机械制造技术课程设计ppt课件

机械制造技术 课件 机械制造技术课程设计 一 课程设计的目的和任务二 课程设计的要求和内容三 课程设计的方法和步骤四 工艺规程设计实例五 专用夹具的设计方法和实例 1 根据被加工零件的技术要求 运用机械制造技术及相关课程的知识 设计一个中等复杂程度零件的工艺规程 提高分析和解决实际工艺问题的能力和设计编制工艺文件的能力 2 根据被加工零件的技术要求 运用夹具设计的基本原理和方法 完成某一道工序的夹具设计 提高结构设计能力 一 课程设计的目的和任务 1 课程设计目的 3 提高运用手册 规范 图表等技术资料的能力 4 提高识图 制图 运算和编写技术文件等基本技能 一 课程设计的目的和任务 1 课程设计目的 1 拟定某零件的机械加工工艺规程 2 设计该零件某一工序的专用机床夹具 2 课程设计任务 1 绘制毛坯图 毛坯 零件合图 2 填写机械加工工艺规程卡片 3 绘制夹具装配总图 4 绘制夹具零件图 5 编写课程设计说明书 1 设计要求 二 课程设计的要求和内容 编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程 设计其中一道工序的专用夹具 2 内容 1 分析零件图 进行工艺审查 2 选择毛坯制造方式 画毛坯图 零件 毛坯合图 3 拟定工艺路线 4 机械加工工序设计 5 填写工艺文件 1 机械加工工艺规程设计 三 课程设计的方法和步骤 1 拟定设计方案 绘制结构草图 2 绘制夹具装配总图 3 绘制夹具零件图 2 夹具设计 1 任务书 课程设计任务书 2 目录 课程设计说明书目录 3 前言 4 零件分析 5 工艺规程设计 6 夹具设计 7 设计心得体会 8 参考文献 设计说明书内容 3 撰写设计说明书 1 说明书应概括性地介绍本次设计 对各部分内容做重点说明 分析论证及必要的计算 2 文内公式 图表 数据等出处 应以 注明参考文献的序号 3 系统性好 条理清楚 图文并茂 避免抄书 4 字迹工整 语言简练 文字通顺 图例清晰 撰写设计说明书要求 四 工艺规程设计实例 题目 设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻N面6孔工序的专用夹具内容 1 零件一毛坯合图1张 2 机械加工工艺规程卡片1套 3 夹具装配总图1张 4 夹具零件图1张 5 课程设计说明书1份原始资料 该零件图样一张 生产纲领为6000件 年 每日1班 课程设计任务书 工艺规程设计步骤 一 零件分析二 确定毛坯 画毛坯 零件合图三 拟订零件的机械加工工艺规程 犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件 旋耕机通过该零件的安装平面 零件图上的N面与手扶拖拉机变速箱的后部相连 用两圆柱销定位 四个螺栓固定 实现旋耕机的正确联接N面上的4 13mm孔即为螺栓联接孔 2 10F9孔为定位销孔 一 零件分析 1 零件的作用 犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5 它与变速箱的一倒档齿轮常啮合 图中未画出 犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4 通过拨叉可以轴向移动 啮合套4和犁刀传动齿轮5相对的一面都有牙嵌 牙嵌结合时 动力传给犁刀传动轴8 其操作过程通过安装在S 30H9孔中的操纵杆3操纵拨叉而得以实现 1 零件的作用 1一左臂壳体2一犁刀变速齿轮箱体3一操纵杆4一啮合套5一犁刀传动齿轮6一轴承7一右臂壳体8一犁刀传动轴9一链轮 犁刀变速齿轮箱传动示意图 材料HT200 主要加工面有 N面 R面 Q面 2 80H7孔 N面的平面度0 05mm 2 80H7孔的尺寸精度 同轴度 0 04mm 与N面的平行度0 07mm 与R及Q面的垂直度 0 1mm 以及R相对Q面的平行度0 055mm 2 10F9孔的尺寸精度 两孔距尺寸精度140 0 05mm以及140 0 05mm对R面的平行度0 