摇臂轴座课程设计说明书.doc

机械制造技术基础课程设计说明书目 录一、序言二、零件的工艺分析及生产类型的确定三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图四、选择加工方法，制定工艺路线五、工序设计六、确定切削用量及基本时间七、夹具设计八、设计小结九参考文献一、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。 在结束了机械制造技术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 题目所给的零件是 105 柴油机摇臂轴支座，是柴油机的一个主要零件,.直径为 16 的孔用来装摇臂, 孔要求的表面粗糙度和位置精度不是很高，工作时与轴相配合工作，起支撑作用。另附零件图图纸。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，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：（1）上下底面粗糙度均为6.3，底面与中心16的孔的平行度为0.1； （2）前端面粗糙度为 3.2，后端面粗糙度 6.3，前后端面与中心16的孔的垂直度为0.08； （3）中心16的孔为10 级精度，采用基孔制配合，粗糙度3.2； （4）10.5的孔的粗糙度12.5。 由上面分析可知，可以半精加工下底面后，然后以此作为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。 3.零件的生产类型 假设设计要求为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%代入公式得该工件的生产纲领N=50001（1+10%）(1+1%)=5000件/年对于零件质量，查表知其属于轻型，生产类型为中批。三、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯本零件选取的材料是 HT200，而且此零件外形较为简单，又属于中批生产，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。2.毛坯尺寸公差与机械加工余量计算R=F+RMA+CT/2 R=F+2RMA+CT/2 R=F-2RMA-CT/2 铸造方法选择：金属型铸造 查机械制造技术基础课程设计指南表5-1 查得 选取公差等级10 级 由表5-3 取CT=2.8mm 由表5-5 取机械加工余量等级为E 级 再由表5-4 查得RMA=0.4mm R1=F+2RMA+CT/2=60.2mm R1=F+2RMA+CT/2=33.2mm D= F-2RMA-CT/2=13.8mm 3.确定毛坯尺寸及公差等级 零件尺寸单面加工余量铸件尺寸公差等级581.160.2IT8310 -0.21.133.2IT816H101.113.8IT1010.55.25IT124.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7。 （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。 另附毛坯图图纸四、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择 （1）粗基准的选择： 本设计选下底面为主要定位粗基准。 （2）精基准的选择： 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，根据零件形状结构和要求可知：16+0.01 0的孔为设计基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选择16+0.01 0的孔为定位基准，即遵循“基准重合”原则。 2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、侧面、内孔、小孔及槽等，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： （1）上下底面公差等级IT8，表面粗糙度Ra6.3，需要进行粗铣和半精铣；（2）孔的前端面公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，需要进行粗铣和半精铣 （3）16孔的后端面公差等级IT8，表面粗糙度Ra6.3，需要进行粗铣和半精铣； （4）16内孔公差等级 IT10，表面粗糙度 Ra3.2，毛坯铸造出预置孔，需要进行粗镗、半精镗和精镗； （5）10.5内孔公差等级IT10，表面粗糙度Ra12.5，需一次钻出孔。 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,可以考虑采用在镗床上配以夹具, 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。查机械制造工艺设计简明手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 方案一： （1） 铸造 （2） 时效热处理 （3） 粗铣半精铣下底面 （4） 粗铣半精铣上底面 （5） 粗铣半精铣后端面 （6） 粗铣半精铣前端面（7） 粗镗半精镗16孔 （8） 钻10.5孔 （9） 铣槽 （10）终检入库 方案二： （1） 铸造 （2） 时效热处理 （3） 粗铣下底面 （4） 粗铣半精铣上底面 （5） 半精铣下底面 （6） 粗铣后端面 （7） 粗铣半精铣前端面 （8） 半精铣后端面 （9） 粗镗16孔 （10） 钻10.5孔 （11） 半精镗精镗16孔 （12） 铣槽 （13） 终检入库 两个方案的分析比较： 方案一工序比较集中，定位基准的精度较低，加工精度不高；方案二定位基准都是前一道工序加工表面，定位基准精度较高，能够符合零件加工精度要求，故选择方案二中的工艺路线作为加工工序。