机械制造工艺学课程设计

PAGEPAGEPAGE1《机械制造工艺学》课程设计说明书班级：机械07—1班学号：0704103121姓名：杨修文指导教师：姜永军目录工艺课程设计任务书————————————————————————2连杆零件机械加工工艺规程的编制——————————————4第一节计算生产纲领确定生产类型————————————————4第二节零件的分析———————————————————————4零件的分析————————————————————————4选择毛坯及毛坯制造方法——————————————————5第三节工艺规程设计——————————————————————5定位基面的选择——————————————————————5连杆零件表面加工方法的选择————————————————5制定工艺路线———————————————————————5选择加工设备及工艺装备——————————————————6加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算——————————7时间定额计算———————————————————————10第二章铣槽专用夹具夹具设计———————————————————12第一节零件的铣床夹具设计———————————————————12零件本工序加工要求的分析—————————————————12拟订定位方案和选择定位元件————————————————12确定夹紧方案———————————————————————13定位误差分析———————————————————————13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机械制造工艺课程设计指导教师姜永军专业机械制造班级机07-1，2设计题目零件工艺及铣槽专用夹具设计（12系列）设计时间二周设计技术条件及要求设计条件：1、零件图2、生产批量：中、大批量生产3、废品率1%，备品率2%，每日一班。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、设计铣槽专用夹具，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）；机制所意见所主任：年月日学院意见院长：年月日题号尺寸28±0.2尺寸34±0.01尺寸Φ10H7尺寸Φ20H72128±0.234±0.01Φ10H7Φ20H72229±0.236±0.02Φ11H7Φ21H82330±0.238±0.02Φ11H7Φ22H82431±0.240±0.02Φ11H7Φ23H82532±0.242±0.02Φ11H7Φ24H82633±0.244±0.02Φ12H7Φ25H72734±0.346±0.03Φ12H7Φ26H72835±0.348±0.03Φ12H7Φ27H72936±0.350±0.03Φ12H7Φ28H73037±0.352±0.03Φ12H7Φ29H7本组题目用于机07——1、2班学号：21～30第一章连杆零件机械加工工艺规程编制第一节计算生产纲领，确定生产类型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。连杆零件工件图第二节零件的分析一、零件的分析连杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1．大孔Φ24H8以及与此孔相通的Φ6的销孔。2．小孔Φ11H7。3．零件上下表面，槽上下表面，槽上下表面的对称度误差为0.1mm。连杆零件的图样的视图正确、完整、尺寸，公差及技术要求齐全。基准孔Φ24H8mm要求Ra1.6µm比较高，需要铰孔。本零件的两大小头孔的加工并不困难。根据零件的技术要求，其槽的上下表面的对称度要求比较高，达Φ0.1mm，因此在加工时应设计一夹具来保证两平面的对称度要求。另外就是该零件的销孔加工，分析该小孔的作用，精度不需要太高，只要钻至Φ6mm，能与销钉配合起定位作用即可。该零件为常用连接件，要求有一定的硬度，故选该零件为45钢。二、选择毛坯及毛坯制造方法该零件轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，属中、大批生产，再根据零件的材料选为45钢，锻造性能优良，故毛坯可采用模锻成型。毛坯的形状可与零件的形状尽量接近，两孔、销孔及槽不锻出，毛坯尺寸可通过加工余量计算来确定。查《机械加工工艺手册》得，大孔的单面加工余量为2mm，上下表面的余量各为2mm。根据钢的密度和毛坯尺寸，质量估计为0.6kg。第三节工艺规程设计一、定位基面的选择1．粗基准的选择：以零件的上表面为主要的定位粗基准，以两个孔内圆表面为辅助粗基准。2．精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的下表面为主要的定位精基准，以两个孔内圆柱表面为辅助的定位精基准。