机械制造工艺学-课程设计

机械制造工艺学课程设计说明书班级:学号:姓名:小组成员：指导教师:目 录工艺课程设计任务书2第一章 轴类零件机械加工工艺规程的编制3 第一节 零件的工艺分析4一、零件用途4二、零件技术要求4三、审查轴零件工艺性4第二节 确定零件的生产类型4第三节 毛坯的种类及制造5 第四节 制造工艺路线一、 定位基面的选择5 二、 轴零件表面加工方法的选择5 三、 制定工艺路线及选择加工设备及工艺装备5 第五节 加工余量及工序尺寸的确定7第六节 切削用量、时间定额计算10第二章 铣平面专用夹具夹具设计12 第一节 轴零件的铣床夹具设计12一、 零件本工序加工要求的分析12二、 拟订定位方案和选择定位元件12三、 确定夹紧方案13四、 定位误差分析13五、 绘制夹具总装图14设计总结14参考文献15工艺课程设计任务书课程名称指导教师汪帮富专 业机械设计及其自动化班 级机械0811设计题目轴的课程设计设计时间设计技术条件及要求设计条件：1、零件图设计要求：1、工序图分析，绘制零件图（一张A4图） 2、确定毛坯，绘制毛坯图 3、选择粗、精基准 4、拟定工艺路线 5、选择机床、夹具、刀具、量具 6、填写工艺过程卡和某道工序的工序卡片（1套） 7、设计铣平面专用夹具，绘制夹具总装图一张（A3图）8、设计说明书一份（包括零件图分析、工艺设计、定位方案确定、定位误差计算等内容）；技术要求：1.除螺纹表面外，其其他表面均为45-50HRC；2.表面处理：发蓝；3.24h7的轴线对M18的轴线的同轴度公差为0.04。第一章 轴类零件机械加工工艺规程编制第一节 零件的工艺分析一、 零件的用途题目所给的零件是一阶梯轴零件（如图1-1）。轴类零件是机械结构中最常见的并用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械装置的使用性能和运动精度。轴类零件工作的主要表面是外圆面，车削是外圆加工最普遍且主要的方法。图1-1轴零件图二、 零件的技术要求该轴（如图1-1）需加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：1. 46、38、32、24h7、18等一组外圆面及两端面2. 以38的轴线对称的平面3. 8、6的孔4. M32、M18的螺纹5. 长、短键槽具体技术要求见表2-1：表2-1 轴零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度Ram形位公差轴外圆面460.16,IT1112.5轴外圆面380.16,IT1112.5轴外圆面320.16,IT1112.5轴外圆面24h70.021,IT73.2同轴度0.04轴外圆面180.11,IT1112.5割环槽3050.16,IT1112.5割环槽2650.13,IT1112.5割环槽2240.084,IT103.2割环槽1540.11,IT1112.5螺纹M320.016,IT66.3螺纹M180.013,IT66.3对称平面260.10.2,IT1112.5孔80.09,IT1112.5孔60.09,IT1112.5短键槽4100.074,IT1112.5长键槽4210.074,IT1112.5三、 审查轴零件的工艺性该零件图样视图正确，但稍有不完整，尺寸、公差也不够详细，故需要先改正零件图再做后续加工。该零件的加工并不复杂，根据技术要求：零件材料为HT200，除螺纹表面，其它表面做热处理达4550HRC，零件最后要做发蓝处理。第二节 确定零件的生产类型 零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。零件的年生产纲领N可按下式计算：N=Qm（1+a）（1+b） N零件的生产纲领（件/年）； Q产品的年产量（台、辆/年）； m每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a备品率，一般取24； b废品率，我们取0.30.7；由于未给出技术条件，故试确定技术要求为：1.生产批量：中、大批量生产。2.废品率0.5%，备品率2%，每日一班。现已知该产品属于轻型机械，根据题目设计条件，确定其生产类型为中、大批生产的轻型零件。第三节 毛坯的种类及制造根据技术要求，毛坯材料采用HT200，故不适宜采用锻件毛坯。因其外形简单，直接采用50200的棒料。毛坯简图见图3-1。图3-1 毛坯简图第四节 制定工艺路线一、 基面的选择轴类零件各表面的设计基准一般是轴的中心线，其加工定位基准最常用的是两中心孔定位。因为该阶梯轴的外圆表面精度要求不高，故采用以下定位方法：1 粗基准的选择。为了提高工件的刚度，采用一夹一顶方式定位，即轴的一端外圆用三爪卡盘夹紧，一端用尾座顶尖顶住中心孔。这样在一个工序中加工所有的外圆表面，即能保证该轴类零件的同轴度要求。（定位示例如图4-1）2 精基准的选择。为了避免基准转换所产生的误差，精加工中仍选用一夹一顶方式定位。