机械制造基础课程设计说明书.doc

机械制造基础课程
设计说明书

班 级 机械 设计与制造
设 计 者
学 号
指导老师
设计日期

三明学院
机电工程学院
目         录 

1.设计目的…………………………………………2
2.设计任务书………………………………………3
3.零件的分析………………………………………4
4.确定生产类型……………………………………4
5.毛坯的确定………………………………………5
6.工艺规程的设计…………………………………6
7.加工余量、工序尺寸和切削用量的确定………7
8.专用夹具的设定…………………………………9
9.工艺装备的设计…………………………………9
10.心得体会 ………………………………………10
11.参考文献 ………………………………………11

1、 设计目的 
机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：       
（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。 
（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。
（3）机械制造基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下良好的基础。
（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。
注：由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请各位老师给予指教。

2、 机械制造基础课程设计任务书

设计题目：设计“轴承座”零件机械加工工艺规程（中批量）

设计要求：1、未注圆角R2 未注倒角C1。
2、铸件不得有沙眼、疏松等缺陷。
3、热处理、调质，硬度18～25HRC
4、表面高频淬火，55～63HRC
淬硬深度1～1.5
5、材料：HT150

设计内容：1、熟悉零件图，生产纲领自行拟设；
2、绘制零件图A4（1张）；
3、绘制毛坯图A4（1张）；
4、编写工艺过程卡片和工序卡片；
5、课程设计说明书（1份）

2013年12月

设 计 说 明 及 计 算
3、 零件的分析
一、零件的作用 
轴承座是用于支撑轴类零件的构件。轴承座的作用是稳定轴承及其所连接的回转轴，确保轴和轴承内圈平稳回转避免因承载回转引起的轴承扭动或跳动！ 

二、零件图分析
零件图上技术要求有：
（1） 未注明铸造圆角R2
（2） 未注明倒角C1
（3） 材料HT150
（4） 铸件不得有沙眼、疏松等缺陷。
（5） 涂漆按JB/T5673-1991执行

三、零件的结构工艺性分析
由零件图可知，零件材料为灰铸铁HT150，该材料的强度不高，但其耐磨性、耐热性及减震性很好，适用于承受较小应力，要求耐磨、减震等的装配需求。
该零件上的主要加工面为底面A、4个沉头孔φ16、φ11、螺纹M8、轴承座配合孔Φ32、两个Φ8通孔。
其中（1）两个Φ8通孔无粗糙度要求，只有精度有求，直接铸出。
（2）4个沉头孔φ16、φ11粗糙度要求不高加工时可满足。
（3）M8螺纹孔直接加工满足。
（4）Φ32孔要求与底面A平行度为0.01，孔内表面粗糙度要求Ra1.6。
与其对应的底面A，同样要求粗糙度Ra1.6，这两个是重要加工表面。
（5）其余表面无特殊要求不用加工。

4、 生产类型的确定
应任务书要求，自行拟设生产纲领，不妨设轴承座零件的生产纲领为1000件/年，零件的质量不足100Kg，查表知，可确定该零件生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主， 采用专用工装。

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5、 毛坯的确定
一、 确定毛坯类型
根据零件图的材料（HT150）确定毛坯为铸件。

二、 查手册确定毛坯表面加工余量及公差
参考《机械制造技术基础课程设计》附录4，查的该零件加工余量等级为F，公差等级为CT7级。
利用CT7、MAF查附录4表4.3得各表面加工余量如下表所示：

加工表面
基本尺寸/mm
加工余量等级
加工余量值/mm
说明
A面
20
E
1.5

左右DE面
104
F
2
双侧加工
凸半圆面
30
F
2
双侧加工
前后BF面
60
F
2
双侧加工
Φ32孔
32
F
2

凸圆延伸
60
F
2
双侧加工
表5-2各表面加工总余量

三、 毛坯图的绘制
在绘制铸件的毛坯图时，标注的技术要求一般包含下列内容：
（1） 材料的牌号、 （2）铸造的方法、 （3）铸造的精度等级
（4）未注明的铸造斜度及圆角半径、
（5）铸件的检验等级、
（6）铸件的综合检验等级
（7）铸件交货状态，比如允许浇冒口残根大小等。
（8）铸件是否进行气压或液压实验。
（9）热处理强度

