机械制造技术基础课程设计-设计“尾座体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备.doc

机械制造技术基础课程设计 尾座体机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 设计“尾座体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为5000件） 学 生：学 号：指导老师：机电工程学院2008年12月4日郑州航空工业管理学院机械制造工艺学课程设计任务书题目: 设计“尾座体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 (生产纲领:大批大量)内容: (1)零 件 图 1 张(2)毛 坯 图 1 张(3)机械加工工艺过程卡片 1 套(4)机械加工工艺卡 1 套 (5)课程设计说明书 1 份班 级: 学 号：学 生： 指导老师： 教研室主任：2009年11月序言本次设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有重要地位。在各种主要的课程学习完成之后，来一次机械制造技术基础的课程设计，不仅检验了我们的学习质量，还让我们重新翻起了这些久未阅读的课本。为了这次设计，来回图书馆与教室便成了必然。俗话说，实践是检验真理的唯一标尺。那么，这次的设计能帮助我们认识到自己学习上的不足与缺陷，这对我们以后有很大的益处。我希望我能在这次的设计中提升自己，加强分析、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。一、零件的分析1.尾座体的用途题目所给的零件是机床尾座体，17h6的孔与顶尖研配，底面和75斜面与磨床工作台相连，通过14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。主要作用是固定顶尖。圆柱体形的部分有一个17h6孔，并且有一个m6的螺纹孔，顶尖穿过17h6孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定。2.零件的工艺分析 “尾座体”共有三组加工表面，其中两组有位置度要求。（1）以14mm孔为中心的加工表面。这一组表面包括14mm孔以及261的沉头孔和粗糙度ra=12.5m的凸台面。（2）以基准面a为中心的加工表面。这一组表面包括ra=1.6m的基准面a和基准面b，ra=12.5m的凹槽底面和ra=6.3m的右端面和ra=12.5m的下端面。（3）以17h6孔为中心的加工表面。这一组表面包括17h6孔以及145的倒角，左右端面和m6的螺纹孔。其中主要加工面为17h6孔内壁。第二组和第三组加工表面有位置度要求，如下： 17h6孔圆度公差为0.003mm； 17h6孔圆柱度公差为0.004mm； 17h6孔中心线与基准面a平行度公差的要求为0.005mm； 17h6孔中心线与基准面b平行度公差的要求为0.005mm；17h6的孔轴心线与导轨面的位置度误差为00.1；17h6的孔与燕尾面的位置度误差不超过0.15；各面的粗糙度达到需要的要求；17h6的孔需精加工、研配；导轨面配刮1013点/2525。 二、工艺规程的设计1.确定毛坯的制造形式零件材料为ht200，硬度为170-241hb。考虑到零件的形状，由于零件年产量为5000件，已达到大批大量生产水平，故可以采用砂型铸造。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。2.基准的选择 (1)粗基准的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工35的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。 (2) 精基准的选择。精度高的基准面a、基准面b和17h6孔两个端面自然就成了精基准,。因为a、b面既是设计及准又是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各面、孔的加工可以以a、b面为基准这符合“基准统一”原则。 考虑到要保证加工余量均匀以及要有较高的形状、位置精度，故要求17h6孔和a、b面互为基准进行加工。3.制订工艺路线 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批大量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降：（1） 工艺路线方案一： 工序1：钻15mm孔 工序2：粗铣基准面a与底部ra=12.5m的凹槽面 工序3：粗铣22的槽 工序4：粗铣基准面b 工序5：钻14mm孔，锪261的沉头孔 工序6：粗铣凸台面 工序7：钻孔，扩孔和攻m6的螺纹 工序8：粗铣圆柱体左右端面 工序9：粗铣右端面 工序10：粗、精磨17h6孔 工序11：精铣基准面a 工序12：精铣基准面b 工序13：精铣22的槽 工序14：半精铣圆柱体左右端面 工序15：半精铣右端面 工序16：车17h6孔145倒角，去毛刺 工序17：检查（2）工艺路线方案二： 工序1：粗铣基准面a与底部ra=12.5m的凹槽面 工序2：粗铣22的槽 工序3：粗刨基准面b 工序4：钻14mm孔，锪261的沉头孔 工序5：粗铣凸台面 工序6：钻15mm孔 工序7：车m6螺纹 工序8：粗铣圆柱体左右端面 工序9：粗铣右端面 工序10：粗、精磨17h6孔 工序11：精铣基准面a 工序12：精刨基准面b 工序13：精铣22的槽 工序14：半精铣圆柱体左右端面 工序15：半精铣右端面 工序16：车17h6孔145倒角，去毛刺 工序17：检查（3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工17h6孔，然后加工基准面a；而方案二是先加工基准面a和b，后加工17h6孔。