机械制造支座设计.docx

《机械制造技术基础》
课程设计说明书
设 计题目： 支座制造
设 计 者：
学 号：
指 导 教 师：
湖南工业大学
二O一一 年 一 月 十五 日
《机械制造技术基础课程设计》任务书
机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。
机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其机械加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。
一、课程设计的目的
机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。
1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。
二、课程设计的内容
1、课程设计的题目
机械制造技术基础课程设计的题目为：支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
2、课程设计的内容
（一）对零件（中等复杂程度）进行工艺分析，画零件图。
（二）选择毛坯的制造方式。
（三）制订零件的机械加工工艺规程
1）选择加工方案，制订工艺路线；
2）选择定位基准；
3）选择各工序所用的机床设备和工艺装备（刀具、夹具、量具等）；
4）确定加工余量及工序间尺寸和公差；
5）确定切削用量
（四）填写工艺文件
1）填写机械加工工艺卡片；
2）填写机械加工工序卡片。
（五）编写设计说明书。
内容包括：课程设计封面、课程设计任务书、目录、正文（工艺规程和夹具设计的基本理论、计算过程、设计结果）、参考资料。
三、课程设计的要求
1、 基本要求
机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件。因此制定机械加工工艺规程应满足如下基本要求：
1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸上提出的各项技术要求。在保证质量的前提下，能尽量提高生产率和降低消耗。同时要尽量减轻工人的劳动强度。
2）在充分利用现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术。
3）工艺规程的内容，应正确、完整、统一、清晰。工艺规程编写，应规范化、标准化。工艺规程的格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准、规定。
2、 所交设计文件
1）零件图 1张
2）毛坯图 1张
3）机械加工工艺过程综合卡 1套
4）机械加工工序卡 1张
5）课程设计说明书 1份
四、课程设计的进度安排
课程设计计划时间一周，具体安排如下：

2、绘制零件图、毛坯图； 1天
3、设计零件的加工工艺规程； 2天
4、设计指定工序的工序卡； 1天
5、整理设计说明书； 1.5天
6、答辩； 1天
五、注意事项
1、设计中制图按照标准、规范进行。标题栏、明细栏格式见附录。
2、综合工艺过程卡、工序卡按照附录规定格式要求填写。
3、工序简图应标注的四个部分：
1）定位符号及定位点数；
2）夹紧符号及指向的夹紧面；
3）加工表面，用粗实线画出加工表面，并标上加工符号，其中该工序的加工表面为最终工序的表面时，加工符号上应标注粗糙度数值。其他工序不标粗糙度数值；
4）工序尺寸及公差。
定位、夹紧符号参见附录。
目录
第一节、支座的工艺分析及生产类型的确定..............................5
1、支座的用途............................................................................................................5
2、支座的技术要求....................................................................................................5
3、审查支座的工艺性................................................................................................5
4、确定支座的生产类型............................................................................................5
第二节、确定毛坯、绘制毛坯简图..............................................5
1、选择毛坯................................................................................................................5
2、确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量................................................................5
3、绘制支座锻造毛坯简图........................................................................................6
第三节、拟定支座工艺路线.........................................................7
1、定位基准的选择....................................................................................................7
2、表面加工方法的确定............................................................................................7
3、加工阶段的划分....................................................................................................7
4、工序的集中与分散................................................................................................7
5、工序顺序的安排....................................................................................................7
6、确定工艺路线........................................................................................................8
第四节、机床设备及工艺装备的选用..........................................8
1、机床设备的选用....................................................................................................8
2、工艺装备的选用....................................................................................................8
第五节、加工余量、工序尺寸及公差的确定..............................9
第六节、切削用量.........................................................................10
1、切削用量的计算...................................................................................................10
第七节、编制工艺文件.................................................................13
1、机械加工工艺卡片...............................................................................................13
2、机械加工工序卡片...............................................................................................13
第八节、参考文献及资料.............................................................13
第一节、支座的工艺分析及生产类型的确定
1、支座的用途
支座是指用以支承容器或设备的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。
3、 支座的技术要求
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
μm
形位公差/mm
支座左端面

IT10

支座右端面

IT10

左端外圆表面

IT10

B

孔

IT8

孔

IT8

孔

IT8

孔

IT8

孔

IT7

孔

IT7

4、 审查支座的工艺性
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。本零件为支座零件，其主要加工表面为φ60mm孔和φ50mm孔，保证内孔与外圆有较高的同轴度要求，是加工工艺重点考虑的问题。其次由于装配要求，对φ150mm孔有端面跳动要求。
5、 确定支座的生产类型
依设计题目可知：Q=10000件/年，且支座为轻型零件，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》可知，确定此支座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，大量采用专用工装。
第二节、确定毛坯、绘制毛坯简图
1、选择毛坯
零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择砂型机器铸件毛坯。查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第23页表2-1，选用铸件尺寸公差等级为CT10。
2、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第24页表2-4，选用加工余量为MA-G级，砂型铸造孔的加工余量等级需降低一级选用，其加工余量等级为CT10级，MA-H级。并查表2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表2-1所示：
表2-1 支座零件各表面加工余量
加工面代号
基本尺寸
加工余量等级
加工余量
说明
D1
50
H
1
孔降一级加工
D2
60
H
1
孔降一级加工
D3
28
H

