机械制造技术基础说明书..(20201227115803)

1、序言机械制造工艺学课程设计是在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，它在我们大学四年生活中占有重要的地位。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给与请教。 1零件分析1.1零件的作用后托架在CA6140车床床身的尾部，三个孔分别装丝杠、光杠、 转向开关，起加强固定作用；在?40mm与？30.2mm之间的孔为毛线 孔，用于导通油路；旁路的螺纹孔是连接油盖的；正面的四个孔将后 托架固定于车床尾部。1.2零件的工艺分析由零件图可得后托架主要加工底面，侧面三孔

2、，顶面四孔，以及 左视图上的螺纹孔。（1）以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其底面的粗糙度要求是Ra=6，平面度公差要求是0.03。（2） 精加工孔 40025 mm,3.2o0-02mm,25.500-03mm要求达到的精0.025度等级为汀7IT8。粗糙度为Ra = h6um，400 mm以底平面为基准， 要求平行度公差为 0.07, 30.200.02 mm,25.500.03mm 以孔 4000.025 mm为基准，要求平行度公差为0.08,30.200.02mm,25-500.03mm以底平面为基准，要求平行度公差为0.07。（3）以顶面为主加工面的四个孔，分别是以13和20为

3、一 组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是Rz50，Ra二6.3，以及以213 和210的阶梯孔，其中210是装配铰孔，其中13孔的表面粗糙 度要求是Rz50，Ra6.3，10是装配铰孔的表面粗糙度的要求是Ra =6.3。（4）钻6的孔，钻5的孔在攻螺纹M6（5）其余未注要求的加工表面为不去除材料加工1.3确定零件的生产类型依设计题目可知，产品的年产量为 5000件，每台产品中该零件 数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率1分别为16呀口 2%零件年产N=5000(1+0.16+0.02)=5900 件 / 年现通过估算，该零件质量约 3.08kg，查表2.2可知，该零件属 于轻型零件。根

4、据生产类型与生产纲领的关系，查表 2.3可知，该零 件的生产类型为大批生产。 2确定毛坯类型绘制毛坯图2.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT20Q由于零件形状规范，可以直接用金属铸造 工艺方法，加工5000件，属于大批量生产。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工加工余量1铸件尺寸公差等级“ CA6140车床后托架”；零件材料为 HT20Q硬度190210HB 毛坯重量3.08kg，生产类型为大批量，灰铸铁属于脆性材料，故不 能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良，故选用铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 1.3-3选用金属型铸造。 查机械制造技术基础课程设计表 2.8可知加工余量等

5、级为CT7CTQ2铸件机械加工余量加工余量由精到粗分为 A B、C D E、F、G H、J和K共10 级，对成批和大量生产的铸件加工余量查机械制造技术基础课程设 计表2.8可知，取加工余量等级为F。加工余量查机械制造技术 基础课程设计表2.10表1各加工表面总余量序号基本尺寸/mm加工余量等级加工余量/mm选择过程说明140严5E双侧加工余量一半2孔的加工余量等级比底面的加工余量等级低一级即E级，铸造尺寸为 ？40-2X2= ?36mm查(机械制造技术基础课程设计)表 2.7尺寸公差为1.8 (? 36 0.9) mm235 0.07F单侧余量2.5双边加工，铸造尺寸为 35+2.5=37.5

6、mm查(机械制造 技术基础课程设计)表2.7尺寸公差为1.6(37.5 0.8 ) mm3.毛坯图图1毛坯图 3工艺规程设计3.1基面的选择基面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：对于一般的孔类零件，以孔作为粗基准完全七。025合理，但对本零件来说，孔？40。 mm为铸造孔，不易作为精基准， 故我们可以考虑以顶面加一个可调支撑作为粗基准，以此基准把底面120X 60mn先加工出来，由于此顶面只限制了 X、Y、Z的转动和Z的 移

7、动4个自由度，故可以考虑选左端面为第二基准面， 此二面可以限 制 6 个自由度，达到完全定位。2 、精基准的选择：主要应考虑到基准重合问题。当设计基准与 工序基准不重合时，应尽量进行尺寸计算。3.2 制定工艺路线制订工艺路线的出发点 , 应当使零件的几何形状、尺寸精度及位 置精度等技术要求能得到合理的保证。 在用生产纲领确定为中批量生 产的条件下 , 可以考虑用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集 中来提高生产率，但同时也要保证质量。除此之外，还要考虑到经济 效果，在实际生产中还要考虑加工的设备，以尽量使成本降到最低。1 、工艺方案一：工序10:粗、精铣底面，保证尺寸 120X 60mm 工

