机械制造技术课程设计-拨动顶尖座加工工艺及铣φ20槽家具设计.doc

宁夏理工学院工艺课程设计摘 要机械制造工艺学课程设计是在我们学习了大学的技术基础课和大专部分专业课之后进行的。本次课程设计主要是对拨动顶尖座的课程设计，设计里包括零件的工艺分析、工艺流程、切削数据的计算和夹具的设计。加工生产工艺过程所必须使用的夹具，对键槽夹具的设计要保证其合理性、可靠性。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，为改善我国的汽车制造业相对落后的局面探索可能的途径。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。关键词：工艺流程；键槽夹具；生产工艺i目 录摘 要i第1章 零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析1第2章工艺规程设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基面选择22.3制定工艺路线22.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.4.1外圆表面（65，71，62，25）42.4.2内孔42.4.3螺纹m552.4.4键槽52.5确定切削用量及基本工时52.5.1加工条件52.5.2计算切削用量5第3章 夹具设计253.1问题的提出253.2夹具设计253.2.1定位基准选择253.2.2切削力及夹紧力计算25结束语26参考文献27ii第1章 零件的分析1.1零件的作用拨动顶尖座是用于装夹多工位的钻削工具1.2零件的工艺分析从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔等，其中表面粗糙度要求最高的是18h7对62h6同轴度公差0.005，表面粗糙度为0.8（1）18mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：孔18h7及其倒角，外圆62h671外圆及其倒角，槽605（2）25mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：外圆25h85, 6h8及其倒角，632的槽（3）71mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：孔612h7，螺纹6m5（4）62mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：键槽205h9第2章工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为碳素工具钢，即t10。毛坯的直径75*55。选用锻件，零件为小批量生产，零件的轮廓尺寸不大，故可采用自由锻造成型，这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2基面选择 定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定位元件相接触的点线面。基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺路线问题百出，严重的还会造成零件大批报废，试生产无法进行。2.2.1粗基准的选择因为拨动顶尖座为盘类零件，但在这里可以用按轴类零件可以用外圆作为粗基准。（即用62和71两个外圆定位）2.2.2精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算。在钻孔18mm可用62mm外圆和左端面为基准，在钻孔12mm*6和孔6*m5可以用孔18mm和左端面（及外圆62mm的端面）为基准，在切槽60mm*5h9用“一面两孔”定位（孔12mm和左端面）。2.3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能得到合理的保证，使工序集中来提高生产效率。除此之外还应考虑经济效果，以便降低生产成本。2.3.1工艺路线方案一工序1：光整外圆工序2：以71mm为粗基准，粗车62mm外圆到64mm工序3：切槽60mm*5工序4：倒角c1工序5：控制总长50mm工序6：车外圆25mm和65mm工序7:切槽63mm*2工序8:钻孔18mm（尺寸小于18）工序9:粗铰孔18mm工序10:精铰孔18mm工序11:钻孔12mm（尺寸小于12）工序12:粗铰孔12mm工序13:精铰孔12mm工序14:钻4.2mm（实际尺寸为5）工序15:攻螺纹m5工序16:粗铣键槽工序17:精铣键槽工序18:终检2.3.2工艺路线方案二工序1：光整外圆工序2：以外圆71mm为粗基准，粗车外圆62mm及端面。