孔降一级加工
D4
18
H

孔降一级加工
D5
20
H

孔降一级加工
D6
8
H

孔降一级加工
D7
150
G

单侧加工
T1
42
G

单侧加工
T2
30
G

单侧加工
T3
74
G

单侧加工
D6
D1
D8
D3
D5
T4
D7
D2
D4
T3
T1
T2

图2-1 支座简图
3、 绘制支座铸造毛坯简图
第三节、拟定支座工艺路线
1、定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。
1) 、粗基准的选择
如图2-1支座毛坯简图所示，根据粗基准保证相互位置要求的选择原则：为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准；若工件上有几个不需加工的表面，应选其中与加工表面间的位置精度要求较高者为粗基准。因此，以面T4做为定位粗基准，以面D8作为定位辅助定位粗基准。
2) 、精基准的选择
考虑零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则，“互为基准”原则和“基准统一”原则，以精加工过的左、右两端面为精基准，以加工过的中心孔位辅助精基准。
2、 表面加工方法的确定
考虑支座零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示。
表3-1 支座零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
加工方案
备注
Φ150mm外圆表面
IT10

精车-半精车
机械制造技术基础课程设计指导教程表1-6
支座左端面
IT10

粗车-半精车
机械制造技术基础课程设计指导教程表1-8
支座右端面
IT10

粗车-半精车
Φ50mm孔
IT8

钻孔-半精镗-精镗
机械制造技术基础课程设计指导教程表1-7
Φ60mm孔
IT8

车孔-半精车-精车
Φ20mm孔
IT7

钻-粗铰-精铰
Φ8mm孔
IT7

钻-粗铰-精铰
Φ28mm孔
IT8

钻-扩-铰
Φ18mm孔
IT8

钻-扩-铰
3、 加工阶段的划分
为保证零件的加工质量，生产效率和经济性，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(支座左右两端面)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后分别粗车支座左右两端面，钻φ50mm孔、φ60mm孔、φ20mm孔、φ8mm孔、φ18mm孔、φ28mm孔；在半精加工阶段，完成外圆表面、两端面及Φ20mm孔、Φ8mm孔的粗铰加工等阶段；在精加工阶段，完成φ20mm孔、φ8mm孔精铰及φ28mm孔、φ18mm孔铰加工阶段。
4、 工序的集中与分散
工序设计时，究竟是采取工序分散还是工序集中，应根基生产纲领，零件的技术要求，产品的市场前景以及现场的生产条件等因素综合考虑后决定。对于传统的流水线，自动线生产，多采用工序分散的组织形式，而对于支座这样的大批量生产的产品，这种组织形式可以获得高的生产效率和低的生产成本。
5、 工序顺序的安排
1)、机械加工工序
遵循“先基准后其他的原则”，先确定加工基准。先安排作为粗基准的表面的加工，支座的两端面为加工内孔的粗基准，故这个面得安排在钻孔之前进行。
在主要表面和次要表面加工顺序的安排上，先安排主要表面的加工，钻下孔，倒角等次要表面的加工可穿插在其中进行。
在钻孔前先平端面。
2)、辅助工序
粗加工之前，安排清砂工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
6、 确定工艺路线
在综和考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表2-2列出了制作的工艺路线。
表3-2 制作工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
定位基准
1
铸造

2
清砂

3
粗车左端外圆表面及端面
右边外圆表面D8、端面T4
4
粗车另一端
左边端面T4
5
钻孔φ50mm
左、右端面T1、T3
6
车孔φ60mm
左、右端面T1、T3
7
钻孔4×φ18mm
左、右端面T1、T3
8
钻孔4×φ28mm
左、右端面T1、T3
9
钻孔φ8mm、φ20mm
右端面T3
10
半精车外圆表面及两端面、倒角
左、右端面T1、T3
11
半精镗、精镗φ50mm、倒角
左、右端面T1、T3
12
半精车、精车φ60mm、倒角
左、右端面T1、T3
13
扩孔、铰孔φ18mm、φ28mm
左、右端面T1、T3
14
粗铰、精铰φ8mm、φ20mm
右端面T3
15
去毛刺

