设计“定位销”零件的机械加工工艺规程及工艺装置

毕业设计（论文） 题目： 设计“定位销”零件的机械加工工艺规程及工艺装置 学校： 专业： 班级： 学生姓名： 指导老师： 职称： 目 录 一 序言 二 零件的分析 （一） 零件的作用 （二） 零件的工艺分析 三机械加工 工艺规程制订 （一） 确定毛坯制造形式 （二） 选择 定位基准 （三） 选择加工方法 （四） 制定 工艺 路线 （五） 确定 加工余量及 毛坯尺寸 （六） 工序设计 （七） 确定切削用量和基本时间 四专用夹具设计 五 课程设计心得体会 一 序言 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。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性链接，也是一次理论联系实际的训练 。因此，它在我们的学习生活中占有十分重要的地位。 我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次 适应性的训练，从中锻炼自己分析问题， 解决问的能力，为 今后参加祖国的现代化建设做出一些贡献。 由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 二 零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是定位销，定位销的主要作用是用来固定零件之间的相对位置，起定位作用，也可以用 于轴与毂的连接，定位销传递的载荷不大，还可以为安全装置中的过载尖端元件 。 (二 )零件的工艺分析 定位销的加工要求表面光滑些好，硬度不用太高的，空的精度要求高一些，从 5件图上可以看出：该零件表面粗糙度要求较高，表面粗糙度最高的是 16圆柱表面，达到 。从图中的行为标注可以看出定位销的底部锥度允许圆跳动范围 为 A 基准。 三机械加工 工艺规程制定 （一）确定毛坯的制造形式 由 零件的工作状况及功能可知， 销所 起固定的作用， 所以要求销有较高的的强度 和抗冲击能力。该零件所选的材料为 45 号钢，模锻 （二）选择定位基准 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。 1 粗基准的选择 由 5件图可知 ，该定位销的定位基准为不规则的上表面， 以上 面 凸台 为粗加工基准， 加工 16圆柱表面和圆柱下端角度 10 的锥度， 以及 3 外沟槽。 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，对于定位销而言可根据基准统一原则，采用“两面一孔”的方法加工。 所以该零件的精加工基准为上表面与底面，即用两顶尖加工。 （三） 选择加工方法 平面的加工方法有很多种，如：车、刨、铣、磨、拉等 16柱面的表面粗糙度达到 m ， 经查表得经济精度 尺寸精度为 16 617所以必须选择车床进行，先由车床进行粗车 半精车 + 精车， 再选择磨床，进行精磨 ，表 机械制造工艺设计简明手册 对于表面粗糙度为 m 的底面， 加工方法应在车床上进行粗车 半精车 精车。 16 圆柱下的角度为 10 的圆锥，圆跳动应选择精加工，精车 磨 。 内孔的加工方法有钻 、扩、镗等，该零件图中的 10孔的加工方法应先钻，由于要求大批量生产，所以应选择钻 铰 ，查表得该孔的经济精度为 限偏差为 （ 四 ） 、 制定工艺路线 工序 1：夹住毛坯，伸出长度大于等于 55端面， 打中心孔； 0锥度，粗车 16外圆，粗车 3 沟槽 3： 半精车 底面，长度 10锥度，半精车 16外圆，半精车 精度 m 的沟槽面 4： 精车底面 及精度 m 的沟槽面 5 :上磨床，精磨长度为 10锥度，磨 16圆 6： 精铣角度为 10 的对称斜面 7； 光另一端端面，取总长 61：钻孔 9：精 铰 10孔 10： 粗铣距中心 18平面 、 25 斜面 及 外圆面 11：半精铣 25 的斜面 12：精铣 25 的斜面 13：钳工去毛刺 14：终检 （ 五 ） 、确定 加工余量及 毛坯尺寸 确定机械加工余量 钢质模锻件的机械加工余量按 85 确定，确定时根据锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表 25 简明手册 可查得除孔以外各内外表面的加工余量，表中余量值为单面余量。 （ 1） 锻件质量 根据零件成品重量 估算为 （ 2） 加工精度 零件除孔、槽以外的各表面为磨削加工精度 3） 锻件形状复杂系数 S 外廓包容体 模锻m m 外廓包容体 = = m 锻体 = 按表 10， 可定形状复杂系数为 S，属简单级别 （ 4）机械加工余量 根据锻件重量 S查表 25 简明手册 ，得直径方向为 2平方向为 锻件各外径的单面余量为 轴向尺寸的单面余量为 确定毛坯尺寸 上面所查得的 加工余量 适用于机械加工表面粗糙度 m，m 的表面，余量要适当增大 由零件图可知，除 16圆，和 10 的斜度以外，其余表面都m，所以这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可 （因为这些表面粗加工和半精加工，这时因去所查数据中的大值。