机械制造技术课程设计-左支座加工工艺及半精镗Φ25、Φ38孔的夹具设计（全套图纸）

课程设计说明书设计题目：设计左支座加工工艺规程及工艺装备全套图纸，加153893706 设 计 者： 班 级： 机自 学 号： 同组姓名： 指导老师： 江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计设计左支座加工工艺规程及工艺装备内容： 1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.夹具装备图 1张 5.夹具体零件图 1张 6课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样，Q=5000台/年，n=1件/台班级学号 学 生 指导老师 2009 年6月 22日 目 录 一、序言4二、零件的工艺分析及生产类型的确定4三、毛坯的选择与设计5四、加工方法和工艺路线的设计6五、工序设计9六、确定切削用量及基本时间11七、夹具设计21八、设计小节21九、参考文献22一、序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具的的结构和工作原理有了更深的了解，不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。二、零件的工艺分析及生产类型的确定1、零件的作用 题目所给的零件为左支座，主要起支撑作用。2、零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有80、38、25、21、43的内孔，两个10的销孔，10、8的螺纹孔各一个，及工件的下表面，4个20、13的通孔，两个宽度均为5的槽。图中所给的尺寸精度不是太高；粗糙度方面表现在槽两侧面Ra12.5um，21、43的内孔圆柱面Ra12.5um，10、8的螺纹孔为Ra6.3um，38、25内孔圆柱面Ra3.2um，下底面为Ra3.2um,80内圆柱表面为Ra1.6um,两个10的销孔为Ra1.6um要求较高，其余为不加工表面。位置精度要求也不是很高，表现在80的孔的中心线与下底面的垂直度为0.03。热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。3、零件的生产类型依设计题目知：Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际备品率和废品率分别取10%和1%。代入公式（2-1）得该零件的生产纲领N=5000*1*（1+10%）*（1+1%）=5555件/年零件是支座属于轻型零件，生产类型为中批生产。三、毛坯的选择与设计1 选择毛坯 该零件材料为HT200， N=5555件/年，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，采用铸件成型。2 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，长140mm,宽140mm,高100mm,最大轮廓尺寸为140mm. （2）选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为11级。（3）求铸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、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。（5）求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工面取同一值，由指导书表5-4，查最大尺寸为140mm，机械加工余量为F级，得RMA为1.5mm.（6）求毛坯基本尺寸底面属于单侧加工：R=F+2RMA+CT/2=20+1.5+2.4/2=22.7mm80内孔属于内腔加工：R=F-2RMA-CT/2=80-1.5*2-3.2/2=75.4mm21内孔属于内腔加工：R=F-2RMA-CT/2=21-1.5*2-2.4/2=16.8mm3 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，在铸件取出后要做时效处理。下图为该零件的毛坯图:四、加工方法和工艺路线的设计1、 定位基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用110外圆柱面作为粗基准来加工80内孔圆柱面和下底面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，80的内孔圆柱面和下底面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2 、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有内孔，下底面，槽，小孔，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。（1）下底面 表面粗糙度为Ra3.2um，未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，需粗车和半精车。（2）80内孔 公差等级IT9，表面粗糙度Ra1.6um，需粗镗，半精镗，精镗。（3）38内孔 未注公差等级，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra3.2um。采用粗镗，半精镗可达到要求。（4）25内孔 公差等级IT7，表面粗糙度为Ra3.2um。采用粗镗，半精镗可达到要求。（5）21内孔 未注公差等级，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra12.5um。采用粗镗即可达到要求。（6）43内孔 未注公差等级，根据GB1800-79规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra12.5um。采用粗镗即可达到要求。（7）宽5 的槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度为Ra12.5um。采用三面刃铣刀，粗铣即可。（8）13小孔 用钻头一次钻出即可。（9）20小孔 未注公差等级，圆孔表面粗糙度为Ra12.5um，圆孔端面粗糙度为Ra6.3um，先钻13的孔然后扩成20再铰孔。（10）螺纹孔 先钻孔，再攻螺纹。3 、制订工艺路线 按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。方案1：工序1：备料工序2：实效工序3：以110圆柱外圆定位，粗车下端面及80内孔。工序4：以下底面及80内孔定位，加工38、25、21、43内孔。工序5：热处理。工序6：以38、43内孔端面定位，半精车下端面及80内孔。工序7：以38、43内孔端面定位，精镗80内孔。工序8：以下端面及80内孔定位，半精镗38、25内孔。工序9：以下端面及80内孔定位，铣宽5的两个槽。工序10：以下端面及80内孔定位，钻4*13的孔，2*10的销孔及10、8的螺纹孔。工序11：以下端面及80内孔定位，扩4*20的孔。工序12：以下端面及80内孔定位，铰4*20的孔，2*10的销孔及10、8的螺纹孔。工序13：攻螺纹。工序14：钳工去毛刺。工序15：终检。方案2：工序1：备料工序2：实效工序3：以110圆柱外圆定位，粗车下端面及80内孔。工序4：以下底面及80内孔定位，加工38、25、21、43内孔。工序5：以下端面及80内孔定位，钻4*13的孔，2*10的销孔及10、8的螺纹孔。工序6：热处理。