经比较，方案一能保证17h6孔中心线到基准面a和b的距离，符合位置度的要求。方案二就不会确保17h6孔到基准面a和b的距离，因此不满足位置度要求。所以，可以知道，方案一优于方案二。但是，方案一中有许多不合适的工序，比如，钻孔之前要先铣端面，还有，基准面b 要刨。凸台面先加工，然后钻孔等等。所以，修改后确定工艺如下： 工序1：粗铣圆柱体左右端面。以底面为粗基准，选用x6042卧式铣床。 工序2：钻15mm孔。以工序2加工的左右端面作为粗基准，选用z525立式钻床。 工序3：粗铣基准面a与底部ra=12.5m的凹槽面，粗铣22的槽以及底面。以17h6孔为定位粗基准，选用x6042卧式铣床。 工序4：粗刨基准面b。基准面a为定位粗基准，选用b6035牛头刨床。 工序5：粗铣右端面,粗铣凸台面。基准面a为定位粗基准，选用x6042卧式铣床。 工序6：钻14mm孔，锪261的沉头孔。以尾座体端面a，b定位，选用z525立式钻床。 工序7：钻孔，扩孔和攻m6的螺纹。以17h6孔为粗基准，选用z525立式钻床。 工序8：扩、铰17h6孔。基准面a和b为定位粗基准，选用z525立式钻床。 工序9：半精铣圆柱体左右端面。以17h6孔为精基准，选用x6042卧式铣床。 工序10：半精铣右端面。基准面a为定位精基准，选用x6042卧式铣床。 工序11： 精铣基准面a。精铣22的槽。以17h6孔为精基准，选用x6042卧式铣床。 工序12：精铣基准面b。基准面a为定位精基准，选用x6042卧式铣床。 工序13：锪17h6孔145倒角，去毛刺。以17h6孔为精基准，选用z525立式钻床。 工序14：研配17h6孔。 基准面a和b,右端面与17h6孔两端面为定位精基准。 工序15：配刮a、b面 工序16：检查。4 .机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得钻、扩、铰孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得 “尾座体”零件材料为ht200，生产类型为小批量生产，采用砂模铸造。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）尾座体基准面a。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，铸件偏差1.0mm。表面粗糙度ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第414页可知，加工余量为：粗铣：z=2mm，精铣：z=0.85mm。粗铣削的加工精度it11级，因此偏差0.11。精铣削偏差即为零件偏差： 。 （2）ra=12.5m的底面。只要求粗加工。参照切削手册第414页可知，加工余量：z= 4mm。 （3）基准面b。ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗刨z=2mm,精铣z=0.85mm。刨削公差即为零件公差： 0.3mm。 （4）右端面。ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣z=1.3mm，半精铣z=0.7mm。 （5）凸台面。ra=12.5m。只要求粗加工。参照切削手册第414页可知，加工余量z=2mm。 （6）圆柱体形左右端面。ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣z=1.3mm，半精铣z=0.7mm。（7）17h6孔。精铰和研配。精铰2z=0.15mm，研配2z=0.05mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表1-8）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为大批大量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 基准面a与17h6孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下： 基准面a与17h6孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法) 毛坯名义尺寸：105+3=108（mm） 毛坯最大尺寸：108+1.8=109.8（mm） 毛坯最小尺寸：108-1.8=106.2（mm） 粗铣后最大尺寸：105+0.61=105.61(mm) 粗铣后最小尺寸：105.61-0.22=105.39(mm) 精铣后尺寸即达到105 (mm)。 