08级课程设计说明书(参考)

机械制造基础机械制造基础课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 CA6140 车床床尾顶尖套筒零件机械加工工艺规程及夹具设计车床床尾顶尖套筒零件机械加工工艺规程及夹具设计 院 系 院 系 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 教师职称 教师职称 起止时间 起止时间 目录目录 1 绪论 3 1 1 设计的目的 3 1 2 设计的内容及步骤 3 1 2 1 工艺规程的设计 3 1 2 2 专用夹具设计 3 2 机械加工工艺规程的制定 4 2 1 零件的工艺分析 4 2 1 1 尺寸精度 4 2 1 2 表面粗糙度 4 2 1 3 热处理 4 2 2 毛坯的制造方式 4 2 2 1 零件的生产纲领 4 2 2 2 毛坯材料及制造方法 4 2 3 机械加工余量的确定 5 3 拟订零件机械加工工艺路线 5 3 1 制定工艺路线 5 3 2 基准的选择 6 3 3 机床及工 夹 量 刃具 6 3 4 加工余量 工序尺寸及公差的计算 7 4 夹具设计 8 4 1 设计夹具目的 8 4 2 设计夹具体 8 参考文献 9 1 1 1 绪论绪论 1 11 1 设计的目的设计的目的 能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识 正确的解决一个 零件在加工中的定位 夹紧以及合理制定工艺规程等问题的方法 培养分析问题和解决 问题的能力 通过对零件某道工序的夹具的设计夹具的训练 提高结构设计的能力 本 次设计也是理论联系实践的过程 并学会用手册 资料等 增加解决工程实际问题的独 立工作能力 1 21 2 设计的内容及步骤设计的内容及步骤 1 2 11 2 1 工艺规程的设计工艺规程的设计 1 对零件进行工艺分析 1 对零件机器结构中的作用及零件图上技术要求进行分析 2 对零件主要加工表面尺寸 形状及相对位置精度 表面粗糙度及主要技术条件 进行分析 3 对零件的材质 热处理及工艺性进行分析 通过以上分析 以便在工艺过程中 切实加以保证 2 选择毛坯的制造方式 绘制零件毛坯综合示意图 选择毛坯应以生产批量的大小来确定 跟据批量大小的生产规模决定毛坯形式及制 造方法 根据有关资料确定各个加工表面的总余量 并把各余量加在零件图各有关位置 上 在毛坯图上标出相关尺寸 3 制定零件的机械加工工艺路线 1 制定工艺路线 在对零件和毛坯进行分析的基础上制定零件的加工工艺 它包 括确定加工方法 确定安排加工顺序 确定定位夹紧方法 以及安排热处理 检验以及 其他辅助工序等 2 选择定位基准 合理选定各工序的定位基准 当工序定位基准与设计基准不重 合时 需要对它的工序尺寸进行换算 3 选择机床及夹具 刀具 量具 机床设备及工艺装备的选用应当既要保证加工 质量 还要经济合理 4 加工余量及工序间尺寸与公差的确定 根据工艺路线的安排 计算相关加工余 量 5 绘制零件的机械加工工艺过程卡片 及工序卡片 1 2 21 2 2 专用夹具设计专用夹具设计 在该加工过程中需要设计铣凸壁专用夹具 夹具结构设计的方法和步骤 1 确定夹具设计方案 绘制结构原理图 确定夹具设计方案应遵循几个原则 1 保证工序加工精度和技术要求 2 结构简单 制造容易 2 3 造作方便 省力安全 4 满足零件在生产中高效低成本 确定夹具设计方案的主要内容为 1 确定工件的定位方案 2 确定刀具的对刀或引导方式 3 确定刀具的夹紧方案 4 确定夹具其他组成部分的结构形式 5 确定夹具体 2 选择定位原件 计算定位误差 在确定设计方案的基础上 应按照加工精度的高低 根据六点定位原理 约束自由 度的数目以及确定所需的定位元件 选择好定位原件后 应计算定位误差 3 计算夹紧力 决定夹紧机构及其主要尺寸 夹紧是按照静力平衡条件 从具体定位夹紧力方案和切削条件出发进行分析 主要 根据切削力决定理论夹紧力 计算出夹紧力后 根据所确定的加紧机构决定其主要尺寸 4 绘制夹具装配图 1 要求夹具装配图按照比例绘制 2 要有必要的视图和剖面图 5 在装配图上标注各部位尺寸 公差配合和技术条件参考 机床夹具设计 或其他 有关手册 2 机械加工工艺规程的制定 2 12 1 零件的工艺分析零件的工艺分析 2 1 12 1 1 尺寸精度尺寸精度 