机械制造工艺课程设计-牛头刨床进给机构中的零件推动架.doc

长 沙 学 院课程设计说明书题目 机械制造工艺及夹具设计 系(部) 机电工程系 专业(班级) 机本五班 姓名 学号 指导教师起止日期 2007-5-28至2007-6-10 目 录序言 一、课程设计任务书 二、课程设计指导 (一)设计的目的 (二)设计要求与内容 (三)设计方法和步骤 part 1工艺设计 一 零件的选择 （一）确定生产类型 （二）零件的作用 （三）零件的工艺分析 二 工艺规程设计 （一）选择毛坯 （二）定位基准的选择 （三）制定工艺路线 （四）比较工艺路线 （五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯的尺寸的确定 （六）确定切削用量及基本工时 part2夹具设计 (一) 问题的提出 （二）夹具的设计 (三) 夹具设计及操作的简要说明 序 言机械制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。对于我本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器制造业相对落后的局面探索可能的途径。由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。一、课程设计任务书机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书1、设计题目：设计下表选定零件的机械加工工艺规程及指定关键工序的专用机床夹具。a转速器盘b气门摇杆座c尾座体d油阀座e输出轴f连接座g杠杆h推动架i 连杆体j连杆盖k操纵阀l填料箱盖m换档叉n左支座o轴承外壳2、设计要求：熟练使用计算机辅助（软件自选），独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张 （3或4号图）（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张 （4号图）（3） 指定工序夹具装配图一张 （2或3号图）（4） 夹具部分零件图12张 （图幅自定）（5） 设计说明书 （一份）（6） 夹具3d效果图一张 （4号图）以上均需输出，以书面交作业，不收软盘。3、原始资料：零件图样一张（参见课程设计指导书及习题page5266）；生产纲领为6000件/年。所使用机床等根据需要自选，以通用机床为主。二、课程设计指导(一)设计的目的本课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计其目的在于：(1) 培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2) 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。(3) 培养学生熟悉并运用cad、capp设计以及查询手册、规范、图表等技术资料的能力。(4) 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。(二)设计要求与内容本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师指导下，按本指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定，数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。具体内容如下：(1)确定生产类型(一般为中批或大批生产)，对零件进行工艺分析。(2)选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图(零件毛坯合图)；(3)运用capp软件拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备(刀具，夹具，量具，辅具)，确定各工序切削用量及工序尺寸。(4)填写指定工序的工序卡片，并设计改工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图12张(5)撰写设计说明书。(6)运用cad软件绘制专用夹具的3d装配图，并制夹具效果图。(三)设计方法和步骤 第一步-工艺设计一 零件的分析（一）确定生产类型 1. 计算生产纲领，确定生产类型所给任务的零件是牛头刨床上的一个推动架。现假定该机器年产量为6000件/年。且每台机器中仅有一件，若取其备品率为5%，机械加工废品率为2%，则该零件的年生产纲领为：n=qn(1+5%+2% )件/年=6420件/年。由上式可知，该零件的年产量为6420件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为单件大批量生产。二）零件的作用 我们要设计的零件系牛头刨床进给机构中的零件推动架，32h7孔装工作台进给丝杠轴，靠近 32h7孔左端处装一棘轮，在棘轮上方即16h8孔装一棘轮，16h7孔通过销与杠杆连接，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮、杠杆使该零件绕32h7轴心线摆动。同时，棘爪拨动棘 轮，使丝杆转动，实现工作台的自动进给。