整理成下表。“尾座体”的毛坯图见附图2。 5 确定切削用量及基本工时(关键工序)（一）圆柱体左右端面加工加工要求：粗糙度ra=6.3 刀具选择：套式端铣刀;材料：yg8；基本参数：d=50mm，l=36mm，d=2mm，z=8（见机械加工工艺设计实用手册表1283）加工工步的具体参数：粗铣加工余量：1.3mm; 表面粗糙度：ra=520 ; 经济精度：it12; 公差：0.25mm； 加工长度l=35mm 吃刀深度 进给量f=2.8mm/r 主轴转速n=600r/min计算切削速度 查参考资料2机械加工工艺手册得耐用度 半精铣加工余量：0.7mm; 表面粗糙度：ra=2.510 ; 经济精度：it10; 公差：0.1mm加工长度l=35mm 吃刀深度 进给量f=1.2mm/r 主轴转速n=956r/min 切削速度v=500m/min（二）17h6孔加工要求：直径17mm基孔制；六级精度；孔轴与a、b面分别由5 的平行度要求；孔有3 的圆度和4 圆柱度的形状精度；孔壁粗糙度为0.4 。加工工步的具体参数： 钻孔至15 表面粗糙度：ra=2080 经济精度：it12 公差：0.11mm刀具选择：直径为15mm的通用麻花钻； 材料：高速钢； 基本参数：d=15mm，k=2.30mm，q=13.95mm，b=8.85mm，f=1.00mm， （见机械加工工艺设计实用手册表1226）吃刀深度 f=0.35mm/r v=0.35m/s 按机床选取：考虑其加工长度为切削工时： ， 扩孔至16.5 加工余量：1.5mm 表面粗糙度：ra=1040 经济精度：it12 公差：0.18mm 刀具选择：直径为 16.5mm的标准扩孔钻；材料：yg8；基本参数：d=16.5mm，l=223mm，l=125mm， 11mm（见机械加工工艺设计实用手册表1241）吃刀深度 进给量f=0.55mm/r 主轴转速n=280r/min切削速度v=15m/min按机床选取： 粗铰16.8孔加工余量：0.3mm 表面粗糙度：ra=1.2510 经济精度：it9 公差：0.043mm刀具选择：直径为 16.8mm的直柄机用铰刀；材料：yg8；基本参数：d=16.8mm，l=175mm，l=54mm， =14mm（见机械加工工艺设计实用手册表1252）吃刀深度 进给量f=1.1mm/r 主轴转速n=250r/min切削速度v=14m/min 精铰孔至16.95 加工余量：0.15mm； 表面粗糙度：ra=0.325 ； 经济精度：it7； 公差：0.011mm刀具选择：直径为 16.95mm的直柄机用铰刀；材料：yg8；基本参数：d=16.8mm，l=175mm，l=54mm， =14mm（见机械加工工艺设计实用手册表1252）吃刀深度 进给量f=0.5mm/r 主轴转速n=300r/min切削速度v=18m/min配研加工余量：0.05mm； 表面粗糙度：ra=0.320.65 ； 经济精度：it6；公差：0.008mm刀具选择：研棒 锪17h6孔145倒角表面粗糙度: ra=580 ；（见机械加工工艺设计实用手册表1246）经济精度：it11；（见机械制造工艺学表115 ）公差：0.11mm； （见互换性与测量技术基础表32）刀具选择：带可换导柱椎柄 锥面锪钻；基本参数： l=180mm l=35mm（三）a 面加工要求：粗糙度1.6 ；配刮1013/ 25*25。刀具选择：套式立铣刀；材料：yg8；基本参数：d=80mm，l=45mm，z=8加工工步的具体参数： 粗铣加工余量：2mm ；表面粗糙度：ra=520 ； 经济精度：it12；公差：0.4mm加工长度l=152mm 吃刀深度 进给量f=2.7mm/r 主轴转速n=600r/min 切削速度v=420m/min精铣加工余量：0.85mm ；表面粗糙度：ra=0.635 ； 经济精度：it7； 公差：0.04mm加工长度l=152mm 吃刀深度 进给量f=1.2mm/r 主轴转速n=1183r/min 切削速度v=280m/min配刮加工余量：0.15mm ；表面粗糙度：ra=0.320.65 （见机械加工工艺设计实用手册表1282） （四）槽加工要求：粗糙度ra=12.5 。刀具选择：粗齿锯片铣刀；材料：yg8；基本参数：d=50mm，l=2.0mm，d=13mm，z=20加工工步的具体参数：粗铣加工余量：2mm； 表面粗糙度：ra=520 ； 经济精度：it12 ； 公差：0.25mm（见机械加工工艺设计实用手册表1290）（五）b面加工要求：粗糙度1.6 ，与a面有 夹角。加工工步的具体参数： 粗刨加工余量：2mm ；表面粗糙度：ra=520 ； 经济精度：it12； 公差：0.4mm加工长度l=90mm 吃刀深度 进给量f=0.15mm/r 主轴转速n=550r/min 切削速度v=145m/min 精铣加工余量：0.85mm ；表面粗糙度：ra=0.635 ； 经济精度：it7； 公差：0.04mm加工长度l=90mm 吃刀深度 进给量f=0.4mm/r 主轴转速n=1183r/min 切削速度v=180m/min 配刮加工余量：0.15mm ；表面粗糙度：ra=0.320.65 刀具选择： 单角铣刀 材料：yg8； 齿数：10；d=40mm；l=10mm； （见机械加工工艺手册设计实用手册表1296）（六）右端面加工要求：粗糙度ra=6.3刀具选择：套式端铣刀;材料：yg8；基本参数：d=50mm，l=36mm，d=2mm，z=8加工工步的具体参数： 