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 工序（3）至（8）及工序（12）主要进行粗铣、半精铣等铣削加工，零件成批生产，不要求很高的生产率，表面精度要求不是很高，选用X51 型立式钻床； 工序（9）和工序（11）主要进行粗镗、半精镗和精镗等工步，根据零件外轮廓尺寸、形状等，选用卧式车床CM6125; 工序（10）钻两个10.5的孔，可采用专用夹具在立式钻床上加工，选用 Z525 型立式钻床。 （2）选择夹具 本零件加工时均采用专用夹具进行加工 （3）选择刀具 .在铣床上加工的工序，铣削底面和侧面时，选用高速钢三面刃铣刀、高速钢错齿三面刃铣刀、圆柱铣刀及镶齿套式面铣刀；铣削槽时，选用锯齿铣刀； .在车床上加工的工序，粗镗时选用YG8 硬质合金镗刀，半精镗精镗时选用YG3 高速钢镗刀；.在钻床上加工的工序，选用莫氏锥柄麻花钻 （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粗铣下底面游标卡尺、粗糙块4粗铣、半精铣上底面游标卡尺、粗糙块5半精铣下底面游标卡尺、粗糙块6粗铣后端面游标卡尺、粗糙块7粗铣、半精铣前端面游标卡尺、粗糙块8半精铣后端面游标卡尺、粗糙块9粗镗游标卡尺、塞规10钻孔游标卡尺、塞规11半精镗、精镗游标卡尺、塞规12铣槽游标卡尺2.确定工序尺寸 加工 表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣上底面1.51.060.50 -0.33590 -0.3Ra6.3Ra6.3下底面1.51.061.50 -0.46580 -0.3Ra6.3Ra6.3（1） 上下底面加工余量（2）前后端面加工余量 加工 表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣前端面1.00.732.70 -0.3331.70 -0.21Ra6.3Ra3.2后端面1.00.733.70 -0.33310 -0.2Ra6.3Ra6.3（3）中心孔加工余量工序单边加工余量工序尺寸公差等级公差及尺寸精镗0.0516.05IT816.05+0.13 0半精镗0.116.1IT916.1+0.18 0粗镗117.1IT1317.1+0.27 0五、确定切削用量及基本时间1.工序（3）切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为粗铣下底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀，铣刀直径 d=100mm，宽度 L=16mm，齿数 12，根据机械制造技术基础课程设计指南（一下有关选用表均出自机械制造技术基础课程设计指南书中）表5-143 选择铣刀的基本形状。由于加工材料的 HBS 在 180-200，故选择前角o=7 ，后角o=16(周齿)，o=6 （端齿）。机床选用X51 型立式铣床。.确定每齿进给量fz 根据表5-144，X51 型立式铣床的功率为4.5kw(表 5-74)，工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量 fz=0.20-0.30mm/z。现取 fz=0.30mm/z。 .选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表 5-149） .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 =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.5mm ，fz=0.30mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0 代入公式得 V= =20.016m/min n=63.71r/min根据X51 型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/min，则实际切削速度 V=20.42m/s，工作台每分钟进给量为 fMz=0.31260=216mm/min 根据 X51 型立式铣床工作台进给量表（表 5-76），选择 fMz=200mm/min，则实际的每齿进给量为fz= =0.28mm/z。 .校验机床功率 根据表2-18 计算公式铣削时的功率为 Pc= 查得CF=30 ,xF=1.0 ，yF=0.65 ，uF=0.83 ，wF=0 ，qF=0.83 ，ap=1.5mm ， fz=0.28mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，n=65r/min ,kFc=0.63 FC=20.47NV=20.42m/min=0.34m/sPc=kwX51 型立式钻床主电动机的功率为4.5kw，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为fz=0.28mm/z,fMz=200mm/min,n=65r/min,V=0.34m/s (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf=)+(13) 式中l =50mm l1=2mm l2 =2mm ae=16mm fMz=200mm/minTf=60=16.2s2. 工序（4）切削用量及基本时间的确定 本道工序分为粗铣和半精铣上底面两个工步 a. 粗铣上底面 （1）切削用量 本工步为粗铣上底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀，所有过程同工序（3）。 