支架设计机械制造技术基础课程设计

目录序言1第1章零件分析211零件的作用212零件的工艺分析2第2章选择坯321确定毛坯的成形方法322铸件结构工艺性分析323铸造工艺方案的确定324铸造工艺参数的确定3第3章工艺规程设计431定位基准的选择432工件表面加工方法的选433制定工艺路线534机械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的确定735确定切削用量及基本工时110第4章夹具设计1541确定设计方案1542机械加工工序卡片17总结18参考文献192序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼1能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。3第1章零件分析11零件的作用支架是机床上用于支撑轴的机构，支架以22孔套在轴上。本设计任务给定的零件转支架即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。12零件的工艺分析122MM孔为加工中心的加工表面这一组加工表面包括22MM的孔，两个尺寸为14MM02的孔，以及各孔端面的铣削。其中，主要加工表面为14MM的两个孔，其加工需要完全定位。238MM孔为加工中心的加工表面这一组加工表面包括38MM的孔，粗糙度为16，以及该孔的端面铣削。36MM孔为加工中心的加工表面这一组加工表面包括6MM的孔以及该端面的铣削。该表面加工精度均要求较低，不需要高精度机床加工，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到加工要求。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。4第2章选择毛坯21确定毛坯的成型方法该零件材料为HT200，考虑到支架工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构上看，零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。22铸件结构工艺性分析该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足支架使用要求。23铸造工艺方案的确定根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考机械制造技术基础课程设计表26选用砂型铸造。24铸造工艺参数的确定按手工砂型铸造，灰铸铁查金属工艺学课程设计表111，查得加工余量等级为，转查表112，零件高度为138MM，尺H13寸公差为7级，加工余量等级为H，得加工余量为32MM，实际调整取35MM。5第3章工艺规程设计31定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。本零件是有精度较高要求的孔的方状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。先以上右端面为粗基准，粗铣左端面，再以左端面为粗基准，粗铣右端面，再以右端面为精基准，精铣左端面，然后以右端面为基准钻出一个22的孔和两个14的孔，并对两个14的孔粗铰和精铰。以左端面为基准，铣上表面，然后钻出6的孔。以前端面为粗基准，粗铣后端面，再以后端面为粗基准，铣前端面，然后以前端面为精基准，精铣后端面，再以后端面为精基准，精铣前端面，然后钻出38的孔，并进行扩孔。32工件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔、端面，材料为HT200。参考机械制造工艺设计简明手册表146、表147实用机械加工工艺手册表35、表36等，其加工方法选择如下61上表面是定位基准面，表面粗糙度R16用铣床进行端铣平面，先粗铣，在进行半精铣和精铣。234圆柱端面未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为32，采用的加工方法为粗铣精铣。324圆柱端面未注公差等级,根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为32，采用的加工方法为粗铣精铣。454圆柱端面未注公差等级，根据GB180079规定公差为IT13，表面粗糙度为32，采用的加工方法为粗铣精铣。56MM的孔未注公差等级，采用直接钻孔的方法，倒角用车刀加工。622MM的孔表面粗糙度为16，采用钻扩铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。714MM的孔上偏差为002MM，下偏差为0，采用钻铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。838MM的孔表面粗糙度为16，采用钻扩铰精铰的加工方法，倒角用车刀加工。33制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案一7工序号工序内容1铸造2热处理3粗铣左端面4粗铣右端面5精铣左端面6精铣右端面7钻，倒角，扩孔228钻，倒角，粗铰，精铰孔2149钻，倒角，扩孔3810钻孔6，倒角11去毛刺12清洗13终检方案二工序号工序内容1铸造82钻，倒角，扩孔223钻，倒角，粗铰，精铰孔2144钻，倒角，扩孔385钻孔6，倒角6粗铣左端面7粗铣右端面8精铣左端面9精铣右端面10去毛刺11热处理12清洗13终检机械加工工序应遵循“先粗后其它”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。