粗铣加工余量：1.3mm; 表面粗糙度：ra=520 ; 经济精度：it12; 公差：0.25mm 加工长度l=90mm 吃刀深度 进给量f=2.8mm/r 主轴转速n=600r/min 切削速度v=380m/min半精铣加工余量：0.7mm; 表面粗糙度：ra=2.510 ; 经济精度：it10; 公差：0.1mm加工长度l=90mm 吃刀深度 进给量f=1.2mm/r 主轴转速n=1183r/min 切削速度v=380m/min（见机械加工工艺设计实用手册表1283）（七）凸台面加工要求：粗糙度ra=12.5刀具选择：套式端铣刀;材料：yg8；基本参数：d=50mm，l=36mm，d=2mm，z=8加工工步的具体参数： 粗铣加工余量：2mm 表面粗糙度：ra=520 经济精度：it12 公差：0.25mm加工长度l=40mm 吃刀深度 进给量f=1.2mm/r 主轴转速n=600r/min 切削速度v=373m/min（见机械加工工艺设计实用手册表1283）（八）14孔加工要求：直径14mm；粗糙度ra=12.5 ；沉头孔粗糙度为12.5刀具选择：直径为14mm的通用麻花钻；材料：高速钢钻头； 基本参数：d =14mm，k=2.20mm，q=13.00mm，b=8.25mm，f=1.00mm，加工工步的具体参数： 钻孔表面粗糙度：ra=520 ； 经济精度：it12； 公差：0.18mm吃刀深度 进给量f=0.42mm/r 主轴转速n=210r/min切削速度v=13m/min（见机械加工工艺设计实用手册表1226） 锪261的沉头孔刀具选择：带可换导柱椎柄平底锪钻；基本参数： l=180mm l=35mm表面粗糙度: ra=580 ；（见机械加工工艺设计实用手册表1246）经济精度：it11；（见机械制造工艺学表115 ）公差：0.11mm；（见互换性与测量技术基础表32）（九）m6螺纹加工要求：螺纹直径为6mm加工工步的具体参数： 钻孔表面粗糙度：ra=580 ； 经济精度：it12； 公差：0.12mm刀具选择：直径为 5.80mm的通用麻花钻；材料：高速钢钻头；基本参数：d =5.80mm，k=1.00mm，q=5.40mm，b=3.50mm，f=0.55mm， （见机械加工工艺设计实用手册表1226） 攻丝（m6丝锥）（十）底面加工要求：粗糙度ra=12.5 。刀具选择：套式立铣刀；材料：yg8；基本参数：d=80mm，l=32mm，d=16mm，z=8加工工步的具体参数：粗铣加工余量：1.2mm 表面粗糙度：ra=520 经济精度：it12 公差：0.25mm加工长度l=90mm 吃刀深度 进给量f=1.0mm/r 主轴转速n=600r/min 切削速度v=420m/min（见机械加工工艺设计实用手册表1282）6、专用夹具设计为了提高劳动生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过分析，决定设计以下三个主要的夹具：零件底面的加工夹具和主视图17孔加工夹具。1、问题的提出利用这些夹具用来加工零件底面和17孔，这些都有很高的技术要求。但加工的部分都尚未加工，因此，在设计时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并且精度也是非常重要的。2、夹具设计（一）零件底面的加工夹具（1）定位基准的选择 由于工件的孔17和14都要以底面做为基准加工，故首先得做出底面的加工夹具。加工底面的时间为保证相对17的孔于a和b面的平行度我们就得要准确的设计出以导轨面和燕尾面为主要定位的夹具。还考虑到工件的圆度和圆柱度的误差小，我们设计的夹具就具有对孔17的夹具定位准确，和加工时的震动小，那就得在孔17的孔外圆找个定位夹紧点。夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动和翻滚，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用两侧面作为夹紧。（2）夹紧力的选择在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足 查资料1机床夹具设计手册其中 刨削的力，其值由切削原理的公式计算确定； 刨削时，压板产生力。为了提高夹紧的速度，采用的加工夹具草图如图所示紧机构。图1（3）定位误差定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是的孔，该孔与该面有平行度有一定的要求为0.0005，以及位置度的要求为（二）、主视图孔17的加工夹具（1）定位基准的选择由零件图可知，17的孔应对导轨面和燕尾面有平行度的及位置度的要求，而且本身有圆度和圆柱度的要求。为了使定位误差为零，应该采用互定位，但是由于其他的各面都未加工，因此这里只选用已加工的底面和75度斜面作为主要定位基准。由于孔17的精度要求高，和定位尺寸误差小，为保证孔的位置和加工准确性我们在加工底面的时间要求通过精加工后作为加工17的孔的基准。这样就可以更好的保证孔17的位置和加工精度！夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用不加工的面作为夹紧。图2（2）