牛头刨床推动架设计说明书.doc

长沙学院课程设计 第 页第1章 零件的分析1.1 计算生产纲领，确定生产类型所给任务的零件（ 如附图一 ）是牛头刨床上的一个推动架。现假定该机器年产量为6000件/年。且每台机器中仅有一件，若取其备品率为5%，机械加工废品率为2%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+5%+2% )件/年=6420件/年。由上式可知，该零件的年产量为6420件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为单件大批量生产。 图 一 1.2. 零件的作用本设计任务给定的零件是牛头刨床上的推动架，是牛头刨床进给机构中是零件32孔装工件台进给丝杠，靠近32孔左端处装一棘轮（与32孔轴线）。在棘轮上方，即16孔（与32孔轴线垂直）处装一棘爪，把运动传到轴上并使轴单向旋转。 16孔通过销和杠杆连接，从电动机传来的旋转运动通过偏心轮，同时在杠杆的作用下推动架绕32轴心线摆动，同时，棘爪拨动棘轮，使杠杆转动，实现工作台的自动进给。其运动原理如图二。牛头刨创滑动板丝杠棘轮推动架推动架 图 二 1.3. 零件的工艺性分析和零件图的审查该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程，需要有较高的垂直度，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。推动架有三组加工表面，两组之间有垂直度的要求。现在分述如下：（1）以32为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个32的孔及其倒角，一个滴油孔和一个油槽及其两个端面，其中32.，孔及其端面为主要加工表面。（2）以16孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个16的孔及其倒角，一个M8-6H的螺纹孔。（3）以16为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个16的孔深度为24一个10的 孔以及一个宽度为6，深度为9.5的槽。其中16孔轴线与32孔的轴线有个垂直度的要求。有以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先对其中一组表面进行加工，然后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度的要求。 第2章 工艺规程设计2.1. 选择毛坯推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。由于零件的结构简单，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济的考虑，最好用砂型铸造的方法。毛坯如下 图三2.2. 定位基准的选择本零件是有精度较高要求的孔的零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。粗基准的选择：通过对零件的分析，选取50尺寸右侧外壁为粗基准，对32孔进行加工。见图二精基准的选择：精基准主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算，选择孔32及其端面为精基准进行加工。如下图三 图 三2.3.零件加工方法的选择本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面、内孔、槽、油槽、圆角等，其加工方法如下：（1）32孔左端面：是重要表面，有粗糙度要求，也是定位基准面，先用铣刀进行粗加工，再精加工以达要求。（2）32孔右端面：是重要表面，由于零件形状不能有车削，也考虑用铣刀进行粗精加工以达要求。（3）32孔：是重要表面，可通过钻孔扩孔再镗孔加工达到要求。（4）16孔：表面粗糙度为3.2为重要表面,可钻孔扩孔铰孔以达到要求。（5）16孔两端面：不是重要表面，表面粗糙度R25，只要铸造完，再对其进行粗加工即可。（6）上端10孔：表面粗糙度R12.5，不是重要表面,只需钻孔加工即可（7）上端16孔：表面粗糙度R3.2，为重要表面，由于零件形状关系,考虑对其不便加工原因，可选择从上端10孔进入用镗床进行镗孔。（8）上端宽6深9.5的槽:不是重要表面,粗糙度要求为R12.5，用铣刀粗加工即可。（9）32孔内高度为2的油槽：不是重要表面，用钻头进行加工就可达到要求。（10）32孔上的滴油：不是重要表面，只需钻孔即可。（11）圆角：只有R1的圆角，可用立铣刀周铣出圆角。2.4.工艺路线的制订由于是单件大批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。2.4.1工艺加工方案一：工序1：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用组合砂型铸造。工序2：以50尺寸右端为定位粗基准，粗铣50尺寸左端面。工序3：以50尺寸右端为定位粗基准，钻扩32孔。工序4：以50尺寸右端为定位粗基准，加工32孔内R=3的油槽。工序5：以50尺寸右端为定位粗基准，钻扩铰下方16孔及倒角。工序6：以50尺寸左端为定位半精基准，粗铣32孔右端面。工序7：以50尺寸左端为定位半精基准，半精铣32孔右端面。工序8：钻M8螺纹孔及铰螺纹。工序9：钻硝孔,钻16孔，钻10孔，扩16孔，手铰孔。工序10：铣深度为9.5宽为6的槽。工序11：冲箭头。