Word版可编辑-三峡大学张明松机械制造技术基础课程设计精心整理.doc

机械制造技术基础课程设计姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 成 绩： 2017年 12 月 13 日 目录一、概述.1二、课程设计目的.1三、课程设计内容.1四、零件分析.1 4.1零件工艺分析.1 4.2零件加工工艺所遵循的原则.2 4.3生产纲领，生产类型的确定.35、 工艺规程设计.3 5.1热处理工序安排.3 5.2制定工艺路线.3 5.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.46、 夹具的设计.6 6.1夹具的发展状况.6 6.2加工零件的夹具选择.7 6.3定位误差分析.9七、加工过程卡与工序卡.10八、工艺卡片.15九、设计总结.16十、参考文献.16一、概述机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其机械加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。二、课程设计的目的机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。三、课程设计内容零件设计图：四、零件分析4，1零件工艺分析：零件的材料选为45钢。因为该材料是优质碳素钢，属于中碳钢，综合力学性能好，是机械行业最常用的钢号之一，适用于承受较大扭矩，要求耐磨的零件。 根据工件图可知本设计为钻侧面为15的孔，孔为简单孔，要求不高，只须满足其大小及定位要求即可，所设计的一套钻床专用夹具。主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。 它一共有四组加工表面，而这几组表面之间又有一定的位置要求和精度要求，现将这四组加工表面分述如下：1、零件的毛坯为直径为101mm,总长度为123mm的圆柱。2、零件的圆柱外壁和端面长度。要求圆柱直径为96mm，长度为118mm。3、直径为15mm的定位孔。要求孔的定位中心距零件右端面35mm，极限偏差为,孔内壁粗糙度Ra25um。4、零件的圆柱内孔。要求孔的直径为82mm，表面粗糙度Ra1.6um。 （毛坯图）4，2零件加工工艺所遵循的原则：. 基面先行原则： 该零件进行加工时要将端面先加工再以左端面、外圆柱面为基准来加工因为左端面和外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的。才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。.先粗后精原则：即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉。一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。.先面后孔原则： 对该零件应该先加工平面，后加工孔。这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠;另一方面是在加工过的平面上加工孔比较容易,并能提高孔的加工精度由以上分析知，对于这四组加工面，先加工外圆柱面，再加工前后两个端面，借助夹具进行两个孔的加工，以保证他们间位置精度。4.3生产纲领、生产类型的确定此零件为铸件，材料为45钢，成批大量生产，工艺的安排基本倾向于工序分散原则，设备的选用是通用设备和专用工装，工艺手段以常规工艺为主，新工艺为辅的原则.五、工艺规程设计5.1热处理工序安排热处理的目的是提高材料力学性能消除残余应力和改善金属的加工性能热处理主要分预备热处理最终热处理和内应力处理等本零件CA6140车床输出轴材料为45钢在加工过程中预备热是消除零件的内应力在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前按规范在840温度中保持30分钟释放应力5.2制定工艺路线当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 粗加工阶段其任务是切除毛坯上大部分余量使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品因此主要目标是提高生产率去除内孔端面以及外圆表面的大部分余并为后续工序提供精基准 半精加工阶段其任务是使主要表面达到一定的精加工余量为主要表面的精加工做好准备 精加工阶段其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度留一定的精加工余量为主要表面的精加工做好准备并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。毛坯的材料零件毛坯的材料是45钢。 制定工艺路线的出发点，适应当时零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善的保证。在生产纲领以确定的成批成生产条件下，可以考虑万能性机床并配以专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产率。除此以外，还要考虑经济因素，以便使生产成本降低。 工艺路线方案： 工序 车削外圆柱面 工序 车削前后端面工序 钻直径为82mm的孔。