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6、 工艺规程的设计
一、 定位基准的选择
①粗基准的选择 ：
选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位基准，保证各加工表面的余量足够并分配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准，因此与毛坯的状况关系很大。在铣床上加工底面的时候，以左右端面作为粗基准来加工底面。
②精基准的选择 ：
选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度的实现，以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下的原则：①基准重合原则；②基准统一原则；③互为基准原则；④自为基准原则；⑤便于安装原则。
精基准选择时，一定要保证加工面自身形状精度，二位置精度则由前面的工序保证。同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便。在遵循上述原则的前提下，轴承座左右端面的最终精加工，就是互为精基准，遵循互为基准原则。孔φ32mm的精加工就是以一面俩孔定位，自为基准加工出来的。

二、 拟定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,选择采用立式铣床、摇臂钻床、及专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序 00 模铸毛坯 
工序 10 铣长度方向两端端面DE，以轴承座前、后BF端面为定位粗基准； 
工序 20 铣BF两端端面，以轴承座左、右DE端面为定位基准； 
工序 30 精铣底面A，以轴承座前、后BF端面为定位精基准；
工序 40 精铣半凸圆面，以底面A为精基准；
工序 50 以底面A为定位精基准，钻φ30mm并用夹具保证平行度及其与底面A的位置公差±0.02，并精扩该孔至φ32； 
工序 60 以端面DE为基准，钻出孔4×φ11mm，保证Ra12.5并 锪孔4×φ16mm孔深10mm，保证Ra6.3,Ra3.2；

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工序 70 精铣半圆左右延伸面，以底面A为精基准； 
工序 80 攻出M8螺纹，以B面为基准； 
工序 90 精磨端面A至20，保证Ra1.6，；     
工序 100 检验入库；     

7、 加工余量、工序尺寸和切削用量的确定
一、工序10  铣长度方向两端端面DE： 
    1、确定加工余量：粗铣轴承座D面1mm ，粗铣轴承座E面1mm。 
    2、确定进给量f：查表得，取每齿粗铣的进给量为0.4mm/Z，粗铣走刀一次ap=1mm。 
    3、计算切削用量： 选取铣床的主轴转速粗铣时为235r/min，
选取铣刀的直径为φ100mm，
所以切削速度为：V粗=πdn/1000=3.14×100×235/1000=73.79m/min。

二、工序20  铣BF两端端面：
    1、确定加工余量：粗铣加工ap=1 mm，两端余量2。
    2、确定进给量f：粗加工f=0.4mm/Z。 
3、确定切削速度：查表得n=300 r/min,选取铣刀的直径为φ100mm，则
V=πdn/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

三、工序30 精铣底面A ：
1、确定加工余量：铣加ap=1.2mm。     
2、确定进给量f：精铣加工f=0.4mm/Z。 
3确定切削速度：查表得n=600 r/min,选取铣刀的直径为φ120mm，则
V=πdn/1000=3.14×120×600/1000=226m/min 

四、工序40  精铣半凸圆面：
    1、确定加工余量：直径径方向 4mm半径方向2mm。 
    2、确定进给量f：查表得，取精加工的每齿的进给量为0.4mm/Z，精铣走刀一次ap=1mm，分两次进刀。 
3、计算切削用量： 选取铣床的主轴转速精铣时为300r/min，选取铣刀的直径为φ100mm，

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所以切削速度为：V精=πdn/1000=3.14×120×300/1000=113.4m/min 

五、工序50 钻φ30mm并扩孔：
    1、确定加工余量：钻孔至φ30余量直径方向4mm。 
取Z钻=30mm，Z扩=2mm。     
2、确定进给量f：f钻=0.3mm/r,f扩=0.4mm/r，钻削深度60mm。
    3、确定钻削速度：查表得V=20m/min。 
4、计算转速：N钻=1000v/πd=212.3r/min, n扩=1000v/πd =199r/min，则实际切削速度为：
V钻=πdn/1000=3.14×30×212.3/1000=19.99m/min， 
   V扩=πdn/1000=3.14×32×199/1000=19.99m/min
5、孔的主轴转速由经验确定。