06mm 2 零件的工艺分析 1 选择毛坯种类材料为HT200 所以选铸件 人工时效 2 确定毛坯制造方法年产量为6000件 生产类型大批生产 砂型机器造型 3 铸件的公差等级CT8 10级 加工余量MA等级为G 4 确定各加工表面的总余量 表1 和毛坯的主要尺寸 表2 二 确定毛坯 画毛坯 零件合图 1 用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图 将加工余量 网格线 叠加在各相应被加工表面上 即得毛坯轮廓 粗实线 2 为表达内部或局部结构等 可画出剖视 剖面和局部视图 对不需要铸出的槽和孔 可不必表示 5 绘制毛坯图 零件 毛坯合图 的方法 3 标出毛坯主要尺寸及公差 标出加工余量的名义尺寸 4 铸件应标注分型面和浇铸位置 锻件应标注分模面 5 标明毛坯的技术要求 如毛坯精度 热处理及硬度 铸造圆角 拔模斜度 表面质量要求 不允许有气孔 缩孔 夹砂 等 毛坯零件合图 模锻齿轮毛坯 零件合图 1 选择定位基准2 拟订零件加工工艺路线3 选择各工序加工设备及工艺装备4 加工工序设计5 填写工艺文件 三 拟订零件的机械加工工艺规程 1 选择定位基准 N面和2 10F9孔既是装配基准 又是设计基准 选为精基准 基准重合原则 其余各面和孔定位都可用 一面两孔 定位 基准统一原则 N面面积大 定位稳定 夹紧方案简单 可靠 操作方便 便于装夹原则 1 精基准的选择 选择箱体上的重要孔 2 80H7 的毛坯孔和箱体内壁作为粗基准 在保证各加工面均有加工余量的前提下 使重要孔的余量均匀 装入箱体内的旋转零件与箱体内壁有足够的间隙 保证定位准确 夹紧可靠 2 粗基准的选择 2 拟订零件加工工艺路线 1 确定各加工表面的加工方法根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度 确定各表面的加工方法如下 N面 粗车一精铣 R面和Q面 粗铣一精铣 凸台面 粗铣 2 80mm孔 粗镗一精镗 7级 9级精度的未铸出孔 钻一扩一铰 螺纹孔 钻孔一攻螺纹 2 确定加工顺序根据先面后孔 先主后次和先粗后精的原则 将N面 R面 Q面及2 80mm孔的粗加工放在前面一精加工放在后面 每一阶段中又首先加工N面 后再镗2 80mm孔 R面及Q面上的 8N8孔及4一M12螺纹孔等次要表面放在最后加工 2 拟订零件加工工艺路线 3 确定工序集中和分散的程度N R面与Q面有较高的平行度要求 2 80mm孔有较高的同轴度要求 故它们的加工宜采用工序集中的原则 即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来 以保证其位置精度 2 拟订零件加工工艺路线 4 确定加工工艺方案初拟加工工艺路线 表3修改后的工艺路线 表4 2 拟订零件加工工艺路线 由于生产类型为大批生产 故加工设备宜以通用机床为主 辅以少量专用机床 其生产方式为以通用机床加专用夹具为主 辅以少量专用机床的流水生产线 工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 3 选择各工序加工设备及工艺装备 粗铣N面 采用立铣 选择X52K立式铣床 选择直径为 200mm的可转位面铣刀 选择专用夹具 选择游标卡尺 3 选择各工序加工设备及工艺装备 精铣N面 由于定位基准的转换 宜采用卧铣 选择X62W卧式铣床 选择与粗铣相同型号的刀具 到齿数可多些 采用精铣专用夹具采用游标卡尺 刀口形直尺 3 选择各工序加工设备及工艺装备 1 确定各工序加工余量及工序尺寸及公差 2 确定各工序切削用量 3 计算各工序的工时定额 4 加工工序设计 1 填写工艺过程卡片 或工艺卡片 如附表1所示 2 填写工序卡片 如附表2所示 5 填写工艺文件 1 工序图应当按照适当的比例放大或缩小 不牵涉的部位可以省略 用最少的视图表达清楚 2 加工部位用粗实线绘制 非加工部位一律用细实线绘制 3 用专用符号表示定位基准面与夹紧位置 4 标注本工序完成以后要保证的加工精度 