二、连杆零件表面加工方法的选择该零件加工有上下表面、销孔、槽、内圆面，材料为45钢，参考教材《金属工艺学》的资料加工选择如下：Φ24H8内圆面加工，公差等级为IT8级，，表面粗糙度Ra1.6µm，需进行钻、扩及铰。Φ11H7内圆面加工，公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6µm，需进行钻、粗铰及精铰。槽：槽深32mm，槽宽12mm，槽上下表面对称度误差为0.1mm，表面粗糙度Ra6.3µm，采用铣床铣出。上下表面：表面粗糙度为Ra12.5µm，公差等级取IT11，公差为0.13mm,采用粗铣即可。销孔：Φ6mm销孔，未标公差尺寸，按IT12,表面粗糙度Ra6.3µm,故需要钻即可。三、制定工艺路线零件加工包括圆柱表面及平面的加工，按照先加工基准面及先粗后精的原则，零件加工可按下述工艺路线进行：方案一工序01粗铣下表面，以上表面为粗基准；工序02粗铣上表面，以下表面为定位基准；工序03铣槽，以下表面和零件中线为定位基准；工序04钻、扩及铰Φ11孔，以下表面为基准；工序05钻、扩及铰Φ24孔，以下表面为定位基准；工序06钻Φ6销孔，以大孔内圆柱面和零件中线为基准；工序07倒圆；工序08去毛刺；工序09终检。方案二工序01粗铣下表面，以上表面为粗基准；工序02粗铣上表面，以下表面为定位基准；工序03钻、扩及铰Φ11孔，以下表面为基准；工序04钻、扩及铰Φ24孔，以下表面为定位基准；工序05铣槽，以下表面和零件中线为定位基准；工序06钻Φ6销孔，以大孔内圆柱面和零件中线为基准；工序07倒圆；工序08去毛刺；工序09终检。方案一采用的定位方案是以连杆的外形及连杆的对称面定位，可以同时铣工件的两表面和槽，可减少安装次数，节省工时，但这种先槽后孔的加工方法使工件在加工孔夹紧时变形大，得不到要求的对称度较好的平面。方案二是先加工孔后铣槽，这样虽然会增加安装次数和时间，但可以保证槽的较高的对称度要求，同时毛坯在加工后的外形偏差也比较小。据设计要求综合考虑，应选择方案二。四、选择加工设备及工艺装备由于生产类型为中、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。1．选择机床A．工序01、02：加工方式为粗铣。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用X5025。B．工序03、04：可以在立式钻床上加工，可选用Z5140立式钻床。C．工序05：可以在卧式铣床上加工，可选用X5025。D．工序06：可用摇臂钻床加工出，可选用Z3063。2．选择夹具本连杆零件除加工槽与钻Φ6mm孔，设计专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。3．选择刀具A．铣两平面时，铣刀选圆柱形铣刀，铣刀规格为D=50mm，d=22mm，L=63mm。B．钻、扩、铰Φ11H7mm的小孔，选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，直柄机用绞刀。C．钻、扩、铰Φ24H8mm的大孔，选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，直柄机用绞刀。D．铣槽选整体三面刃铣刀，零件要求铣刀深度为32mm，铣刀宽度为12mm，铣刀直径应为100～125mm。因此，所选铣刀规格为d=32mm，D=100mm，L=12mm，齿数Z=20。E．钻Φ6mm的销孔，选用Φ6mm直柄麻花钻。4．选择量具本零件属中、大批生产，一般均采用量具，选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量具的测量方法极限误差选择。A．选择加工孔用量具，可选内径百分尺，选分度值为0.01mm。B．选择加工槽所用量具，选用分度植为0.02mm,测量范围为0～150mm游标尺进行测量。五、加工工序设计、工序尺寸及切削用量的计算1.工序01、02粗铣上下两平面查《机械加工工艺手册》平面加工余量表，已知表面总余量Z总为2mm，故粗加工余量Z粗=2mm。查教材《金属工艺学》平面加工方法，得粗铣加工公差等级为IT11～13，取IT11，其公差T=0.13mm，所以X下=（30±0.065）mm,X上=（28±0.065）mm。加工端面的工步余量和工序尺寸及公差（/mm）加工表面加工方法工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/µm下表面粗铣230±0.06512.5上表面粗铣228±0.06512.5查阅《金属机械加工工艺人员手册》手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z;粗铣走刀1次，背吃刀量ap=2mm。