机械加工工艺课程设计

目录TOC\o"1-1"\u序言11、零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析22、工艺规程设计42.1毛坯设计42.2工艺设计42.3毛坯尺寸及其加工余量确实定72.4确定各工序切削用量及根本工时113、夹具设计203.1定位方案确实定203.2夹紧方案：213.3切削力与夹紧力的计算213.4V形块尺寸223.5定位误差分析：224、实习体会23序言机械制造技术课程设计是在我们学完了大学的全部根底课程、技术根底课以及大局部专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将要从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后能够很好的从事机械工程设计、制造行业和参加祖国的“四化”建设打下一个良好的根底。由于能力所限，设计尚有许多缺乏之处，恳请各位老师给予指教。1、零件的分析1.1零件的作用各种箱体的工艺过程虽然随着箱体的机构、精度要求和生产批量的不同而有较大差异，但亦有共同特点。如箱体常作为装配的根底件，在它上面安装的零件愈多箱体的形状越复杂；箱体内还要有其他零件的安装装配，因此还要有足够的容积；箱体体积大、形状复杂，又要求减少质量，所以大都设计成薄壁结构；箱体上一般有很多的装配孔，且精度要求也比拟高，大都为轴承的支撑孔；平面大都是装配的基准面，它们的尺寸精度、外表粗糙度、形状和位置精度等方面都要有精密的要求。因此一般来说，箱体加工部位较多，而且加工难度也大。1.2零件的工艺分析1.2.1加工顺序为先面后孔箱体类零件的加工顺序均为先加工面，以加工好的平面定位，再来加工孔。因为箱体孔的精度要求高，加工难度大，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时还可以使孔的加工余量较为均匀。由于箱体上的孔分布在箱体各平面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。1.2.2加工阶段粗、精分开箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故箱体重要加工外表都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以防止粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。粗、精分开也可及时发现毛坯缺陷，防止更大的浪费；同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。1.2.3工序间合理按排热处理箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的剩余应力。为了消除剩余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺标准为：加热到500℃～550℃，保温4h～6h，冷却速度小于或等于30℃/h，出炉温度小于或等于200℃。普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排1次人工时效出理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的剩余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来到达消除剩余应力的目的。1.2.4孔处理用箱体上的重要孔作粗基准箱体类零件的粗基准一般都用它上面的重要孔作粗基准，这样不仅可以较好地保证重要孔及其它各轴孔的加工余量均匀，还能较好地保证各轴孔轴心线与箱体不加工2、工艺规程设计2.1毛坯设计零件材料为HT150。此零件的形状复杂、其材料为灰铸铁，故可用铸造方法。此零件可采用砂型铸造法，由于零件生产纲领为1060件，到达中批量生产的水平，可以采用金属模机器造型，以保证生产率高、铸件精度高、外表质量与机械性能均好的要求。由于零件上孔都较小，且都有严格的外表精度要求，故都不铸出，留待后续机械加工反而经济实用。2.2工艺设计2.2.1基准的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否那么，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1〕粗基准的选择：粗基准的选择：选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面〔作为粗基准的非加工面〕的位置关系具有重要影响。在该箱体零件的加工过程中，选择该箱体的底面为粗基准，再用精基准定位加工轴孔，这样的加工余量一定就是均匀的。2〕精基准的选择：精基准的选择:选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。从该箱体的零件零件图可以知道，E、F面可以作为加工过程的精基准，所以在工艺工程中必须保证这两个面的粗糙度以及位置精度。2.2.2制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产本钱尽量下降。考虑到先面后孔的加工原那么，合理具体加工工艺如下：表2.2工艺方案表工序1检验毛坯漆面是否缺漆检验毛坯是否多料、缺料工序2铣机头箱底面，以1、2作为定位基准。