工序 钻直径为15mm的内孔。工序 检查工序号工序名称工序内容00锻造锻件各部分加工余量5mm01热处理调质处理02车外圆按图车外圆96mm03铣端面铣两端面至118mm04金工按图镗内孔82mm05钻工按图及线性尺寸钻孔15mm06钳工去毛刺07热处理表面热处理5.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定主要尺寸面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差等级118mm圆柱表面96mm5mm101mm118mm圆柱左右端面118mm5mm123mm82mm的孔82mmHB15的孔与右端面距离350.25mm15的孔15m根据上述原始材料及加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度 工序 1车削外圆柱面 2.5 96 3.2um 2 车削前后端面 2.5mm 118mm 3.2um 工序 1钻内孔(1) 2.5 75mm 12.5um 2钻内孔(2) 2.5 80mm 12.5um 3扩孔钻 0.7 81.4 12.5um 4粗铰 0.27 81.94 6.3um 5精铰 0.03 82 1.6um工序 1钻15mm的孔 0.5 14mm 12.5um 2扩孔钻 0.4 14.8 125um 3粗铰 0.07 14.94 6.3um 4精铰 0.03 15 2.5um（一） 选择机床设备及工艺装备 工序 CA6140普通车床 硬质合金车刀 80Z10 0-200/0.02油标尺（下同）工序 Z525立式钻床 专用钻模，加长麻花扩孔钻，直柄麻花钻 60GB1436-78工序 Z525立式钻床 专用钻模，加长麻花扩孔钻，直柄麻花钻 9GB1436-78外圆尺寸分析具体如下：加工表面加工内容加工余量工序尺寸表面粗糙度96mm外圆锻件101mm3.2粗车398mm3.2精车296mm3.2平面尺寸分析具体如下：加工表面加工内容加工余量工序尺寸表面粗糙度96118两端面锻件961233.2平面铣3961203.2平面铣2961183.21. 吃刀深度 每次进给量 采用YG6 按机床选取内孔尺寸分析具体如下：加工表面加工内容加工余量工序尺寸表面粗糙度82的孔锻件1.6钻301.6粗镗801.6精镗82HB1.615的孔锻件25钻12251.钻孔（孔径大于30mm以上,通常采用两次钻削 ） 按机床选取切削工时 切入 切出=3mm，=80mm 2粗镗孔，孔至, =80mm 按机床选取实际切削速度切削工时切入 切出3.精镗孔，孔至 按机床选取实际切削速度 钻孔 1钻孔 按机床选取实际切削速度切削工时 切入切出l=3mm l=80mm 2扩孔至 按机床选取实际切削速度 切削工时六、夹具的设计6.1夹具发展概况夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。2现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。6.2加工零件的夹具选择 本零件除钻小孔等工序需要专用夹具外其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用 三爪自定心卡盘和心轴。1.问题的提出本夹具主要用来钻直径为15mm孔，这孔需要通孔，在加工本工序时，其他的工序大部分都已经加工完了。因此，只需要保证孔的尺寸和定位尺寸即可。 2 .确定夹具类型 本工序所加工侧孔位于圆柱面上，但由于其位于中心位置，故可利用一面，两孔定位，孔径不大，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产等原因，采用固定式钻模。3.夹紧方案 参考夹具资料，采用 M42螺母、圆柱销、开口垫圈和定位心轴在孔82两端面夹紧工件。下端旋转长螺钉使其顶住心轴右端定位端面，从而将工件卡住，以防止其转动。4.确定引导元件 由于生产量为大批量生产，故选用固定钻套。主要尺寸由机床夹具零、部件国家标准 JB/T 8045.1-1999选取内径20，外径30，高度H20的钻套。 5.夹具精度分析 所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸20，中心与侧壁距为40两要求。故根据上述分析可知均能满足。如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动加紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的钻床没有采用这样的机动加紧装置。选82mm作为定位基准，心轴及其端面限制五个自由度，再用挡销限制第六个自由度。在加工孔下方用两个销作辅助支撑。这样此方案结构紧凑，工件装夹方便。由于两个螺纹孔是通孔，可直接钻出，又因批量较大，故宜选用可换钻套。在工件装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。加紧方式采用螺钉及开口垫圈加紧机构。夹具体采用铸造的方式（1）加工外圆采用CA6140型卧式机床，装夹方式如图所示采用三爪卡盘夹具；（2）加工两个端面采用两个“V”型夹具夹住工件；机床采用CA6140型卧式机床，道具采用YG6硬质合金端车刀。定位元件采用两块“V”形夹具装夹方式（3）加工轴向孔的夹具：（4）加工侧面孔的夹具：为了保证加工过程中零件的稳定性选择工件以圆孔为定位基准圆柱心轴 圆柱心轴的间隙配合心轴结构，孔轴配合采用H7/g6。