机械制造技术基础课程设计-C1318自动车床手柄工艺及φ32端面铣床夹具设计【全套图纸】.pdf

机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计 手柄（c1318 自动车床） 学生姓名 学号 所在专业 机械设计制造及其自动化 所在班级 机电 1092 指导教师 职称 副教授 副指导教师 职称 答辩时间 2012 年 7 月 6 日 目录目录 一、零件的用途及主要技术条件分析一、零件的用途及主要技术条件分析 1 二、选择毛坯、确定毛坯尺寸二、选择毛坯、确定毛坯尺寸 2 2.1 零件的生产类型零件的生产类型 . 2 2.2 选择毛坯选择毛坯 . 2 2.3 确定机械加工余量确定机械加工余量 . 2 2.4 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 . 2 2.5 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 2 三、选择加工方法、制定工艺路线三、选择加工方法、制定工艺路线 2 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 . 2 3.2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 . 3 3.3 制定工艺路线制定工艺路线 . 3 四、工序设计四、工序设计 3 4.1 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备 . 3 4.2 确定工序尺寸确定工序尺寸 . 4 五、确定切削用量及工时五、确定切削用量及工时 5 5.1 工序切削用量及工时的确定工序切削用量及工时的确定 5 5.2 工序切削用量及工时的确定工序切削用量及工时的确定 5 六、 夹具设计六、 夹具设计.6 6.1 夹具设计的基本要求和步骤夹具设计的基本要求和步骤6 6.2 夹具设计夹具设计7 参考文献参考文献 . 12 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 1 页 共14页 1 题目：手柄（c1318）机械加工工艺规程设计 一、 零件的用途及主要技术条件分析零件的用途及主要技术条件分析 该零件的用途是 c1318 自动车床的造作手柄。 经分析，原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。各表面的加工精 度和表面粗糙度都不难获得。16 的孔精度要求较高，公差等级为 it7， 并且和总长 和中间手柄都有位置要求，其轴向设计基准是16 孔的下表面。m16 螺纹孔要求和中间 手柄在同轴上，所以加工时应利用16 孔制作专用夹具，保证其加工面在同轴向上。其 余小孔尺寸容易保证，加工方便。总体来看，这个零件的工艺性良好。 第 2 页 共 14 页 二、二、 选择毛坯、确定毛坯尺寸。选择毛坯、确定毛坯尺寸。 2.1 零件的生产类型零件的生产类型：成批生产 2.2 选择毛坯选择毛坯 毛坯类型：铸件，由于零件生产类型为大批生产，零件较为复杂，而铸造生产 成本低，设备简单，故选择毛坯类型为铸件。铸造类型：砂型手工造型 2.3 确定机械加工余量确定机械加工余量（公差等级 1214 级） 根据工程材料及成型基础p166 表 7.3 知，成批砂型铸造的最小孔径为 15-30mm， 机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） p27，表 2-1，砂型手 工造型加工余量等级：it11-it14，选择加工余量等级 it12；加工余量等级：h ； 表 2-3 得各尺寸公差，表 2-4，查尺寸余量为 4。 2.4 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 m16 螺孔取螺距 p 为 2 则大径为 16mm，小径为 14mm。 表 2-1 /mm 2.5 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 表 2-2 /mm 毛坯尺寸 公差 偏差 32 5.0 2.5 171 8 4 三、三、 选择加工方法、制定工艺路线选择加工方法、制定工艺路线 定位基准选择得合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选 择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件 的加工精度（特别是位置精度）要求。 