〔定位点处垫薄铁片，以防止对工件外表划伤〕每加工两个工件就必须重新更换定位点与工件之间的垫片工序3粗镗孔至半精镗孔至精镗孔至工序4粗镗孔至半精镗孔至精镗孔工序5钻孔深度20.6钻孔通孔工序6铣沉孔工序7铣孔深工序8钻孔通孔钻孔通孔工序9攻丝M10*1.5-6H工序10将工件外表油污擦干净，将锐角处修平。以工件底面为基准，测量∅35、∅47两个孔中心尺寸2.2.3工艺路线方案方案一：工序一：备料工序二：铸造毛坯工序三：粗铣上、下外表，精铣下外表；工序四：钻孔；工序五：插键槽6H9；工序六：铣槽1443mm；工序七：钻、拉孔；工序八：钻孔；工序九：钻、扩螺纹孔；工序十：钻、钳锥销通孔、M10-7H；工序十一：终检。方案二：工序一：备料工序二：铸造毛坯工序三：钻；工序四：粗铣上、下外表；工序五：精铣下外表；工序六：插键槽6H9mm；工序七：铣槽14mm43mm；工序八：钻孔；工序九：钻、拉孔；工序十：钻、扩；工序十一：钻、钳锥销通孔、M10-7H；工序十二：终检。2.2.4工艺方案的比拟与分析上述两个工艺方案的区别在于：方案一是把三个轴孔分开加工，在加工过程中粗镗、半精镗、精镗是在同一道工序里，而方案二是镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工,而且三个孔是同时进行加工的。方案二比拟与方案一，其优越性在于在中批量生产中把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，可以逐步提高各个轴孔的质量要求，可以提高各孔间的相互位置精度及各自的尺寸精度，保证箱体零件的技术要求。所以，方案二比拟优越，确定为此零件的加工工艺路线。2.2.5工艺方案确实定综上所述，零件的具体工艺过程如下： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯工序三：粗铣、半精铣凸台端面，选用X5020B立式铣床；工序四：钻，扩，铰内孔，选用Z5040立式钻床；工序五：钻，粗铰，精铰孔，选用Z5025立式钻床；工序六：铣槽mm，选用X6030卧式铣床；工序七：钻、粗铰、精铰螺纹孔，选用Z5040立式钻床；工序八：钻底孔，攻螺纹孔M10-H7mm，选用Z5025立式钻床；工序九：钻锥销通孔，选用Z5025立式钻床；工序十：拉键槽6H9mm；工序十一：钻槽底通孔钻，选用Z5025立式钻床；工序十二：终检。2.3毛坯尺寸及其加工余量确实定在此项中，不必每道工序的加工余量都写出来，只需查出局部重要的、得计算的加工余量即可。查表确定加工余量：粗铣上外表的加工余量：由《机械制造技术根底课程设计指导教程》表2-35平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，上外表会产生气泡等局部，因此，加工余量得留大点。从而得出粗铣上外表的加工余量为3mm。〔2〕粗刨、半精刨E、F面的加工余量：由《金属机械加工工艺设计手册》表4-28查出粗刨E、F面的加工余量取4mm，半精刨E、F面的加工余量取2mm。〔3〕镗孔的加工余量：由《机械制造技术根底课程设计指导教程》表查出粗镗半精镗精镗〔4〕加工M12的加工余量：由《机械制造技术根底课程设计指导教程》表查出先钻孔φ10.2，它的加工余量为5.1mm，攻螺纹M12的加工余量为1.8mm.。〔5〕加工孔M8的加工余量：由《机械制造技术根底课程设计指导教程》表查出先钻孔φ6.7，钻孔的加工余量为3.35mm，攻螺纹M8的加工余量为1.3mm。〔6〕加工孔M6的加工余量：由《机械制造技术根底课程设计指导教程》表查出先钻孔φ5，钻孔的加工余量为2.5mm，攻螺纹M8的加工余量为1.5mm。2.3.1φ35mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，φ35mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣φ35mm圆柱大端面，再粗，精铣φ35mm圆柱小端面，各步余量如下：粗铣：由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-23，其余量值规定，对于小端面〔≤50mm〕为1.0~2.0mm，现取1.8mm。表3.2-27粗铣平面的厚度偏差〔≤30mm〕为―0.25~―0.39mm，现取―0.30mm。精铣：由《加工工艺手册》表3.2-25，其余量规定值为1.0mm。故铸造毛坯的根本尺寸为43＋1.2＋1.8＋1.0＝47mm

。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故：毛坯的名义尺寸：43＋1.2＋1.8＋1.0＝47mm；毛坯的最小尺寸：47－1.4＝45.6mm；毛坯的最大尺寸：47＋1.4＝49粗铣大端面后的最大尺寸：43＋1.0＋1.2＝45.2mm粗铣大端面后的最小尺寸：45.2－0.30＝44.9mm；粗铣小端面后的最大尺寸：:43＋1.0＝44mm；粗铣小端面后的最小尺寸：:44－0.30＝43.7mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按《加工工艺手册》表5.29，粗铣→精铣所能到达的经济精度取IT8,按入体原那么取值。〔备注：在此项中所涉及但没有提及的查表资料，皆为《机械制造技术根底课程设计指导教程》〕2.3.2中心线端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，φ25H8mm孔中心线距离小端面的毛坯根本尺寸为43＋1.2＝44.2mm毛坯的名义尺寸：43＋1.2＝44.2mm；毛坯的最大尺寸：44.2＋1.4＝45.6mm；毛坯的最小尺寸：44.2－1.4＝42.8mm。由于φ25H8mm孔有8精度要求，Ra＝1.6mm根据《加工工艺手册》表3.2-10，加工该孔的工艺为：扩→铰因此查《实用机械加工工艺手册》表3-9得其孔的加工余量为2～5mm，我们取为3mm，故：扩孔：φ24.8mm