推动架实现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。其对加工平面的粗糙度，加工孔形状 和位置要求，垂直度等都有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故毛坯需铸造且加工过程中需要用到复杂的夹具。（三）零件的工艺分析 该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程复杂，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。 推动架共有三组加工表面，它们之间有一定的位置和形状要求，分别如下：1以32h7孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个32h7孔的两端面，表面粗糙度为6.3；32h7的孔，表面粗糙度为6.3。2以16h7孔为中心的加工表面16h7孔的两端面，表面粗糙度为25，16h7的孔，表面粗糙度为3.2。3以16h8和10h11两孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：16h8和10h11两孔，前者表面粗糙度为3.2，后者表面粗糙度为12.5。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工一组，再通过专用夹具加工第二组表面，并且保证它们之间的形状与位置精度要求。二 工艺规程设计（一） 选择毛坯推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料ht200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行热处理和调质处理（如淬火），同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，该零件适合用砂型机械铸造法，以保证零件的结构准确性和减少劳动工作强度，同时，这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二） 定位基准的选择本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面和孔为基准。1. 粗基准的选择。对于一般盘类零件用外圆面作为粗基准面是完全合理的。如果先加工16h7孔为中心的加工表面，应选择其外圆面为粗基准来加工，但是，其在实际操作过程中装夹很困难；如果要先加工钻32h7孔孔为中心的加工表面，需要以32h7孔的外圆柱面为粗加工基准，可见这是比较合理的选择。2. 精基准的选择。主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸的换算，这以后要进行专门的计算，此处不再重复。（三）制定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得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专门的夹具，并尽量使工序集中起来以提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效益，以便生产成本尽量降低。1. 工艺路线方案一工序1 钻32h7孔，锪倒角 工序2 钻16h7孔，锪倒角工序3 粗车50与35左端面，锪倒角工序4 粗车50与35右端面，锪倒角工序5 攻螺纹工序6 钻6孔，锪倒角工序7 手工操作加工2r3弧形槽工序8 钻16h8与10h11两孔工序9 粗铣10端面，锪倒角工序10 粗铣槽9.5627和1627工序11 扩孔32h7工序12 扩孔16h7工序13 半精车50工序14 扩孔16h8工序15 精细樘16h7工序16 精细樘16h8工序17 终检2. 工艺路线方案二工序1 粗车50与35左端面，锪倒角工序2 粗车50与35右端面，锪倒角工序3 钻32h7孔，锪倒角 工序4 钻16h7孔，锪倒角工序5 攻螺纹工序6 钻6孔，锪倒角工序7 手工操作加工2r3弧形槽工序8 钻16h8与10h11两孔工序9 粗铣10端面，锪倒角工序10 粗铣槽9.5627和1627工序11 扩孔32h7工序12 扩孔16h7工序13 半精车50工序14 扩孔16h8 工序15 终检 四）比较工艺路线 路线一与路线二最大的不同是：工艺路线一是先加工32h7和16h7两孔，再去加工50和35的两端面。而工艺路线二则是先加工50和35的两端面，再32h7和16h7两孔加工。因为加工时要考虑装夹和定位，如果按路线二来加工， 则会难以保证这一点，甚至由于没有可靠的定位面以至无法加工；另外，路线二省略了路线一的精加工部分，从粗糙度来考虑理论上可以省略，但是其为主要工作面且要求较高，在实际加工过程中可能难以保证，故需要这一步，因此路线一较为合理。 确定工艺路线如下工序1： 钻32h7孔，锪倒角，以50外圆定位，z535立式钻床及专用夹具。工序2： 钻16h7孔，锪倒角，以32h7孔及其左面定位，z525立式钻床及专用夹具。工序3： 粗车50与35左端面，锪倒角，以32h716h7孔及其右端面定位，c6140车床及专用夹具。工序4： 粗车50与35右端面，锪倒角，以32h716h7孔及其右端面定位，c6140车床及专用夹具。