图4-1二、 表面加工方法的选择该零件主要加工表面有：外圆面、端面、平面、槽、孔和螺纹，参考教材机械制造技术基础课程设计指导教程P9-P14“经济精度”的选用，加工选择如下：表4-2轴零件各表面加工方案加工表面经济精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案备注46外圆面IT1112.5粗车表1-638外圆面IT1112.5粗车-半精车表1-632外圆面IT1112.5粗车表1-624h7外圆面IT73.2粗车-半精车-精车表1-618外圆面IT1112.5粗车-半精车表1-6割环槽IT1112.5粗车表1-6割环槽IT1112.5粗车表1-6割环槽IT103.2粗车-半精车表1-6割环槽IT1112.5粗车表1-6螺纹M32IT66.3粗车-半精车-精车 表1-10螺纹M18IT66.3粗车-半精车-精车 表1-10对称平面IT1112.5粗铣表1-8孔8IT1112.5钻表1-7孔6IT1112.5钻表1-7短键槽IT1112.5粗铣表1-8长键槽IT1112.5粗铣表1-8三、 制定工艺路按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线如下：工序号工序名称机床设备刀具量具1粗车、半精车轴外圆各个台阶CA614045外圆车刀游标卡尺2钻8孔CA61408直柄麻花钻三用游标卡尺3铣260.1对称平面卧式铣床X6018高速钢直柄立铣刀塞尺、刀形平尺4钻6孔立式钻床Z5256直柄短麻花钻三用游标卡尺5铣长、短键槽立式铣床X50124直柄键槽铣刀塞规6热处理淬火淬火机等7精车24外圆、车M32、M18螺纹、割槽CA614045外圆车刀，螺纹刀，割刀游标卡尺，螺纹塞规8倒角、割断CA6140割刀游标卡尺9发蓝10检验游标卡尺、螺纹塞规表4-3轴工艺路线及设备、工装选用第五节 加工余量和工序尺寸的确定一、工序1粗，半精加工轴的表面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 第1道工序的加工过程分为5个工步：第一个工步： 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，公差等级为IT11，所以保证工序尺寸P1=460+0.16根据表2-16粗车外圆的直径余量为a1=4mm，直接加工至尺寸。第二个工步：1） 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，先粗车圆柱面，保证工序尺2） 寸P2，根据表2-16粗车外圆直径余量为a=5mm。然后半精车圆柱面得到工序尺寸P3，查表2-17加工余量为a1=3mm因为公差等级为IT11，所以P3=380+0.16，P2=P3+a1=410+0.16。第三个工步： 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，表2-16粗车外圆的直径余量为a1=6mm，公差等级为IT11，保证工序尺P4=320+0.16。第四个工步： 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，保证工序尺寸P5公差精度为IT11，根据表2-16粗车外圆直径余量为a=7mm。然后半精车圆柱面得到工序尺寸P6加工余量为a1=3，P5=P6+a1，根据表2-17精车外圆直径余量为a2=1mm。在后面的工序精车外圆面保证工序尺寸，又因为公差精度等级为IT7，所以P7=240+0.021，半精加工时精度等级也为IT7，所以P6=P7+a2=250+0.021则P5=280+0.16。第五个工步： 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，加工直径余量为a=5mm，保证工序尺寸P8，粗车公差精度为IT11，然后半精车，公差等级为IT11，加工直径余量为a1=2mm，直接得到工序尺寸P9=180+0.16则P8=200+0.16 单位（mm）工步工序直径余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车2180.16180+0.16粗车18518+2=200.16200+0.16半精320+5=250.021250+0.021粗车24425+3=280.16280+0.16粗车32628+4=320.16320+0.16半精车332+6=380.16380+0.16粗车38538+3=410.16410+0.16粗车46241+5=460.16460+0.16毛坯46+4=50一、 工序2钻8mm的孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定 由表2-28可查得，钻孔余量Z钻=8mm。查表1-20可依次确定个工序尺寸的加工精度等级，钻：IT11。.根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差分别为，钻：0.09mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔：8+0.090mm工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻孔880.0980+0.09其他工序的加工余量、工序尺寸、公差等级的确定工序3：工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣B面6260.2260.1粗铣A面6320.2320.1工序4：工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻孔660.0960+0.09工序5：工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣410的槽40.074粗铣421的槽40.074第六节 切削用量、时间定额的计算一、切削用量的计算1、工序1粗，精车圆柱面 该工序5个工步，轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，这些工步是在同一台机床上加工完成，因此它们进给量和切削速度是一样的，只有背吃刀量不同。