5 标注本工序完成以后要保证的表面粗糙度 工序图的绘制方法 工序图 1 对专用夹具的基本要求2 专用夹具设计步骤3 夹具总图尺寸 公差和技术要求的标注4 夹具体的设计5 夹具设计实例 五 专用夹具的设计方法和实例 1 对专用夹具的基本要求 1 稳定地保证工件的加工精度 2 提高生产效率 3 工艺性好 4 使用性好 5 经济性好 1 应分析零件的结构特点 材料 生产规模和本工序加工的技术要求及与前后工序的联系 2 了解加工所用设备 辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格 3 了解工具车间的技术水平 4 了解同类工件的加工方法和所用夹具的情况 作为设计时的参考 2 专用夹具设计步骤 1 明确设计任务与收集设计原始资料 1 确定工件定位方案 设计定位装置 2 确定工件夹紧方案 设计夹紧装置 3 确定其它装置及元件的结构形式如 定向 导向 分度 对刀装置等 4 确定夹具体的结构形式和夹具在机床上的安装方式 5 绘制夹具草图 最好考虑几种方案经过分析比较 从中选出合理的方案 2 拟定夹具结构方案 绘制夹具草图 工件精度要求高时 应进行加工精度分析 夹紧力设计中可考虑几种方案 分析比较合理的方案 3 进行必要的分析计算 征求意见 经审查 可对夹具作进一步的改进 4 审查方案与改进设计 按国家制图标准绘制 尽可能采用比例1 1 主视图按夹具面对操作者的方向绘制 被加工零件用双点画线表示 夹紧机构应处于 夹紧 位置上 总图应把夹具的工作原理 各种装置的结构极其相互关系表达清楚 5 绘制夹具装配图 绘制夹具装配图的要求 1 用双点画线将工件的外轮廓 定位基面 夹紧表面及加工表面绘制在各个视图合适的位置上 并显示出加工余量 在总图上工件可看作透明体 2 依次按工件的位置绘制出定位 夹紧及其它装置或元件的具体结构 然后画出夹具体 形成一个夹具整体 3 标注必要的尺寸 公差和技术要求 4 绘制夹具明细表及标题栏 绘制装配图的顺序 夹具总图应标注的尺寸1 钻套2 衬套3 钻模板4 开口垫圈5 螺母6 定位心轴7 夹具体 3 夹具总图尺寸 公差和技术要求的标注 图J1 1 最大轮廓尺寸A若有活动部分 则应标出最大活动范围或标出铣床夹具铣刀及杆用点画线画出 2 影响定位精度的大小的尺寸B和公差指工件与定位元件及定位元件之间的尺寸 公差 3 影响对刀和导向精度的尺寸C和公差指刀具与对刀或导向件之间的尺寸公差 1 夹具总图上应标注的尺寸和公差 4 影响夹具在机床上安装精度的尺寸E和公差指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸公差 铣床 刨床夹具上的定向键与工作台T型槽间的配合尺寸 5 其它重要尺寸和公差一般机械设计中应标注的尺寸 公差 1 夹具总图上应标注的尺寸和公差 2 夹具总图上公差值的确定 j 1 2 1 5 k k 相应的工件尺寸公差或位置公差 生产批量大 加工精度低时 j取小值 通常取 j 1 3 k 对直接影响工件加工精度的配合尺寸 在确定了配合性质后 应尽量采用优先配合 工件的加工尺寸未注公差时 k按IT12 14 j按IT9 IT11 工件上位置公差未注时 k 9 11 j 7 9 角度未注时 k 30 10 j 10 3 1 直接影响工件加工精度的夹具公差 j 这类尺寸的公差与配合的标注对加工精度无直接影响 在确定配合性质时 应考虑减小其影响 其公差等级可参照 夹具手册 等标注 夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的总是可作为技术要求用文字写在总图的空白处 如 几个支承钉采用装配后一次磨削达到等高 夹具的平衡 涂漆注意事项 夹具使用时的操作顺序等到 装配应修磨的部位及尺寸等 3 夹具总图上应标注的技术要求 2 夹具上其它重要尺寸的公差与配合 4 夹具体的设计 夹具体上的重要表面应有适当的尺寸 形状和位置精度 为使夹具尺寸稳定 铸造夹具体应时效处理 焊接和锻造的要退火处理 1 对夹具体的要求 1 