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 a.粗基准：以32 外圆作为粗基准，铣16h7 的两端面，保证端面对32 孔中 零件尺寸 单面加工余量 毛坯尺寸 根据 24 4 及 4 32 参考文献 1 ：表 2-4 167 4 171 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 3 页 共14页 3 心线的垂直度。同时加工16h7 孔，可保证壁厚均匀，减小偏心。 b.精基准： 主要考虑基准重合问题。 以 24mm 上端面32 为基准， 钻-扩-铰16h7 孔。 3.2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有内孔，端面，小孔，螺纹孔等，材料为 ht200。以公差等级和 表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。 a. 尺寸 24mm 的两端面，为未注公差尺寸，表面粗糙度为 ra 3.2m，根据 gb1800-1999 规定其公差等级选 it7，需进行粗铣、半精铣。 b. 16h7 孔公差为 it7，表面粗糙度为 ra 3.2m，需进行钻-扩-铰。 c. 螺纹孔 m16 的端面， 为未注公差尺寸， 根据 gb1800-1999 规定其公差等级选 it7，表面粗糙度为 ra 3.2m，需进行粗铣、半精铣。 d. m16 螺纹孔，为未注公差尺寸，根据 gb/t 1800.3-1998 规定其顶径公差等 级选 it7，基本偏差为 h(+0.018、0)，底孔需进行钻、扩，最后在螺孔加工 机床加工螺纹。 e. 工艺螺孔5，在螺孔加工机床上完成。 f. 锥销孔4 配作。 g. 半径为 r20 的面，表面粗糙度 ra6.3m 用锉刀锉光。 3.3 制定工艺路线制定工艺路线 工序：以32 孔外圆和下端面定位，在铣床粗、铣半精铣 24mm 上端面；掉头， 以32 上端面定位，粗铣、半精铣下端面； 工序：以32 孔外圆和下端面定位，用立式钻床钻、扩、铰16h7 孔，使其 精度达到 it7； 工序：以16h7 孔和 24mm 下端面定位，粗铣、半精铣 167 右端面，使其粗糙 度达到 ra 3.2m 工序：以16h7 孔和下端面定位，在卧式钻床钻、扩 m16 底孔，以32 外圆 和上端面定位，钻 m5 底孔； 工序：丝锥加工 m16 螺纹，丝锥加工 m5 螺纹； 工序：r20 圆弧用锉刀锉光，表面粗糙度 ra6.3m； 工序：终检 四、四、 工序设计工序设计 4.1 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备 （1） 选择机床 第 4 页 共 14 页 工序：铣床 x51 工序：立式钻床 z525 工序：铣床 x51 工序：卧式钻床 z6220 工序：攻螺纹机 sz4216 选择夹具 由于该零件加工表面不在同一平面，所以须设计专用夹具配合通用夹具加 工，工序、使用通用夹具即可。 （2） 选择刀具 a. 零件的加工表面大多为平面， 且精度要求不高， 所以铣刀选用高速钢莫氏锥 柄立铣刀，铣削宽度ae60,深度ap4,齿数 z=6,根据机械制造技术基 础课程设计指导教程（第二版） p63，取铣刀直径 d=36mm。选择刀具前。 b. 钻16 孔选用刀具高速钢直柄麻花钻，扩、铰16 孔高速钢锥柄扩孔钻和 锥柄机用铰刀。 c. 钻 m16 螺孔的底孔，选用刀具直柄麻花钻，扩16 孔高速钢锥柄扩孔钻。 加工螺纹， 根据 gb/t3464.3-2007， 采用螺距 p 为 2mm， d1=12.5mm， l=32mm， l=102mm 的丝锥，加工 m5 螺纹孔，根据 gb/t3464.3-2007，用采用螺距 p 为 0.8mm，d1=4mm，l=16mm，l=5mm 的丝锥。 （3） 选择量具 选择量具有：读值为 0.02、量程为 0200mm 游标卡尺。 4.2 确定工序尺寸确定工序尺寸 零件表面多次加工的工序尺寸只和加工余量有关，前面已确定的零件表面的毛 坯余量，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后参照机械制造技术基础课程设 计指导教程（第二版） 表 3-7、3-16 等，由后往前计算工序尺寸。 根据各加工方法能达到的公差等级，选定未注公差尺寸公差等级： 24（it8）mm，167（it8）mm，25（it9）mm，m16(it7)mm。 