机械制造课设

机械制造工机械制造工艺学艺学 课课 程程 设设 计计 我们这次机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学 含机床夹具设计 和大 部分专业课 并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节 这次设计使我们能综合运用 机械制造工艺学中的基本理论 并结合生产实习中学到的实践知识 独立的分析和解决工艺 问题 初步具备了设计一个中等复杂程度零件 钻床主轴 的工艺规程的能力和运用夹具设 计的基本原理和方法 拟订夹具设计方案 完成夹具结构设计的能力 也是熟悉和运用有关 手册 图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会 为今后的毕业设计及未 来从事的工作大下良好的基础 一 零件的分析 一 零件的作用 轴类零件的功用为支传动零件 齿轮 皮带轮 传递扭矩 承受载荷 以及保证在主轴 上的工件 或刀具 具有一定的回转精度 钻床主轴为阶梯轴 按长度与直径比例可分为挠性轴 工件在钻床上加工时 工件不动 主运动为主轴的旋转 主轴的旋转精度要求较高 二 零件的工艺分析 1 钻床的主轴的结构比较复杂 又属于细长轴类零件 其刚性较差 因此所有表面加 工 半精加工和精加工三次 而且工序分得很细 这样经过多次加工以后 逐次减 小了零件的变形误差 2 安排足够的热处理工序 保证清除零件的内应力 减小零件变形的手段 3 为保证支撑轴和锥孔的同轴度 加工过程中 配用锥堵夹外圆和锥孔的加工能达到 圆跳动误差为 0 015mm 4 在磨削莫氏 4 号锥孔时 利用基准轴径 A 作为支撑部位用基准轴径 B 工件 保证 了锥孔与基准的同轴度 5 无论车削还是磨削 工件夹紧力要适中 在保证工件无轴向串动的条件下 应尽量 减小夹紧力 避免工件产生弯曲变形 特别是在最后精车 精磨时 二 确定毛坯 画毛坯零件合图 根据零件材料确定毛坯为锻件 由已知条件可知 生产为中批生产 查相关资料知毛 坯采用模锻 为消除残余应力 模锻后应正火处理 此为毛坯预备性热处理 参考文献知该锻件的尺寸公差等级为 F 取加工余量大端 a 14 小端 a 12 三 工艺规程设计 一 定位基准的选择 轴类加工中 为了保证各主要表面的相互位置精度 选择定位基准应尽量可能夹其与装 配基准重合和侠各工序的基准统一 并且考虑在一次安装尽可能加工出较多表面 车床 主轴的装配是前后两个支撑轴颈面 为保证长盘定位面和前锥孔与支撑轴颈为粗基准 在加工过程中 应采用互为基准方法 即基准的转换方法 对于精基准而言 应采用 轴两端的顶尖孔作为基准面 二 制定工艺路线 工艺路线的确定 经考虑拟定了以下两个可行的工艺方案 方案一方案一 工序 1 自由锻 工序 2 正火 工序 3 粗车大端面 钻中心孔 顶大端中心孔 车大端外圆 70 mm 倒头车 EF 处至尺寸 40mm 工序 4 夹大端 上中心架 托 EF 处 车小端面 钻中心孔 粗车小端外圆各部 工序 5 半精车小端外圆 EF 长 40mm 工序 6 半精车小端面 修研中心孔 加工小端外圆各部尺寸 工序 7 半精车 70mm 端面和外圆 钻孔及精车莫氏 4 号圆锥孔 工序 8 夹大端 顶小端 半精车小端各部外圆 工序 9 用分度头夹大端顶小端 铣两长孔 至图样要求 工序 10 夹大端顶小端 精车小端各段外圆 倒角 工序 11 夹小端 精车 mm 倒角 精车莫氏 号锥孔 倒角 工序 12 分度头夹大端 顶小端 粗铣 半精铣花键 工序 13 夹小端 顶大端 粗磨各段外圆 工序 14 夹大端 顶小端 车削螺纹 h 至图样要求 工序 15 修研两端中心孔 采用两中心孔定位加紧工件 半精磨各段外圆尺寸 精磨 花键至图样要求 精磨轴外圆各部尺寸至图样要求 工序 16 涂油入库 方案二方案二 工序 1 自由锻 工序 2 正火 工序 3 小端插入主轴孔 夹小端 粗车大端面 钻中心孔 A6 3 夹小端端部 顶大端中心孔 