机械制造方向专业课程设计说明书-YC4116摇臂轴支座2设计说明书.doc

机械制造方向专业课程设计说明书目录一 零件的分析2 1.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.5确立切削用量及基本工时52.5.1 工序1：粗镗，半精镗24孔52.5.2 工序2：粗铣，精铣24孔两端面27mm62.5.3 工序3：粗铣，精铣上下端面60mm62.5.4 工序4：精镗24孔72.5.5 工序5：钻通孔11，15.572.5.6 工序6：铣开口槽11三 夹具设计123.1提出问题123.2设计思想123.3夹具设计12四 总 结14五 参考文献15一 零件的分析1.1零件的作用 摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，24F7孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个11mm孔和15.5孔用M12螺杆与汽缸盖相连，2mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、 前后通孔24F72、 前后端面270.13、 通孔11，15.54、 开口槽25、 孔24的中心线与底面的平行度误差为0.02由上面分析可知，可以粗加工前后通孔24，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。2.2基面的选择基面的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，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。 因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择20mm外圆端面作为粗基准加工孔24。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择。 主要因该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。2.3制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序1 粗镗，半精镗24孔工序2 粗铣，精铣24孔两端面27mm工序3 粗铣，精铣上下端面60mm工序4 精镗24孔工序5 钻通孔11，15.5工序6 铣开口槽工序7 去毛刺工序8 终检2工艺路线方案二工序1 钻通孔11，15.5工序2 粗铣，精铣上下端面60mm工序3 粗镗，半精镗24孔工序4 精镗24孔工序5 粗铣，精铣24孔两端面27mm工序6 铣开口槽工序7 去毛刺工序8 终检3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工24孔，以便于后续加工，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的麻烦，最后加工孔；方案二是先加工小头孔，然后以小头孔为基准，进行其他工序的加工。显然，方案二不如方案一效率高。可以将工序定为：工序1 粗镗，半精镗24孔，以20外圆面为粗基准，选用T740型卧式金刚镗床和专用夹具工序2 粗铣，精铣24孔两端面27mm，以24孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序3 粗铣，精铣上下端面60mm以24孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。工序4 精镗24孔，以心轴定位，选用T740型卧式金刚镗床和专用夹具工序5 钻通孔11，15.5，以24孔和上下端面为定位基准，选用Z5125A立式钻床和专用夹具。工序6 铣开口槽，以24孔和上下端面为定位基准，选用x61W型万能铣床和专用夹具。工序7 去毛刺工序8 终检2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯重量，生产类型中批量，铸造毛坯。1.毛配图图2-12、圆柱表面工序尺寸：表2-1加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度24IT12铸件5.0CT12191.5粗镗4.0IT12236.3半精镗0.5IT103.211IT7钻孔2IT11扩孔1.8IT106.3粗铰孔0.14IT83.2精铰孔0.06IT7 1.615.5钻孔2IT1113.5扩孔1.8IT1015.36.3粗铰孔0.14IT815.443.2精铰孔0.06IT715.51.63、平面工序尺寸：表2-2加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度上下端面铸件5.0CT12650.15粗铣4.0CT12616.3精铣1.0CT8603.2前后端面铸件5.0CT1232粗铣4.0CT12286.3精铣1.0CT8273.2开口槽铸件2.0CT12粗铣1.5IT126.3精铣0.5IT103.22.5确立切削用量及基本工时2.5.1 工序1：粗镗，半精镗24孔机床：T740型卧式金刚镗床，加专用夹具刀具：选用90硬质合金YT5镗刀，1. 粗镗孔至23 mm(1)背吃刀量ap单边余量Z1 mm,可一次切除，则ap1mm。（2）进给量f查得f=0.21 mm/r(3)切削速度vc查得vc=1.28 m/s则，ns=17.72 r/s (1063.4r/min) 按机床选取nw=7.16 r/s ( 430 r/min)所以实际切削速度vc = = =0.52 m/s (4)切削工时tt= = =0.22 min 2.半精镗孔至23.5 mm选用一个刀杆，T60卧式镗床同时对工件进行粗，半精镗孔，故进给量，切削速度及工时均与前相同即：f=0.21 mm/rnw=7.16 r/s ( 430 r/min)t=0.22 min2.5.2 工序2：粗铣，精铣24孔两端面27mm机床：XA6132卧式铣床，专用夹具。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。（6）计算基本工时tmL/ Vf=(125+30)/375=0.41min.2.5.3 工序3：粗铣，精铣上下端面60mm机床：XA6132卧式铣床，专用夹具。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。（6）计算基本工时tmL/ Vf=(125+30)/375=0.41min. 2.5.4 工序4：精镗24孔机床：T740型卧式金刚镗床，加专用夹具刀具：选用90硬质合金YT5镗刀，1. 精镗孔至24 mm(1)背吃刀量ap单边余量Z0mm,可一次切除，则ap0.5mm。（2）进给量f查得f=0.21 mm/r(3)切削速度vc查得vc=1.28 m/s则，ns=17.0 r/s (1019.1 r/min) 按机床选取nw=7.16 r/s ( 430 r/min)所以实际切削速度vc = = =0.54m/s (4)切削工时tt= = =0.22 min 2.5.5 工序5：钻通孔11，15.5钻通孔111.加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻11的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 m；先钻9的孔在扩10.8的孔，再粗铰10.94孔，再精铰11孔。机床：Z5125A立式钻床，专用夹具。刀具：11麻花钻，10.8的扩刀，铰刀。2.计算切削用量（1）钻9的孔进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r，由于零件在加工9mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。此工序采用9的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z 钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。