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内容简介：

机械制造基础课程设计 目 录第1章 序 言2第2章 零 件 的 分 析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析5第3章 工 艺 规 程 设 计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 基面的选择53.3 制定工艺路线63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定103.5 确定切削用量及基本工时12第4章 夹 具 设 计154.1 问题的提出154.2 卡具设计114.3 定位误差分析154.4 夹具设计及操作的简要说明16第5章 总 结17第6章 参 考 文 献18 第1章 序 言机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。夹具设计中的特点：1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3 “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2 保证工件的精度。3 保证使用方便与安全。4 正确处理作用力的平衡问题。5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。6在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：（1） 发展通用夹具的新品种A由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。（2） 发展调整式夹具（3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。（4） 加强专用夹具的标准化和规范化。（5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。（6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大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的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能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，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。第2章 零 件 的 分 析2.1 零件的作用题目所给定的零件是机械传动螺母支座，它的主要作用是递传扭矩。利用主体部分的50孔与标准齿条套类相互啮合来传递扭矩。有零件图所给出的孔分布情况可以看出，它可以双向递传扭矩。2.2 零件的工艺分析 从螺母支座这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下： 1、以凸缘上表面为加工面 这一组加工面包括凸缘顶面和零件的顶面,这一组表面都以在同一个粗基准下加工,这样可以保证零件的平行度,两个加工面的加工工序都是粗铣。 2、以凸缘下表面为加工表面 这个加工表面的加工精度要求很高，而且多组加工表面都以这个平面为加工基准。 3、以底面为加工表面这一组加工表面包括: 加工32孔, 35孔和38孔, 其中35的孔精度要求很高,所以加工面要保证平行度。4、以两个22的孔端面为加工表面 这一组的加工表面包括：两个22的孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：有较高的平行度。在这样的平行度下，要加工22的孔，有较高的精度要求第3章 工 艺 规 程 设 计3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采用铸件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。3.2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。零件的毛坯铸造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以凸缘底面作为粗基准定位，则加工后零件顶面和凸缘顶面能够与凸缘底面平行，可以保证零件凸缘厚度均匀，满足要求。由上面的分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要求，所以可以选择凸缘底面做为粗基准。 精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定的零件图上可以看出零件的设计基准是凸缘底面，如果我们选择凸缘底面做为精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证加工的孔的精度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择凸缘底面作为精基准。3.3 制定工艺路线 拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，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 能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。 1工艺路线方案一 工序1：粗铣凸缘顶面。 工序2：粗铣零件顶面。工序3：粗铣零件底面。工序4：粗铣凸缘底面。 工序5：半精铣凸缘底面。 工序6：精铣凸缘底面。 工序7：粗铣50的一个孔端面。工序8：粗铣50的另一个孔端面。工序9：工步1：粗镗50的孔。工步2：半精镗50的孔。工步3：精镗50的孔。工序10：倒50的角。工序11：工步1：粗镗32的孔。工步2：半精镗32的孔。工序12：工步1：粗镗35的孔。工步2：半精镗35的孔。工步3：精镗35的孔。工序13：镗床配合车刀加工38的孔。工序14：粗铣22的一个孔端面，加工出宽4的槽。工序15：粗铣22的另一个孔端面。工序16：粗铣出宽2的槽。工序17：钻并扩其中一个22的孔。 工序18：工步1：粗镗22的孔。工步2：半精镗22的孔。工步3：精镗22的孔。工序19：钻并扩另一个22的孔。 工序20：工步1：粗镗另一个22的孔。工步2：半精镗另一个22的孔。工步3：精镗另一个22的孔。工序21：倒22的孔的角。工序22：钻4x17的孔。工序23：钻两侧凸缘6的孔。工序24：钻顶面6的孔。工序25：工步1：钻零件顶面5的孔。工步2：攻M5螺纹孔。工序26：终检。2. 工艺路线方案二工序1：粗铣凸缘顶面。 工序2：粗铣零件顶面。工序3：粗铣零件底面。工序4：粗铣凸缘底面。 工序5：半精铣凸缘底面。 工序6：精铣凸缘底面。 工序7：粗铣50的一个孔端面。工序8：粗铣50的另一个孔端面。工序9：粗铣22的一个孔端面。工序10：粗铣出宽4的槽。