机械制造工艺学课程设计-课程设计说明书.doc

目 录序言 2 1、零件的分析 2 1.1零件的作用 2 1.2零件的分析 22 工艺规程设计 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2基面的选择 3 2.3制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 2.5确定切削用量及基本工时 53 夹具设计 193.1问题的提出 193.2夹具设计 19 3.3铣削力的计算 19 3.4铣削夹紧力的计算 204 总结 21 5 参考文献 21序言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。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从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。一、零件的分析1.1零件的用途CA1340自动车床上的杠杆，它位于自动车床的自动机构中，与灵活器（离合器）配合使用，起制动的作用。零件图如下：1.2零件的工艺分析1.2.1、以6H7mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个6H7mm的孔，粗糙度为Ra1.6；尺寸为20mm且与两个孔6H7mm相垂直的四个平面，粗糙度为Ra6.3。其中，主要加工表面为两个6H7mm的孔。1.2.2、以20H7mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个20H7mm的孔及其倒角，粗糙度为Ra1.6；两个与20H7mm孔垂直的平面，粗糙度为Ra3.2；一个中心轴线与20H7mm孔中心轴线平行且相距8mm的圆弧油槽；还有一个与20H7mm孔垂直的油孔4mm，并锪沉头孔。其中，20H7mm孔及两端面为主要加工面。 二、工艺规程的确定2.1确定毛坯的制造形式2.1.1.毛坯选择 工作时要承受反复的、很大的转矩及变形的弯曲硬力，容易产生扭转、震动、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性，所以选用QT45-5 ，其力学性能抗拉强度 b (MPa)450， 条件屈服强度 s(MPa)310 ，冲击韧性值 kv (J/cm2)：18 ，布氏硬度 ：160210HBS，伸长率10%热处理：将毛坯进行退火以改善切削性能，消除铸造应力，正火以细化基体组织，提高强度和耐磨性。淬火加回火以便提高强度、硬度和耐磨性。取备品率a=3%，废品率b=0.4%，机床的年产量Q=5000台/年，m=1件/台，则杠杆的生产纲领：N=Qm（1+a%）（1+b%）=50001（1+3%）（1+0.4%）=5171件/年因该零件为轻型零件，又因达到大批生产的水平，固采用机器型金属模铸造。2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更甚者还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择：按照有关粗基准原则，应以32mm外圆柱面为粗基准面（两个短V形块定位），限制4个自由度，用不加工面（挡销定位）限制一个移动的自由度，再用8H7mm孔的外圆面（支撑钉定位）限定一个转动的自由度，达到完全定位。2.2.2精基准的选择：精基准选择的原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，计算基准位移误差和基准不重合误差。2.3制定工艺路线2.3.1加工方法分析确定 因为加工各个表面时的加工要求不一样，需要划分加工阶段，因此，在安排工艺过程时要把各主要表面粗精加工工序划分开，这样粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中得到修正，最后达到零件的技术要求，在工序安排上先加工定位基准，然后再加工孔，符合先面后孔和基准先行的工序安装原则。 2.3.2、工艺路线工序1 粗铣、半精铣20H7mm孔端面。以32外圆柱面和一个未加工面为粗基准。工序2 钻R3圆弧油槽。以20H7mm的一个端面和以32外圆柱面为基准。工序3 钻、扩、粗铰、精铰20H7mm孔，锪20H7mm孔倒角。以20H7mm的一个端面和以32外圆柱面为基准。工序4 粗铣、半精铣6H7mm孔的四个端面。以20H7mm孔的一个端面20H7mm孔为基准，用一个浮动V型块限制旋转。工序5 钻、精铰6H7mm两孔，以20H7mm孔的一个端面和20H7mm孔为基准。工序6 钻、粗铰、精铰8H7mm两孔，以20H7mm孔的一个端面和20H7mm孔为基准工序7 钻4油孔、锪8圆锥沉头孔，以20H7mm孔的一个端面为基准。工序8 钻M4螺纹底孔、攻M4螺纹孔，以20H7mm孔的一个端面和20H7mm孔为基准工序9 粗铣、半精铣槽，以20H7mm孔的一个端面和20H7mm孔为基准，6H7mm孔辅助定位。工序10 终检。2.4、机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的确定1、20H7mm孔外端面的加工余量（加工余量的计算成本长度）（1）取毛坯的单边加工余量Z=1.8mm（2）半精铣余量:单边为Z=1mm，加工精度等级为IT10，所以本工序加工偏差为（入体方向）81（3）粗铣加工余量：单边加工余量为1.3，加工精度等级为11，所以加工偏差为83.6。2.、H7二孔外端面的加工余量（1）取毛坯外端面的单边加工余量1.2 ； （2）半精铣加工余量：单边为0.5，加工精度为IT12，加工偏差；（入体方向）。（3）粗铣加工余量：单边加工余量为1.20.50.7，加工精度等级为IT13所以加工偏差为（入体方向）。3、6二孔加工余量，两内孔精度要求为IT7级，参照金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔： 5.8mm精铰： mm Z=0.2mm4. 8孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔： 7.8mm粗铰： 7.96mm Z=0.16mm精铰： mm Z=0.04mm5、20孔的加工余量，孔的精度要求为IT7，金属机械加工工艺人员手册表13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔： Z=18mm扩孔： mm Z=1.8mm粗铰： mm Z=0.14mm精铰： mm Z=0.06mm、槽的加工余量，确定工序尺寸及余量为粗铣：8公差0.22.5、确定切削用量和基本时间工序1 粗铣、半精铣20H7mm孔两端面。