当表面只需粗加工，可取最小值） 16外圆和 16的斜度面，精度为 m，故需增加磨削的加工余量。参考外圆磨削余量（表 4） 简明手册 确定磨削 16g 6 外圆及斜面的余量为 毛坯图尺寸如表 设计毛坯图 确定毛坯尺寸公差 定位毛坯尺寸公差 定位销毛坯（锻件）尺寸 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 16g 6 2 20 10 2 14 10 3 11 4 52 9 61 3 18 毛坯尺寸公差根据锻件体重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关的表中查得。 本零件锻件重量 状复杂系数 S， 45钢含 碳量为 其最高含碳量为 按表 明手册 可知，锻体材料系数为 M，采取平直 分模线，锻体为普通精度等级，则毛坯公差可从表 明手册 查得 本零件毛坯尺寸允许偏差如下表，所例 定位销毛坯（锻件）尺寸允许偏差 锻件尺寸 偏差 根据 20 表 明手册 14 13 11 52 21 （ 六 ） 工序设计 一 ，选择加工设备 与工艺装备 1. 选择机床 由于已经根据零件的形状，精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现 场的设备情况，所选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下 : 工序 1、工序 2、工序 3 为粗车、半精车，大批量生产要求很高的生产率，选择 式车床即可（表 7） 简明手册 工序 5 为磨削加工，应选择 床（表 29） 简明手册 工序 6 钻 10孔，可选择专用的夹具在立式钻床上加工，可选择 立式钻床（表 14） 简明手册 工序 9， 精 铰 10孔，可在 立式钻床 装 铰 刀（7） 简明手册 工序 10工序 12 有粗铣，半精铣，精铣，应选择卧式铣床。本零件属于成批大量生产，所选择机床适用范围较广为宜，所以应选择常用的 能满足加工要求（表 38）简明手册 2 选择夹具 对于成批生 高效的前提下，亦可采用普通夹具。本零件除铣 10 的对称斜面需要专用夹具外，其他的各工序使用普通夹具即可。 3选择刀具 （ 1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用 硬质合金，粗加工用 精加工用 加工用 提高生产率及经济性，可选用转位车刀（ 切槽刀宜选用高速钢。 （ 2）铣刀按表 零件要求加工25 的斜面，所以应选择铣刀直径 d=63 L=7径 D=22深为 1110 的斜面，应选择高速钢， 立 铣刀，零件要求铣切深度为 11表 刀的直径应为 90110 3）磨具 所加工的表面粗糙度为 m ，根据 选择粒度 金刚石磨具。 (4)钻 钻 10 的孔，根据 柄麻花钻（ 选择d=7， l=150l=69 直 柄麻花钻，在定位销的底面用中心钻打中心孔 （ 4）铰刀 10孔，表面粗糙度为 m，所以要进行粗铰及精铰，根据表 17，锥柄机用铰刀（ 择 d=10 ,L=168 ,l=38 的锥柄机用铰刀。 本零件属于大量生产，一般采用通用量具。加工 16 外圆面可用分度值 外径千分尺，加工 3 沟槽可用分度值 工 10孔可用分度值 内径百分表 外圆加工所用量具 工序 加工面尺寸 尺寸 公 差（ ） 量具 14 16 值为 15 量范围 ， 025的外径千分尺 78 10 柄圆柱塞尺（ 911 25 斜面 角度尺 测量范围 0 320（ 12 圆面 专用配合件 16寸公差为 表 明手册）计量器具不确定度允许值 U=据 度值 游标卡尺，其不确定度数值 U=U U 不能选用。必须 U U ，外径千分尺（ U=量范围 025（ 可满足要求 半精 铰 10 的内孔，可用游标卡尺量，分度值为 量范围 0150（ 精 铰 10，由于精度要求高，加工时每个工件都需要测量，故选用极限量规，按表 根据孔径可选用 直 柄圆规塞规（ 轴向尺寸所选量具 工序 尺寸及 偏差 （ ） 量具 13 52 度值 量 4 10 范围 0150标卡尺（ 5 61 78 30 磨 10 20的斜面，精度较高可选用 I 型测量范围 0 320的万能角度尺 (二 、 确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标准。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与 工序的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及偏差、表面粗糙度如下表： 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 加工表面 工序双边余量 （ ） 工序尺寸及偏差 ( ) 表面粗糙度 粗车 半精车 精车 磨 粗车 半精车 精 车 磨 粗车 半精车 精 车 磨 16外圆 2 16 16 16 10内孔 - 10 中心18 的表面 8 长度方向的工序加工余量、工序尺寸 加工长度 工序余量（ ） 工序尺寸及偏差 ( ) 粗车 半精车 精车 粗车 半精车 精车 11 1 11 1 11 52 2 52 2 52 61 1 61 1 61 （七） 确定加工用量及基本时间 工序 2 本工序为粗车（粗车端面、外圆及沟槽）。