机械制造技术课程设计-带轮机械加工工艺规程及铣端面孔夹具设计.doc

辽宁工程技术大学课程设计12辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目： 带轮机械加工工艺规程及铣端面孔夹具设计全套图纸加扣3012250582 班级： 机械11-3班姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2014年7月1日任 务 书一、设计题目:带轮机械加工工艺规程及铣端面孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要机械制造技术基础课程设计是在学完机械制造技术基础课程，并进行生产实习基础上进行的一个教学环节。随着现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺的设计与改良已成为相关企业生存和发展的必要条件。为了锻炼分析问题、解决问题的能力，进行了这次课程设计。根据一面两孔定位原理，对零件夹具进行设计，把零件完全定位后，再进行加工。设计时，首先大致观察零件图，对夹具初步设计，再根据要求进行更改，以达到要求，把几个重要表面加工，具有一定的尺寸、形状、位置。本文首先介绍了带轮的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了然后进行了工艺规程设计，最后对8*27的孔进行了夹具设计。AbstractMechanical manufacturing technology foundation course design is basic course in all learned machinery manufacturing technology, and on the basis of production practice teaching link. With modern machinery processing industry has a profound structural changes, process design and improvement of related enterprise survival and development has become a necessary condition. In order to exercise their analysis problem, problem-solving ability, in the course design. According to the principle of locating at six to design of fixture, the parts after complete orientation, then carry on the processing. Part drawing design, the frist general observation, the preliminary design of the fixture, the changes according to the requirement, in order to achieve the requirements, the processing, the surface of several important has a certain size, shape ,location. This article first introduced the belt wheel function and the craft analysis, next the definite semi finished materials size, then has carried on the technological process design, finally ,4*27 holes for fixture design . 目 录1带轮的工艺分析11.1带轮的作用11.2带轮的工艺性分析11.3确定生产类型.22确定毛坯.22.1选择毛坯.22.2确定毛坯尺寸.23工艺路线的确定.33.1选择定位基准.33.2各表面加工方法的选择.33.3确定工艺路线.44加工余量和工序尺寸的确定.55切削用量和基本时间的确定.65.1切削用量的确定.65.2时间定额的确定.86机床夹具设计.96.1定位分析与定位误差分析.96.2夹紧机构与夹紧力分析计算.107心得体会.11参考文献.121.带轮的工艺分析1.1带轮的用途带轮在我们的生活中很常见，它的应用很广泛，机械传动常见的类型有摩擦轮传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、螺旋传动等类型。带传动根据横截面形状不同可分为平带传动、V带传动、多楔带、圆形带、齿形带等类型的带传动。带传动中用于安装传动带的轮子就叫做带轮。俗称皮带轮。带轮是成对安装和使用的，一个是主动轮，另一个是从动轮。机械传动按传动的工作原理分类可分为啮合传动和摩擦传动两类。啮合传动的优点是工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。缺点是对加工制造安装的精度要求较高。摩擦传动工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力，缺点是外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短。带传动就是摩擦传动中的一个种类。带传动的工作原理是带紧套在主动轮和从动轮上，因而带与轮的接触表面存在着正压力，当原动机驱动主动轮回转时，在带与主动轮接触表面间便产生摩擦力，使主动轮牵动带，继而带又牵动从动轮，将主动轴上的转矩和运动传给从动轴。