课程设计张紧轮支架课程设计机械制造工艺学VIP

机械制造工艺学课程设计设计说明书题 目张紧轮支架机械加工工艺规程制订及专用夹具设计二级学院 机械工程学院 专 业 机械制造及其自动化 班 级 11 机制本 2 班 学 号 学生姓名 指导教师 目 录第一章 序言1第二章 零件分析21.1 任务目标21.2 设计要求21.3、零件结构工艺性分析21.4、毛坯的选择21.5、机械加工设备的选择3第三章 工艺规程制定33.1 加工工艺过程33.2 拟定工艺路线33.3 加工工艺过程.43.4 确定各表面加工方案43.5 确定定位基准 43.6 确定定位基准53.7 张紧轮支架的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.8.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差73.9 确定毛坯尺寸73.10 确定毛坯尺寸公差73.11 设计毛坯图83.12 张紧轮支架的偏差计算8第四章 机械加工工序设计94.1 确定加工余量和工序尺寸94.2 确定切削用量和时间定额9第五章 专用夹具设计125.1 机床夹具的使用125.2 定位方案125.3 加紧机构125.4 夹紧力分析.135.5 对刀装置135.6 夹具体.135.7 误差分析.145.8 使用说明14总结参考文献附 录附录一：过程卡附录二：工序卡附录三：夹具装配图附录四：参考任务书- 1 -第一章 序 言通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以加强和巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己以后生活打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。通过课程设计达到以下目的：1、 能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通所学的知识， 将理论与实践相结 合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法， 是指导生产 的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效 益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要 通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重 要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、 改善工人的劳动 强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对 于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。 而本次对于张紧轮支架加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成张紧轮支架零件加工工艺规程的制定2第二章 零 件 分 析1.1、任务目标零件材料： HT200 技术要求： 1、未注铸造圆角 R5-R10 2、调质 HBS1187-220 零件数据： （见零件图）设计应完成的内容： 1）制定指定零件（或零件组）的机械加工工艺规程，编制机械加工工艺卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具； 2）对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算； 3）确定毛坯制造方法及主要表面的总余量； 4）确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求； 5）对主要工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量； 6）设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图和主要零件图； 7）编写设计说明书。1.2、设计要求要求编制一个张紧轮支架零件的机械加工工艺过程，并编写设计说明书。具体内容如下： 1、 分析零件加工性，选择毛胚的制造方法，指定毛胚的技术要求。 2、 拟定张紧轮支架的机械加工工艺过程，填写工艺卡。 3、 确定各工序所用的加工设备。 4、 计算加工余量，时间定额，填写工序卡。 5、 提交设计说明书。 1.3、零件结构工艺性分析 该张紧轮支架属于支撑零件，结构较简单。其加工精度，粗糙度已给出其上下两端面精度要求较高，其他表面直接采用铸造就能满足其表面粗糙度要求。1.4、毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种： a、型材 b、锻造 c、铸造 d、焊接 e、其他毛坯。 根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。该零件材料为 HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=5000 台/年，件/台；n=1 结合生产实际，备品率 和废品率 分别取 10%和 1%代入公式得该工件的生产纲领 N=50005555 件/年3该撑头螺杆形状不复杂，尺寸较小，不属于精密零件或制造要求高的零件。因此由表 2-62（机械制造技术基础课程设计2）采用 HT200 即可。 毛胚可直接通过铸造得出。1.5、机械加工设备的选择1.5.1 机床的选择加工该零件需使用铣床、钻床，考虑到工件的大小，采用 X53 立式铣床、Z3025、Z33S-1 钻床。1.5.2 量具的选择测量外圆时采用分度值 0.01，测量范围 50-100mm 的游标卡尺。测量长度时采用最小单位为 1mm 的直尺。检测螺纹时使用螺纹量规。 第三章 工艺规程制定3.1 加工方法的选择该零件需要加工的部分主要为： 1. 上下两端面，精度要求较高为 Ra6.3。按简明公差标准应用手册4关于经济加工精度部分取为 IT6，查表知需粗铣、半精铣、精铣。 2. 两中间端面表面粗糙度要求为 Ra12.5。公差取 IT10，需粗铣，半精铣。 3. 右端面的调紧孔已经直接在毛胚中铸造出来，表面粗糙度要求为 Ra25。公差IT10，需钻床扩孔即可。 4. 两固定孔无表面粗糙度要求，直接钻孔。 5. 右端面修整。3.2 拟定工艺路线工序一：铸造毛胚、调制处理达到 HBS1187-220。 工序二：去毛刺； 工序三：上端面粗铣、半精铣、精铣； 工序四：下端面粗铣、半精铣、精铣； 工序五：中间横断面粗铣、半精铣； 工序六：中间纵端面粗铣、半精铣； 工序七：右端面调紧孔扩孔； 工序八：固定孔钻孔； 工序九：右端面修整； 工序十：表面涂漆。43.3 加工工艺过程 由以上分析可知，该张紧轮支架零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。 一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于张紧 轮支架来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔 和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知：张紧轮支架的尺寸精度，形状精度以及位 置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.4 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就 是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量 最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。 3.4.1 影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求， 选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和 设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求， 工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。 再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6， 表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序 可为粗车半精车淬火粗磨。3.4.2 加工方案的选择 由参考文献3表 2.112 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣 （ 79 ITIT : ） ，粗糙度为 a R 6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以 较小。 由参考文献3表 2.111 确定，13 孔的表面粗糙度要求为 6.3，则选 择孔的加方案序为：钻铰。腰形孔铣加工加工方法3.5 确定定位基准 3.5.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择 5其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外 形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身 的底面， 再以底面作为精基准加工导轨面。 这样就能保证均匀地去掉较少的余量， 使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经 初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证张紧轮支架在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从张紧轮支架零件图分析可知， 主要是选择加工张紧轮支架底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.5.2 精基准选择的原则 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比 较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位 基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面， 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反 复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨 齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加 工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外， 像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固 可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证张紧轮支架在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 但用一个平面和一个孔定位限制 工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程 中基本上都采用统一的基准定位的要求。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.6 确定定位基准 对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。张紧轮支架的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工 张紧轮支架底面大头孔上平面。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 3.6.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备 等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：6 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机 床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。 但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数 和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提 高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生 产准备工作量大一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 8090 c : 的含 0.4%1.1% 苏打及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零 件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 200 mg 。3.6.2 工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不 同的原则。 所谓工序集中， 就是以较少的工序完成零件的加工， 反之为工序分散。 工序集中的特点工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表 面间的相互位置精度。大量生产可采用高效率的专用机床，以提高 生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产 准备工作量大。 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机 床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。 但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体 情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突 出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量， 从而可取的良好的经济效果。3.6.3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条 件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予 以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高 7生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内 应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11 IT12。粗糙度为 Ra80100m。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备， 保 证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra10 1.25m。 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精 度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精 度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的 不