有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体要承受较大的切削力和夹紧力 不产生不允许的变形和振动 壁厚要合适 必要时设置加强肋 铸造夹具体的壁厚一般取l5 30mm 焊接夹具体的壁厚为8 15mm 肋的厚度取壁厚的0 7 0 9倍 对于批量制造的大型夹具体 则应作危险断面强度校核和动刚度测试 2 有足够的强度和刚度 应便于制造 装配 使用和检验 铸造夹具体安装各种元件的表面应铸出3 5mm高的凸台 夹具体结构应便于工件的装卸 应合理地设置耳座 以便与工作台连接 耳座图J2 应具有足够的排屑空间 对于切削时产生切屑不多的夹具 可加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离或增设容屑沟槽 容屑槽图J3 以增加容屑空间 3 结构工艺性好 对于加工时产生大量切屑的夹具 可设置排屑缺口或斜面 并注意切屑的流向 使清理切屑方便 排屑方法图J4 夹具体上各种装置的布置应紧凑 加工面尽可能靠近工作台面 以降低夹具的重心 一般夹具的高宽之比应限制在H B 1 1 25范围内 对于重型铣床夹具 在夹具体上应设置吊装孔或吊环 以便于搬运 夹具体的安装基面与机床上相应表面的接触和配合来实现安装 夹具的重心应尽量低 夹具体与机床工作台面相接触的底同中部应挖空 如图J5所示 以减少加工面积 使各接触面联接可靠 夹具在机床上安装稳定 或底部设置四个支脚 当夹具体长度大于工作台支承面长度时 外延伸部分的长度应适当 有与机床联接的螺栓孔或耳座 必要时还应设计找正面 4 在机床上安装应稳定可靠 2 夹具体毛坯的类型 优点 工艺性好 可铸造出各种复杂的内 外轮廓形状 有较好的抗压强度 刚度和抗振性 缺点 生产周期长 单件制造成本高 需时效处理 材料 灰铸铁HTl50或HT200 高精度夹具可用合金铸铁或磷铸铁 用铸钢件有利于减轻重量 轻型夹具可用铸铝 ZC104 件 铸件均需时效处理 精密夹具体在粗加工后需作第二次时效处理 1 铸造夹具体 优点 有较高的强度和刚度 缺点 只适用于尺寸较大且形状简单的夹具体 材料 优质碳素结构钢40钢 合金结构钢40Cr 38CrMoAl等锻造后酌情采用调质 正火或回火制成 2 锻造夹具体 优点 容易制造 生产周期短 成本低 使用也较灵活 当发现夹具体刚度不足时 可补焊肋和隔板 缺点 焊接变形较大 抗振性不好 材料 焊接件材料的可焊性要好 适用材料有碳素结构钢Q195 Q215 Q235 优质碳素结构钢20钢 15Mn等 焊接后需经退火处理 局部热处理后进行低温回火 3 焊接夹具体 装配结构是近年来发展的一种新型结构 这种结构选用标准零部件装配成夹具体 可以缩短生产准备周期 降低生产成本 4 装配夹具体 5 夹具设计实例 铣槽专用夹具设计 一 明确设计任务 收集原始资料 二 确定夹具结构方案 三 绘制夹具总图 四 标注总图上的尺寸 公差配合与技术条件 五 夹具工作精度的分析计算 零件图 图J6 一 明确设计任务 收集原始资料 该零件中批生产 材料为45钢 该铣槽工序在X6130卧铣上用三面刃铣刀加工 本工序加工要求为 1 槽宽mm 2 槽底至工件底面的位置尺寸 3 槽两侧面对孔轴线的对称度0 2mm 4 槽底面对工件B面的垂直度0 10mm 1 熟悉工件零件图以及本工序的加工要求 1 铣前后两端面X6130卧铣 2 铣底面 顶面X6130卧铣 3 铣两侧面X6130卧铣 4 铣两台肩面X6130卧铣 5 钻 铰孔Z5135立钻 6 铣槽X6130卧铣 2 收集原始资料 明确零件的加工工艺过程 根据工件的加工要求 该工序必须限制工件五个自由度 现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性 二 确定夹具结构方案 1 确定定位方案 1 验证基准选择的合理性 自由度分析 建立坐标系 图J7 为保证槽底面至工件B面的垂直度 应选B面作定位基准 限制工件 为保证工序尺寸62土0 10mm 应以A面定位 限制工件 