六、工序 60 钻孔4×φ11mm，并锪孔：
1、确定加工余量：钻孔φ11，无特殊要求可直接一步到位。      
2、确定进给量f：f钻=0.3mm/r,f锪=0.25mm/r，钻削深度20mm。
    3、确定钻削速度：查表得V钻=49m/min， V锪=10m/min
4、计算转速：N钻=1000v/πd=1418r/min, n锪=1000v/πd =199r/min，则实际切削速度为：
V钻=πdn/1000=3.14×30×212.3/1000=49m/min， 
   V锪=πdn/1000=3.14×32×199/1000=10m/min
5、孔的主轴转速由经验确定。

七、工序70  精铣半圆左右延伸面:
    1、确定加工余量：粗铣加工ap=1 mm，两端余量2。
    2、确定进给量f：粗加工f=0.3mm/Z。 
3、确定切削速度：查表得n=300 r/min,选取铣刀的直径为φ100mm，则
V=πdn/1000=3.14×100×300/1000=94.2m/min

八、工序80 加工出M8螺纹：
1、粗车φ6的孔； 
    2、攻丝螺纹至M8。

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8、 专用夹具的设定
铣床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而铣床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。 
一、问题的提出 
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，采用一次加工一个工件，并根据零件图实际需要，需要设计铣左右端面的夹具。

二、定位基准的选择 
据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中应尽量采用同一定位基准进行加工。因此该夹具的定位基准选择为底面A。
9、工艺装备的设计
这里以工序80加工螺纹孔M8为例，该夹具适用于C650卧式车床。
该道工序所加工的螺纹孔在半圆面中轴线上。根据传统的划线、钻、攻螺纹 ,不但加工难度大 ,效率低 ,而且精度难以保证。根据零件分析，该螺纹和基准面A垂直，故而用选用车床加工，可用花盘夹紧，将工件安装于花盘的工作表面上，如下图花盘所示：将其以底面A为基准固定于花盘回转轴上可加工。

10、 心得体会
这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛。
翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高许多，当然尤其是在计算机软件CAD 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。 
   由于没有经验，第一次做整个设计工作，在设计过程中出现了一些错误比如线形，制图规格，零件设计中的微小计算错误等都没有更正，设计说明书的排版也比较混乱等等。对图层，线形不熟悉甚至就不确定自己画出的线，在出图到图纸上时实际上是什么样子都不知道 ，对于各种线宽度，没有实际的概念。再比如标注较混乱，还是因为第一次做整个设计工作，没有经验，不熟悉。  
   这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。 
   虽然它可能不是良好、优秀，但是既然教学环节、课程设计目的已经达到，那么这次设计做的就是完全合格的。当然还受软件的熟悉，运用程度的影响，所有这些必须得参加实践，接触实际工程设计中才能提高。有关轴承座加工过程中，铸造设计，夹紧力计算，装夹设计，这些关键的设计计算都达到才算合格。
通过这次课程设计，明显感到自身的不足，这次机械设计综合了力学，公差，材料，制图等学科的知识，要好了这些功课，才能做好机械设计。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师们批评指正！

2013年12月05日

11、 参考文献
1、侯德正，《机械制造工艺学课程设计指导书》北京理工大学出版社
2、谭岭，冯建雨主编，《机械制造技术基础》 化学工业出版社.
3、李益民主编，《机械制造工艺设计简明手册》机械工业出版社
4、陈立德主编，《机械制造技术基础课程设计》 高等教育出版社
5、杨方，《机械加工工艺基础》 西北工业大学出版社
6、陈宏均，《实用机械加工工艺手册》 机械工业出版社
7、郑文虎，《机械加工实用经验》 国防工业出版社
8、潘晓弘，《机械制造工程》 浙江大学出版社
9、成大先，王德夫等，《机械设计手册》 化学工业出版社
10、《机械加工工艺手册（软件版）》 机械工业出版社