机械制造技术课程设计-外加螺母的加工工艺及钻φ40孔的夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：外加螺母的机械加工工艺规程 及钻孔工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 渉机 07- 1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2010- 3- 17 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 一、设计题目一、设计题目 外加螺母的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计外加螺母的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 （1）被加工零件的零件图（草图） 1 张 （2）生产类型：中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 （1）被加工工件的零件图 1 张 （2）毛坯图 1 张 （3）机械加工工艺过程综合卡片 1 张 （4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 （5）夹具装配图 1 张 （6）夹具体零件图 1 张 （7）课程设计说明书（约 50008000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) （1）熟悉零件，画零件图 2 天 （2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5 天 （3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图） 9 天 （4）编写说明书 3 天 （5）准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 冷岳峰冷岳峰 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 摘摘 要要 机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造 技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。 本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生 产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握 机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将 来从事专业技术工作打好基础。 另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合 训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得 到锻炼： （1）熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先 修课程中的基本理论。 （2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计 计算、工程制图等方面)的能力。 （3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标 准、手册、图册、规范等。 （4） 在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能 力。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 abstract mechanical processing technology curriculum design,mechanical class students in their finished machinery manufacturing technology for the production after the internship is an important part of the practical teaching. this course is primarily designed to train the pupils to apply the learned knowledge to analyze issues dealing with production capacity of technology to enable students to further consolidate the theoretical knowledge, master the machining process planning methods to improve the ability to work independently, perform professional technical work for the future lay a solid foundation. in addition, the curriculum design for the design of future graduates a comprehensive training and preparation. through this program shall be designed to enable students to receive training in the following areas: (1) the skilled use of machinery manufacturing base, machinery manufacturing technology and other relevant placement program in the basic theory. (2) through fixture design training to further enhance the structural design (including design calculations, engineering drawings, etc.) capabilities. (3) be able to compare access and use a variety of skilled technical information, such as the relevant national standards, manuals, books, norms and so on. (4) in the design process, students rigorous work style and ability to work independently. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 目目 录录 一、零件的分析 . 1 1、零件的作用 . 1 2、零件的形状 . 1 二、零件的工艺分析 1 1左端的加工表面： 1 2.右端面的加工表面： 1 三、毛坯设计 2 1、毛坯的选择 . 2 2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 . 2 3、确定毛坯尺寸 . 3 4、确定毛坯尺寸公差 3 四、选择加工方法，拟定工艺路线 4 1、粗基面的选择 . 4 2、精基面的选择 . 4 3.制定机械加工工艺路线： . 5 五、加工设备及刀具、量具的选择 5 1、选择机床，根据不同的工序选择机床： 6 2、选择刀具： . 6 六、切削用量的选择 6 七、基本时间的确定 7 八、夹具设计 7 1、设计思想 8 2、定位分析 9 （1）定位基准的选择 9 （2）定位误差的分析 9 3、夹具操作说明 . 9 九、心得 . 10 十、参考文献设计资料及主要参考书 11 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 一、零件的分析一、零件的分析 1、零件的作用、零件的作用 题目给的零件是外加螺母零件。主要用于锁紧， 。 2、零件的形状、零件的形状 零件的实际形状如零件图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零 件，结构比较简单。 二、零件的工艺分析二、零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 38gra，该材料为灰铸铁，具有较高强 度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 连接座共有两组加工表面， 他们之间有一定的位置要求。 现分述如下： 1左端的加工表面：左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，48 外圆，中间48 圆柱，倒角， 钻通孔 33，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求， 0.026 0 100+f的内圆孔有 25 的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车 就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达 到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 三、毛坯设计三、毛坯设计 1、毛坯的选择、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：1、型 材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、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 38gra，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所 以选择铸铁铸造。并且为大批大量生产。 2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 （1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径 58mm，高 53mm。 （2）选择铸件公差等级 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按合金钢，得锻件公差等级为 18 级取为 7 级。 （3）求锻件尺寸公差 公差带相对于基本尺寸对称分布。 （4）求机械加工余量等级 查手册铸造方法按机器造型、 锻件材料为 38gra 得机械加工余量等级 e- g 级选择 f 级。3、确定机械加工余量 根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的 单边余量为 8mm。 3、确定毛坯尺寸、确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 ra1.6 。ra 1.6 的表面，余量要适当加大。 分析本零件，加工表面 ra1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零 件的尺寸加上所查的余量即可。 （由于有的表面只需粗加工，这时可 取所查数据的小值） 生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有孔无需 铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安 排人工进行时效处理。 4、确定毛坯尺寸公差、确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册 得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表： 毛坯尺寸允许公差/mm 铸件尺寸偏差参考资料 601.3 机械制造工艺设计手册 551.36。 机械制造工艺设计手册 设计毛坯图 （1）确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为 5 度。 （2）确定分型面 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为 了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中 截面为分型面。 （3）毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在锻件取 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 出后要做时效处理。 （4）下图为该零件的毛坯图: 四、选择加工方法，拟定工艺路线四、选择加工方法，拟定工艺路线 1、粗基面的选择、粗基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一， 基面的选择正确与 合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺 过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进 行。 2、精基面的选择、精基面的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。 选择加工表面的设计基 准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由 定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度 和位置精度能可靠的得以保证。 3.制定机械加工工艺路线：制定机械加工工艺路线： 热处理 回火 粗车 粗车左端面，左端43 圆柱和中间48 圆柱 扩孔 左端扩33 孔深度 14 粗车 右端面50 圆柱 扩孔 右端扩孔43 深度 31 半精车 半精车左端面，左端43 圆柱和中间48 圆柱 扩孔 半精左端扩33 孔深度 14 半精车 半精车右端面50 圆柱 扩孔 半精右端扩孔43 深度 31 精车 精车左端面，左端43 圆柱和中间48 圆柱 扩孔 精扩左端扩33 孔深度 14 精车 精车右端面50 圆柱 铰孔 精右端扩孔43 深度 31 攻螺纹 攻 m45 内螺纹 铣床 铣36 六边形 钻孔 钻2 孔 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 车圆角、倒 角 车圆角、倒角 去毛刺 清洗 终检 五、加工设备及刀具、量具的选择五、加工设备及刀具、量具的选择 由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量 专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床 的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完 成。 1、选择机、选择机床床，根据不同根据不同的工的工序序选择机选择机床床： 由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。因此 我们选用最常用的机床：车床用 ca6140,钻床用 z5125a。下面是这 两台机床的具体资料： 1.车床车床用用 ca6140 本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削 各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。 ca6140 结构特点： 1.ca 系列产品，以“a”型为基型，派生出几种变形产品。b 型：主 轴孔径 80mm，c 型：主轴孔径 104mm。f 型：液压仿形。m 型：精 密型。 2.床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久 耐磨。 3.机床操作灵便集中， 滑板设有快移机构。 采用单手柄形象化操作， 宜人性好。 4.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于 强力高速切削。主轴孔径大，可选用附件齐全。 2.钻钻床床用用 z525 产品说明： 技术参数 型号 z525 最大钻孔直径/mm 25 主轴端面至工作台面距离 h/mm 0700 从工作台 t 形槽中心到导轨距离 b/mm 155 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 主轴轴线至导轨面距离 a/mm 250 主轴行程/mm 175 主轴莫氏圆锥 3 主轴转速范围（见表 4- 9）/（r/mm） 971360 进给量范围（见表 4- 10）/（mm/r） 0.10.81 主轴最大扭矩/（nm） 245.25 主轴最大进给力/n 8829 工作台行程/mm 325 工作台尺寸/mmmm 500375 从工作台 t 形槽中心到凸肩距离 c/mm 125 主电机功率/kw 2.8 2、选择刀具：、选择刀具： 选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金 铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用 yg 类硬质合金，粗加工用 yg8，半精加工为 yg6。具体见工序卡。 六六、切削切削用量的选择用量的选择 切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工 件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以 v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以 f(mm/r)表示； 车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以 ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零 件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件 接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削 深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中 等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 切削深度 ap=0.81.5mm， 进给量 f=0.20.3mm/r， 切削速度 v 取 30 50m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先 车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短 或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 粗车应留有 0.51mm 作为精车余量。粗车后的精度为 it14- it11,表 面粗糙度 ra 值一般为 12.56.3m。 精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此 前 提 下 尽 可 能 提 高 。 一 般 精 车 的 精 度 为it8 it7， 表 面 粗 糙 度 值 ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应 选 用 较 小 的 切 削 深 度ap=0.1 0.3mm 和 较 小 的 进 给 量f=0.05 0.2mm/r，切削速度可取大些。 精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减 上表面粗糙度 ra 值的主要措施有如下几点。 （1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度 ap 和进给量 f,可减小 残留面积，使 ra 值减小。 （2）适当减小副偏角 kr,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使 ra 值减小。 （3）适当加大前角 0，将刀刃磨得更为锋利。 （4） 用油后加机油打磨车刀的前、 后刀面， 使其 ra 值达到 0.20.1m, 可有效减小工件表面的 ra 值。 （5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度 ra 值。低速精 车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件 和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。 具体计算略，详见工序卡。 七、基本时间的确定七、基本时间的确定 工时定额的计算 工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额 其中：是指但见时间定额 是指基本时间（机动时间） ，通过计算求得 是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算 是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 n 是指一批零件的个数 具体计算略，详见工序卡。 八、夹具设计八、夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧 的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程 中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降 低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的 使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要 技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 1、设计、设计思想思想 设计必须保证零件的加工精度， 保证夹具的操作方便， 夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设 计的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对40 孔进行加工， 这个孔尺寸精度要求为 it7， 表面粗糙度 ra25，钻、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要 在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 2、定、定位位分析分析 （1）定定位位基基准准的选择的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工 件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工10 孔时，采用端盖右端面和25 孔内圆柱面作为定位基准。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12 （2）定位误差的分析）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两 个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位 移误差。 j=（td+t d+s）/2 td =0.050mm t d =0.011mm s=0.010mm j=0.0355mm 3、夹具操夹具操作作说明说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过25 孔和侧面为定位基准，在 圆柱销、平面和定位销实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。 采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。 定位元件： 定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基