为保证槽两侧面对mm孔轴线的对称度 应选孔轴线定位 限制工件 为了方便地控制刀具的走刀位置 还应限制工件 因而工件的六个自由度都被限制 由分析可知 要使定位基准与设计基准相重合 所选定位基准是B面 mm孔和A面 自由度分析 本道工序工件的定位面是后平面B 底平面A和mm孔 夹具上相应的定位元件选为支承扳 支承钉和菱形定位销 如图J8所示 2 选择定位元件 定位平面B所用的支承板参考JB T8029 1 1999中的定位支承板进行设计 定位平面A的定位支承钉以及菱形定位销按实际需要在JB T8029 2 1999中选取 确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名义尺寸及其极限偏差 3 确定定位元件尺寸 极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差 其中l取工件相应尺寸的平均尺寸 公差取相应尺寸公差的1 4 则有mm 最后确定菱形定位销圆柱部分的直径及其极限偏差 又则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙Xmin为 其中 查阅手册b 3 菱形定位销圆柱部分的直径为mm公差按IT7选取 则mm 槽宽mm的定位误差该尺寸由铣刀直接保证 不存在定位误差 槽底至工件底面位置尺寸62土0 10mm的定位误差平面定位时 基准位移误差忽略不计 Y 0定位基准与设计基准重合 B 0故 D B Y 0 4 分析计算定位误差 槽两侧面对孔轴线的对称度0 2mm的定位误差工件以 14孔轴线定位 定位基准和设计基准重合 B 0 菱形定位销圆柱部分直径和定位孔配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求 Y约为对称度允差的1 2 应采取措施减小该项误差 槽底面对工件B面的垂直度的定位误差定位基准与设计基准重合 B 0 平面定位 基准位移误差忽略不计 Y 0 故 D B Y 0 提高菱形定位销圆柱部分的制造精度 将菱形定位销圆柱部分精度提高到IT6级 0 011mm0 097仍接近加工允差的1 2 5 减少对称度定位误差的措施 在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上 将 14孔的精度提高到IT8级 这时孔的尺寸为 公差为0 027mm 有约0 12mm的加工精度预留量 可以保证对称度加工要求 通过钻 铰加工仍能保证孔的加工要求 如图J9所示 加工时 工件受到切削合力 可分解为水平和垂直方向的切削分力 切向铣削力 在对称铣削情况下 1 1 2 0 2 0 3 2 确定夹紧方式 设计夹紧机构 1 计算切削力及所需夹紧力 切向铣削力Fz为式中 铣削力 N 影响系数 大小与实验条件有关 铣削宽度 mm 每齿进给量 ram 齿 铣刀直径 mm 铣削深度 ram 铣刀齿数 修正系数 已知 3 12 0 15 100 12 68 3 则 为材料强度 故水平分力和垂直分力 由于工件主定位面是B面 故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于B面上 当夹紧力水平作用于工件上时 所需要的计算夹紧力为实际所需夹紧力与计算夹紧力之间的关系为 K为安全系数 取K 2 5 满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案 可以有图S10所示的a 和b 两种 图J10a 所示为螺旋杠杆压板夹紧机构 夹紧时从夹具体背面拧紧夹紧螺母 图J10b 所示为铰链压板机构 当铰链压板转开时 装卸工件及清理切屑都很方便 这种结构较好 2 设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力 b 所示的夹紧机构所能产生的夹紧力 由图所示的压板受力分析计算得式中 夹紧机构效率 取0 9 螺栓的许用夹紧力 N 选定 当螺杆螺纹公称直径为M12时 查表可得 所以因 