14mm 8mm 都是配合尺寸 要求有较高的尺寸精度 尺寸精度都为 IT7 级公差 2 1 22 1 2 表面粗糙度表面粗糙度 配合面表面粗糙度要求较高 左端面的粗糙度为 Ra3 2um 14mm 孔的粗糙度为 Ra12 5um 锥孔的粗糙度为 12 5 2 1 32 1 3 热处理热处理 对锻件进行调质处理 2 22 2 毛坯的制造方式毛坯的制造方式 2 2 12 2 1 零件的生产纲领零件的生产纲领 生产类型为大批生产 2 2 22 2 2 毛坯材料及制造方法毛坯材料及制造方法 顶尖套筒的毛坯选择与其材料 结构 尺寸及生产批量有关 该零件材料为 45 钢 3 考虑到车床在车销外圆工作中要经常正 反向旋转 该零件在工作过程中则经常承受交 变载荷及冲击性载荷 因此应该选用锻件 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件工作 可靠 由于零件年产量为 10000 件 属批量生产 而且零件的轮廓尺寸不大 故可采用 模锻成形 这从提高生产率 保证加工精度上考虑 也是应该的 大批量生产时 常采 用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造方法 既可节约用材又可提高毛坯的精度及生产率 冷挤压的加工方法适用于小型零件 而且结构简单 非合金钢 合金钢 有色金属 大 批生产 加工公差等级为 6 7 级 表面粗超度为 0 8 1 6 毛坯公差尺寸为 0 02 0 05 生产率高 用于精度较高的小零件 需要机械加工 因此考虑到零件是成批生产 而且轴向尺寸变化不大 且尺寸较小 该零件起支撑 作用 所以选用 45 钢 直径为78mm 的棒料 采用锻造的方法 2 2 加工余量的确定加工余量的确定 由于要加工的零件外圆尺寸为 74mm 且要经过粗车半精车才能到技术要求 因此要 留够粗车半精车的余量 查 金属机械加工工艺人员手册 知 74mm 外圆加工余量为 4mm 17mm 两端面的加工余量为 4mm 3 3 拟订零件机械加工工艺路线拟订零件机械加工工艺路线 3 13 1 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段 选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据 主要是加工面的尺寸精度 形状精度 表面粗超度 并综合考虑各方面工艺因素的影响 一般是根据主要表面的后 再确定其它次要表面的加工方法 在各表面的加工方法选定以后 就需要进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的 大致顺序 以定位基准面的加工为主线 妥善安排热处理工序及其他辅助工序 车床尾座顶尖套的加工工艺路线一般是先下料 再进行外圆的加工 还包括端 面及钻孔等 按照先加工基准面及先粗后精的原则 参照顶尖套筒的工艺路线 结 合生产条件和大批生产的生产纲领 初步拟订顶尖套筒工艺过程 1 下料 2 以外圆中心孔定位 粗车外圆 车中心孔 3 粗车另一端面 4 调质 5 半精车外圆 6 做钻模板 钻孔 7 钻其他孔 8 锪孔 9 攻螺纹 10 粗铣 精铣左端面 铣凸壁及各端面 11 以中心孔定位 粗 精铣键槽及油槽 12 检验 13 入库 4 3 2 3 2 基准的选择基准的选择 1 选择定位基准 工件的加工部位和各表面相对位置的准确性 取决于工件在机床上相对刀具位置的 准确性 也就是取决于工件在夹具中定位的准确性 定位的准确与否 又与定位基准选 择的好坏直接相关 因此定位基准选择合理与否不仅影响到零件的加工位置精度 而且 对工件各表面加工顺序也有很大影响 首先考虑保证空间位置精度 再考虑保证尺寸精 度 其次应尽量选择零件的主要表面为定位基准 因为主要表面是决定该零件其它表面 的基准 选主要表面为定位基准可使设计基准与定位基准重合 最后 定位基准应有利 于夹紧 在加工过程中稳定可靠 2 选择粗基准 本零件首先要进行外圆的粗车和平端面 以外圆为粗基准是合理的 在粗车外圆和 端面后 加工直径为31mm 的孔 3 精基准的选择 该零件对于外圆和孔的同轴度要求很高 因此为了保证它们的位置精度要求 选择 已经加工过的孔作为精加工的基准 以定位销作为定位元件 以此来保证它们的位置精 度 3 33 3 机床及工 夹 量 刃具机床及工 