2Z＝1.8mm〔Z为单边加工余量〕；

铰孔：φ25H8mm。毛坯φ25mm孔2.3.3φ14H7mm孔端面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，φ14H7mm孔端面仅由粗铣得到，故φ14H7mm孔端面距φ25H8mm孔中心线的毛坯根本尺寸为43＋1.2＝44.2mm，故：毛坯的名义尺寸：43＋1.2＝44.2mm；毛坯的最大尺寸：44.2＋1.4＝45.6vmm；毛坯的最小尺寸：44.2－1.4＝42.8mm。粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同，但由于零件图纸并未给出具体的公差等级，现按前面粗铣平面厚度偏差取－0.28mm。故粗铣后的尺寸为mm其他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求，且对后面诸孔，槽的加工影响不大，仅荒铣即可，故不再一一赘述分析。2.3.4其他尺寸极其加工余量确实定其他工序尺寸包括5个孔，2个槽，1个螺纹孔的根本尺寸，现仅分析主要的5个孔的加工余量及尺寸偏差。5个孔均不铸出，机械加工出来，根据《加工工艺手册》，由于5个孔的外表粗糙度要求均较高，所以都要经过精铰工序，具体工序尺寸和加工余量为：1〕φ10H7mm孔，Ra＝1.6mm；根据《加工工艺手册》表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻→粗铰→精铰钻孔：φ9.8mm；粗铰：φ9.96mm；精铰：φ10H7mm。2〕φ14H7mm孔，Ra＝1.6mm；根据《加工工艺手册》表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻→扩→粗铰→精铰钻孔：φ13.0mm；扩孔：φ13.85mm；

2Z＝0.85mm〔Z为单边加工余量〕；粗铰：φ13.95mm；精铰：φ14H7mm。3〕φ5mm圆锥孔，Ra＝1.6mm；由于零件图纸未给出具体的公差等级，现也按H7公差等级加工，按表3.2-9，加工该孔的工艺为：钻→精铰钻孔：φ4.8mm；精铰：φ5H7mm。4〕φ5.5mm孔，Ra＝3.2mm。由于也未给出公差等级，现同样按φ5mm圆锥孔加工方式：钻→精铰钻孔：φ4.8mm；精铰：φ5.5H7m根本工时：2.4确定各工序切削用量及根本工时2.4.1

工序三的切削用量及根本工时确实定铣、半精铣凸台端面和大端面。1)铣凸台端面：选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6〔见《实用》表10－216〕，〔《切削》表3.7和《切削》表3.8〕〔《切削》表3.9〕按机床选取实际切削速度：工作台每分钟进给量：铣床工作台进给量：根本工时：2)半精铣凸台端面：加工余量为Z=1mm切削速度为选用主轴转速为工作台进给量：根本工时：2.4.2工序四的切削用量及根本工时确实定钻→扩→粗、精铰通孔。1)钻孔：选择高速钢锥柄标准麻花钻〔见《工艺手册》表3.1－6〕〔《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16〕〔《切削》表2.15〕硬度200－217按机床选取〔《工艺》表4.2－5〕实际切削速度：根本工时：〔《工艺》表6.2－5〕2)扩孔：选择高速钢锥柄扩孔钻〔《工艺》表3.1－8〕由《切削》表2.10得扩孔钻扩孔时的进给量，并由《工艺》表4.2－16取，扩孔钻扩孔时的切削速度。由《切削》表2.15得，故：按机床选取根本工时：3)铰孔：选择高速钢锥柄机用铰刀〔《工艺》表3.1－17〕，由《切削》表2.24得，，，由《工艺》表4.2－16得，按机床选取，那么：根本工时：2.4.3工序五的削用量及根本工时确实定钻→粗铰→精铰孔。1〕钻孔：选择高速钢锥柄麻花钻〔《实用》表10－173〕由《切削》表5-6和《工艺》表11－27查得〔《切削》表2.15〕按机床选取根本工时：⑵粗铰孔：选择的高速钢铰刀〔《工艺》表10-192〕由《切削》表5-18和《工艺》表11－283查得按机床选取根本工时：2〕精铰孔：选择的铰刀按机床选取根本工时：2.4.4．工序六的切削用量及根本工时确实定铣的槽。选用高速钢粗齿盘状铣刀，Z=81)、根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1-27查的：粗铣选定因走刀次数N==8.6次故走刀次数N为9次，最后一次=3mm。根据零件形状，确定那个走刀长度为37mm。2〕、决定每齿进给量，根据XA6132型铣床的功率为7.5KW，中等刚度。根据表3.3〔《切削用量简明手册〔第3版〕》〕：现选取3)、决定切削速度和每分钟进给量根据表3.27中的计算公式，也可以直接查表。根据表3.9，当，Z=8，=14mm，，0.24mm/z时，=19m/min，=62r/min，=104mm/min。