选用机床：X61w卧式铣床。. 粗铣20H7mm孔两端面选用锥柄立铣刀，取直径为50，中齿6，背吃刀量 查工艺手册可知，取。查表，取则：根据机床使用说明书，取主轴实际转速，则实际切削速度。当时，刀具每分钟进给量求基本时间：，查表得=7mm ，=1mm 则=0.214min2. 半精铣20H7mm孔两端面背吃刀量 查工艺手册可知，取。查表，取则：，根据机床使用说明书，取主轴实际转速，则实际切削速度。当时，刀具每分钟进给量求基本时间：，查表得=7mm ，=2mm 则=0.265min至此，本工序的总基本时间而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.062min，布置工作时间和休息与生理需要时间2%4%，则均取为3%，所以min，则，本工序单件时间定额。工序2：钻R3mm圆弧油槽，选用Z525立式钻床。选高速钢长麻花钻，d=5.8mm。单边切削深度=d/2=5.8/2=2.9mm。查简明手册表11-10，f=0.070.12mm/r，按机床试用说明书取f=0.1mm/r。查简明手册表11-12，取v=18m/min，则 =1000u/d=100018/(5.8)=987.9(r/min)按机床使用说明书取，所以实际切削速度为： U=/1000=6960/1000=17.49(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取 因为， 所以=0.88min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.88=0.13s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额工序3: 钻、扩、粗铰、精铰20H7mm孔，锪20H7mm孔两端倒角145。选用Z525立式钻床。1.钻18mm孔：单边切削深度=d/2=18/2=9mm。查表f=0.20.4mm/r，按机床试用说明书取f=0.36mm/r.取v=20m/min，则 =1000u/d=100020/（8）=353.7(r/min)按机床使用说明书取=392r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=18392/1000=22.17(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.625min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.625=0.09s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工步单件时间定额2.扩19.8mm孔，选用高速钢扩钻，d=19.8mm.单边切削深度.根据有关资料介绍，利用扩钻进行扩孔时，其进给量和切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为：f=(1.21.8)f钻，U=(1/2 1/3)U钻式中， f钻、U钻为加工实心孔的切削用量.现已知 f钻=0.5mm/r ，U钻=0.35m/s=21m/min 并令 f=1.5f钻=1.50.5=0.75 (mm/r) U=0.4U钻=0.421=8.4 (mm/min) =1000u/d=10008.4/(19.8)=135.04(r/min)按机床使用说明书取=140r/min，所以实际切削速度为： U= =19.8140/1000=8.71(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.80min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.80=0.12s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工步单件时间定额3.粗铰19.94mm两孔，选用硬质合金铰刀，d=19.94mm。单边切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。查工艺手册表14-60，f=0.81.50mm/r，按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60，取U=9m/min，则 n=1000u/d=10009/(19.94)=143.7(r/min)按机床使用说明书取n=140r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=19.94140/1000=8.8(m/min)求基本时间：，查表，得，因为， 所以=0.68min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.68=0.10s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额4.精铰20H7mm的孔，选用硬质合金铰刀，d=20H7mm。单边切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。查工艺手册表14-60，按机床使用说明书取f=1mm/r.查工艺手册表14-60，取U=10m/min，则 n=1000u/d=100010/(20)=159.2(r/min)按机床使用说明书取n=140r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=20140/1000=8.8(m/min)求基本时间：，查表，得，因为，,，所以 =0.67min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.67=0.10s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额5.锪20H7mm孔两端倒角145，选用Z525立式钻床，90锥面锪钻，d=25mm。