工序11：粗铣22的另一个孔端面。工序12：粗铣出宽2的槽。工序13：工步1：粗镗50的孔。工步2：半精镗50的孔。工步3：精镗50的孔。工序14：倒50的角。工序15：工步1：粗镗32的孔。工步2：半精镗32的孔。工序16：工步1：粗镗35的孔。工步2：半精镗35的孔。工步3：精镗35的孔。工序17：镗床配合车刀加工38的孔。工序18：钻并扩其中一个22的孔。 工序19：工步1：粗镗22的孔。工步2：半精镗22的孔。工步3：精镗22的孔。工序20：钻并扩另一个22的孔。 工序21：工步1：粗镗另一个22的孔。工步2：半精镗另一个22的孔。工步3：精镗另一个22的孔。工序22：倒22的孔的角。工序23：钻4x17的孔。工序24：钻两侧凸缘6的孔。工序25：钻顶面6的孔。工序26：钻零件顶面5的孔。工序27：攻M5螺纹孔。工序28：终检。3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是把每个部分逐工序加工好，但其装夹次数过多，显然影响了工作效率，增加了工时，使生产的经济性难以保障。而方案二是按加工工艺排布的工序，但不完全是，虽节省了工时，还不是最经济有效的方案。因此，最后的加工路线确定如下：工序1：粗铣凸缘顶面。 工序2：粗铣零件顶面。工序3：粗铣零件底面。工序4：粗铣凸缘底面。 工序5：半精铣凸缘底面。 工序6：精铣凸缘底面。 工序7：粗铣50的一个孔端面。工序8：粗铣50的另一个孔端面。工序9：粗铣22的一个孔端面，粗铣出宽4的槽。工序10：粗铣22的另一个孔端面。工序11：粗铣出宽2的槽。工序12：钻并扩其中一个22的孔。工序13：钻并扩另一个22的孔。工序14：工步1：粗镗50的孔。工步2：半精镗50的孔。工步3：精镗50的孔。工序15：工步1：粗镗32的孔。工步2：半精镗32的孔。工序16：工步1：粗镗35的孔。工步2：半精镗35的孔。工步3：精镗35的孔。工序17：镗床配合车刀加工38的孔。 工序18：工步1：粗镗22的孔。工步2：半精镗22的孔。工步3：精镗22的孔。 工序19：工步1：粗镗另一个22的孔。工步2：半精镗另一个22的孔。工步3：精镗另一个22的孔。工序20：钻4x17的孔。工序21：钻两侧凸缘6的孔。工序22：钻顶面6的孔。工序23：钻零件顶面5的孔。工序24：攻M5螺纹孔。工序25：倒50的角。工序26：倒22的角。工序27：倒6的角。工序28：终检。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “螺母支座”零件材料为铸铁，硬度HB143229，生产类型为中批量生产。采用铸造毛坯，3级精度组（成批生产）。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定所设计加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 按照机械加工工艺设计手册，取加工精度F2，铸件复杂系数S3，铸件重8kg，则二孔外端面的单边加工余量为2.03.0mm，取Z=2mm。铸件的公差按机械加工工艺设计手册，材质系数取M1，复杂系数S3，则铸件的偏差伪.3 -0.7。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工豆油加工公差，因此所规定的加工余量其实知识名义上加工余量。实际上，加工余量有最大及最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为中等批量生产，应采用调整法加工，因此在计算最大和最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。3.5 确定切削用量及基本工时本工序以中部两个突起平面做基准，钻22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔的精度达到IT7。1. 选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=20mm，后角o16，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度， ， ， 2.扩钻22孔 采用9专用扩孔钻。 f=0.42mm/r*0.9=0.38mm/r(表338) v=0.25m/s(表342) Ns=1000v/3.14*Dw=3.18r/s(190r/min) 按机床取=3.05r/s(180/min) 实际切削速度v=3.14*Dw*/1000=0.24m/s 切削工时： Tm=L/*f=30+8+1/3.05*0.38=33.6s3.粗精铰22mm二孔 f=0.1mm/r =800r/min(表49) v=100m/min 切削工时（一个孔） （表71）： Tm=L/*f=30+2+1/13.2*0.1=25s4,精铰孔至22mm f=0.1mm/r =800r/min Tm=22.2s 5.倒角2x45双面，采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔是相同：n=3.05r/s 第4章 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，需要设计通用夹具。4.1 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。4.2 卡具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为3个），配合以两个定位块（自由度限制数为2个）。再用两个转动压板来进行压紧。 2 切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。修正系数查机械加工工艺手册 KF= (=1.062轴向力 扭矩 由于扭矩很小，计算时可忽略。验算螺栓强度： 45钢的强度为450MPa 强度满足 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。4.3 定位误差分析本工序采用侧面夹紧，使用端面，两定位块定位，而工件自重会始终靠近加工面，当然工件有一定的误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。钻套选用快换钻套 22mm。偏差为mm4.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率和降低生产成本。尽管采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要求设计的夹具使用手动夹紧，并且进行镗削加工时的轴向力大，故此我就想到了使用双螺旋压板机构，这样还可以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的凸缘底面，所以可以使用凸缘和定位板配合定位。此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本。为了解决这个问题，在设计时，采用双螺旋压板机构可以防止这个问题，延长了夹具的使用寿命。第5章 总 结 为期两周的机械制造工艺学