工序3：以外圆62mm为精基准，粗车外圆71mm、65mm和25mm，半精车外圆71mm、65mm和25mm及端面。工序4：以外圆71mm为精基准，半精车、精车外圆62mm，倒角c1。工序5：以外圆62mm为精基准，精车外圆71mm、65mm和25mm，倒角c0.5，切槽63mm*2。工序6：钻孔18mm(不到尺寸)，再粗铰孔和精铰孔18mm，倒（内）角c0.5。工序7： 钻孔12mm*6(不到尺寸)，再粗铰孔和精铰孔12mm， 钻4.2mm（实际尺寸为m5），攻螺纹m5。工序8：切槽60mm*5h9，再粗铣和精铣键槽。工序9: 终检2.3.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先车外圆62mm，71mm，再切键槽60mm*5，这样无法选择基准，从而会出现误差且无法加工。而方案二是车完外圆再钻孔，因为先钻孔就会保证以12mm和62mm的那个端面为基准加工键槽。在车外圆是以外圆71mm为粗基准，粗车外圆62mm及端面，再掉头以外圆62mm为粗基准，车外圆71mm、65mm和25mm，加工外圆71mm、65mm和25mm及端面。在钻孔18mm可用62mm外圆为基准，在钻孔12mm*6和孔6*m5可以用孔18mm和左端面（及外圆62mm的端面），且表面粗糙度为0.8，钻孔可以达到。根据零件图的剖视图，在切槽60mm*5h9用“一面两孔”定位（孔12mm和左端面），所以，选择方案二。即最后的工艺路线：工序1：光整外圆工序2：以外圆71mm为粗基准，粗车外圆62mm及端面。工序3：以外圆62mm为精基准，粗车外圆71mm、65mm和25mm，半精车外圆71mm、65mm和25mm及端面。工序4：以外圆71mm为精基准，半精车、精车外圆62mm，倒角c1。工序5：以外圆62mm为精基准，精车外圆71mm、65mm和25mm，倒角c0.5，切槽63mm*2。工序6：钻孔18mm(不到尺寸)，再粗铰孔和精铰孔18mm，倒（内）角c0.5。工序7： 钻孔12mm*6(不到尺寸)，再粗铰孔和精铰孔12mm， 钻4.2mm（实际尺寸为m5），攻螺纹m5。工序8：切槽60mm*5h9，再粗铣和精铣键槽。工序9: 终检2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨动顶尖座”零件材料为碳素工具钢毛坯重量为7kg，生产类型为小批量生产，可采用锻造中的自由锻造。2.4.1外圆表面（65，71，62，25）毛坯加工表面长度为50mm，直接取其毛坯外圆表面直径为75mm，71,25表面粗糙度值为3.2。65, 62表面粗糙度值为0.8，粗车余量为1.6mm，差工艺手册表2.3-2，精车余量为0.2mm，差工艺手册表2.3-3.2.4.2内孔18和12的表面粗糙都值为0.8um，查工艺手册表2.3-8表2.3-12钻孔：11mm 扩孔：11.9mm 2z=0.75 mm 铰孔：12mm 2z=0.1mm钻孔：17mm扩孔：17.75mm 2z=0.75mm铰孔：18 2z=0.1mm2.4.3螺纹m5钻孔：4.2mm攻丝m5 p=0.82.4.4键槽长为20：粗铣后半精铣余量为1.5mm宽为5：粗铣偏差为0.2mm0.18mm深为3.2：半精铣偏差为0.075mm2.5确定切削用量及基本工时工序1：车削端面，外圆2.5.1加工条件加工材料：碳素工具钢，=736mpa加工要求：粗车-半精车-精车62mm端面及62mm、71mm外圆，表面粗糙度值为3.2。粗车-半精车-精车25mm端面及25mm。65mm外圆，表面粗糙度值为3.2机床：ca6140卧式车床刀具：刀片材料为yt15，刀杆尺寸为16mm25mm，=90、。=15、。=8、=0.5mm。2.5.2计算切削用量粗车62mm端面（1）确定端面最大加工余量：余量为2mm。（2）进给量f：根据切削手册表1.4，当刀杆长度为1625，以及工件直径为75时。按ca6140机床说明书取（3）计算切削速度：按切削手册表1.27切削速度的计算公式为v = （2.1） 式中 f 进给量 决定切削深度 t 基本工时所以：所以v = 0.870.81.180.890.97=47.4 m/min（4）确定机床主轴转速按机床说明书与201相近的机床转速为200及250，现取250，实际切削速度为=60.45 m/min（5）计算切削工时：按工艺手册表6.2-1取l=+=+2+3+5=47.5 （2.2)=0.38min (2.3)半精车62端面（1）背吃刀量：单边余量z=0.5（2）进给量：根据切削手册表1.6选用f=0.75（3）计算切削速度：根据公式(2.1)v = 0.870.81.180.890.97=113.94m/min（4）确定主轴转速：=584.03按机床选取n=710，所以实际切削速度为=167.29 