从带传动的原理可知道带轮的作用是通过传动带传递转矩和运动。1.2带轮的工艺性分析本次设计的带轮所选的材料为45钢。经分析：该零件图结构合理；轮廓几何要素所给定的条件充分；精度及各项技术要求齐全、合理；由图纸得出，该零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根据所生产批量的不同而有所不同。考虑到经济性时，用普通机床就可以加工出来，要是考虑到时间及中批量方面的话，可以选用车床。在这里我选用车床加工带槽。在粗车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在车床加工时纠正。用铣床精加工两端面及8个不通的孔；中心孔的尺寸公差等级为8级公差带，可以用钻床钻孔后扩孔、铰孔，以达到精度要求。在本设计中，我选用插床加工的方法来加工内孔槽，方便快捷。1.3确定生产类型 已知此带轮零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是9.0Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，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。2确定毛坯2.1选择毛坯 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。模锻生产率高、锻件精度高、表面质量好、加工余量小，适用于成批大量生产中小型锻件。本零件生产批量为大批量，且材料为45钢，所以综上所叙选择锻件中的模锻。2.2确定毛坯尺寸 初步估算毛坯质量约9Kg，查机械制造技术基础课程设计指导书，锻件尺寸如下：名称基本尺寸加工余量端面圆直径尺寸14748圆柱厚度尺寸56 59 毛坯简图如下：3工艺路线的确定3.1选择定位基准 本零件为带孔的柱型零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选28孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆为粗基准。3.2各表面加工方法的选择A.外圆柱面147，未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，表面粗糙度为Ra 12.5m，需进行粗车、精车。B.两端面无孔部分，长56mm，未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra 6.3m，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，需进行粗车、精车。C.两端面有孔部分，长52mm，未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra 25m，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，需进行粗车、精车。D.外圆V形槽，未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra 3.2m，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，需进行精车。E.侧面8个27孔，未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级选IT7，表面粗糙度为Ra 12.5m，需进行粗铣、精铣。F.28H8孔，公差为IT8，表面粗糙度为Ra 3.2m，需进行钻孔、扩孔、铰孔。G.键槽部分，公差为IT9，表面粗糙度为Ra 12.5m，需进行插键槽。3.3确定工艺路线 保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产类型为中批量生产，故采用通用机床配以专用的工,夹,量具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应降低生产本。工艺路线方案:工序号工 名序 称工 序 内 容设 备工 艺 装 备1 锻造锻造毛坯2热处理时效退火3粗车粗车外圆柱面 至148车床CA6140外圆车刀、游标卡尺、三爪卡盘4粗车粗车两端面至厚度为58mm 车床CA6140外圆车刀、游标卡尺、三爪卡盘5钻，扩，铰钻，扩，铰孔28 钻床 Z4002三爪卡盘、钻刀、游标卡尺、铰刀6切削倒角车床CA6140外圆车刀、三爪卡盘7插插键槽车床CA6140插刀、游标卡尺、8精车精车圆柱面至147车床CA6140外圆车刀、游标卡尺、外径千分尺、定位心轴9精车精车两端面，车至要求尺寸车床CA6140外圆车刀、游标卡尺外径千分尺、定位心轴10精车 精车带轮V形槽车床CA6140外圆车刀、外径千分尺、游标卡尺、定位心轴11粗铣在右端面粗铣出一个27孔铣床X5012铣刀、游标卡尺、通用夹具11粗、半精铣粗铣两端面的孔7*27孔、精铣两端面8*27孔铣床X5012铣刀、游标卡尺、专用夹具12去毛刺13终检4加工余量和工序尺寸的确定 确定圆柱面工序尺寸，圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯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。