工序12: 终检。2.4.2工艺加工方案二：工序1：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用砂型铸造。工序2：以50尺寸右端为定位粗基准定位，车50尺寸左端面。工序3：以50尺寸右端为定位粗基准，钻扩32孔，先加工至30。工序4：加工30孔内R=3的油槽。工序5：扩30的孔至32。工序5：钻扩铰16孔及倒角。工序6：粗铣32孔右端面。（不到尺寸）工序7：半精铣32孔右端面。工序8：钻32孔内6的油孔。工序9：钻M8螺纹孔及铰螺纹。工序10：钻销孔，钻10的孔，镗16的孔。工序11：铣深度为9.5宽为6的槽。工序12：冲箭头。工序13：终检。2.4.3工艺方案的比较与分析。上述两个工艺方案的不同之处在与：在加工上端16孔时用的加工方法不同，考虑到加工的方便性和加工的合格度，我们选取了第二种加工方案中的加工方法。经过在分析和修改，我们最终确定的加工方案如下：工序1：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用砂型铸造。工序2：时效处理。工序3：以50尺寸右端为定位粗基准定位，车50尺寸左端面。选择CA6140车床进行车削加工。车端面并倒角。工序4：以50尺寸右端为定位粗基准，钻扩32孔，先加工至30。选择CA6140车床进行钻削加工。工序5：取出工件用R=3的毡子加工孔内R=3的油槽。工序6：加工30的孔至32，定位和车床选择如前。工序7：粗铣32孔右端面。（不到尺寸），采用专用夹具和X62W型万能卧铣床。工序8：半精铣32孔右端面。使其粗糙度达到要求。工序9：钻扩铰16孔及倒角。以32孔和其右端面定位，选择Z535立式钻床进行加工。工序10：钻32孔内6的油孔，选用Z535立式钻床及专用夹具。工序11：钻M8螺纹孔及铰螺纹。选用Z535立式钻床及专用夹具，以两孔一面定位（32孔和16孔和一个端面。）工序12：钻销孔，钻10的孔，镗16的孔。选用Z535立式钻床及专用夹具，也以两孔一面定位。工序13：铣深度为9.5宽为6的槽。选用立式铣床。工序14：冲箭头。工序15：终检。2.5.工艺方案的经济技术比较本零件为推动架，主要涉及几个孔和面的加工工艺，而且对孔的加工精度要求不是很高，最高也只是达到R=3.2，由于工件的结构较复杂，用车床或刨床加工的话会给加工带来很大的困难，给工人增加很大的工作难度，如果用镗床来镗孔，也是可以的，因此在加工时我们尽量选用了普通钻床进行加工，也可以达到指定的要求。2.6.加工设备和工艺装备的选择2.6.1机床的选择（a)工序3，4，6用的是CA6140型普通车床，分别进行粗车,半精车端面。和钻扩铰32的孔.（b）工序和工序是铣平面工序，分别是粗铣和半精铣。使用X62W型万能卧铣床即可。（c）工序9, 工序10，工序11和工序12加工一个32孔， 1个10孔，一个16孔，一个6的孔采用花盘或螺栓加紧，在立式钻床即可。可选用Z535型立式钻床。2.6.2选择夹具本零件结构比较简单，故加紧定位方案比较简单，可采用典型夹具进行加紧，可采用类似与一面两孔定位方案，用长销定位代替另外的一孔。2.6.3 选择刀具(a) 在工序7和工序8铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。(b) 钻孔有32, 16,10三种孔，需要留一定的加工余量，可用18, 12麻花钻直接钻出来。(c)对于16的孔要用机用普通绞刀进行加工。(d) 镗孔需要镗一种孔16,有粗镗和精镗，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。2.6.4选择量具（a）由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.027mm，选用分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.002mm，显然满足要求。（b）选择内孔的量具：此零件对孔的精度要求较高，其中例如16孔的下偏差要求在0.029之内，故可选用分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺，满足测量精度的要求。工序加工尺寸尺寸公差使用量具450.17分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺20-分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺3320.027分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺160.029100.1分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。2.7.机械加工余量、工序尺寸和公差及切削用量的确定2.7.1毛坯“推动架”零件材料为HT200，生产类型为大量生产，采用铸造生产毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）50外圆表面的长度，考虑加工长度为45mm，表面粗糙度要求为R=6.3只需进行粗铣再半精铣即可。现直接取加工余量为5mm,即2Z=10，毛坯长度为55mm。