m/min（5）计算切削工时：根据公式（2.2）和（2.3）按工艺手册表6.2-1取l=+=+2+3+5=44.5=0.25min粗车25端面（1）背吃刀量：单边余量z=0.95（2）进给量：根据切削手册表1.6选用f=0.5（3）计算切削速度：根据公式(2.1)v = 0.870.81.180.890.97=82.93m/min（4）确定主轴转速：=351.995按机床选取n=400，所以实际切削速度为=94.2m/min（5）计算切削工时：根据公式（2.2）和（2.3按工艺手册表6.2-1取l=+=+2+0+5=44.5=0.22min半精车25端面（1）背吃刀量：单边余量z=0.05（2）进给量：根据切削手册表1.6选用f=0.25（3）计算切削速度：根据公式（2.1）v = 0.870.81.180.890.97=163.4m/min（4）确定主轴转速：=693.5按机床选取n=710，所以实际切削速度为=167.2m/min（5）计算切削工时：根据公式（2.2）和（2.3按工艺手册表6.2-1取l=+=+2+0+5=44.5=0.25min粗车外圆62（1）背吃刀量：单边余量z=2.04（2）进给量：根据切削手册表1.4，选用f=0.4.（3）计算切削速度：根据公式（2.1）vc =v = 0.870.80.890.97=79.46 m/min（4）确定主轴转速：=600按机床选取n=710，所以实际切削速度为=167.29 m/min（5）检验机床功率：主切削力按切削手册表1.29所示 （2.4）式中=2795、=1.0、=0.75、=0.15=1.01，=0.89所以=27952.041.010.89=1414.6n切削消耗功率为=kw=3.94kw由ca6140机床说明书可知，ca6140主电动机功率为7.8kw，当主轴转速为710时，主轴传递的最大功率为3.94kw，所以机床功率足够，可以加工。（6）校验进给系统强度：已知主切削率=1414.6n，径向切削力根据公式(2.4)式中=940 、=0.9、=0.6、=0.3=1.8, =0.5所以=9401.80.5n=220.88n而轴向切 (2.5)式中=2880 、=1.0、=0.5、=0.4=1.132, =1.17所以=28802.041.1321.17n=1106n取机床导轨与床之间的摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=1106n+0.1(1414.6+220.88)=1269.488n而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530n,(表切削手册1.30)故机床进给系统可正常工作切削工时 (2.6)式中l=30、=2、=0所以=0.246min半精车外圆62（1）背吃刀量：单边余量z=0.55（2）进给量：根据切削手册表1.6选用f=0.25（3）计算切削速度：根据公式（2.1）v = 0.870.80.890.97=117.48 m/min（4）确定主轴转速：=592.9按机床选取n=710，所以实际切削速度为=140.675m/min（5）切削工时根据公式（2.6）式中l=30、=2、=0所以=0.18min精车外圆62（1）背吃刀量：单边余量z=0.05（2）进给量：根据切削手册表1.6选用f=0.18（3）计算切削速度：公式（2.1）v = 0.870.80.890.97=188.8 m/min（4）确定主轴转速：=968.2按机床选取n=1120，所以实际切削速度为=218.39m/min（5）切削工时根据公式（2.6)式中l=30、=2、=0所以=0.15min粗车外圆71（1）背吃刀量：单边余量z=1.45（2）进给量：根据切削手册表1.4.选用f=0.5.(3)计算切削速度：根据公式（2.1）v = 0.870.80.890.97=66.1 m/min（4）确定主轴转速：=280.6按机床选取n=320，所以实际切削速度为=75.3m/min（5）切削工时根据公式（2.6)式中l=7、=2、=0所以=0.06min半精车外圆71(1)背吃刀量：单边余量z=0.05(2)进给量：见切削手册表1.6，选用f=0.15(3)计算切削速度：根据公式（2.1）v = 0.870.80.890.97=165.2 m/min（4）确定主轴转速：=739.5按机床选取n=900，所以实际切削速度为;=212.1m/min(5)切削工时：根据公式（2.6)式中l=7、=2、=0所以=0.02min粗车外圆25（1）背吃刀量：单边余量z=24.45，可11次切除（2）进给量：根据切削手册表1.4选用f=0.5（3）计算切削速度：根据公式（2.1）v = 0.870.80.890.97=50.54 m/min（4）确定主轴转速=214.5按机床选取n=250所以实际切削速度为=58.9m/min（5）切削工时根据公式（2.6)式中l=8、=2、=0所以=0.08min半精车外圆25（1）背吃刀量：单边余量z=0.55（2）进给量：根据切削手册表1.6，选用f=0.25（3）计算切削速度：根据公式(2.1)v = 0.870.80.890.97=113.9 m/min（4）确定主轴转速=1389按机床选取n=1400,所以实际切削速度为=114.8m/min（5）切削工时：根据公式（2.6)式中l=8、=2、=0所以=0.028min粗车外圆65(1）背吃刀量：单边余量z=1.9，(2)进给量：根据切削手册表1.4选用f=0.5(3)计算切削速度：根据公式（2.1)v = 0.870.80.890.97=74.6 m/min(4)确定主轴转速=299.6 按机床选取n=320所以实际切削速度为=75.4m/min(5)切削工时根据公式（2.6)式中l=8、=2、=0所以=0.0625min半精车外圆65（1）背吃刀量：单边余量z=0.55（2）进给量：根据切削手册表1.6，选用f=0.15（3）计算切削速度：根据公式(2.1)v = 0.870.80.890.97=136.4 m/min（4）确定主轴转速=656.72按机床选取n=710,所以实际切削速度为=147.4m/min（5）切削工时：根据公式（2.6)式中l=30、=2、=0所以=0.3min钻孔18莫氏圆锥2号，d=17,l=223，根据工艺手册表3.1-6=30，2=118，=40，=12，当20，钻头后刀面磨损极限值为0.8，耐用度t=60min查切削手册。表2.12（1）背吃刀量：钻孔时=8.5（2）进给量： f=（0.350.43）0.75=（0.260.32），f=0.3查切削手册表2.7（3）计算切削速度：根据公式（2.1） 式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手册表2.31所以=10.881.110.870.85=0.72v = 0.72=10.15 m/min=190根据z3025机床标准主轴转速，n=200，实际转速为=10.68m/min（4）校验机床，查工艺手册转距t和切削功率，计算公式如下： （2.7）=（kw） （2.8）式中=0.117,=2.2,=0.8,= ,=1.11, =1.0, =0.87因此，总修正系数为=1.110.871.0=0.97所以钻孔时转矩为t=0.1170.97nm=22 nm切削功率为=0.46kwz3025机床主轴的最大转矩=196.2 nm,主电动机率=2.2kw由于t,故选择的切削刀量可用。最后所确定的切削量为=8，f=0.3，vc=10.68 m/min（n=200）基本时间= (2.9)式中已知=50，=17.45，=3，f=0.3，n=200，所以孔的基本时间：=1.17min扩18孔锥柄扩孔钻，莫氏锥度2号d=17.75，l=228查工艺手册表3.1-8，t=30min查切削手册。表2.12（1）背吃刀量=0.375（2）进给量：f=0.60.7，按机床选取f=0.63（3）计算切削速度根据公式（2.1）式中=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0所以=0.88v = 0.88=24.2 m/min=434根据z3025机床标准主轴转速，n=500，实际转速为 =27.88m/min基本时间根据公式（2.9） 式中已知=50，=2.6，=4，f=0.63，n=200，所以孔的基本时间：=0.18min铰孔18直柄机用铰刀，l=182mm，d=18mm，查工艺手册表3.1-16，t=40min查切削手册。表2.12（1）背吃刀量=0.125（2）进给量：f=0.651.4，按机床选取f=1.0（3）计算切削速度根据公式（2.1）v =式中=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查切削手册表2.31所以=0.66v = 0.88=6.4m/min=113.3根据z3025机床标准主轴转速，n=500，实际转速为=11.3m/min基本时间根据公式（2.9）式中已知=50，=2.2，=18，f=0.63，n=200，所以孔的基本时间：=0.35min钻12孔莫式圆锥2号,d=11,l=175，根据工艺手册表3.1-10=30,2=118，=40，当20，钻头后刀面磨损极限值为0.8，耐用度t=60min。查切削手册。