16
清洗

17
终检、入库

第四节、机床设备及工艺路装备的选用
1、机床设备的选用
在大批量生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合钻床”。
设备
型号
特征
车床
CA6140
普通卧式车床
钻床
Z5135
立式钻床
镗床
T616
卧式镗床
4、 工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出他们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。
本例支座的生产类型为中批生产，所选用的夹具均为专用夹具。
机床
刀具
夹具
量具
车床CA6140
45°直头车刀
R6半径圆弧刀
三爪自定心卡盘
游标卡尺、万能角度尺
钻床Z5135
麻花钻、扩孔钻、机用铰刀
Z5135组合夹具
卡尺、塞规
镗床T616
镗刀
T616专用夹具
卡尺、塞规
第五节 、加工余量、工序尺寸和公差的确定
1、圆柱表面工序尺寸
取加工φ50mm内孔为例，求解有关工序尺寸及公差。
1) 、用查表法确定加工余量
φ50mm内孔总余量：由表2-1支座零件各表面加工余量可知φ50mm内孔总的加工余量为Z总=50mm.。
精镗余量： Z精=0.3mm (《机械制造技术基础课程设计指导教程》第41页表2-28)
半精镗余量：Z半精=1.7mm (同上)
钻孔余量： Z钻=(50-1.7-0.3)=48mm (同上)
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》第41页表2-28将钻孔分为两个工步进行
Z钻1=25mm
Z钻2=23mm
2) 、计算各工序尺寸的基本尺寸
精镗后工序尺寸的基本尺寸为φ50mm(设计尺寸)；其他各工序基本尺寸依次为：

二次钻孔：(49.7-1.7)mm=48mm
一次钻孔：(48-23)mm=25mm
3) 、确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定：
精镗： IT8 公差值为0.039mm (《机械制造技术基础课程设计指导教程》第48页表2-40)
半精镗：IT9 (《机械制造技术基础课程设计指导教程》第48页表1-7)； 公差值为0.062
二次钻孔： IT10 (同上)； 公差值为(同上)
一次钻孔： IT12 (同上)； 公差值为0.21 (同上)
工序尺寸偏差按“入体原则”标注：
精镗： ； 半精镗：；
二次钻孔： ； 一次钻孔：。
综上所述，确定各表面的各个加工工序的加工余量及尺寸、公差如下表5-1所示：
表5-1 各个加工工序的加工余量及尺寸、公差
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸及
公差
表面粗糙度
Φ150mmIT10(D7)
铸件
50
CT12