铸造成型后切边，进行调制，调制硬度为190220HBS，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛胚表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响；支架竖起两端面在加工之前局部高频淬火，提高耐磨性和工作中冲击载荷的能力。综合考虑，应该选择第一种方案。34机械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的确定9“支架”零件材料为HT200，硬度190HBS，毛坯重量约为28KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下122MM孔外端面的加工余量（1）按照工艺手册表2225，取加工精度F，铸件复杂系2数S，铸件重6KG，则两孔外端面的单边加工余量为2030MM，3取Z2MM。铸件的公差按工艺手册表2214，材质系数去M，1复杂系数S，则铸件的偏差为。3M3170（2）磨削余量单边02MM（见工艺手册表2321），磨削公差即零件公差0,。07MM。（3）铣削余量铣削的公称余量（单边）为Z20MM02MM18MM铣削公差现规定本程序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工尺寸偏差为022MM。238MM孔外端面的加工余量（1）按照工艺手册表2225，取加工精度F，铸件复杂系2数S，铸件重6KG，则两孔外端面的单边加工余量为2030MM，3取Z2MM。铸件的公差按工艺手册表2214，材质系数去M，1复杂系数S，则铸件的偏差为。3M3170（2）磨削余量单边02MM（见工艺手册表2321），磨削公差即零件公差0,。07MM。10（3）铣削余量铣削的公称余量（单边）为Z20MM02MM18MM铣削公差现规定本程序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工尺寸偏差为022MM。314MM两孔端面的加工余量02（1）按照工艺手册表2224，取加工精度F，铸件复杂系3数S，铸件重6KG，则两孔外端面的单边加工余量为2030MM，3取Z25MM。铸件的公差按工艺手册表2214，材质系数去M，复杂系数S，则铸件的偏差为。13M3170（2）磨削余量单边02MM（见工艺手册表2321），磨削公差即零件公差0,。07MM。（3）铣削余量铣削的公称余量（单边）为Z25MM02MM23MM铣削公差现规定本程序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工尺寸偏差为025MM。4通孔22MM的加工余量毛坯为实心，不冲孔。通孔精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表239及表2312确定工序尺寸及余量为钻孔16MM钻孔20MM2Z4MM扩孔215MM2Z15MM精镗219MM2Z04MM细镗22MM2Z01MM115通孔38MM的加工余量毛坯为实心，不冲孔。通孔精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表239及表2312确定工序尺寸及余量为钻孔20MM钻孔36MM2Z16MM扩孔372MM2Z12MM精镗379MM2Z07MM细镗38MM2Z01MM6内孔6MM的加工余量毛坯为实心，不冲孔。内孔精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表239及表2312确定工序尺寸及余量为钻孔58MM镗孔6MM2Z02MM7通孔14MM的加工余量02毛坯为实心，不冲孔。内孔精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表239及表2312确定工序尺寸及余量为钻孔12MM粗铰139MM2Z19MM精铰14MM2Z01MM0235确定切削用量及基本工时在工艺文件中还要确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、进给量F及切削速度VC。2确定方12法是确定切削深度确定进给量确定切削速度3具体要求是由工序或工步余量确定切削深度精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀AP可达810MM。按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度可用查表法或计算法得出切削速度VC查，用公式换算出查表或计算法所得的转速NC查，根据VC查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速N机作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度VC机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度VC机、实际进给量F机和背吃刀量ASP之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。1工序粗、精铣左右端面（1）粗铣1）、选择刀具根据工艺手册表3127，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为铣刀外径D0100MM，铣刀齿数Z10。2）、确定铣削深度AP单边加工余量Z15027，余量不大，一次走刀内切完，则AP15MM3）、确定每齿进给量FZ根据切削手册表35，用硬质合金铣刀在功率为45KW的X51铣床加工时，选择每齿进给量FZ014024MM/Z，由于是粗铣，取较大的值。