夹 量 刃具 a 粗车和精车 工序的工步数不多 成批生产不要求很高的生产率 故选用卧式车 床就能满足要求 本零件外廓尺寸不大 精度要求不是很高 选用最常用的 CA6140 型普 通车床即可 b 钻孔 由于加工的零件外廓尺寸不大 又是回转体 故用 Z550 立式钻床 c 切断 车端面 选用 CA6140 车床 d 凸壁是用铣刀粗铣及精铣 应选用立式铣床 考虑本零件属成批生产 所选机床 使用范围较广为宜 故选常用的 X5012 型铣床能满足加工要求 2 选择夹具 以上工序中本零件除粗铣及精铣凸壁等工序需要专用夹具外 其它各工序使用通用 夹具即可 车床工序用三爪自定心卡盘 3 选择刀具 根据不同的工序选择刀具 在车床上加工时一般都选用硬质合金车刀和镗刀 加工钢质类零件采用 YT 类硬质 合金 粗加工用 YT15 半精加工 YT15 精加工用 YT30 为提高生产率及经济性可以使用 转位车刀 4 选择量具 本零件属于成批生产 一般情况下尽量选用通用量具 根据零件表面的精度要求 尺寸和形状特点 参考有关资料 选择量具的方法有两种 一是按计量器具的不确定度 选择 二是按计量器具的测量方法极限误差选择 a 选择各外圆加工面的量具 加工外圆 74mm 按计量器具的不确定择量具 该 尺寸公差为 0 07 按工艺人员手册 计量器具不确定度允许值 选择测量范围为 50 75 分度值为 0 02 的游标卡尺 b 选择加工孔用量具 锥孔及 9mm 14mm 尺寸的孔经钻孔 锪孔两次加工 钻孔至 9mm 锪孔至 14mm 按计量器具的测量极限误差选择其量具 钻孔 9mm 公差等级为 IT11 有参考资料选读数值 0 01mm 的内径千分尺即可 5 3 43 4 加工余量 工序尺寸及公差的计算加工余量 工序尺寸及公差的计算 序 号工序 加工余量 mm 加工等级 工序公差 mm 1 车端面 2 0IT91 1 2 粗车外圆 2 0IT121 4 3 钻孔 2 0 IT10 IT11 1 4 12 的凸壁 工序名称 工序余量 mm 工序公差 mm 工序基本尺寸 mm 工序尺寸和偏差 mm 粗铣 3 0IT11 0 021 9 9 0 030 0 精铣 0 02 IT9 0 12 12 12 0 012 0 确立切削用量及基本工时 1 车端面 首先将大断面用切断刀切断 留出余量 2mm 加工余量为 Z 2mm 切削速度为20 min c Vm 127 4 minnr 查 选用主轴转速为 n 130r min 机 工作台进给量 V f Z n 0 15 2 130 39 mm min fz机 基本工时 t 0 59 min 100 2039 2 钻 9mm 孔 选择 9mm 的高速钢锥柄麻花钻 由 机械制造技术基础课程设计指导教程 查得0 17 fmm r 机 6 23 min c Vm 查 n 813 r min 914 3 231000 按机床选取 n 800 r min n 10 05 r min cj 1000 800414 3 基本工时 12 4343 0 31 min 960 0 17 lll t n f 机机 锪 14mm 孔 选择 14mm 的铰刀 0 6 fmm r 机 n 147 r min 1414 3 61000 按机床选取min 140rnj min 72 5 1000 1401314 3 mvcj 基本工时 min122 0 6 0140 232 5 t 4 4 夹具设计夹具设计 4 14 1 设计夹具目的设计夹具目的 机床夹具是在切削加工中 用以准确的确定工件位置 并将其牢固的加紧的工艺装 备 它可靠的保证工件的加工精度 提高加工效率 减轻劳动强度 充分发挥机床的工 艺性能 为了提高生产率 对顶尖套凸壁的加工 有必要采用专用夹具来满足生产率及 合理的经济要求 减轻工人劳动强度 4 24 2 设计夹具体设计夹具体 夹具体应能保证夹具的整体刚度和强度 在此前提下 要尽量减轻重量 因此 夹 具体大部分采用铸件 以便能根据需要铸出各种形状的筋条和边框 铣床 磨床等机床 夹具通常是开式或半开式的 以便刀具通过 为了提高夹具制造的工艺性 夹具体很少 做成整体的 而是分成座底立柱 模板等零件 它们之间用螺钉和销钉进行联接定位 因为设计的是铣凸壁时的夹具体 所以选择用支撑板和定位销 削边销定位 用压板夹紧 限制 5 个自由度 7 参考文献参考文献 1 吴圣庄主编 金属切削机床