fz=0.28mm/z fMz=200mm/min n=65r/min V=0.34m/s (2)基本时间Tf =7.2sb.半精铣上底面 （1）切削用量 本工步为半精铣上底面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀直径d=100mm，宽度L=16mm，齿数z=16，机床选用X51 型立式铣床。.确定每齿进给量 fz 本工步要求保证的表面粗糙度 Ra6.3 m,根据表 5-144，每转进给量fr=1.2-2.7mm/r,取fr=2.0mm/r,则fz=2.0/16=0.125mm/z。 .选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表 5-149）。 .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 =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.125mm/z ，ae=16mm ，z=12 ，d=100mm ，kv=1.0 带入公式得V= =29.58m/min=0.49m/sn=94.16r/min根据X51 型立式铣床转速表（表5-72），选择n=80r/min，则实际切削速度 V=25.13m/s，工作台每分钟进给量为 fMz=0.1251260=90mm/min 根据X51 型立式铣床工作台进给量表（表5-76），选择fMz=90mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.125mm/z。 (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf=)+(13)式中l =20mm l1=2mm l2 =2mm ae=16mm fMz=90mm/min Tf=3. 工序（5）切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为半精铣下底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀，所有过程同工序（4）中半精铣上底面工步 fz=0.125mm/z fMz=90mm/min n=80r/min V=0.49m/s。 (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 36s(计算方法与以上同理)。4. 工序（6）切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为粗铣后端面，所选刀具为圆柱铣刀，铣刀直径 d=63mm，宽度L=50mm，粗齿6,细齿10，根据表5-143 选择铣刀的基本形状，选择前角o=7 ，后角o=12(周齿)，o=8（端齿）。机床选用X51 型立式铣床。.确定每齿进给量fz 根据表5-144，X51 型立式铣床的功率为4.5kw(表 5-74)，工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量 fz=0.10-0.15mm/z。现取 fz=0.12mm/z。 .选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表 5-149） .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 =18 ，qv=0.45 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.3 ，Pv=0.1， m=0.33 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.12mm/z ，ae=50mm ，z=16 ，d=63mm ，kv=1.0 带入公式得 V= 11.45m/min n=57.87r/min(计算方法与以上同理)。根据X51 型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/min，则实际切削速度 V=12.86m/s，工作台每分钟进给量为 fMz=0.31660=288mm/min 根据 X51 型立式铣床工作台进给量表（表 5-76），选择 fMz=280mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.29mm/z。 (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为 Tf=9s( 取l=30mm l1=9mm l2 =3mm ae=16mm fMz=280mm/min。 5. 工序（7）切削用量及基本时间的确定 本道工序分为粗铣和半精铣前端面两个工步 a. 粗铣前端面 （1）切削用量 本工步为粗铣前端面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，铣刀直径 d=80mm，宽度 L=36mm，齿数 10，根据表 5-143 选择铣刀的基本形状，选择前角 0=7 o ，后角o=16(周齿)，o=8（端齿）。机床选用X51 型立式铣床。 .确定每齿进给量fz 根据表5-144，X51 型立式铣床的功率为4.5kw(表 5-74)，工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量 fz=0.04-0.06mm/z。现取 fz=0.05mm/z。 .选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表 5-149） .