取粗铣的主轴转速为150r/min，又前面已选定铣刀直径D为Φ50mm，故相应的切削速度分别为：Vc=πDn粗/1000=（3.14×50×150）/1000m/min=23.55m/min2.工序03：钻、扩、铰Φ11H7的孔Φ11H7的孔钻、扩、铰余量参考《机械加工工艺手册》得Z扩=0.9mm，Z铰=0.1mm，由此可推算出Z钻=（11/2-0.9-0.1）mm=4.5mm。钻、扩、铰Φ11H7孔的加工余量加工表面加工方法余量/mm公差等级工序尺寸/mm深度/mmΦ11钻孔4.5IT11Φ926Φ11H7扩孔0.9（单边）IT10（58µm）Φ10.8+0.05826Φ11H7铰孔0.1（单边）IT7（18µm）Φ11+0.01826A．参考Z5140机床技术参数表，取钻孔的进给量f=0.3mm/r，参考《机械加工工艺手册》得钻孔Φ9的v=0.435m/s=26.1m/min。由此算出转速为：n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×9r/min=923.57r/min按机床实际转速取n=900r/min，则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×9×900/1000m/min=28.26m/minB．扩孔Φ10.8mm，参考《机械加工工艺手册》，并参考机床实际进给量，取f=0.3mm/r。参考《机械加工工艺手册》，扩孔切削速度为钻孔是的1/2-1/3，故取扩孔时=1/2×28.26m/min=14.13m/min。由此算出转速为：n=1000v/πd=1000×14.13/3.14×10.8r/min=416.67r/min按机床实际转速取n=400r/min。则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×10.8×400/1000m/min=13.56m/minC．参考《机械加工工艺手册》，取铰孔Φ11H7的进给量f=0.mm/r，取铰孔的切削速度为Vc=0.3m/s=18m/min。由此算出转速为：n=1000v/πd=1000×18/3.14×11r/min=521.13r/min按机床实际转速取为n=500r/min。则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×11×500/1000m/min=17.27m/min3.工序04：钻、扩、铰Φ24H8mm的孔Φ24H8mm的孔，扩余量参考《机械加工工艺手册》取Z扩=0.9mm。Z铰=0.1mm，由此可推算出Z钻=（24/2-0.9-0.1）=11mm。钻、扩、大头端Φ30H11mm的孔的加工余量表加工表面加工方法余量/mm公差等级工序尺寸/mm深度/mmΦ24钻孔11IT11Φ2226Φ24H8扩孔0.9（单边）IT10（58µm）Φ23.8+0.05826Φ24H8铰孔0.1（单边）IT8（27µm）Φ24+0.02726A.参考Z5140机床技术参数表，取钻孔的进给量取f=0.4mm/r。参考《机械加工工艺手册》，得钻孔Φ22mm的切削速度Vc=0.445m/s=126.7m/min。由此可算出转速为：n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×22r/min=386.51r/min按机床实际转速取n=300r/min，则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×22×300/1000=20.72m/minB.扩Φ23.8mm的孔，参考机床实际进给量取f=0.4mm/r。参考《机械加工工艺手册》，扩孔切削速度为钻孔时的1/2—1/3，故取扩孔时=1/2×20.72m/min=10.36m/min。由此可算出转速为：n=1000v/πd=1000×10.36/3.14×23.8r/min=138.63r/min按机床实际转速取n=140r/min。则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×23.8×140/1000m/min=10.46m/minC.参考《机械加工工艺手册》，取钻孔Φ24H8的进给量f=0.1mm/r，取铰孔的切削速度为Vc=0.3m/s=18m/min。由此算出转速为：n=1000v/πd=1000×18/3.14×24r/min=238.85r/min按机床实际转速取为n=200r/min。则实际切削速度为：Vc=πdn/1000=3.14×24×200/1000m/min=15.07m/min4.工序05：铣槽查教材《金属工艺学》平面加工方法，得粗铣加工公差等级为IT11～13，取IT11，其公差T粗=0.11mm，T精=0.07mm，所以X粗=（13±0.055）mm,X精=（12±0.035）mm。