表 4-1 零件表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 /mm 加工 表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度/m 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 16h7 1 1 15 15.75 16h7 ra12.5 ra6.3 ra3.2 m16 1.2 0.8 13 13.2 14 ra12.5 ra6.3 ra3.2 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 5 页 共14页 5 24 32 2 26 24 ra6.3 ra3.2 167 32 1 168 167 ra6.3 ra3.2 m5 孔没有半精加工、精加工之分，故不在这里列出。 五、五、 确定切削用量及工时确定切削用量及工时 切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度c。切削用量的选择原则： 在保证加工质量，降低成本和提高生产效率的前提下，使ap、f、c的乘积最大。 当ap、f、c的乘积最大时，工序的切削时间最短。 选择切削用量时先选择背吃刀量，进给量，再确定切削速度。 根据机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） ，取tdj=1.2tj 。 兹选定工序和工序计算切削用量及加工时间。 5.1 工序切削用量及工时的确定工序切削用量及工时的确定 本工序为32 上下端面粗铣、半精铣。已知加工材料为 ht200，铸件；机床为 x51 型铣床。 所选刀具为高速钢莫氏锥柄立铣刀。 确定背吃刀量ap：粗铣32 上、下端面双边余量为 6mm，则ap为单边余量， ap1=3mm，半精铣32 上、下端面双边余量为 2mm，ap2=1mm 确定进给量f：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） p89 表 4-17， 选用高速钢莫氏锥柄立铣刀，铣刀有 6 齿，粗铣进给量 100mm/min，即 1mm/r；半 精铣进给量 50mm/min，即 0.3mm/r 确定切削速度c：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） 表 4-16， 粗 铣 主轴转速n1=100r/min ，c1=dn/1000=11.3m/min；半铣主 轴转 速 n2=160r/min，c2=dn/1000=18.1m/min。 计算时间： l1=0.5(d-sqrt （ 362-322 ） )+1 11mm 取l2=1mm l=32mm ， fmz1=50mm/min，fmz2=30mm/min tj1=（l1+l2+l）/ fmz1=0.88min=53s，取tf1=10s； tj2=（l1+l2+l）/ fmz2=1.47min=88s，取tf2=17s， tdj=1.22（2tj1+tj2）=466s （粗铣走两次刀） 5.2 工序切削用量及工时的确定工序切削用量及工时的确定 本工序为钻-扩-铰（16h7 孔） 。已知加工材料为 ht200，铸件；机床为立式钻床 z525。 第 6 页 共 14 页 确定钻16mm 孔的切削用量。所选刀具高速钢直柄麻花钻；扩16h7 孔，刀具为 高速钢锥柄扩孔钻，yg6 材质；铰16h7 孔，所选刀具锥柄机用铰刀，yg6 材质。 确定钻孔进给量f1：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） p107，选 用硬质合金直柄麻花钻，钻头每转进给量为 0.2mm/r。 确定钻孔切削速度c1 ：c1=15m/min； 确定扩孔进给量f2：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） 表 5-25， 选用硬质合金锥柄扩孔钻，扩孔钻每转进给量为 0.8mm/r。 查 机械制造技术基础课程设计指导教程 （第二版） 表 5-26 确定扩孔切削速度c2： c2=26.3m/min； 确定铰孔进给量f3：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） 表 5-31， 选用高速高铰刀，铰刀进给量为 0.20mm/r； 确定较空旷切削速度c3：查机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） 表 5-31，取c3=10m/min。 