工序7：以80内孔定位，半精车下端面。工序8：以下端面定位，精镗80内孔。工序9：以下端面及80内孔定位，半精镗38、25内孔。工序10：以下端面及80内孔定位，扩4*20的孔。工序11：以下端面及80内孔定位，铣宽5的两个槽。工序12：以下端面及80内孔定位，铰4*20的孔，2*10的销孔及10、8的螺纹孔。工序13：攻螺纹。工序14：钳工去毛刺。工序15：终检。方案的比较选择：方案2钻孔在粗加工中进行不合理，应放到精加工中一起完成，工序7、8的定位也不合理，在工艺上很难完成，另外铣槽应安排在钻孔之前；方案1较合理，选用方案1.五、工序设计1 、选择加工设备与工艺装备（1） 选择机床 根据不同的工序选择机床。1）工序3是粗车，工序的工步数不多，不要求很高的生产率，选用卧式车床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，精度要求不高，选用C260-1型卧式车床2）工序4是粗镗，加工零件的外廓尺寸不大，又是回转体，故在车床上镗孔，由于精度要求不高，故用C260-1型卧式车床3） 工序6、7、8是粗车和半精车，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件精度要求不是很高，选用最常用的CA6140卧式车床即可。4） 工序9是铣槽，应选卧式铣床。考虑本零件属成批生产所选机床使用范围较广为宜，故选常用的X62型铣床能满足要求。5） 工序10、11、12为钻扩铰加工，可用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525型立式钻床。（2） 选择夹具 除工序1选用三爪卡盘，铣槽选用通用夹具，其余均选用专用夹具。（3） 选择刀具 根据不同的工序选择刀具1） 在车床上加工的工序，一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG5，半精加工及精加工用YG6。2） 铣刀按表5-105选镶齿三面刃铣刀，直径为200，孔径d=50，齿数z=20，双面余量为5.（4） 选择量具本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表：工序工序名称量具3粗车游标卡尺、内径百分表4粗镗内径百分表6半精车游标卡尺，内径百分表，7精镗孔内径百分表8半精镗孔内径百分表9铣槽游标卡尺、粗糙块10钻孔游标卡尺 塞规11扩孔游标卡尺 塞规12铰孔游标卡尺 塞规12攻螺纹2 、确定工序尺寸（1）下底面加工余量加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗车半精车粗车半精车粗车半精车下底面1.71.0Ra6.3Ra3.2（2）80内孔加工余量加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗半精镗精镗粗镗半精镗精镗粗镗半精镗精镗80内孔1.611Ra6.3Ra6.3Ra1.6（3）孔加工余量加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗半精镗粗镗半精镗粗镗半精镗38内孔20.22 Ra12.5Ra3.2 25内孔6.71.5Ra12.5Ra3.221内孔4.2Ra12.543内孔26.2Ra12.5六、确定切削用量及基本时间切削用量包括背切刀量、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定、f，再确定v。1、 工序3切削用量及基本时间的确定（1）粗车底面1）切削用量：本工序为粗车底面，已知加工材料为HT200，布氏硬度为230HBS。确定粗车端面的切削用量。所选刀具为Y5硬质合金可转位车刀。2）据表5-55，C620-1车床的中心高为200mm，选刀杠尺寸B*H=16 mm *25 mm，刀片厚度为4.5 mm3）确定背吃刀量ap=1.3 mm4）确定进给量f =0.65 mm/r5）确定切削速度v YT15硬质合金车刀加工布氏硬度为230HBS的灰铸铁， ap = 1.8 mm， f3-5mm,以及工件直径为100-400时，f =0.6-1.2 mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =1.28mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=43(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 115r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与115r/min相近的机床转速为100r/min。现选取=100r/min。所以实际切削速度v=44r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1L=40mm , =2mm, =0, =0 tm=0.546(min) （2）半精镗80内孔1) 已知加工余量为0.5mm，=0.5mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm，3-5mm,以及工件直径为100-400时，f =0.15-0.3 mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.3mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=57.5(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 281.7r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与281.7r/min相近的机床转速为250r/min。现选取=250r/min。所以实际切削速度v=51r/min。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1L=40mm , =2mm, =0, =0 tm=85.6(min) 4、工序7切削用量及基本时间的确定精镗80内孔1) 已知加工余量为0.5mm，=0.5mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm，3-5mm,以及工件直径为100-400时，f =0.15-0.3 mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.3mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=57.5(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 281.7r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与281.7r/min相近的机床转速为250r/min。现选取=250r/min。所以实际切削速度v=51r/min。