现取FZ018MM/Z详细DWG图纸三二1爸爸五四0六13全套资料低拾10快起4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1015MM，现取12MM，根据切削手册表38铣刀直径D0100MM的硬质合金端铣刀的耐用度T180MIN。5）、确定切削速度VC根据切削手册表316可以查VC由AP15MMFZ018MM/Z，查得VC77MM/ZN245MM/ZV385MM/Z根据X51型立铣床说明书（表4235）NC255R/MINVC400MM/MIN6）、计算基本工时L50MML22T028MIN（2）精铣1）、选择刀具根据工艺手册表3127，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径D0100MM，铣刀齿数Z10142）、确定铣削深度AP由于单边加工余量Z05，故一次走刀内切完，则AP05MM3）、确定每齿进给量FZ由切削手册表35，用硬质合金铣刀在功率为45KW的X51铣床加工时，选择每齿进给量FZ014024MM/Z，半精铣取较小的值。现取FZ014MM/Z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1015MM，现取12MM，根据切削手册表38铣刀直径D0100MM的硬质合金端铣刀的耐用度T180MIN。5）、确定切削速度VC根据切削手册表316可以查VC由AP4MMZ014MM/Z，查得VC110MM/ZN352MM/ZV394MM/Z根据X62W型立铣床说明书（表4235）NC380R/MINVC400MM/MIN6）、计算基本工时L40MM,L22所以本工序的基本时间为TT1T2014012026MIN2工序钻2个14MM孔1、加工条件工件材料HT200正火，B220MPA，190220HBS加工要求钻铰孔14MM机床选择选用立式钻床Z5140A（见机械制造技术基础课程设计P115页表56）152、确定切削用量及基本工时选择14MM高速钢锥柄标准麻花钻（机械制造技术基础课程设计P32页表219）D40L25MMF机048MM/R见金属机械加工工艺人员手册表1437VC查13M/MIN（见金属机械加工工艺人员手册表1438）按机床选取N机195R/MIN（按金属机械加工工艺人员手册表1436）所以实际切削速度M/MIN143V基本工时L80MML214MM取4MM按金属机械加工工艺人员手册表1444公式计算124（MIN）3钻孔6MM选择6MM高速钢锥柄标准麻花钻（见机械制造技术基础课程设计P32页表219）D6L25MMF机048MM/R见切削手册表27和工艺手册表4216VC查13M/MIN（见切削手册表215）按机床选取N机195R/MIN（按工艺手册表4215）所以实际切削速度基本工时L16MML214MM取4MM按工艺手册表625公式计算110MIN4工序钻22MM孔161、加工条件工件材料HT200正火，B220MPA，190220HBS加工要求钻扩孔22MM机床选择选用立式钻床Z5140A（见机械制造技术基础课程设计P115页表56）2、确定切削用量及基本工时选择40MM高速钢锥柄标准麻花钻（机械制造技术基础课程设计P32页表219）D40L25MMF机048MM/R见金属机械加工工艺人员手册表1437VC查13M/MIN（见金属机械加工工艺人员手册表1438）按机床选取N机195R/MIN（按金属机械加工工艺人员手册表1436）所以实际切削速度M/MIN143V基本工时L180MML247MM取6MM按金属机械加工工艺人员手册表1444公式计算524（MIN）第4章夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序钻14孔的钻床夹具。钻14孔的钻床夹具本夹具主要用于钻14孔，由于该孔精度要求较高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳17动生产率。41确定设计方案、定位基准的选择由零件图可知，14孔对上表面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应该选择以14孔定位的定心夹具。、切削力及夹紧力计算刀具YG6硬质合金可转位钻头见切削手册表328其中CF545，AP45，XF09，FZ018，YF074，AE75，UF10，D0100，QF10，N255，WF0，Z10F54545090180747510/100255044464N水平分力FH11F实4891N垂直分力FV03F实13339N在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数KK1K2K3K4。其中K115K211K311K411FKFH（15111111）489197648N实际加紧力为F加KFH/（U1U2）97648/05195296N其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U20025螺母选用M16X15细牙三角螺纹，产生的加紧力为W2M/D2TGA6055066D3D3/（D2D2其中M19000NMD2148MMA2029，D23MMD16MM18解得W1O405N此时螺母的加紧力W已大于所需的195296的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为158MPA弯曲应力M/WZ32FL/314D3994X32X0028/314X00222267许用弯曲应力158MPA3定位误差分析由于基准重合,故轴,径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，下端面靠在定位块上，