机械制造技术课程设计-定位销零件的加工工艺及铣25°斜面的夹具设计【全套图纸】 .doc

机械制造技术课程设计说明书设计题目： 制定定位销零件的加工工艺，设计铣25斜面的铣床夹具专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械10-2班 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2013年 11 月 22日不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录序言i1 零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的技术要求22 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式及尺寸32.1.1毛坯制造形式32.1.2毛坯尺寸32.2 基面的选择32.3制定加工方法及工艺路线42.3.1 表面加工方法的确定42.3.2 制定工艺路线及设备、工装的选用52.4 机械加工余量、工序尺寸和公差的确定62.5 确定切削用量及基本工时113 专用夹具设计203.1 设计主旨203.2 夹具设计204 课程设计心得215 参考文献22哈尔滨理工大学课程设计说明书序言机械制造工艺学课程设计是在我们机械制造工艺学课程设计是在我们学习了大学的技术基础课和大学全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链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的学习生活中占有十分重要的地位。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的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。全套图纸，加153893706千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“abstract”这一行后加一空行1哈尔滨理工大学课程设计说明书1 零件的分析 图1-1定位销1.1零件的作用题目所给的零件是定位销，定位销的主要作用是用来固定零件之间的相对位置，起定位作用，也可以用于轴与毂的连接，定位销传递的载荷不大，还可以为安全装置中的过载尖端元件。该零件的主要工作表面为定位销的外圆面16和10的圆锥面，应重点予以保证。1.2 定位销的技术要求表1-1 定位销的技术要求加工表面尺寸偏差公差及精度等级表面粗糙度形位公差16的外圆面it 60.8下端10的圆锥面上端下端120.8下端10的对称斜面长10上宽12下宽103.210的孔10it111.6上端凸台16的平面163.2上端凸台18的平面183.225的斜面长8宽12高5.63.2r8.5的圆面r8.53.230.5的退刀槽30.51.6 2 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式及尺寸2.1.1毛坯制造形式 由零件的工作状况及功能可知，销所起固定的作用，所以要求销有较高的的强度和抗冲击能力。该零件所选的材料为t10。该定位销的外圆面，圆锥面和内孔在工作中需承受冲击载荷，为增强器耐磨性需淬火处理，硬度为55-60hrc，为其定位作用，底部锥度允许允许圆跳动范围为0.02，中心轴为基准。应为定位销在定位时需承受载荷，且为单件中批生产，所以毛坯选用自由锻。2.1.2毛坯尺寸根据零件图可选择毛坯尺寸为4064.4，如图2-1 图2-1 毛坯图2.2基面的选择定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定位元件相接触的点线面。基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。从零件图1-1可知该定位销的设计基准是轴心和两端面，为保证加工精度，以定位销的轴心为定位基准，加工该零件。因此以定位销的上端面作为粗基准用三爪卡盘装夹来加工定位销的下端，在以下端作为精基准加工上端凸台。1.精基准的选择根据该定位销的技术要求和装配要求，选择两端面和16的外圆面作为精基准，零件上的很多表面都可采用他们作基准进行加工，即遵循了基准统一原则，又两端和轴心线为设计基准，选其作为定位基准加工其他表面同样遵循了基准重和的原则。2.粗基准的选择以上端为粗加工基准，加工16g6的圆柱表面和圆柱下端10的圆锥面，以及30.5的退刀槽。