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1L=40mm , =2mm, =0, =0 tm=85.6(min)5 、工序8切削用量及基本时间的确定（1）半精镗25内孔1) 已知加工余量为0.75mm，=0.75mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm，3-5mm,以及工件直径为100-400时，f =0.15-0.3 mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.3mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=189.8, =0.15, =0.2, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=52(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 662r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与662r/min相近的机床转速为710r/min。现选取=710r/min。所以实际切削速度v=55.8r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 tm=0.25(min)（2）半精镗38内孔1) 已知加工余量为1mm，=0.5mm2) 进给量f 根据实用机械加工工艺手册中表2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm，3-5mm,以及工件直径为100-400时，f =0.15-0.3 mm/r按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.2mm/r3) 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min)其中：=189.8, =0.15, =0.2, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=57.5(m/min)4)确定机的主轴转速 ns= 502r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),与502r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度v=60r/min/。5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 tm=0.13(min)6 、工序9切削用量及基本时间的确定1）切削用量 本工步为铣宽5的槽，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀直径d=160mm，宽度L=5mm，齿数z=48，机床选用X62型卧式铣床。2）确定每齿进给量fz 本工步要求保证的表面粗糙度Ra=12.5m,根据表5-144，每转进给量fr=0.5-1.2mm/r,取fr=0.6mm/r,则fz=0.6/48=0.0125mm/z。3）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=120min（表5-149）4）确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz 根据表2-17中公式计算：查得Cv =48 ，qv=0.25 ，xv =0.1 ，yv=0.2 ，uv=0.3 ，Pv=0.1， m=0.2 T=120min ，ap=67.0mm ，fz=0.0125mm/z ，ae=5mm ，z=48 ，d=160mm ，kv=1.0带入公式得 V=487m/sn=r/min根据X62型卧式铣床转速表（表5-72），选择n=950r/min，则实际切削速度V=485m/s，工作台每分钟进给量为fMz=0.01254860=36mm/min根据X62型卧式铣床工作台进给量表（表5-76），选择fMz=37.5mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.013mm/z。5)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 式中=20mm =2mm =2mm ae=16mm fMz=90mm/min=36s7、工序10切削用量及基本时间的确定切削用量 本工序为钻孔 ，刀具选用高速钢复合钻头 230HBS的铸铁的加工属性属7类，据表5-127 钻13孔 f=0.36 v=9 n=220r/min 取 272r/min 钻10孔 f=0.32 v=9 n=286.6r/min 取 272r/min 钻8孔 f=0.24 v=11 n=438r/min 取 545r/min 基本时间 T1=Li/fn=20*3/0.36/4.53=50s T2=Li/fn=20*2/0.32/4.53=28s T3=Li/fn=10*1/0.32/4.53=7s T4=Li/fn=15*1/0.24/9=7s T=T1+T2+T3+T4=92s8、工序11切削用量及基本时间的确定扩4*20的孔刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻201) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=1015m/min. 取V=13m/min3) 确定机床主轴转速ns= 657r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与657r/min相近的机床转速为680r/min。现选取=680r/min。所以实际切削速度=9、工序12切削用量及基本时间的确定铰20孔1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=1015m/min. 取V=13m/min3) 确定机床主轴转速ns= 657r/min按机床说明书(见工艺手册表4.2-5),与657r/min相近的机床转速为680r/min。现选取=680r/min。所以实际切削速度=10、工序12切削用量及基本时间的确定 攻M8、M10螺纹各一个，切削速度分别为9.8m/min、12.8 m/min，主轴转速选680r/min。七、夹具设计本夹具是工序（8）用半精镗、38孔的专用夹具。所设计的夹具装配图及拆装零件图另附图纸。夹具的有关说明如下：（1）定位方案 工件以下底面和80孔为定位基准，采用支承板、定位短销和转位销组合定位方案，支承板限制3个自由度，定位插销限制2个自由度，转位销限制1个自由度，共限制了6个自由度。（2）夹紧机构 根据生产率要求及工件结构要求，采用螺旋夹紧机构有效地提高了生产效率。夹紧机构采用手动操作。（3）夹具与机床连接元件 采用与所选的机床的主轴相配合的锥柄与机床连接（5）使用说明 安装工件时，将螺栓松开并转动，将工件放在支承板上，并用两销定位，然后拧紧螺母，便可以将工件安装完毕。（6）结构特点 该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零件装夹完毕，有利于提高生产效率。（7）夹紧力计算 由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 由表3-6差得 =92 ap =1mm f=0.3 Vc=2.5 =1.2 Xfc=1 FC=0.75 nFC=0 KFc=1.2算得 =271N又K=1.8 L=38 f1=0.1 H=58 可得Fj=868.7N可知螺栓夹紧机构完全可以达到要求（8）定位误差分析、 在垂直方向上，底面为已加工表面，且设计基准与定位基准重合，所以无基准位移误差和基准不重合误差。八、设计小节为期两周的机械制造技术基础课程设计已经结束了，这次课程设计，使我有了一次接近实战的经历起的要比平时要早，画图到很晚，查阅机械手册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次