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】.doc

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22.1 零件的生产类型22.2 选择毛坯22.3 确定机械加工余量22.4 确定毛坯尺寸22.5确定毛坯尺寸公差2三、选择加工方法、制定工艺路线23.1 定位基准的选择23.2 零件表面加工方法的选择33.3 制定工艺路线3四、工序设计34.1 选择加工设备与工艺装备34.2 确定工序尺寸4五、确定切削用量及工时55.1工序切削用量及工时的确定55.2工序切削用量及工时的确定5六、夹具设计.6 6.1夹具设计的基本要求和步骤.6 6.2夹具设计.7参考文献12全套图纸，加153893706广东海洋大学2009级本科生课程设计题目：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。二、 选择毛坯、确定毛坯尺寸。2.1 零件的生产类型：成批生产2.2 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（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M16螺孔取螺距P为2则大径为16mm，小径为14mm。表2-1 /mm零件尺寸单面加工余量毛坯尺寸根据244及432参考文献 1 ：表2-416741712.5确定毛坯尺寸公差 表2-2 /mm毛坯尺寸公差偏差325.02.517184三、 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、 工序设计4.1 选择加工设备与工艺装备（1） 选择机床工序：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 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16H7111515.7516H7Ra12.5Ra6.3Ra3.2M161.20.81313.214Ra12.5Ra6.3Ra3.2243222624Ra6.3Ra3.2167321168167Ra6.3Ra3.2M5孔没有半精加工、精加工之分，故不在这里列出。五、 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）)+111mm 取l2=1mm l=32mm，fMz1=50mm/min，fMz2=30mm/mintj1=（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。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/mimtj3 =(l+l1 +l2)/f3n=(24+0.19+13)/(0.20199) 0.93min=56stf3=0.2tj =11st= 1.2（tj1+tj2+tj3）=109s六、夹具设计6.1 夹具设计的基本要求和步骤6.1.1 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 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。 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。6.2.3 对刀装置 因为是铣面，选择的是“塞尺法”。6.2.4 夹紧装置 工序采用的是螺旋夹紧机构（螺旋夹紧压