（2）32孔毛坯为实心，不铸出孔，32孔的精度要求界与IT8-IT9之间，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为钻孔：18mm钻孔：30mm 2Z=12mm扩孔：32mm 2Z=2mm（3）10孔毛坯为实心，不铸出孔，32孔的精度要求界与IT8-IT9之间，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为钻孔：9mm扩孔：10mm 2Z=1mm(4) 16孔毛坯为实心，不铸出孔，32孔的精度要求界与IT8-IT9之间，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为钻孔：14mm扩孔：15.75mm 2Z=1.75mm绞孔：16mm 2Z=0.25mm(5) 6孔毛坯为实心，不铸出孔，6孔的精度要求很低，只要直接钻孔。钻孔：6mm2.7.2确定工序10的切削用量(1)钻孔6。确定进给量f，根据切削手册表2.7，d=6时，f=0.610.75mm/r,由于l/d=20/14=1.6，修正系数kf=1,则f=(0.610.75)*1=0.610.75 mm/r根据Z535机床说明书，现取f=0.70。切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度在1417m/min.现取15m/min所以 ns=1000vc/dw=356.9（r/min）根据机床说明书，取ns=275r/min，故实际切削速度的为Vc=11.4m/min第3章 专 用 夹 具 设 计为了提高提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要专门设计专用夹具。 经过选择和比较，决定设计第10道工序钻6孔的钻床夹具。本夹具将用于Z535立式机床。刀具为高速钢麻花钻。3.1.问题的提出 本夹具主要用来钻6的孔，这个孔技术要求比较低。但加工本道工序时，16mm孔尚未加工，本工序加工时要考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。3.2.夹具设计3.2.1定位基准的选择。由零件图可知，可考虑采用类似与一面两孔的定位方案来进行定位，其中用一个活动V型块代替另一个孔。夹具利用两螺栓夹紧卡住固定工件，方便装夹卸下，节约劳动力和提高生产效率。夹紧时拧紧上螺母就直接固定工件，取出工件只需拧开上螺栓，而螺杆有阶梯防止卸下的时候螺杆掉下。3.2.2切削力及加紧力的计算。刀具：高速钢麻花钻，钻刀直径为6，则 F= (查切削手册) 其中CF=390 Z F=1.0 Y F=0.8 K F=1.33 do=14 mm f=0.72 mm/r(查切削手册和机械制造工艺学)则=3904.72.1.335839N安全系数：K=式中：基本安全系数，1.5； 加工性质系数，1.1； 刀具钝化系数，1.1； 断续切削系数，1.1。在计算切削力时必须考虑安全系数，查相关手册可得安全系数为. .所以力.58399873.5其应力为（.）9873.5.64.3（铸铁强度为）转矩：9.81CF do fy.40.15.8.m夹紧螺栓足够力了。3.2.3 定位误差的分析钻孔的垂直度由底座凸台来保证孔的轴线的误差由一面和心轴定位。=arctan(D1max-d1min+D2max-d2min)/2L式中 定位误差；工件与圆柱销和菱形销配合时的最大直径；夹具上菱形销与圆柱销的最小直径；L两孔中心距。 将数值带入得，=32=30将数值代入公式得=6因为孔的形位公差要求较宽松，尽管误差存在，但影响较小，可以忽略不计，且油孔精度要求很低，故满足要求3.2.4钻套的选择假定该元件大批量生产，有资料1表9-1查得，应选用快换钻套（JB/T8045.2-1999）便于钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。钻套高度H=（12.5）d=（12.5）*6=(615)mm 取其值为12 mm结 论为期两周的机械制造工艺及专用夹具设计很快就结束了，回想自己刚刚拿到题目的茫然到现在眼前这一大堆设计成果，心里还是很有成就感。当初自己看见推动架这个题目，说是在的，我之前都没有听说过这个零件，更没有见过是个什么样子，心里也暗自着急，为这次的设计，也为自己的学业。好在自己有着不服输的性格，一遍遍的看着老师给我们的题目，看那个零件的PRO/E图，和我们一组5个人慢慢按照设计手册，照着题目一步一步，竟然有了点眉目，在这里也不得不佩服我们组的罗意，平时看他学习不是很认真的样子，其实专业知识很扎实，做起设计来也比我们都快，我们有很多的问题自己解决不了都是问他。这时候自己也在责备自己为什么都是一样的上课，一样的老师自己学的东西就比别人少。 还好是一个团队，正是这样，个人知识问题也就不是问题了，我们五个人经常在一起讨论，互相交换意见，把自己不懂的都说出来，大家一起讨论，问题就迎刃而解了，像以往的设计实习一样，又一次感觉到了团队的力量。还有就是这次设计，用到了我们大学以来几乎所学过的机械基础的课程，画法几何，互换性，机械原理，金属切割原理与刀具以及刚学过的机械制造工艺学。总之这次设计就像一条线，把这些课程都串联起来，让我们很好的复习了以前的知识，也为以后毕业设计打下坚实的基础。参 考 文 献 1 陆剑中 孙家宁 主编，金属切削原理与刀具（第四版）（M），北京：机械工业出版社， 20082 纪名刚 陈国定 主编，机械设计（第八版）（M），北京：高等教育出版社 ，20063 李洪 主编，机械加工工艺手册（M），北京：北京出版社，19904 朱冬梅 胥北澜 主编，画法几何及机械制图（M），北京：高等教育出版社，20005 王先逵 主编，机械制造工艺学（M），北京：机械工业出版社 ，20066 李益民 主编，机械制造工艺设计简明手册（M），北京：机械工业出版社 ，9997 张学政 、李家枢 主编，金属