车大端外圆 70 mm 留加工余量 5mm 倒头车 32mm 处至尺寸 40mm 工序 4 夹大端 上中心架 托 40mm 处 车小端面 钻中心孔 A6 3 总长留加工余量 17mm 中心孔工艺凸台 粗车小端外圆各部留加工余量 5mm 照顾大端长 138 mm 留加工余量 2mm 钻小端中心孔后 改夹大端顶小端中心孔 工序 5 调质处理 28 32HRC 工序 6 夹大端 顶小端 半精车小端外圆 32mm 至 35mm 长 40mm 工序 7 夹大端 中心架托 35 处 半精车小端面 修研中心孔 夹大端顶小端 去掉中心架 加工小端外圆各部尺寸 留加工余量 3mm 工序 8 夹小端 托 40mm 处 半精车 70mm 端面和外圆 总长 1045mm 其中有工艺凸 台 15mm 外圆留加工余量 1 5mm 钻孔及精车莫氏 4 号圆锥孔 留余量 1 5 2 5mm 工序 9 夹大端 顶小端 半精车小端各部外圆 留加工余量 mm 工序 10 划 mm mm 及 mm mm 长孔线 工序 11 用分度头夹大端顶小端 铣两长孔 至图样要求 工序 12 对 mm mm 处 进行局部淬火 硬度 工序 13 夹大端顶小端 精车小端各段外圆 倒角 留磨削加工余量 mm 工序 14 夹小端 中心架托 mm 精车 mm 倒角 留磨削加工余量 mm 中心架改托 mm 处 精车莫氏 号锥孔 倒角 留磨削加工余量 mm 工序 15 分度头夹大端 顶小端 粗铣 半精铣花键 留磨削余量 mm 工序 16 夹小端 顶大端 粗磨各段外圆 留精磨余量 mm 工序 17 夹小端 中心架托大端 mm 处 粗磨锥孔 留磨削余量 mm 装锥 堵 工序 18 夹大端 顶小端 车削螺纹 h 至图样要求 工序 19 时效处理 消除机械加工内应力 工序 20 修研两端中心孔 采用两中心孔定位加紧工件 半精磨各段外圆尺寸 留精 磨余量 mm 工序 21 精磨花键至图样要求 工序 22 采用两中心孔定位装夹工件 精磨轴外圆各部尺寸至图样要求 工序 23 取出左端 大头 锥堵 工序 24 夹小端用中心托 基准轴径 mm 以 基准轴径 mm 找正 精磨 莫氏 号圆锥孔及端面至图样要求 工序 25 夹大端 托小端 mm 轴径 车掉小端工艺凸台 保图样尺寸 mm 工序 26 检查各部尺寸及精度 工序 27 涂油入库 工艺方案的取舍 需从它们的加工质量 生产效率和经济性三个方面进行综合对比分析 方案二优于方案一 方案二加工工序较全面 四四 选择加工设备及刀 夹 量具选择加工设备及刀 夹 量具 由于生产类型为中批生产 加设设备以通用机床为主 生产方式为通用机床加辅助夹 具为主 工件在各机床上的装卸及及各机床的传送均由人工完成 1 粗车 半精车轴的外圆 钻中心孔 车莫氏锥孔 倒角 车螺纹均采用车床 C6163 2 铣两长孔采用 X53K 分度头 粗铣 半精铣花键采用 XA6132 铣床 3 工艺过程中的磨削过程 粗磨 精磨轴各段外圆采用 M1432 磨床 4 粗 精磨锥孔采用内圆磨床 M2120 5 夹具选择 加工轴类零件均采用机床辅助夹具 无专用夹具 量具 采用游标卡尺 千分尺等其他专用量具 五五 加工工序设计加工工序设计 一 一 车削小端车削小端 BC CD DE EF 的外圆的外圆 1 C6136 卧式车床 加工余量 a 12 加工表面粗糙度6 3 m a R 2 选用刀具 据 3 表 8 2 29 选用刀杆尺寸 H B 25 16mm 硬质合金刀片 根据表 8 2 29 查出刀片厚度为 84mm 粗加工选用刀片牌号 Y75 3 选用粗车车削用量 确定车削深度 粗加工 4mm p a 确定进给量 f 0 5mm r 确定车削耐用度 T 60min 确定车削速度 V 车削功率 查表 8 4 24 得 107m min 6 9kw 0 v mo p 修正系数 1 18 0 92 1 09 表 8 4 13 mv k Z MF k m MP k 0 65 8 4 13 其余修正系数为 1 tv k m tp k 则 107 