表2.12（1）背吃刀量：钻孔时=5.5（2）进给量： f=（0.250.31）0.75=0.180.23，f=0.2查切削手册表2.7（3）计算切削速度：根据公式（2.1）v =式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手册表2.31所以=10.881.110.870.85=0.72v = 0.72=11.24 m/min=325根据z3025机床标准主轴转速，n=315，实际转速为=10.89m/min基本时间根据公式（2.9）式中已知=42，=12.13，=3，f=0.2，n=315，所以孔的基本时间：=0.9min扩孔12锥柄扩孔钻，莫氏锥度2号，d=11.75，l=228查工艺手册表3.1-8，t=30min查切削手册。表2.12（1）背吃刀量=0.375（2）进给量：f=0.50.6，按机床选取f=0.5（3）计算切削速度根据公式（2.1）v =式中=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0，=1.0查切削手册表2.31所以=0.88v = 0.88=17.01 m/min=460.98根据z3025机床标准主轴转速，n=500，实际转速为=18.46m/min基本时间根据公式（2.9）式中已知=42，=2.6，=4，f=0。5，n=200，所以孔的基本时间：=0.193min铰孔12直柄机用铰刀，l=151mm，d=12mm，查工艺手册表3.1-16，t=40min查切削手册。表2.12（1）背吃刀量=0.125（2）进给量：f=0.651.4，按机床选取f=1.0（3）计算切削速度根据公式（2.1）v =式中=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查切削手册表2.31 所以=0.66v = 0.66=5.78m/min=153.3根据z3025机床标准主轴转速，n=200，实际转速为=7.54m/min基本时间 根据公式（2.9）式中已知=42，=2.6，=18，f=0.63，n=200，所以孔的基本时间：=0.313min钻孔4.8m5螺纹莫氏圆锥2号, d=4.8,l=133，根据工艺手册表3.1-10=28，2=118，=40，当20，钻头后刀面磨损极限值为0.8，耐用度t=20min。查切削手册。表2.12（1）背吃刀量：钻孔时=2.25（2）进给量： f=（0.140.18）0.50=0.070.09，f=0.08查切削手册表2.7（3）计算切削速度：根据公式（2.1）v =式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手册表2.31所以=10.881.110.870.85=0.72v = 0.72=3.78m/min=250.8根据z3025机床标准主轴转速，n=250，实际转速为=3.77m/min基本时间根据公式（2.9）式中已知=12，=7，=0，f=0.2，n=315，所以孔的基本时间：=0.95min攻m螺纹5丝锥d=5，螺距p=0.8，刀头长l=16，刀具长l=58，a=3.15查工艺手册3.1-48，表刀具耐用度t=90min（1）背吃刀量：钻孔时=0.5（2）进给量： f等于工件螺纹的螺距，即f=0.8（3）计算切削速度：根据公式（2.1）式中=64.8,=1.2,=0.5, m=0.9，=1.0， =1.0，=1.0，丝锥芯部直径=（0.40.5）d，其d为丝锥大径，取=0.5d=0.55=2.所以=1v = 1.0=3.76m/min=239.4根据z3025机床标准主轴转速，n=315，实际转速为=4.9m/min基本时间根据公式（2.9）=0.112min第3章 夹具设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序16-铣20槽的夹具。本夹具将用于z3040型立式铣床，刀具为高速钢铣刀。3.1问题的提出夹具是一种装夹工具的工艺装备，它广泛的应用于机械制造过程地切削加工、热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具、专用夹具、组合夹具等。本夹具主要用来铣20槽。由于本工序是中批生产，还应考虑如何提高生产力，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。3.2夹具设计3.2.1定位基准选择由零件图可知m5，为使定位误差为零，应该选择以25孔的后段为定位基准，m5的孔中心线叔侄垂直于32孔的后端面。为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，并采用快换钻套以利于在钻孔后攻螺纹。定位件、螺母、夹紧螺栓等都是标准件。3.2.2切削力及夹紧力计算刀具：硬质合金铣刀，d=4.2mm。由实际加工经验可知，