構(gòu)強度：③可用查表法或計算法得出切削速度Vc查，用公式換算出查表或計算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機作為實際的轉(zhuǎn)速，再用換算出實際的切削速度Vc機填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度Vc機、實際進給量f機和背吃刀量asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。1．工序粗、精銑左右端面（1）粗銑1）、選擇刀具：根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10。2）、確定銑削深度ap：單邊加工余量Z=1.5±0.27，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：ap=1.53）、確定每齒進給量fz:根據(jù)《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值。現(xiàn)?。篺z=0.18mm/z4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。5）、確定切削速度Vc：根據(jù)《切削手冊》表3.16可以查Vc：由ap=1.5mmfz=0.18mm/z，查得Vc=77mm/zn=245mm/zV?=385mm根據(jù)X51型立銑床說明書（表4.2-35）nc=255r/minV?c=400mm/min6）、計算基本工時：l=50mml2=2T=0.28min（2）精銑1）、選擇刀具：根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=102）、確定銑削深度ap：由于單邊加工余量Z=0.5，故一次走刀內(nèi)切完，則：ap=0.53）、確定每齒進給量fz:由《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)?。篺z=0.14mm/z4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。5）、確定切削速度Vc：根據(jù)《切削手冊》表3.16可以查Vc：由ap≤4mm?z=0.14mm/z，查得：Vc=110mm/zn=352mm/zV?=394mm/z根據(jù)X62W型立銑床說明書（表4.2-35）nc=380r/minV?c=400mm/min6）、計算基本工時：l=40mm,l2=2所以本工序的基本時間為：T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min2.工序鉆2個φ14mm(1)、加工條件工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS加工要求：鉆鉸孔φ14mm機床選擇：選用立式鉆床Z5140A(2)、確定切削用量及基本工時選擇φ14mmd=40L=25mmf機=0.48mm/r(見《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-37Vc查=13m/min（見《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-38）按機床選取n機=195r/min（按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-36）所以實際切削速度：m/min.基本工時：l=80mm)l2=(1～4)mm(取4mm)按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-44公式計算1.24（min）3.鉆孔φ6選擇φ6mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》P32頁表2-19）d=6L=25mmf機=0.48mm/r(見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16)Vc查=13m/min（見《切削手冊》表2.15）按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15）所以實際切削速度：基本工時：l=16mml2=(1～4)mm(取4mm)按《工藝手冊》表6.2-5公式計算1.10min4.工序鉆φ22mm(1)、加工條件工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS加工要求：鉆擴孔φ22mm機床選擇：選用立式鉆床Z5140A(2)、確定切削用量及基本工時選擇φ40mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》P32頁表2-19）d=40L=25mmf機=0.48mm/r(見《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-37Vc查=13m/min（見《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-38）按機床選取n機=195r/min（按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-36）所以實際切削速度：m/min.基本工時：l=180mm)l2=(4～7)mm(取6按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-44公式計算5.24（min）第4章夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設(shè)計專用夾具。按指導(dǎo)老師的布置，設(shè)計工序鉆Φ14孔的鉆床夾具。鉆Φ14孔的鉆床夾具本夾具主要用于鉆Φ14孔，由于該孔精度要求較高，所以，在本道工序加工時，應(yīng)該考慮其精度要求，同時也要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率。4.1確定設(shè)計方案⑴、定位基準的選擇：由零件圖可知，Φ14孔對上表面有垂直度要求。為了使定位誤差為零，應(yīng)該選擇以φ14孔定位的定心夾具。⑵、切削力及夾緊力計算：刀具：YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位鉆頭(見《切削手冊》表3.28)其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=75，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×75×10/(100×2550)≈444.64水平分力：FH=1.1F實≈489.1(N)垂直分力：FV=0.3F實≈133.39(N)在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù):K=K1K2K3K4。其中：K1=1.5K2=1.1K3=1.1K4∴F／=KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×489.1=976.48(N)實際加緊力為F加=KFH/（U1*U2）=976.48/0.5=1952.96(N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3-d3)/（D2-d2)其中：M=19000N.MD2=14.8mma=2029，D=23mmd=16mm解得：W=1O405(N)此時螺母的加緊力W已大于所需的1952.96的加緊力F加，故本夾具可安全工作。心軸取材料為Q235查表得Q235的許用彎曲應(yīng)力為：158Mpa彎曲應(yīng)力=M/Wz=32FL/3.14d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2]=2.67<<許用彎曲應(yīng)力158Mpa(3)定位誤差分析由于基準重合,故軸,徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