1 18 0 65 82m min t v 6 9 1 09 0 65 4 89kw mt p 根据计算 min 502 52 8210001000 r d v n 取 n 500r min f 0 5mm r 这时 v 80m min 4 74kw m p 4 选用半精加工车削用量 a 车削深度 1mm p a b 确定进给量 f 取 f 0 3mm r c 确定车削速度 查表 8 4 24 得 160mim 1 3kw 0 v mo p 查出各修正系数为 1 18 0 92 1 09 mv k Z MF k m MP k 故 162 1 18 191m min 0 v 1 3 1 09 1 42kw mo p min 1382 44 19110001000 r d v n 按机床取 n 1400r min 则车削速度 min 194 1000 140044 1000 m dn v 故半精车的车削用量为 1mm f 0 3m min n 1400r min p a 5 选用精车用具 刀具 YG 硬质合金车刀 d 确定车削深度 0 5mm p a e 确定进给量 f 0 1mm r f 确定车削速度 v 车削功率 V 167m min 1 0kw m p 查表 8 4 12 得修正系数 1 18 0 92 1 09 故 mv k Z MF k m MP k 167 1 18 198m min 0 v mo pmin 1529 41 1971000 41 1000 r v 按机床取 n 1500r min 则车削速度 min 193 1000 150041 1000 m dn v 取精车的车削用量为 0 5mm f 0 1mm r v 193m min n 1500r min p a 查表得 加工 BC DE 段的加余量 1 粗车各段 留加工余量是 3mm 2 半精车小端各段外圆 留加工余量是 3mm 3 精车小端各段外圆 留磨削加工余量是 0 8mm 4 半精磨 BC DE 的外圆 留精磨余量 0 3mm 5 精磨 BC DE 的尺寸要求 现就 BC 的进行工序尺寸链的分析 加工表面 加工方法 加工余量 工序尺寸 40K5 精磨 40 40K5 半粗磨 0 3 40 3 40K5 精车 0 8 40 8 40K5 半精车 3 43 40K5 粗车 5 45 40K5 毛坯 12 52 二 工序工序 3 粗车大端粗车大端 AB 及工序及工序 10 精车 工序 精车 工序 12 粗磨 工序粗磨 工序 14 精磨精磨 查文献表 10 6 表 精磨余量为 Z 0 15 mm 粗磨余量为 Z 0 4mm 精车余量为 Z 2 5mm 粗车余量为 Z 7mm 轴 AB 端的基本尺寸 L 138mm 各工步的余量和工序尺寸可列表如下 加工表面 加工方法 余 量 工序尺寸 70 精磨 70 70 粗磨 0 15 70 15 70 精车 0 4 70 4 70 粗车 2 5 72 5 70 毛坯 7 77 参考文献 2 表 6 6 1 C6136 卧式车床 2 选用刀具 据 3 表 8 2 29 选用刀杆尺寸 H B 25 16mm 硬质合金刀片 根据 表 8 2 29 查出刀片厚度为 84mm 粗加工选用刀片牌号 Y75 3 取走刀量 f 0 4mm r 取主轴转速为 300r min 取粗车切削深度 Z 1 5mm 4 相应的切削速度为 v 1 28m s 由文献 2 表 6 6 得车床功率为 10kw 5 校验机床功率 当走刀量 f 0 4mm r 取 n 0 9 查表 6 6 得单位切削功率 P 32 7 10kw mm min 则切削功率 P 4 27kw 10kw 三 车螺纹三 车螺纹hM6 5 136 计算切削速度 计算切削速度由参考文献 3 表 16 1 10 查得 刀具寿命 T 60min 采用高速钢螺纹车刀 规定粗车螺纹时 Z 0 17 过户刀次数 i 4 精车螺纹时 Z 0 08 走刀次数 i 2 则 min 1 mk ytZXT C v v