结构简单，装卸方便。但因有装卸间隙，定心精度低，只适用于同轴度要求不高的场合。定位形式如下图所示：根据上面的工件分析，该工件的定位基准为右端面，为保证钻床钻的孔能满足设计要求，故选用此方案，该方案也能将工件的右端面作为定位基准，比较简单实用，而且工件所要求的同轴度并不高，故此方案基本上能满足工件的定位要求6.3定位误差的分析用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素有定位误差，对刀误差，夹具在机床上的安装误差和夹具误差。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其他因素综合称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。1定位误差加工尺寸15mm的孔时，工件定位孔为圆形通孔，在尺寸钻孔上的基准位移误差为Y=XMAX=0.025工件的定位基准与面线不一致，因此Y=0.1（这个是根据经验得出的）2对刀误差t因加工孔处工件相对较薄，可不考虑钻头的倾斜。钻套导向孔尺寸为 ，钻头尺寸为。对刀误差为 T=（0.028+0.036）=0.0643安装误差A=04夹具误差尺寸125的公差等于+0.03，他在孔方向上产生的误差为0.05这样，加工总的误差为这几个误差之和总=0.025+0.1+0.064+0.05=0.239七、加工过程卡和工序卡 加工工序卡三峡大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号夹具孔套材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第 1 页45钢45钢105130共 4 页加工工序图工序号01工序名车外圆设 备C6140普通车床夹具钻夹具工量具刃具硬质合金车刀YG6 工步工步内容及要求机床转速(r/min)切削速度(m/min)轴向进给量(mm/r)径向进给量(mm)走刀次数1车外圆柱面3431.80.52车右端面4507.50.53工艺编制学 号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准加工工序卡三峡大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号夹具孔套材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第 2 页45钢45钢101123共 4 页加工工序图工序号02工序名车削圆柱两端面设 备C6140普通车床夹具钻夹具工量具刃具硬质合金车刀YG6 工步工步内容及要求机床转速(r/min)切削速度(m/s)轴向进给量(mm/r)径向进给量(mm)走刀次数1车后端面3431.80.52345工艺编制学 号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准加工工序卡三峡大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号夹具孔套材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第 3 页 45钢 45钢101123共 4 页加工工序图工序号04工序名钻75孔设 备摇臂钻床夹具钻夹具工量具刃具30麻花钻，铰刀工步工步内容及要求机床转速(r/min)切削速度(m/s)轴向进给量(mm/r)径向进给量(mm/s)走刀次数1钻30孔1800.280.362钻65孔900.690.363扩孔500.550.44粗铰500.180.155精铰5001.80.05工艺编制学 号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准加工工序卡三峡大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号夹具孔套材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第 4 页45钢45钢1095共 4 页加工工序图工序号03工序名钻15孔设 备摇臂钻床夹具钻夹具工量具刃具10麻花钻，铰刀工步工步内容及要求机床转速(r/min)切削速度(m/s)轴向进给量(mm/r)径向进给量(mm/r)走刀次数1钻10孔4450.260.362扩孔2000.110.43粗铰3300.190.154精铰14410.920.055工艺编制学 号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准三峡大学工 艺 卡 片产品型号零件图号产品名称铣夹具零件名称共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数零件毛重（Kg）零件净重（Kg）材料消耗定额每台产品零件数每批数量铸件101*1231工序号工序名称工 序 内 容设 备工 艺 装 备 工 时（分）准终基本工时 1铸造铸件各部分加工余量5mm2热处理调制处理3车外圆按图车外圆96mmCA6140普通车床硬质合金车刀 80Z10 0-200/0.02油标尺4铣端面铣两断面至118mmCA6140普通车床硬质合金车刀 80Z10 0-200