ns 根据手册ns=300r/min,故切削速度为vc = 切削工时l=60,l1=23mm，l2=13.2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： （2）扩24.8的孔 扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩10.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取 F=0.3 mm/z切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表28-2确定为 V=0.4V 钻其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 V=0.421.67=8.668m/min 按机床选取nw=195r/min.切削工时切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm （3）粗铰10.94的孔 粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min 切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度 切削工时切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm. （4）精铰11的孔 精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min 切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度 切削工时切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm. 钻通孔15.51.加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻13.5的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 m；先钻13.5的孔在扩15.3的孔，再粗铰15.44孔，再精铰15.5孔。机床：Z5125A立式钻床，专用夹具。刀具：15.5麻花钻，13.5的扩刀，铰刀。2.计算切削用量（1）钻13.5的孔。进给量查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导P47表2-23钻孔进给量f为0.390.47 mm/r，由于零件在加工13.5mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.390.47)0.75=0.290.35mm/r，查表得出，现取f=0.25mm/r。此工序采用15.5的麻花钻。所以进给量f= 0.25mm/z 钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min。ns 根据手册ns=300r/min,故切削速度为vc = 切削工时l=60,l1=23mm，l2=13.2mm.查工艺手册P9-143表9.4-31，切削工时计算公式： （2）扩15.3的孔扩孔的进给量查切削用量手册表2.10规定,查得扩孔钻扩15.3的孔时的进给量,并根据机床规格选取 F=0.3 mm/z切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据工艺手册表28-2确定为 V=0.4V 钻其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故 V=0.421.67=8.668m/min 按机床选取nw=195r/min.切削工时切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm （3）粗铰15.44的孔 粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min 切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度 切削工时切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm. （4）精铰15.5的孔 精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/21/3,故F=1/3f钻=1/30.3=0.1mm/rV=1/3V钻=1/321.67=7.22m/min切削速度按机床选取nw=195r/min,所以实际切削速度 切削工时切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm. 2.5.6 工序6：铣开口槽机床：x61W型万能铣床，专用夹具刀具：高速钢直齿三面刃铣刀do=2mm， 国家标准 GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齿数z=24（1）. 走刀量 f 由表查得 f =0.67 mm/r（2）.铣刀磨钝标准和耐用度由表查得 磨钝标准为 0.20.3 耐用度为 T=150min （3）.切削速度v 由式 查表得其中： 修正系数 m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s 则 按机床选取主轴转速为6.33 r/s所以，实际切削速度为 （4）.计算切削工时 =0.55min三 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。3.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；V形块限制4个自由度，定位块限制1个自由度，限位销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和扩刀、铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。3.2设计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。本夹具主要用来对上下端面600.15进行加工，表面粗糙度Ra=6.3，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。3.3夹具设计1、定位基准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。故加工上下端面600.15时（将零件放倒），采用23.5的孔和其的下端面作为定位基准。2、切削力及夹紧力的计算刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度ap=4,齿数z=1,故据切削手册取刀具直径do=125mm. 由切削手册表3.28查得切削力公式 其中，其中，水平分力：垂直分力：在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 其中，为基本安全系数1.5； 为加工性质系数为1.1； 为刀具钝化系数为1.1； 为断续切削系数为1.1。所以，为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 其中分别为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，。则此时N大于所需的550N的夹紧力，故本夹具可以安全工作。3、定位误差分析 前几道工序中已经使工件尺寸达到要求，零件中上下端面尺寸为，由相关手册查得，前后通孔为，定位销尺寸为，因此可以求得其最大间隙为，满足精度要求。4夹具设计及操作的简要说明如前所述，由于是中批量生产，故采用手动夹紧即可满足要求。由于本工序处于加工的最后阶段，故对精度有较高的要求，必须保证刀具与工件的相对位置精度。夹具装有对刀块，可以使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时夹具体底面的一对定位键可以使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以有利于铣削加工。夹具装配图及夹具体零件图分别见图。四 总 结课程设计作为工艺装备课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等