2.3制定加工方法及工艺路线2.3.1表面加工方法的确定 根据定位销零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工零件个表面的加工方法如表3-1加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案16的外圆面it60.8粗车-半精车-精车-磨削两端面3.2粗车-半精车10圆锥面0.8粗车-半精车-磨削10的孔it111.6钻-铰30.5的退刀槽1.6精车上端凸台18平面3.2粗铣-精铣下端凸台16平面3.2粗铣-精铣上端25的斜面3.2粗铣-精铣8.5的外圆3.2粗铣-精铣10的对称斜面3.2工具磨 表3-1定位销各表面加工方案该定位销加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（定位销端面和16外圆面）准备好，是后续工序都可采用精基准加工，保证其他加工面的精度要求，然后粗铣定位销上端凸台，钻内孔。在半精加工阶段，完成上端凸台的精铣加工和孔的钻铰加工，在精加工阶段，进行外圆面和圆锥面磨削。该生产类型为单件中批生产，可采用工序集中原则使工件的装夹次数减少，在一次装夹加工中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度。2.3.2制定工艺路线及设备、工装的选用定位销在精加工之前进行整体淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。综上所述，该定位销工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工主要表面半精加工热处理主要表面精加工。 表3-2 定位销工艺路线及设备，工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗车，半精车下端面ca614090端面车刀游标卡尺2粗车，半精车，精车外圆面ca614045弯头车刀同上3精车30.5的退刀槽ca614045弯头车刀同上4粗车，半精车下端10圆锥面ca614045弯头车刀万能角度尺5调头粗车，半精车另一端面ca614090端面车刀同上6钻，铰10的孔倒60倒角ca6140麻花钻，锥柄铰刀塞规7粗铣，精铣上端凸台x51立式铣床立铣刀游标卡尺8钳工去毛刺，划线9热处理淬火hrc55-6010磨16的外圆面和10圆锥面游标卡尺万能角度尺11用工具磨10对称斜面万能角度尺12清洗13检验14入库2.4 机械加工余量、工序尺寸和公差的确定 1.工序1、2、3、5、12加工端面和外圆,设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定。 已知磨削外圆后的尺寸为mm，确定=0.3mm，则精车后：mm，取=0.3,半精车后的工序尺寸为：16.3+0.3=16.6mm，由于半精车可达精度等级为it10，故半精车后工序尺寸为：，确定=1.4mm，则粗车后的工序尺寸为:16.3+1.4=18mm，粗车精度等级可达it12，则粗车后工序尺寸：，确定=2mm，且精度等级为it12，则粗车后工序尺寸，这样一直推算到毛坯尺寸40mm。依次为：、26、28、30、32、34、36、38、40。已知半精车上端面后的尺寸为61mm，确定=0.77mm，则半精车下端面后的工序为：61.7mm，取=1mm，则粗车上端面后的尺寸为62.4，向前推算依次为：粗车下端面后为64.4。 2.工序3在16.30的外圆上车出30.5的退刀槽。取=1.3mm，即精车后的尺寸为30.5mm。 3.工序4、12在16mm的外圆下端加工出10的圆锥面。余量为：10sin102.0mm，加工总余量为=4mm，确定=0.3mm，则半精车后的尺寸为：上端，下端12.3mm，确定=1.4mm，则粗车后尺寸：上端，下端13.7mm。4.工序6钻、铰10的孔，倒60倒角。已知铰孔后的尺寸为,=0.2mm，钻孔后精度等级可为it12，则钻孔后的工序尺寸为。已知倒角后，角度为60，倒角长2mm，可计算出=2tan301.2，即一次加工完成。5.工序10将4090.3加工成凸台。铣上端凸台长18mm对称平面时：已知精铣后的尺寸为18mm，=1mm，则二次半精铣后的一边平面宽度尺寸：9mm，得=1.5mm则一次半精铣后为10.5mm，取=2mm，依次向前推算：12mm，14mm，16mm，18mm，20mm。另一18mm的平面工序尺寸也一样。铣上端凸台16mm平面时：已知可计算出加工总余量2mm，即202,=0.4mm，则半精铣后的长度为：18.4mm，=0.6，粗铣后：19mm。铣上端凸台r8.5mm的外圆面:可计算出加工总余量2mm，精铣后的尺寸r8.5mm，=0.4，则半精铣：r8.9mm，=0.6，则粗铣后：9.5mm。铣25的斜面：可计算出加工总余量为：z=12sin255mm，已知2次精铣后的斜面25，长8mm，斜边水平投影长12mm，斜边长12.4mm，=1mm，走刀两次。=1.5，=1.5，则各工序尺寸依次为：一次精铣后：12.510mm，半精铣后：106.4mm，粗铣后：6.42.78mm。铣r8.5的圆面：可计算出加工总余量为z=2mm，则精铣后尺寸为r8.5mm，=0.4mm，则半精铣后的尺寸为8.9mm，=0.6，则粗铣后尺寸为r9.5mm。