查工艺手册表14-48，f=0.100.15mm/r，按机床试用说明书取f=0.12mm/r. 为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与铰孔相同，即n=140r/min。求基本时间：，查表，得因为， 所以=0.12min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.12=0.02s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工步单件时间定额所以本工序的总时间为：t=0.78+0.99+0.84+0.83+0.15=3.59min工序4 粗铣、半精铣6H7mm孔四端面。选用机床：X61w卧式铣床。. 粗铣6H7mm孔四端面选用镶齿三刃面铣刀，取直径为80mm，中齿10，刀宽度为12mm背吃刀量 查工艺手册可知，取。查表，取则：根据机床使用说明书，取主轴实际转速，则实际切削速度。当时，刀具每分钟进给量求基本时间：，查表得=3mm ，=2mm 则=0.166min2. 半精铣6H7mm孔四端面背吃刀量 查工艺手册可知，取。查表，取则：根据机床使用说明书，取主轴实际转速，则实际切削速度。当时，刀具每分钟进给量求基本时间：，查表得=3mm ，=2mm 则=0.210min至此，本工序的总基本时间而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.056min，布置工作时间休息与生理需要时间2%4%均取3%，所以min则，本工序单件时间定额工序5：钻、精铰6H7mm两孔。选用Z525立式钻床。1.钻d=5.8mm两孔，选用高速钢麻花钻，d=5.8mm。单边切削深度a=d/2=5.8/2=2.9mm。查简明手册表11-10，按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12，取U=18m/min，则 n=1000u/d=100018/(5.8)=987.9(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min，所以实际切削速度为：U=d n/1000=5.8960/1000=17.49(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.17min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.17=0.03s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min 则，本工序单件时间定额2.精铰6H7mm的两孔，选用高速钢铰刀，d=6H7mm。单边切削深度a=z/2=0.2/2=0.1mm。查工艺手册，按机床使用说明书取f=0.8mm/r.查简明手册表11-19，取U=10m/min，则 n=1000u/d=100010/(6)=530.5(r/min)按机床使用说明书取n=545r/min，所以实际切削速度为： =6545/1000=10.3(m/min)求基本时间：，查表，得，因为， 所以=0.06min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.06=0.01s布置工作时间休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额所以本工序的总时间是：t=(0.22+0.08)=0.6min工序6: 钻、粗铰、精铰8H7孔。选用Z525立式钻床。1.钻d=7.8mm两孔，选用高速钢麻花钻，d=7.8mm。单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。查简明手册表11-10，f=0.120.20mm/r，按机床试用说明书取f=0.17mm/r.查简明手册表11-12，取U=20m/min，则 n=1000u/d=100020/(7.8)=816.2(r/min)按机床使用说明书取n=960r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.8960/1000=23.5(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.22min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.22=0.03s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额2.粗铰7.96mm的两孔，选用高速钢铰刀，d=7.96mm。单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.4mm/r.查简明手册表11-19，取U=8m/min，则 n=1000u/d=10008/(7.96)=319.9(r/min)按机床使用说明书取n=272r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=7.96272/1000=6.8(m/min)求基本时间：，查表，得，因为， 所以=0.42min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.42=0.06s布置工作时间休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额3.精铰8H7mm的两孔，选用高速钢铰刀，d=8H7mm。单边切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。查简明手册，按机床试用说明书取f=0.3mm/r.查简明手册表11-19，取U=9m/min，则 n=1000u/d=10009/(8)=358.1(r/min)按机床使用说明书取n=392r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=8392/1000=9.9(m/min)求基本时间：，查表，得，因为， 所以=0.37min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.37=0.06s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额 所以本工序的总工序为:t=0.27+0.52+0.46=1.25min工序7：钻4mm油孔，锪8mm圆锥沉头孔。