各修正系数为：19×0.69×0.8m/min=10.5m/min；=34r/min；mm/min；根据XA6132型铣床说明书，选择r/min；mm/min；因此实际切削速度和每齿进给量为：m/min；mm/r；计算根本工时式中l=37mm，根据表3.25，入切量及超切量=27mm那么=min=1.067min总时间：=×N=1.067min×9=9.6min2.4.5．工序七的切削用量及根本工时确实定。1)钻孔：选择高速钢锥柄麻花钻〔《工艺》表5.5－6〕由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得〔《切削》表2.15〕按机床选取根本工时：2)粗铰孔：选择高速钢锥柄机用铰刀〔《工艺》表3.1－17〕，，，按机床选取〔《工艺》表42－15〕〔《工艺》表4.2－16〕根本工时：3)精铣孔：选择高速钢锥柄机用铰刀〔《工艺》表3.1－17〕由《切削》表2.24查得，，〔《工艺》表42－16〕按机床选取根本工时：2.4.6工序八的切削用量及根本工时确实定钻底孔，攻螺纹M10mm。1)钻底孔：选用高速钢锥柄麻花钻〔《工艺》表3.1－6〕由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得〔《切削》表2.15〕按机床选取根本工时：2)攻螺纹M10mm：选择M10mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取根本工时：2.4.7工序九的切削用量及根本工时确实定：加工的锥销通孔。1)钻的圆锥孔：选择的高速钢麻花钻按机床选取根本工时：2)铰的孔：选择的铰刀按机床选取根本工时：工序十一的切削用量及根本工时确实定：加工的孔。1)钻孔：选择的高速钢锥柄麻花钻按机床选取根本工时：2)铰孔：选择的铰刀3、夹具设计由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。3.1定位方案确实定3.1.1工序要求本次设计选择设计工序Ⅶ钻，钻φ10H7孔的夹具，该工序要求φ10H7孔轴线与φ25H8mm孔中心线平行，同时孔轴线距φ45mm圆柱小端面50mm，因而工序基准为φ45mm小端面，同时为了便于立式钻床加工，因而也应以φ25H8mm孔为定位基准来定位，为了增加刚度设计支撑钉，并且设置V形块。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生产效率，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。3.1.2定位方案确实定钻φ10H7孔工序简图如下图，为了加工钻φ10H7孔，应限制的自由度有X轴移动﹑Y轴移动﹑Z轴移动﹑绕X轴转动﹑绕Y轴转动﹑绕Z轴转动。为使定位可靠，加工稳定，我们所设计的定位方案如附图A1图纸——手柄座夹具体装配图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，φ45mm圆柱小端面平放到支撑平面上，限制Z轴移动﹑绕X轴转动﹑绕Y轴转动，三个移动自由度。φ25H8mm孔内插入短销，限制了X轴移动﹑Y轴移动，V形块限制了绕Z轴转动，这样6个自由度全部被限制。定位面板如附图A3图纸——手柄座夹具体零件图所示。3.1.3定位误差分析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，或满足++≤T,即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔轴线距φ45mm圆柱小端面50mm，保证孔轴线与φ25H8mm孔的中心线平行。对于50mm的要求，由于定位基准也是φ45mm圆柱小端面，故基准不重和误差为0，且由于φ45mm圆柱小端面经过半精铣，外表粗糙度到达Ra3.2mm，故可认为φ45mm圆柱小端面的平面度误差为0，即不存在基准位置度误差，综上所述，只要支撑钉的标准尺寸得到保证，是不存在定位误差的。对于工序要求，基准位置误差那么取决于孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于孔的外表精度都到达Ra1.6mm，都经过精铰，故基准位置误差也可以忽略，只要销的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是很小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。3.2夹紧方案：采用螺旋压板夹紧端面。3.3切削力与夹紧力的计算刀具：高速钢直柄麻花钻，d=9.8mm夹具：螺旋压板〔采用单个螺旋夹紧〕d0=10mm据《机械加工工艺师手册》P436切削力Fx=425df0.8kFd=9.8mmf=0.4mm/rkF=(HBS/150)0.6=(150/150)0.6=1代入Fx中得，Fx=1999N据《机械加工工艺师手册》P451理论夹紧力W=QL/[r`tanφ1+rztan(α+φ‘2)]因所选螺杆端部与平面是点接触，所以r`=0查表17-26rz=4.513α=3°1＇φ，2=30°查表17-28L=120mmQ=25N将以上各值代入W中得W=1023.9N而实际夹紧力FK=WKK=K0K1K2K3K4K5查表17-10K0=1.5考虑工件材料及加工余量均匀性的根本平安系数K1=1.2加工性质系数K2=1.0刀具钝化程度K3=1.2切削特点K4=1.3手动夹紧力的稳定性K5=1.0仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触的情况所以K=2.8