本零件各表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表： 外圆柱面147加工余量计算工序名称工序间余量/mm精度等级/mm表面粗糙度Ra/Um工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗车5IT1212.51481480-0.4精车1IT712.51471470-0.16毛坯21531532 带轮两端面加工余量计算工序名称工序间余量/mm精度等级/mm表面粗糙度Ra/Um工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗车2.5IT126.358580-0。3精车1.0IT76.356560-0.019毛坯263632 带轮两端面有孔部分加工余量计算工序名称工序间余量/mm精度等级/mm表面粗糙度Ra/Um工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗车2.5IT126.358580-0。3精车3.0IT72552520-0.019毛坯263632 28孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm精度等级/mm表面粗糙度Ra/Um工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精铰0.06IT83.22828-0.019-0.042粗铰0.14IT106.327.9427.940-0.084扩孔1.8IT1112.527.827.80-0.13钻孔18IT1226260-0.18毛坯0 27孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm精度等级/mm表面粗糙度Ra/Um工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗铣14IT712.527270-0。15精铣2IT712.527270-0。15毛坯05切削用量和基本时间的确定5.1切削用量的确定 工序1 粗车圆柱面147：粗车前153mm，背吃刀量ap 为（153-148）/2=2.5mm。采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.71mm/r,取0.81mm/r，切削速度v=5065 m/min, 初取60m/min 。可求出主轴转速 n=108.6,取110 r/min。实际速度为60.8m/min。 工序2 粗车两端面：背吃刀量ap 为3.5mm，采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.71mm/r,取0.81mm/r，切削速度v=5065 m/min, 初取60m/min 。可求出主轴转速 n=108.6,取110 r/min。实际速度为60.8m/min。 工序3 钻孔28：确定钻28mm孔的切削用量。所选刀具硬质合金麻花钻，YG8材质直径26mm,背吃刀量ap为13mm，查表5-22，f=0.200.30mm/r，取0.28mm/r，切削速度v=1825 m/min，取20m/min，可求出主轴转速为353r/min，取350r/min，实际速度为19.8m/min。 扩孔28：背吃刀量ap为0.7mm，查表5-23，f=0.60.7mm/r，取0.62mm/r，查表5-24,切削速度约53m/min，可求出主轴转速为859r/min，取860r/min，实际速度为53.5m/min。 铰孔28：用高速钢铰刀，粗铰背吃刀量ap为0.03mm，查表5-31，f=0.400.60mm/r，取0.4mm/r，切削速度1.25m/min，取4m/min，可求出主轴转速为63.7r/min，取70r/min，实际速度为4.35m/min。 工序4 精车倒角：背吃刀量ap 为（30-28）/2=1mm，采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.10.3mm/r,取0.2mm/r，切削速度v=110130 m/min, 初取120m/min 。可求出主轴转速 n=217.1r/min,取220 r/min。实际速度为121.6m/min。 工序5 插键槽：键槽宽8mm，深度为4mm，查表得其切削速度为v=8.6m/min，进给量f=0.15，每分钟双行程次数n=47.8，滑座行程长度L2=L1+L3=100mm，滑座切入与超出长度L3=50mm. 工序6 精车圆柱面147及倒角：背吃刀量ap 为（148-147）/2=0.5mm，采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.10.3mm/r,取0.2mm/r，切削速度v=110130 m/min, 初取120m/min 。可求出主轴转速 n=217.1r/min,取220 r/min。实际速度为121.6m/min。 工序7 精车两端面：精车前厚度为58mm，背吃刀量ap 为1mm。采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.71mm/r,取0.81mm/r，切削速度v=5065 m/min, 初取60m/min 。可求出主轴转速 n=108.6,取110 r/min。实际速度为60.8m/min。 精车两端面带孔部分：精车前厚度为58mm，背吃刀量ap 为2mm。采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.71mm/r,取0.81mm/r，切削速度v=5065 m/min, 初取60m/min 。可求出主轴转速 n=108.6,取110 r/min。实际速度为60.8m/min。 工序8 精车带轮V形槽：背吃刀量ap 为12.55mm，采用硬质合金车刀YT15，查表5-2，f=0.71mm/r,取0.81mm/r，切削速度v=5065 m/min, 初取60m/min 。