vD m v c 式中 螺距3 0 70 0 11 0 8 11 vvv yXmC 5 1 1 t 则 粗车 精车 又 kvtvMVV kKKK 75 0 kv k1 kv k11 1 tvMV KK 所以粗车螺纹时 min 27 2075 0 11 1 5 117 0 36 8 11 3 07 011 0 mVc 精车螺纹时 min 8 45111 1 5 108 0 36 8 11 3 07 011 0 mVc 确定主轴转速 粗车螺纹时 min 3 179 3614 3 27 2010001000 1 r D V n c 按机床说明书取 n 180r min 实际切削速度 min 43 30mV c 精车螺纹时 min 3 405 3614 3 8 4510001000 2 r D V n c 按机床说明书取 n 400r min 实际速度 v 32 42m min 切削工时 取切入长度 mml3 1 粗车螺纹工时 si nf ll t269min33 4 4 17 0 3 179 330 1 1 精车螺纹工时 si nf ll t122min 3 202 03 0 3 405 330 2 2 四四 钻莫氏钻莫氏 4 号锥孔号锥孔 1 钻孔 98mm mm20 根据手册取钻孔的进给量 rmmf03 0 选用单刃外排屑深孔钻切削速度 v min60m 用插入法求得钻孔的切削速度 mm20 min60mv 由此算出转速为 min955 2014 3 6010001000 r d v n 按机床实际转速 min960rn min288 60 1000 9602014 3 mv 1 精车莫氏 4 号圆锥孔 考虑机床实际进给量 smmf5 0 2 粗磨莫氏 4 号圆锥孔 实际进给量 rmmf2 0 3 精磨莫氏 4 号圆锥孔 实际进给量 rmmf05 0 精车莫氏 4 号圆锥孔 留加工余量 1 5 2 5mm 粗磨莫氏 4 号圆锥孔 留余量 0 3mm 精磨莫氏 4 号圆锥孔及图样要求 五 铣花键五 铣花键 花键长度 其赤侧面粗糙度 所用机床为 XA6132 机床功率 380 lmRZ 25 Z P 其公称尺寸为632266 BDdN 1 选取铣刀类及其参数 根据花键参数 选取高速钢齿槽铣刀 其齿直径 D 100mm 铣 刀厚度 L 18mm 齿数 Z 18 2 选取每齿进给量 根据铣刀结构及其参数 加工性质和铣刀宽度 f a 文献 3 表 选取每齿进给量mm dD az3 2 2632 2 10218 z mm af04 0 3 确定刀具耐用度 T 按文献 2 表确定铣刀耐用度 T 120mm 3218 4 选择切削速度 根据 2 表选取切削速度 按条件v14218 v D 100mm 16mm T 120 min 取 又根10 L 20 Z z mm af04 0 min 45 1 m v 据不同加工条件进行修正计算 按 2 表工件硬度为 156 179HB 时取19218 最后确定 27 1 MV K 1 vv min 15 5727 1 45 m kMV 5 确定铣床主轴转速 n min 91 181 100 15 5710001000 r D v n 根据 XA6132 型铣床说明书 选取 min 190rn 最后确定切削速度为 min 69 59 1000 190100 m v 确定每分钟进给量 f v min 8 1361901804 0 mm nZav ff 确定 118 f v min mm 6 检验机床电动机功率 按 2 表 选取切削功率27218 按公式KWPm1 1 Zm PP 则5 78 01 1 1 1 6 375 所以满足要求 7 计算纵向工作台的工作行程长度 切出长度 21 lllL 2 l 花键长度 则mml380 mmhDhl21 2 1 4100 4 2 1 1 取mmLl404321380 3 2 8 计算机动时间 min54 2060 110 404 N v L t f m 五 铣两长孔五 铣两长孔 加工要求 粗铣 