已知加工材料为 45钢，抗拉强度 b=670M 锻件，有外皮，机床为 式车床， （一）确定 粗车外圆 切削用量，所选刀具为 质合金可转位车刀。根据 切削用量简明手册 第一部分 ，由于床的中心高为 200 （表 ），故刀杆尺寸 B H=16 25 。 刀片厚度为 ，根据表 ，选择车刀几何形状为卷屑，带倒棱型前刀面，前角 。 =12，后角 。 =6，主偏角 r =90,副偏角 r =10，刃倾角 s=0，角尖圆弧半径 = 。 （二） （ 1）确定切削深度 由于单边余量为 ，可在一次走刀内完成 (2)确 定进给量 f 根据表 在粗车钢料 ,刀杆尺寸为 165 ,工件直径为 2040 按 机床的进给量 (表 选择 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求 ,故需进行校验 . 根据表 床进给机构允许的进给力 (1) 纵走刀530N (2)横走刀 100N 根据表 当钢b=570670 2mm,f ,50 ,V=50m/计 )进给力 630N s f= 故实际进给力为 30 于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力 ,故所选的f =0.4 ,可用 (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据 刀后刀面最大磨损量取1转位车刀的寿命一般为 T=304)确定切削速度 V 切削速度 V 可根据公式计算 ,也可直接由表中查出 ,现采用查表法确定切削速 度 根据表 当用 质合金车刀加工b=630700 料 , 2f r,切削速度 V=138m/削速度的修正系数为 .8,表 故 Vc=38 m/n=D 1000=20 000r =925 r 根据 床说明书 ,选择 120 r 这时实际切削速度 000000112020m/0 m/5)校验机床功率 切削时的功率可由表 出 ,当b=580970 2f 70 m/ , 削功率的修正系数 实际切削功率时的功率为 据 床说明书 ,当 60r/ ,车床主轴允许功率 故所选择的切削用量可在 床上进行 . 最后决定的车削用量为 , n=1120 r , 0m/(三 )计算基本时间 tm= l =52,根据表 削时的入切量及超切量y = 则 L=52+3.5 5.5 120 序 3，本工序为半精车外圆 （ 1） 选择刀具 车刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号选为 刀 几何形状为（表 ,45 k r =5 o =12 o =8 o =3 =01=屑槽尺寸为 2）切削用量 1）切削深度 2 =定进给量 f ，半精加工进给量 主要受加工表面粗糙度的限制，根据表 表面粗糙度为 m, =v=50100m/计时 ) f =r 根据 床说明书，选择 f =r (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据 转位车刀的寿命一般为 T=60 4）决定切削速度 据表 b=630700 料 , f r,切削速度 V=176m/削速度的修正系数为 .8,.0, Vc=76 m/4.1 m/n=D 1000= 000r =1354 r 根据 床说明书 ,选择 400 r 这时实际切削速度 000000 1400m/m/5)校验机床功率 切削时的功率可由表 出 ,当b=580970 2f 86 m/ , 电动机功率 ,因 故所选择的切削用量可在 床上进行 . 最后决定的车削用量为 , n=1400 r , 6m/(三 )计算基本时间 tm= l =52,根据表 削时的入切量及超切量y =则 L=52+3.5 5.5 400 序 6 本工序为 精铣角度为 10 的对称斜面 1、选择铣刀 1）根据表 择高速钢立铣刀，根据表 削宽度8 时，铣刀直径 0、选择切削用量 1）由于加工余量不大，可在一次走刀内切 完，则 102）决定进给量 根据表 齿进给量 z， 取 ）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 刀刀齿后面最大磨损量为 于 40刀具寿命 T=90 4）决定切削速度的公式计算 Vc=vv 50 460 . 0 510900 . 4 54090m/n=40 991000r/88 r/ 据 卧式铣床主轴转速表（ 择 n=750 r/据 机床说明书选择 n=750r/ 00mm/ 24750600 mm/z=mm/z 5）检验机床功率 根据表 b=5601000M 15 0z=24 00mm/据 卧式铣床说明书（表 床主轴允许的功率为为以所选择的切削用量可以采用，即 10 =600mm/ n 750 r/9m/z 3、计算基本时间 tm= l =10,根据表 对称安装铣刀，车削时的入切量及超切量 y =40则 L=10+400 0050序 8、钻孔 加工材料 45 钢，b=670工要求 孔径 d=10深 l =30度为 乳化液冷却 机床 立式钻床 1、选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 d。 =头几何形状为（表 表 标准刃磨 =30 2 =1182 =70 。 =12 b=1l =2、 选择切削用量 （ 1） 决定进给量 f 1） 按加工要求 决定进给量，根据表 加工要求为 度，钢的强度b 800d。 = f =r 2） 按钻头强度决定进给量，根据表 b 670d。= 钻头强度允许的进给量 f =r 按机床进给机构强度决定进给量，根据表 840 d。 床进给机构允许的轴向力为 8330N（ 床允许的轴向力为 8330N）见表 给量为 f =r，根据 床说明书，选择 f =r，机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，由表 查出钻孔时的轴向力，当 f =r， d。 ，轴向力 2520N，轴向力的修正系数均为 2520N 根据 床说明书，机床进给机构强度允许的最大向力8830N，由于 故 f =r 可用 （ 2）决定钻头磨钝标准及寿命 由表 d。 =，钻头后刀面 最大磨损量取 为 命 T=25 3）决定切削速度 根据表 b=670 45 钢加工性属 5 类 , 由表 加工性为 5 类， f r, 标准的钻头， d。 =12 m/削速度的修正系数为 V=2 m/n= 121000r =389.9 r 根据 床说明书 ,可考虑 选择 92 r ，但因所选择转速较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f =r 也可选择较低一级转速 72 r ，仍用 f =r，比较这两种选择方案 1）第一方案， f =r， 92 r nc f=392 二方案， f =r， 72 r nc f=272 为第一方案 nc 本时间较少，故第一方案较好，这时 12 m/f =r （ 4）校验机床的扭矩及功率 根据表 f r d。 ， m，扭矩的修正系数均为 1，故 . m，根据 床说明书，当 92 r ， . m。根据表 b570 680d。 10mm f r 12 m/根据 床说明书 于故选择之切削用量可用，即 f =r， 392 r ， 12 m/ 3、计算基本时间 tm= l =30,根据表 削时的入切量及超切量 y =5则 L=30+5 5 92 35序 9 本工序为精铰孔 1、选择铰刀 选择硬质合金铰刀，其直径 d=10刀几何形状为表 质 合金铰刀 2、 选择车削用量 （ 1）决定进给量 f 1)按加工要求决定进给量，根据表 钢的强度b900刀直径 510，进给量为 只用于加工通孔，加工盲孔时，进给量应取为 .5 mm/r， 根据 床说明书 ,选f =mm/r （ 2）决定铰刀磨钝标准及寿命 由表 铰刀直径 d。20刀后刀面最大磨损限度为 命 T=20 3）决定切削速度 由表 钢b=670M 刀直径为10削深度 ，切削速度为 812m/ c= 80 10 26m/n= 1061000 r/28 r/据 床说明书，选择 n=960r/ 4） 检验机床扭矩及功率 根据表 f d。 矩的修正系数均为 1，故 m，根据 床说明书，当60r/m=m，功率 Pc=030 26据表 钻床的功率 于 C 故选择之切削用量可用，即 f =r， 960 r ， 26 m/ 3、计算基本时间 tm= l =30,根据表 削时的入切量及超切量 y =5则 L=30+5 5 60 35tm=0 本工序为 铣 25槽 粗铣槽 ,所选刀具为高速钢角度铣刀 ,铣刀直径 d=40 ,深度为10 ,齿数 Z=25,表 600 1000故选前刀 o =15 ,后角 o =25 (周齿 ), o =8 (端齿 ). 已知铣削宽度 ,铣削 深度 8 ,机床选用 卧式铣床 ,铣 20的槽 . z 根据表 卧式铣床的功率为 艺系统刚性为中等 ,查得每齿进给量 z(表 取 z 根据表 铣刀后刀面最大磨损量为 ,铣刀直径 =40 ,耐用度 T=120 (表 和工作台每分钟进给量 根据表 107)中公式计算 V=vv 30 2 52560 81 2 0 4048=0 . 3 81 . 70 . 5 51 . 2 32 . 6 2 . 548m/9 m/n=40 291000r/r/据 卧式铣床主轴转速 (表 择 n=235 r/根据 卧式铣床说明书选择 n=235 r/90mm/此实际每齿进给量 25235190 mm/z=mm/z 4、检验机床功率 根据表 b=5601000M 38 8.4 90mm/似值据 卧式铣床说明书（表 床主轴允许的功率为为以所选择的切削用量可以采用，即 8 =190mm/ n 235 r/9m/z 3、计算基本时间 tm= l =22,根据表 对称安装铣刀，车削时的入切量及超切量 y =40 则 L=22+402 3562四专用夹具设计 (1