可求出主轴转速 n=108.6,取110 r/min。实际速度为60.8m/min。 工序9 粗铣第一个27孔：本工序为粗铣孔。已知加工材料为45钢，锻件；机床为X5020型铣床。所选刀具为高速钢圆柱形铣刀。确定背吃刀量ap=14mm。确定进给量f：查机械加工实用手册，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每转进给量为0.15mm/z，铣刀有10齿，即1.5mm/r。确定切削速度c：,机械加工实用手册c=270mm/min； 工序10 粗铣剩下7个27孔、半精铣8个27孔：粗铣剩下7个27孔，本工序为粗铣孔。已知加工材料为45钢，锻件；机床为X5020型铣床。所选刀具为高速钢圆柱形铣刀。确定背吃刀量ap=14mm。确定进给量f：查机械加工实用手册，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每齿进给量为0.15mm/z，铣刀有10齿，即1.5mm/r。确定切削速度c：查机械加工实用手册c=270mm/min 半精铣8个27孔：本工序为半精铣8个27孔机床为铣床X5020，刀具为高速钢圆柱形铣刀；确定背吃刀量ap：=2mm；确定进给量f：查机械加工实用手册，选用高速钢圆柱形铣刀，铣刀每转进给量为1.0mm/r。确定切削速度c：查机械加工实用手册c=180mm/min；5.2时间定额的确定 基本时间tj=(l+l1+l2)/(f*n)*i(表5-39)，l2为35，取4，l1=ap/tankr +(23)，辅助时间tf为（0.1-0.2）*tj， 取0.15，布置工作的时间tb为（0.02-0.07）*tj，取0.05，休息和生理需要时间为tx=（0.020.04）*tj，取0.03，准备和中结时间tz=（0.03-0.05）*tj，取0.03。工序1 粗车圆柱面147：粗车圆柱面147，基本时间基本时间为tj=120s，tf=18.3s,tb=6.1s,tx=tz=3.66s。 工序2 粗车两端面：刀具为90车刀，i取6，粗车右端面，基本时间为tj=80s，tf=12s,tb=10.1s,tx=tz=6.9s。粗车左端面，基本时间为tj=80s，tf=12s,tb=10.1s,tx=tz=6.9s。工序3 钻孔10*20：基本时间tj=42s,tf=6.3s,tb=02s,tx=tz=1s。扩孔10*20：基本时间tj=20s,tf=3.0s,tb=2.0s,tx=tz=1.3s。铰孔10*20 ：基本时间tj=16s,，tf=2.4s,tb=1.6s,tx=tz=1.4s。 工序4 精车倒角：精车圆柱面30的倒角，基本时间tj=1.3s,，tf=0.17s,tb=0.06s,tx=tz=0.33s 工序5 插键槽：基本时间tj=3.73s,，tf=0.05s,tb=0.02s,tx=tz=0.01s。工序6 精车圆柱面147；基本时间tj=24.3s,tf=3.65s,tb=1.23s,tx=tz=0.73s。 工序7 精车两端面：精车两端面无孔部分，基本时间tj=6.7s,，tf=1.3s,tb=1.1s,tx=tz=0.8s。精车两端面带孔部分，基本时间tj=4.2s,，tf=0.63s,tb=0.21s,tx=tz=0.13s。 工序8 精车带轮V形槽：精车带轮V形槽，基本时间tj=2s,，tf=0.3s,tb=0.1s,tx=tz=0.06s 工序9 粗铣第一个27孔：粗铣第一个27孔、基本时间tj=9.33s,，辅助工时tf=0.67s。 工序10 粗铣剩下7个27孔、半精铣8个27孔：粗铣剩下7个27孔，基本时间tj=65.33s,，辅助工时tf=9.8s。半精铣8个27孔，基本时间tj=32.0s,辅助工时tf=4.8s.6机床夹具设计机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。本夹具是工序铣孔27而设计的专用夹具，根据课程设计任务要求中的设计内容设计铣床，需要设计加工精铣皮带轮孔工装夹具一套。6.1确定定位方案，选择定位元件 每道工序的定位方案需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。见机械制造技术基础课程设计表得：加工平面上的通孔必须限制的自由度是X、Y方向的移动自由度和转动自由度；内孔为工件定位基准，短心轴限制X、Y的移动自由度；长心轴限制Y、X的移动自由度和转动自由度。结合本零件的实际情况，考虑工件的加工结构，可以采用“一面两销”的定位方式。本夹具中为一定位销定位心轴、底面。采用根据基准重合的原则，选择大孔为主要的定位基准，零件图上规定的定位基准是恰当的，定位元件选择短的定位心轴、短的定位销，共限制3个自由度，一个端面限制3个自由度，从而实现6个自由度的全面定位。6.2定位分析与定位误差分析 本次加工选取一侧端面和中心孔为定位基准，定位误差主要取决于作为基准的内孔，加工过程中定位心轴竖直放置，理想工作状态时带轮内孔轴线与定位心轴轴线重合，但安装工件时，工件内孔与定位心轴可能为任意母线接触，定位辅助存在制造误差，从而导致定位基准位置变动，定位基准变动量即为基准位移误差。中心孔与定位心轴的配合为28H8/m7,过渡配合查表可知：28基准孔上偏差为33um,下偏差为0，28m7轴下偏差为+8um,上偏差为+29um,中心孔定位基准在x和y方向上的基准位移误差：Y1x=Y1y=1min+D1+d1=1max=39-8=31um定位销定位基准在x和y方向上的基准位移误差：Y1x=Y1x+2L=31+2*35=101umY2y=2min+D2+d2=2max=31+21=52um两孔中心连线对定位销中心连线的最大转角误差：Y=2=2arctan(1max+2max)/2L=0.1937所以夹具合理。6.3夹紧机构与夹紧力分析计算 针对成批生产的工艺特征，此