工序13用工具磨加工10的对称面。可计算出单边加工总余量为：3mm，已知精磨后尺寸达到要求，=1mm，=2mm。已知磨削圆锥面后的尺寸为：圆锥面上端mm，下端面12mm,可计算出单边加工。4-1工序的加工余量，工序尺寸和公差工序号工序名称加工余量工序尺寸公差 进给次数1粗车下端面 1 63.71半精车下端面 0.7 62.715粗车上端面 1 61.71半精车上端面 0.7 6112粗车外圆面 2依次20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,4011半精车外圆面 1.41精车10外圆面 0.31 0.3 13精车30.5的退刀槽 0.5 30.514粗车10圆锥面 2.3 上端 下端13.71半精车10圆锥面 1.4上端 下端12.3110磨10圆锥面 0.3上端 下端1217粗铣上端凸台18的平面半精铣上端凸台18的平面精铣上端凸台18的平面 18粗铣上端凸台16的平面半精铣上端凸台16的平面精铣上端凸台16的平面 16粗铣 25的斜面斜边长2.78半精铣 25的斜面 斜边长10斜边长6.4精铣 25的斜面 1 长8宽12高5.6斜边长12.4 ， 2粗铣r8.5的圆面 1 r9.5半精铣r8.5的圆面 0.6 r8.9精铣r8.5的圆面 0.4 r8.511工具磨粗磨10对称斜面 2工具磨精磨10对称斜面 12.5 确定切削用量及基本工时工序1：（1）粗车4064.4mm的下端面，刀具为90端面车刀，材料为硬质合金钢 1.背吃刀量取1mm。 2.确定进给量f：查表，加工材料t10锻件，刀杆尺寸为1625mm，故f=（0.40.5）由表，取f=0.48 mm/r 3.计算切削速度：查表，切削速度的计算公式为（寿命选t=60 min）vc= 式中=242，x0=0.15，y0=0.35，m=0.2查表得 kmv=1.44,ksv=0.8，kkv=1.04，=0.81，kbv=0.97所以=m/min129.87m/min4.确定机床主轴转速n=1033.97 r/m查表，取n=900r/min，则实际切削速度为：= =113.04 m/min5.计算切削工时，按表得t=l=+l1+l2+l3 ,i=1,l1=+(23)=23,取l1=2mm ,l2=35，取l2=4mm，l3=5mm即l=40/2+2+4+5=31mm所以t=0.07min （2）半精车4063.4mm的下端面。1.背吃刀量ap取0.7.2.确定进给量f：查表取f=0.48mm/r3. 计算切削速度：查表，得cv=242，x0=0.15，y0=0.35，m=0.2，查表得kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kbv=0.97.所以vc=1.440.81.040.810.97 m/min137.00m/min4.确定机床主轴转速：n= r/min=1090.76 r/min ，查表，取n=1120 r/min 则实际速度：= =140.672 m/min5.计算切削工时，按表，得t=，l=2mm，l=4mm，l=5mm，l=40/2+2+4+5=31,所以t=31/（0.481120）1=0.057min工序2：（1）先粗车40520.3的外圆面，刀具为45弯头刀。 1.背吃刀量取2mm，双程走刀6次。2.确定进给量f：查表，f=0.40.5mm/r，由表f=0.48mm/r。3.计算切削速度：查表，得=242，x0=0.15，y0=0.35，m=0.2，查表，得kmv=1.44，=0.81，=0.97，所以=1.440.810.97m/min=117.04 m/min 4.确定机床主轴转速n= = =931.85r/min查表取n=900r/min，则实际切削速度; = = m/min =113.074m/min5.计算切削工时，按表得t=i进给次数为12，l1=+（23）=2+（23），取l1=5，l2取4，l3取5，已知l=52所以t=12=1.83min。再半精车18520.3的外圆面。 1.背吃刀量取1.4mm。2.确定进给量f：查表，f=（0.40.5）mm/r，由表，取f=0.48mm/r。 3.计算切削速度：查表得=242，x0=0.15，y0=0.35，m=0.2，查表得=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97 所以=1.440.81.040.810.97m/min =123.47m/min。 4.确定机床主轴转速：n=m/min。查表，取n=1400r/min，则实际切削速度;=m/min =175.84m/计算切削工时，按表得 t= t=0.098 工序3：精车16.6520.3的外圆面 背吃刀量取0.3mm 确定进给量f:查表，f=0.40.5mm/r，由表取f0.48 计算切削速度：查表得vc 确定机床主轴转速：n=查表，取n=1400,则实际切削速度：= 计算切削工时，查表得精车的退刀槽背吃刀量ap取1.3mm确定进给量f：查表，计算切削速度：查表得 计算切削工时，取工序4：粗车 下端10的圆锥面 背吃刀量取2.3mm 确定进给量f：查表取f=0.48mm/r 计算切削速度：查表得= 确定机床主轴转速。