加工表面加工方法余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度/µm槽上下表面粗铣313±0.0556.3槽上下表面精铣112±0.0356.35.工序08：钻Φ6销孔本工序用钻孔就可以达到零件的图样要求。本工序的切削用量及其余次要工序设计略。六、时间定额计算1.计算工序03的时间定额A．机动时间参考《金属机械加工工艺人员手册》手册，得钻孔的计算公式为：Tj=（L+L1+L2）/fnL1=D/2cotkr+（1～2）L2=1～4mma．对钻Φ9mm的孔有：L1=D/2cotkr+（1～2）=[9/2cot（118°/2）+1.5]mm≈4.2mmL=26mm，取L2=2mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+4.2+2）/0.3×900min≈0.12min参考《金属机械加工工艺人员手册》手册，得扩孔的计算公式为：Tj=（L+L1+L2）/fnL1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）b．对扩孔Φ10.8mm有：L1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）=[（10.8-9）/2cot60°+1.5]mm≈2mmL=26mm，取L2=2mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+2+2）/0.3×400min≈0.25minc．对铰孔Φ11mm有：L1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）=[（11-10.8）/2cot45°+1.5]mm≈1.6mm将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+1.6+2）/0.3×500min≈0.20min总机动时间Tj（即基本时间Tb）为：Tb=（0.12+0.25+0.20）=0.57min。2.计算工序04的时间定额A．机动时间参考《金属机械加工工艺人员手册》手册得钻孔的计算公式为：Tj=（L+L1+L2）/fnL1=D/2cotkr+（1～2）L2=1～4a．对钻Φ22mm的孔有：L1=D/2cotkr+（1～2）=[22/2cot（118°/2）+1.5]mm≈8.1mmL=26mm，取L2=2mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+8.1+2）/0.4×300min≈0.30min参考有关资料，得扩孔的计算公式为：Tj=（L+L1+L2）/fnL1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）b．对扩孔Φ23.8mm有：L1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）=[（23.8-22）/2cot60°+1.5]mm≈2mmL=26mm，取L2=2mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+2+2）/0.4×140min≈0.54minc．对铰孔Φ24mm有：L1=（D-d1）/2cotkr+（1～2）=[（24-23.8）/2cot45°+1.5]mm≈1.6mm将以上数据及前面已选定的f及n代入公式得：Tj=（26+1.6+2）/0.3×200min≈0.49minB．总机动时间Tj（既基本时间tb）为：Tb=（0.30+0.54+0.49）=1.33min。其余时间定额计算略。第二章铣槽专用夹具夹具设计第一节零件的铣床夹具设计连杆零件工件图一、零件本工序的加工要求分析铣宽12mm，深32mm的槽。本工序前已加工的表面如下：1.铣上下表面；2.钻，扩，铰Φ11H7孔；3.钻，扩，铰Φ24H8孔。本工序使用机床为X6026卧式铣床，刀具为整体三面刃铣刀。二、拟订定位方案和选择定位元件1.拟订定位方案（1）（2）两种定位方案根据工件结构特点，其定位方案如下。A．以Φ11H7的小孔及Φ24H8的大孔作为定位基准。再选下表面为定位基准，限制工件的6个自由度。如图（1）所示：a．以用大孔作定位基准，用圆柱销定位，限制x的移动，y的移动。b．以小孔作定位基准，用菱形销定位，限制z的转动。c．以用下表面作为定位基准，用支承板定位，限制了x的转动，y的转动，z的移动。B．以大孔和下表面作为定位基准，再选工件一侧面作为定位基准。也限制了工件的6个自由度。如图所示：如图（2）所示：a．以大孔作为定位基准，用圆柱销定位，限制了x的移动，y的移动；b．以侧面作为定位基准限制了z的转动。c．以下表面作为定位基准，用支承板定位，限制了x的转动，y的转动，z的移动。方案1此定位方案有效制了工件的6个自由度，且定位合理。方案2此定位方案有效制了工件的6个自由度，但定位元件比较浪