故夹紧方案可行 根据工件加工表面形状 对刀元件可选用机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块 它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应 间距等于3mm塞尺厚度 并把它安装在夹具体的竖直板上 根据所选X6130型铣床T形槽的宽度 选用宽度B 14mm 公差带为h6的A型两个定位键来确定夹具在机床上的位置 3 设计对刀元件 连接元件 夹具选用灰铸铁的铸造夹具体 基本厚度选为22mm 并要在夹具体底部两端设计出U形槽耳座 用于T形槽用螺栓紧固夹具 布置好夹具上各种元件 机构 装置之间的相对位置 4 设计夹具体 夹具总图及其绘制步骤如下 1 根据工件在几个视图上的投影关系 分别画出其轮廓线 如J11工件三视图所示 2 安排定位元件 如J12定位元件布置图所示 3 布置夹紧装置 如J10夹紧装置布置图所示 4 布置对刀元件 连接元件 设计夹具体并完成夹具总图 如J13夹具总装图所示 三 绘制夹具总图 菱形定位销轴线的位置尺寸 23 0 02 mm 菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸mm 四 标注总图上的尺寸 公差配合与技术条件 1 标注尺寸 公差与配合 1 夹具外形轮廓尺寸 夹具在长 宽 高三个方向的外形轮廓尺寸分别为212mm 158mm和115mm 夹具总装图J13 2 工件与定位元件间的联系尺寸 该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是调刀尺寸 该调刀尺寸又分为水平与垂直两个方向的尺寸 3 夹具与刀具的联系尺寸 水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至对刀元件尺面之间的距离 由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为mm 其平均尺寸为12 09mm 菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为12 09 2 6 045mm再加上3mm的塞尺厚度 故水平方向调刀尺寸的基本尺寸为6 045 3 9 045mm 水平方向的调刀尺寸 由于调刀误差 T对工件尺寸公差有直接影响 故取工件相应要求公差 槽两侧面对 14mm孔轴线的对称度0 2mm 的1 5 就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为 9 045 0 02 mm 水平方向的调刀尺寸 垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面P面至对刀元件S面之间的位置尺寸 工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面之间的位置尺寸 62 0 10 mm 减去3mm的塞尺厚度 就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为 62 3 mm 59mm 根据与调刀尺寸 9 045 0 02 mm相同的公差 取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为 59士0 02 mm 垂直方向的调刀尺寸 定向键与工作台T型槽的配合尺寸14H7 h6 4 夹具与机床连接部分的联系尺寸 12H7 n6 10F8 h7 10M8 h7 10H7 n6 6F8 H7 6M8 h7 5H7 n6等 5 夹具内部的配合尺寸 1 由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0 10mm 夹具上应标注定位表面Q对夹具体底面的垂直度允差100 0 02 mm 2 由于工件上槽两侧面对 14孔轴线对称度的要求 夹具上应标注定位表面Q对定位