选用Z525立式钻床与专用夹具。1.钻4mm的油孔，选用高速钢麻花钻，d=4mm。单边切削深度a=d/2=4/2=2mm。查简明手册表11-10，f=0.080.13mm/r，按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12，取U=20m/min，则 =1000u/d=100020/(4)=1632(r/min)按机床使用说明书取=1360r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=41360/1000=16.07(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.06min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.06=0.01s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额2.锪8mm圆锥沉头孔，选用锥面锪钻，d=10mm。查工艺手册表14-48，f=0.100.15mm/r，按机床试用说明书取f=0.13mm/r.为了缩短辅助时间，取锪沉头孔的主轴转速与钻孔相同，即n=1360r/min。求基本时间：，查表，得因为， 所以=0.02min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.02=0.003s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额所以本工序的总时间为：t=0.08+0.03=0.11min工序8：钻M4mm螺纹底孔，攻M4mm螺纹孔。选用Z525立式钻床与专用夹具。1.钻M4mm的螺纹底孔3.5mm，选用高速钢麻花钻，d=3.5mm。单边切削深度a=d/2=3.5/2=1.75mm。查简明手册表11-10，f=0.080.13mm/r，按机床试用说明书取f=0.1mm/r.查简明手册表11-12，取U=20m/min，则 n=1000u/d=100020/(3.5)=1818.9(r/min)按机床使用说明书取n=1360r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=3.51360/1000=14.1(m/min)求基本时间：，因为又，所以，取因为， 所以=0.07min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.07=0.01s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额2.攻M4mm的螺纹底孔。 查工艺手册表11-49，选用M4丝锥，螺距P=0.5mm，则进给量f=0.5mm/r。查工艺手册表11-94，取U=5m/min，则 n=1000u/d=10005/(4)=397.9(r/min)按机床使用说明书取n=392r/min，所以实际切削速度为： U=d n/1000=4392/1000=4.93(m/min)求基本时间：，因为因为， 所以=0.04min而辅助时间与基本时间的关系为（0.150.2）本工序取0.15=0.150.04=0.006s布置工作时间，休息与生理需要时间2%4%均取4%，所以min则，本工序单件时间定额所以本工序的总时间为：t=0.09+0.05=0.14min工序9.铣槽，选用锥柄立铣刀，直径d=8mm， Z=5，中齿。背吃刀量分三次进给，每次进给深度分别为10/10/2mm。三次都取，则：根据机床使用说明书，取主轴实际转速，则实际切削速度。三、专用夹具设计3.1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计铣6四端面的铣床夹具。本夹具将用于X61w卧式铣床，刀具为镶齿三刃面铣刀，同时使用两把刀，四个端面分两次铣完。3.2 夹具设计3.2.1 定位方案1定位方案以20mm左端面和20mm孔作为定位基准，限制五个自由度，再加一个浮动V型块限定工件一个自由度，这样工件六个自由度全部被限定。2.选择定位元件 选定位销、支撑块和浮动V型块3.2.2夹紧机构采用快速夹紧装置推动20mm右端面实现夹紧。3.3铣削力的计算：（粗铣的铣削力）铣削力：查机械加工工艺师手册P437表1718，得铣削力计算公式： ， z=10 ， d0=80mm ， 代入上式，得查切削用量简明手册P110表3.28得扭矩计算公式： 则Nmm3.4铣削夹紧力的计算：1、工件以平面定位（1）夹紧力与铣削力方向一致时当其他切削力较小时，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生震动和转动。（2）夹紧力与铣削力方向不一致时 2、工件以外圆定位 3.5、定位误差分析与计算以工件左端面为定位基准，如图所示则其中，=0.021，=0.034所以=0.034四、总结 本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事，这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来。经历了此次课程设计，我明白了首先要从全局着手，否则会弄得顾此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始。这次设计课也锻炼了我的查表的能力，因为整个设计过程几乎是一个查表的过程，总之不查表就无设计可言，因此每天就得翻阅各种设计手册，这为我将来的工作打下了基础。为了能赶的上进度所以每天要坚持工作，这在无形中锻炼了我的吃苦精神。总之这次课程设计使我受益匪浅。五、参考文献1. 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.机械工业出版社，2004.82. 吉林大学，于骏一、邹青主编.机械制造技术基础第2版.机械工业出版社，2009.23. 大连理工大学.冯辛安主偏.机械制造装备设计第2版.机械工业出版社4. 金属切削机床夹具设计手册。机械工业出版社，1984.125. 机械加工工艺师手册、切削用量简明手册.（电子版）6. 孙全颖等编著.机械精度设计与质量保证.哈尔滨工业大学出版社，2009.2