工序5： 攻螺纹，以32h716h7孔及其端面定位，摇臂钻床m8丝锥及专用夹具。工序6： 钻6孔并锪孔10，以32h716h7孔及其端面定位，z525立式钻床及专用夹具。工序7 ：手工操作加工2r3弧形槽，钳工锉刀及虎钳。工序8 ：钻16h8与10h11两孔，以32h716h7孔及其端面定位，z525立式钻床及专用夹具。工序9 ：粗铣10端面，锪倒角，以32h716h7孔及其端面定位，z51立式铣床及专用夹具。工序10：粗铣槽9.5627和1627，以32h716h7孔及其端面定位，z51立式铣床及专用夹具。工序11： 扩孔32h7，以16h7孔及其端面定位，z51立式铣床及专用夹具。工序12： 扩孔16h7，以32h7孔及其端面定位，z51立式铣床及专用夹具。工序13： 半精车50，以16h7孔及其端面定位，c6140车床及专用夹具。工序14： 扩孔16h8，以32h7和16h7孔及其端面定位，z525立式钻床及专用夹具。工序15： 精细镗16h7，以32h7孔及其端面定位，t740k金刚石镗床及专用夹具。工序16： 精细镗16h8，以32h716h7孔及其端面定位，t740k金刚石镗床及专用夹具。工序17： 终检，卡尺、塞规、卡规、百分表。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。（五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯的尺寸的确定 推动架的材料为ht200，需要进行热处理，其安排在切削加工之前；其屈服极限为250mpa，硬度取190hbs，毛坯重量约为6kg,生产类型为大量生产，采用采用砂型机械铸造毛坯，查实用加工手册，ct=810，该零件取ct为9。根据上叙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，工序尺寸和毛坯尺寸如下：1 孔的端面要留有加工余量，以便进行加工，查实用加工手册，由砂型机械铸造，查得加工余量为4mm6mm，工件较小，现在选取为5mm。2 毛坯为实心，不铸出孔，查实用加工手册，孔直径不等，其加工余量分别如下：。 （1）钻、扩32h7孔 钻孔：15mm 2z=15 mm 30mm 2z=15 mm 扩孔：32h7 2z=2mm （2）粗车、半精车50端面 粗车： （单边加工余量） z=4.2 mm 半精车： z=0.8mm （3）粗车35端面 粗车： （单边加工余量） z=5mm （4）钻、扩、精细镗16h7孔 钻孔：14mm 2z=14 mm扩孔：15.85mm 2z=1.85mm精镗：15.95mm 2z=0.1mm细镗：16h7 2z=0.05 mm（5）钻、扩、精细镗16h8孔 钻孔：14mm 2z=14 mm扩孔：15.85mm 2z=1.85mm精镗：15.95mm 2z=0.1mm细镗：16h8 2z=0.05 mm（6）粗铣27 mm端面 粗铣：（单边加工余量） z=5 mm（7）粗铣1627槽 粗铣：（单边加工余量） z=1 mm （8）粗铣9.5627槽 粗铣：（单边加工余量） z=5.5 mm z=4 mm （六）确定主要工序切削用量及基本工时工序：钻孔16h7并锪倒角 1加工条件 工件材料：ht200热处理，屈服极限为250mpa，硬度取190hbs，砂型铸造 加工要求：钻孔16mm至14mm，表面粗糙度ra为3.2，；锪倒角145（双面） 机床： z525立式钻床，9级精度， 刀具： 麻花钻，其材料为高速钢，直径为14mm，刀具寿命为20.67min 2计算切削用量（1）钻孔14mm 确定进给量查实用加工手册，f=0.610.75mm/r，取f=0.70mm/r.根据z525机床说明书，现取f=0.62mm/r.确定机床转速查实用加工手册，v=18m/min，则主轴转速为。 = =409（r/min）查机床说明书，与其相临近的速度为409（r/min）,现取=392 r/min.所以实际速度vv= = =17.2m/min切削工时查机械简明加工工艺手册得： = = =0.115min（2）锪倒角145（双面）采用90锪钻。为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同（扩孔时的主轴转速为n=97 r/min）： 即n=97 r/min，手动进给。这里只计算主要的工序的切削用量及基本工时，在填写机械加工工艺过程综合卡片时，需要将其他所有工序的相关数据一并写入工艺卡里。第二步-夹具设计 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，经过与老师的协商，决定设计工序钻16h7孔的专用夹具，此夹具将用于z525立式钻床上，刀具为直柄麻花钻头 d=14mm，对16h7进行钻削。(一)问题的提出本夹具主要用于钻16h7孔，该孔有一定的表面粗糙度要求且为主要工作面。因此用钻模板来实现加工的高效率，也可以保证比较高的精度。（二）夹具的设计 1 定位基准 由零件图可知，6mm两孔对10mm孔有位置的要求，设计用10mm孔的内表面和10mm孔的下端面和一圆柱销来定位，可以达到很好的效果。2 切削力和夹紧力的计算 查金属切削原理与刀具得 f=9.81m=9.81 查表得：=42, =1.2, =0.75 =0.012, =