n=,取n=1400r/min. 计算切削工时；t=半精车下端10的圆锥面。背吃刀量取1.4mm确定进给量f：查表取f=0.48mm/r计算切削速度：查表得确定机床主轴转速n=计算切削工时：t=工序5：掉头粗车另一端面，90端面车刀背吃刀量取1mm确定进给量f：查表取f=0.48mm/r计算切削速度：查表得=确定机床主轴转速：n=查表，取n=900r/min.则实际切削速度为=计算切削工时，按表，得取所以半精车4061.7的上端面背吃刀量取0.7确定进给量：查表取计算切削速度：查表5-109得=确定机床主轴转速：计算切削工时：按表，得工序6：钻9.8的孔，机床,刀具：高速钢，麻花钻，钻头选8.3. 查表查表，取则实际的钻削速度切削工时：单个铰9.8的孔查表，可知铰孔直径6mmd10mm时，为了加工方便，铰9.8的孔时取 所以实际切削速度为 铰削工时 倒60的倒角；用45的弯头车刀 背吃刀量取1.2mm 确定进给量f：查表，取 计算切削速度：查表，得 确定机床转速： 计算倒角工时：按表，得 即工序7：粗铣上端凸台结构长18mm的对称平面，刀具为立铣刀，材料高速钢，直径11，齿数5 背吃刀量取2mm，单程走刀4次 确定进给量f:查表，选每齿进给量 计算铣削速度：查表，按立铣刀，的条件选取，铣削速度可取 查表，取 则实际铣削速度 计算粗铣工时：由于该工序包括两个工步，即两个对称面同时加工，所以 = ，取 所以工序8：半精铣上端凸台长18mm的对称面。 背吃刀量取1.5，单程走刀2次。 确定进给量，查表，取=0.06mm/z 计算铣削速度，查表，取=65m/min， 计算半精铣上端凸台工时， ，取。 ，所以： 工序9：精铣上端凸台上18mm的对称面。 背吃刀量取1mm。 确定进给量：查表，选取， 查表，取，则实际速度。 ，所以。工序7：粗铣上端长16mm的平面。 背吃刀量取1mm。 进给量， 。 计算工时：，所以： 工序8;半精铣上端16mm平面。 背吃刀量取0.6mm。 进给量， 。 计算工时：，所以， 。工序9：精铣16mm的平面。 背吃刀量为0.4mm =0.06mm/z =61.544m/min n=1293.79r/min 计算工时：=0.4 =1mm =2mm =367.5mm/min 则： =0.009min。工序7：粗铣的斜面，半精铣的斜面。 背吃刀量取1.5mm。 ，。 计算工时：，所以： 。工序9：精铣斜面。 背吃刀量为1mm，走刀2次。 ，。 计算工时：，所以， 。工序7：精铣r8.5的外圆面。 背吃刀量为1mm。 ，。 计算工时：，所以， 。工序8：半精铣r8.5的外圆面。 背吃刀量为0.6mm。 ，。 计算工时：，所以， 。工序9：精铣r8.5的外圆面。 背吃刀量为0.4mm。 ，。 计算工时：，所以，。3 夹具设计3.1 设计主旨由于该零件所需加工斜面，且该工件形状不规则，为提高其生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，故需设计一个专用夹具。夹具通过定位键与铣床t形槽对定。3.2 夹具设计1定位基准的选择有零件图可知该定位销的设计基准是轴心和两端面，为保证加工精度，以定位销的轴心为定位基准，加工该零件。2铣削力及夹紧力计算铣削刀具：选用808032（外圆长径孔径），齿数z=8的高速钢粗齿圆柱铣刀。则fz=cpt0.83sz0.65d-o.83bzkp (见切削手册3-56表)解得fz=490（n）其中cp=140， t=8mm, sz=0.2mm/s, b=8mm, d=80mm, z=8, kp=(hb/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数k= k1k2k3k4水平切削分力fh=1.1 fz =539 (n)垂直切削分力fv=0.3 fz=147(n)其中： k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1于是f=kfh =1.5 1.1 1.1 1.1 539=1076.11(n)实际加紧力为wk= kfh/u1u2=1076.11/0.5=2152.22(n)其中u1和u2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，u1=u2=0.25。由经验可知用m6螺栓压板夹紧机构即可。3.定位误差分析由于定位销的轴向尺寸的设计基准与v形块接触，误差max=0.0055mm，此为轴加工引起的最大平行度误差，因误差较小，可以允许。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置