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 =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 T=180min ，ap=1.0mm ，fz=0.05mm/z ，ae=36mm ，z=10 ，d=80mm ，kv=1.0 带入公式得 V= 6.23 m/min n= 24.79r/min。 根据X51 型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/min，则实际切削速度 V=16.37m/s，工作台每分钟进给量为 fMz=0.051260=30mm/min 根据X51 型立式铣床工作台进给量表（表5-76），选择fMz=30mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.05mm/z。 (2)基本时间 本道工序的基本时间为Tf=76.5s(取l =30mm l1=6.28mm l2=2mm ae=36mm fMz=30mm/min)。 b.半精铣前端面 （1）切削用量 本工步为半精铣前端面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，铣刀直径d=80mm，宽度L=36mm，齿数10，根据表5-143 选择铣刀的基本形状，选择前角o=7，后角o=16(周齿)，o=8（端齿）。机床选用X51 型立式铣床。 .确定每齿进给量 fz 本工步要求保证的表面粗糙度 Ra3.2 m,根据表 5-144，每转进给量fr=0.5-1.2mm/r,取fr=1.0mm/r,则fz=1.0/10=0.1mm/z。 .选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表 5-149） .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： V=4.72m/min=0.079m/s n=18.78r/min 根据X51 型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/min，则实际切削速度 V=16.37m/s，工作台每分钟进给量为 fMz=0.12060=120mm/min 根据 X51 型立式铣床工作台进给量表（表 5-76），选择 fMz=120mm/min，则实际的每齿进给量为fz=0.1mm/z。 (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为Tf=19.2s(取l =30mm l1 =6.28mm l2 =2mm ae=36mm fMz=120mm/min 。 6. 工序（8）切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为半精铣后端面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，所有过程同工序（7）中半精铣前端面工步 fz=0.1mm/z fMz=120mm/min n=65r/min V=0.079m/s (2)基本时间 根据表2-25，本道工序的基本时间为Tf=19.2s(取l =30mm l1 =6.28mm l2 =2mm ae=36mm fMz=120mm/min 。7.工序（9）切削用量及基本时间的确定。 （1）切削用量 本工序为粗镗16孔，所选刀具为YG8 硬质合金镗刀 。a. 确定背吃刀量ap 查金属加工工艺及工装设计表4-71 得双边余量为 mm,故ap0.5mm b.确定进给量f 根据表5-15,当铣刀直径为10mm，ap0.5mm 时，f=0.15mm c.确定切削速度V 按表2-8 计算公式确定： V= 试中 Cv =68.2 z=0.4 x=0.15 y=0.45 m=0.4 T=60min ap =0.5 f=0.15mm k=1 d=16mm V=104.8m/min n=2086r/min (2)确定基本时间 取镗刀主偏角为45 Tf=14s (取l =31mm l1 =2.5mm l2 =4mm l3 =0mm f=0.08 n=2086r/min )8.工序（10）切削用量及基本时间的确定 (1)切削用量 本工序为钻孔，刀具选用莫式锥柄麻花钻，直径为10.5 mm 钻两个通孔，使用切削液。 a. 确定进给量 钻头直径为10.5mm 铸铁HBS 小于200，f 在0.52-0.64 之间，取f=0.6 b.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头的后刀面最大磨损量为0.8mm 耐用度T=35min c.确定切削速度V 由表5-133 查得 V=13m/min n= 算得n=394r/min(2)基本时间l =58mm l1 =6.25mm l2=3mm n=394r/min 算得 Tf =17s 9.工序（11）切削用量及基本时间的确定 本工序为半精镗16 孔，刀具选取YG3X (1) 切削用量 查表4-73 得 ap = 0.1mm f=0.04mm v=2.5m/s 得 n=3000r/min。 (2)基本时间Tf =19s (取l =31mm l1 =2.1mm l2=4mm l3=0mm f=0.04mm n=3000r/min )。10.工序（11）切削用量及基本时间的确定 本工序为精镗16孔 同工序(9)得 查表ap=0.06mm f=0.02mm v=2.5m/s n=3000r/min 得Tf =38s (取l =31mm l1 =2.08mm l2=4mm l3 =0mm f=0.02mm n=3000r/min)。七、夹具设计本夹具是工序（11）用精镗16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 工件以下底面和两孔为定位基准，采用支承板、定位短销和削边销组合定位方案，支承板限制3 个自由度，定位