钻孔： l1=d*cot/2+2=(15cot59)/2+2=6.5mm 取l2=2mm n=1000c1 /d = 318r/min tj1 =(l+l1 +l2)/f1n=(24+6.5+2)/(0.2318) 0.51min=31s tf1=0.2tj =6s 扩孔： l1=（d-d）*cot/2+2=(0.75cot59)/2+2=2.2mm 取l2=2mm n=1000c2 /d = 532r/min tj2 =(l+l1 +l2)/f2n=(24+2.2+2)/(0.8532) 0.07min=4s tf2=0.2tj =1s 铰孔：由机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版） 表 5-46，取=11， l1=0.19mm l2=13mm n=1000c3 /d=199r/mim tj3 =(l+l1 +l2)/f3n=(24+0.19+13)/(0.20199) 0.93min=56s tf3=0.2tj =11s t= 1.2（tj1+tj2+tj3）=109s 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 7 页 共14页 7 六、夹具设计六、夹具设计 6.1 夹具设计的基本要求和步骤夹具设计的基本要求和步骤 6.1.1 基本要求基本要求 对机床夹具的基本要求是保证工件加工工序的精度要求，提高劳动生产率， 降低工件的制造成本，保证夹具有良好的工艺性和劳动条件。在这些基本条件中， 有一些是有矛盾的，例如，提高工序的精度，夹具的制造成本就要提高，随着工件 制造精度的不断提高，对夹具本身也提出更高的精度，那末，工件制造成本也将提 高。因此，必须综合考虑零件批量和制造成本。 6.1.2 设计步骤设计步骤 1. 设计准备 首先应分析、研究工件的结构特点、工艺要求、工件的材料生 产批量以及本工序的技术要求。然后，了解所使用机床的规格、性能、精度及使用 刀具、量具的规格，了解本厂工人的技术要求等。 2. 方案的确定 在经过设计准备阶段后，拟定设计方案。 1）确定夹具类型。 2）确定工件定位方案，选择相应的定位装置。 3）确定夹紧方式，选择夹紧装置。 4）确定刀具调整方案，选择合适的导向元件及对刀元件。 5）考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构。 在设计时，同时构思几套方案，绘出草图，经过分析、比较选出最佳方案。 3. 夹具的精度分析 为保证夹具设计的正确性，必须对夹具精度进行分析， 验证夹具公差（1/31/5）工件允许公差。 4. 绘制夹具总图 夹具总图应遵循国家制图标准来绘图， 总图比例除特殊 情况外，一般按 11 绘制，以保证良好的直观性。主视图应取操作者实际工作时的 位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。总图中的视图应尽量少，当必须 能够清楚地表示出夹具的工作原理和整体结构，表示出各种装置、元件相互位置关 系等。绘制总图的顺序一般可采用： 1）用双点划线绘出工件轮廓外形，并显示出加工余量。 2）把工件轮廓线视为“透明体” ，按照工件的形状及位置依次绘出定位、 导向、夹紧及其它元件或装置。 3）绘出夹具体，形成一个夹具整体。 4）确定并标注有关尺寸和夹具技术要求。如标注轮廓尺寸，装置、检验尺 寸及公差，主要元件、装置之间的相互位置精度要求等。 第 8 页 共 14 页 5）总图上标出夹具名称、零件编号，填写夹具零件明细表和标题栏。 6）绘制夹具零件图 夹具总图中非标准零件都需绘制零件图。零件图上的 尺寸、公差和技术要求都必须满足总图的要求。 6.2 夹具设计夹具设计 6.2.1 定位基准的选择 以32 孔外圆和下端面定位，在铣床粗、铣半精铣32 上端面；掉头，以32 上端面定位，粗铣、半精铣下端面。 6.2.2 定位元件的选择 选择的定位元件是 3 个支承钉和 2 个辅助支承钉。上下端面还各有一块定位板。 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 9 页 共14页 9 6.2.3 对刀装置 因为是铣面，选择的是“塞尺法” 。 第 10 页 共 14 页 6.2.4 夹紧装置 工序采用的是螺旋夹紧机构（螺旋夹紧压板机构） 。 广东海洋大学 2009 级本科生课程设计 第 11 页 共