粗车
48
IT12

10
一次半精车
二次半精车

IT11
IT10

4

Φ50mmIT8
(D1)
一次钻孔
二次钻孔
25
2
IT12
IT10

20

半精镗

IT9

精镗

IT8

Φ60mmIT8
(D2)
多次车孔
1
IT12

10
半精车

IT10

精车

IT8

Φ28mmIT8
(D3)
钻
26
IT12

扩

IT10

铰

IT8

Φ18mmIT8
(D4)
钻
17
IT11

扩

IT10

铰

IT8

Φ20mmIT7
(D5)
钻
18
IT11

粗铰

IT9

精铰

IT7

Φ8mmIT7
(D6)
钻

IT11

粗铰

IT9

精铰

IT7

2、平面工序尺寸
加工表面
加工内容
加工余量
基本尺寸
精度等级
工序
支座左端面IT10
(T1)
铸件

4
CT12

粗车

42.1
IT12

半精车
0.1
42
IT10

支座右端面IT10
(T3)
铸件

CT12

粗车

IT12

半精车
0.2
74
IT10

左端面IT10
(T2)
铸件

4
CT12

一次粗车
7

IT12

二次粗车
5
3
IT11

一次半精车

30.2
IT10

二次半精车
0.2
30
IT10

第六节、切削用量
1、切削用量的计算
工序3——粗车左端外圆表面及端面
粗车左端外圆表面：
1) 、背吃刀量ap的选择
因为余量较大，为48mm，故安排多次走刀来完成切削。考虑背吃刀量应依次递减，且一般ap可达8~10mm，所以选择ap1=10mm，ap2=9mm，ap3=8mm，ap4=7，ap5=6，ap6=5，ap7=4。
2) 、进给量f的选择
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第87页表4-2查得f=0.4mm/r。
3) 、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得vap1=392.5m/min，vap2=361.1m/min，vap3=332.84m/min，vap4=307.72m/min，vap5=285.74m/min，vap6=266.9m/min，vap7=251.2m/min。
粗车左端面：
1)、背吃刀量ap的选择
因为余量较小，故选择ap=mm，一次走刀即可完成。
2)、进给量f的选择
由于是车端面，所以进给量可忽略。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得v=m/min。
工序4——粗车另一端面
1)、背吃刀量ap的选择
因为余量较小，故选择ap=，一次走刀即可完成。
2)、进给量f的选择
由于是车端面，所以进给量可忽略。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1m/min。
工序10——半精车外圆表面及两端面、倒角
半精车左端外圆表面：
1)、背吃刀量ap的选择
由于半精车余量较多，可分为两次进行，根据加工余量的确定，取ap1=1.2mm，ap2=0.8mm。
2)、进给量f的选择
为保证T2与T4的尺寸30mm及T2表面经济精度，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第87页表4-2查得f=0.26mm/r，
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min。
半精车左端面：
1)、背吃刀量ap的选择
因为余量较小，故选择ap=0.1mm，一次走刀即可完成。
2)、进给量f的选择
为保证T1与T4的尺寸42mm，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第87页表4-2查得f=0.05mm/r，
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得vapm/min。
半精车右端面：
1)、背吃刀量ap的选择
因为余量较小，故选择ap=0.2mm，一次走刀即可完成。
2)、进给量f的选择
为保证T3与T4的尺寸74mm，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第87页表4-2查得f=0.05mm/r。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得vapm/min。
工序5、工序11——钻孔、半精镗、精镗φ50mm，倒角
1)、主轴转速的选择
由于所需钻孔直径较大，所以分两次进行，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-7,根据Z5135钻床参数及加工余量，确定ap1=25mm，ap2=23mm，ap3=1.7mm，ap4=0.3mm，主轴转速为275r/min。
2)、进给量f的选择
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-10查得f=0.43mm/r，
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/min)，n=275r/min，即v=3.14*d*275/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min、vap3m/s、vap4m/min。
工序6、工序12——车孔、半精车、精车φ60mm，倒角
1)、背吃刀量ap的选择
经过工序6，孔φ60mm余量变为12mm，故安排两次粗车、一次半精车、一次精车走刀来完成切削。考虑背吃刀量应依次递减，且一般ap可达8~10mm，所以选择ap1=7mm，ap2=4mm，半精车ap3=0.8mm，精车ap5=0.2mm。
2)、进给量f的选择
只需保证φ60mm孔长度为66mm，且两端均匀，进给量不做特别要求。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/s)，经查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第86页表4-1取n=500r/min，即v=3.14*d*500/1000(m/min),得vap1=75.36m/min，vap2=86.35m/min，vap3=92.63m/min，vap4=93.886m/min。
工序7、工序13——钻孔、扩孔、铰孔4×φ18mm
1)、主轴转速的选择
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-7，根据Z5135钻床参数及加工余量，孔直径适中，故钻孔选择ap1=17mm，扩孔选择ap2=0.85mm，铰孔选择ap3=0.15mm，主轴转速为275r/min。
2)、进给量f的选择
所钻孔为通孔，进给量无特殊要求。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/min)，n=275r/min，即v=3.14*d*275/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min、vap3m/min。
工序8、工序13——钻孔、扩孔、铰孔4×φ28mm
1)、主轴转速的选择
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-7，根据Z5135钻床参数及加工余量，孔直径适中，故钻孔选择ap1=26mm，扩孔选择ap2=1.8mm，铰孔选择ap3=0.2mm，主轴转速为275r/min。
2)、进给量f的选择
保证φ28mm长度为18mm即可，进给量无特殊要求。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/min)，n=275r/min，即v=3.14*d*275/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min、vap3m/min。
工序9、工序14——钻孔、粗铰、精铰φ8mm、φ20mm
对φ8mm孔：
1)、主轴转速的选择
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-7，根据Z5135钻床参数及加工余量，孔直径适中，故钻孔选择ap1=7.8mm，精铰选择ap2=0.16mm，铰孔选择ap3=0.04mm，主轴转速为275r/min。
2)、进给量f的选择
所钻孔为通孔，进给量无特殊要求。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/min)，n=275r/min，即v=3.14*d*275/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min、vap3m/min。
对φ20mm孔：
1)、主轴转速的选择
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第91页表4-7，根据Z5135钻床参数及加工余量，孔直径适中，故钻孔选择ap1=18mm，扩孔选择ap2=1.94mm，铰孔选择ap3=0.06mm，主轴转速为275r/min。
2)、进给量f的选择
保证φ28mm长度为26mm即可，进给量无特殊要求。
3)、切削速度的选择
由公式v=πdn/1000(m/min)，n=275r/min，即v=3.14*d*275/1000(m/min),得vap1m/min，vap2m/min、vap3m/min。
第七节、编制工艺文件
1、机械加工工艺卡片
见附表
2、 机械加工工序卡片
见附表
4) 、参考文献及资料
1、邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程 机械工业出版社 2010年7月
2、张世昌 李旦 高航， 机械制造技术基础 高等教育出版社 2010年8月