（1） 切削速度的确定 根据公式 Vc=dn1000 d-工件的最大直径（mm） n-工件的转速（rmin）我们定n=400rmin 所以Vc=357.78mmin（2） 背吃刀量的确定 根据公式 AP=(DW-DM)2DW工件上待加工表面直径DM工件上已加工表面直径工步1加工46的表面，背吃刀量ap1取为a1，a1=2mm；工步2加工38的表面，背吃刀量ap2=a1=4mm；工步3加工32的表面，背吃刀量ap3=a1=3mm；工步4加工25的表面，背吃刀量ap4=a1=3.5mm；工步5加工18的表面，背吃刀量ap5=3.5mm（3） 进给量的确定 由表5-1，按工件的材料，该工序的进给量f=0.8mmr2、工序2钻8的孔1） 背吃刀量的确定 取 ap=8mm。2） 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mmr。3）切削速度的计算 由表5-22，按工件材料灰铁200的条件选取，切削速度v可取18mmin，由公式n=1000vd可求得该工序钻头转速n=716.6r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取n=960r/min。再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nd1000=24m/min。其他的工序在工序卡中给出数据二、时间定额的计算1、基本时间tm的计算 （1）工序4钻6的孔直接钻孔，根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj=（l+l1+l2）fn求得。式中l=8mm；l2=1mm，l1=Dcotkr2+(12)3.75mm;f=0.1mmr；n=960rmin。将数据代入公式得tj=0.13min=7.8s2、辅助时间tf的计算 根据第五章第二节所述，辅助时间tf=（0.150.2）tj我们取tf=0。15tj 工序4tf=0.157.8=1.17s3、其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间与终结时间。由于我们是大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的27，生理需要与休息时间tx是作业时间的24，我们取3。则工序的其他时间（tb+tx）可按（3+3）（tj+tf）计算工序4的其他时间：tb+tx=6（7.8+1.17）=0.53s4、单件时间tdj的计算工序4的单件时间：tdj=7.8+1.17+0.53=9.5s其他工序在工序卡中给出数据第二章 铣平面专用夹具设计轴零件工件图一、零件本工序的加工要求分析铣260.1的对称平面本工序前已加工的表面如下：1.粗车、半精车轴各外圆表面；2.钻8孔；本工序使用机床为卧式铣床X60，刀具为18高速钢直柄立铣刀二、拟订定位方案和选择定位元件1. 拟订定位方案根据工件结构特点，其定位方案如下：以50的外圆及24的外圆作为定位基准面，再通过夹紧装置的定位作用，总共限制工件的6个自由度。1.50的外圆及24的外圆分别以小V型块V1、V2定位，限制了Y、Z方向的移动和转动。2.采用V型块做夹紧装置，限制了X方向的移动和转动。铣削平面需要限制的自由度有X、Y、Z方向的转动及X、Z方向移动,所以这种定位方式可行。2. 定位元件和定位装置的设计和选择1）V形块 材料:20钢 渗碳深度0.81.2mm,5864HRC,按GB/T699-1999查得2) 夹紧用螺母 材料:45钢 3540HRC,按GB/T699-1999查得3. 导向方案在铣床或刨床夹具中，为保证加工面的位置精度，刀具相对工件的位置需要调整，因此常设置对刀装置。对刀时移动机床工作台，使刀具靠近对刀块，在刀齿切削刃与对刀块间塞进一规定尺寸的塞尺，让切削刃轻轻靠紧塞尺，抽动塞尺感觉到有一定的摩擦力存在，这样就确定刀具的最终位置，抽走塞尺，就可以开动机床进行加工。本设计采用的是直角对刀块：20钢 渗碳深度0.81.2mm,5864HRC,按GB/T699-1999查得。如下图所示：三、确定夹紧方案由于工件为中等批量生产，产量不大，宜用简单的手动夹紧装置。采用V型块夹紧，两端采用螺栓连接，通过拧紧螺母使V型快夹紧工件来实现夹紧。V型块夹紧工件主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。四、 定位误差分析以v形块定位，故定位基准为轴中心线，由于工序基准为外圆柱下母线,所以存在基准不重合误差B。该加工面的工序尺寸为380+0.16，所以B=0.16/2=0.08。又存在基准位移误差Y。Y=0.707Td=0.7070.16=0.12. 则，定位误差为D=|B-Y|=0.04，因为0.041/3T=1/30.