机床 X62W 型立式铣床 刀具 20 可转位立铣刀 齿数 3z 进给量 查资料 按硬质合金端铣刀取小值得每齿进给量 0 2 z fmm 齿 切削速度 表 2 7 22 取 45 75 minvm 60 minvm 确定铣刀转速和工作台进给速度 1000 60 381 min 3 14 50 nr 0 2 3 381229 2 min v fmm 对照 62W 型立式铣床资料 取刀具实际转速 工作台时间进给速度375 minnr 229 2 min v fmm 基本时间 由工艺学知 铣基本时间的计算公式为 12 jv llf 加工长度6 3 5 30b h l 加工要求 粗铣 机床 X62W 型立式铣床 刀具 50 可转位立铣刀 齿数 3z 进给量 查资料 按硬质合金端铣刀取小值得每齿进给量 0 2 z fmm 齿 切削速度 表 2 7 22 取 45 75 minvm 60 minvm 确定铣刀转速和工作台进给速度 1000 60 381 min 3 14 50 nr 0 2 3 381229 2 min v fmm 对照 62W 型立式铣床资料 取刀具实际转速 工作台时间进给速度375 minnr 229 2 min v fmm 基本时间 由工艺学知 铣基本时间的计算公式为 12 jv llf 加工长度min 2353235 21 mmfmmlmml v min285 0 235 3235 T 七 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 八 心得体会 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课 并进了生产实 习的基础上进行的一个环节 这次课程设计能使我们可以综合运用机械制造工艺学中的基本 理论 并结合生产实习中学到的实践知识 独立的分析和解决工艺问题 初步具备了设计一 个中等复杂程度的零件 支架 的工艺规程的能力 也是熟悉和运用有关手册 图表等技术 资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会 为今后的毕业设计及将来从事的事业打下 了良好的基础 九 参考文献 机械制造手册 王宛山 邢敏 辽宁科学技术出版社 2002 典型零件加工生产实例 陈宏钧等 机械工业出版社 2005 实用机械加工工艺手册 陈宏钧主编 机械工业出版社 机械制造工艺学 王先逵 机械工业出版社 工艺过程卡片产品名称 型号零件名称零件图号第一页某 厂 车床钻床主轴机制 031 毛坯 可制 作数 每 台 件 数 材 料 牌 号 45毛坯 种类 锻件毛 坯 尺 寸 11 工艺装备名称及代号时间定额 min 工 序 号 工序内容加工 车间 设备名 称及型 号夹具刀具量具单 件 准 备 1 自由锻游标 卡尺 2正火 3画端面及外形线 做为粗加工的参考尺寸线手工 4小端插入主轴孔 夹小端 粗车大端面 钻中心孔 A6 3 夹小端端部 顶大端中心孔 车大端外圆 70 mm 留加工余量 5mm 倒头车 32mm 处至尺寸 40mm 机加C6163 车床 卡盘顶 尖 普通 车刀 游标 卡尺 5夹大端 上中心架 托 40mm 处 车小端面 钻中心孔 A6 3 总长留加工余量 17mm 中心孔工艺凸台 粗车小端外圆各部留加工余量 5mm 照顾大端长 138 mm 留加工余量 2mm 钻小端中心孔后 改夹大端顶小端中心孔 机加C6163 车床 两顶尖 鸡心卡 爪 普通 车刀 游标 卡尺 直尺 6调质处理 28 32HR手工 7夹大端 顶小端 半精车小端外圆 32mm 至 35mm 长 40mm机加C6163 车床 两顶尖 普通 车刀 游标 卡尺 直尺 8夹大端 中心架托 35 处 半精车小端面 修研中心孔 夹大端顶小端 去掉 中心架 加工小端外圆各部尺寸 留加工余量 3mm 机加C6163 车床 两顶尖 普通 车刀 游标 卡尺 直尺 9夹小端 托 40mm 处 半精车 70mm 端面和外圆 总长 1045m