8、序20:钻两个？13mm勺孔；钻两个销孔？10mm锪两个沉 头孔 ?20mm；工序30:钻孔？38mm钻孔？28mm钻孔？23.5mm 锪平孔 ?25.5mm端 面；工序40:扩孔？39.5mm 扩孔？29.5mm 扩孔？29.5mm 工序 50:半精镗 ？40mm； ？30mm； ？25mm； 工序 60:精镗孔 ？40mm； ？30.2mm； ？25.5mm； 工序70：钻螺纹孔？5.1mm钻深孔？6mm 工序 80:攻螺纹孔 M6； 工序 90:加工油槽，去毛刺； 工序 100:按图纸要求检验；2 、工艺方案二:工序10：钻孔？38mm钻孔？28mrp钻孔？23.5mm锪平孔 ？25.5

9、mm端 面；工序20：扩孔？39.5mm 扩孔？29.5mm 扩孔？29.5mm工序30:粗、精铣底面，保证尺寸 120X 60mm工序40:钻两个？13mm勺孔；钻两个销孔？10mm锪两个沉头孔 ？20mm工序 50:半精镗 ？40mm； ？30mm； ？25mm；工序 60:精镗孔 ？40mm； ？30.2mm； ？25.5mm；工序70:钻螺纹孔？5.1mm钻深孔？6mm工序 80:攻螺纹孔 M6；工序 90:加工油槽，去毛刺； 工序 100:按图纸要求检验；3 、工艺方案勺比较分析:以上两个工艺方案勺特点在于:方案一是先加工以底面为中心的表面，再以此为基准加工3个孔及其他相关的孔； 方

10、案二却恰恰相反，先加工3个孔，再以孔定位加工底面。根据后托架的作用和两个方案的比较分析，由于？40m,?30.2mm, ?25.5m m这三个孔的轴线平行度要求较高。因此， 选用底面为基准时，加工孔的精度一定的越高越好。因此， 方案二的工序不太合适，我们采用方案一的大致顺序。经过 分析，方案一的加工顺序是先粗加工、精加工一组表面，再 粗加工、精加工另外一组平面。这看上去大致是合理的，但 仔细推敲后，发现仍然有不太符合工艺原则，现将改进的工 艺过程具体分析如下：工序10粗铣后托架底面A经济精度等级为IT11，控制尺寸到036Q6mm以后托架左侧支承板定位，限制3个自由度，右边外圆采用 V形块，限

11、制2个自由度，以及后托架倾斜面的一支承来，限制 1个 自由度定位夹紧，V形块定位夹紧。工序20以底面为基准，粗镗孔经济精度等级为IT11，控制尺寸到占书.1639.7 0 mm底面限制3个自由度，侧面两个支承钉限制两个自由 度，左侧一支承钉限制1个自由度，工件右侧外圆用V形块定位夹紧。 工序30钻扩粗铰孔经济精度等级分为IT12，控制尺寸到*30.120.250.21.0160 mm 25.44 0 mm，以39.7 0 mm的孔为基准，以带有轴肩的 长销限制5个自由度，在有一底面支承钉靠近左侧脚来限制1个自由度，再以活动V形块定位夹紧。工序40半精铣底面 A经济精度等级为IT8控制尺寸到 3

12、5.7204.039 mm同工序10限制其自由度，定位夹紧。工序50书.062半精镗孔经济精度等级为IT9,控制尺寸到.39.93 0mm，同工序20限制自由度，定位夹紧。工序60+比052半粗铰孔经济精度等级分为IT9，控制尺寸到 29.82 0 mm.七05225.24 0 mm的孔，同工序30限制自由度，定位夹紧。工序70加工42 mm的面，锪平，同工序30限制自由度，定位夹紧。 工序80力口工孑L 10mn, 13 mm, * 13 mn, * 20 mm 的孔，以40 mm 带有轴肩的长销限制5个自由度，再加以25.5 mm的孔内一菱形销 限制1个自由度，在外圆外侧采用活动 V形块，

13、定位夹紧。工序90加工螺纹孔5mm6mm,攻螺纹M6以底面限制3个自由度， 侧面两个支承钉限制2个自由度，再加一个左侧支承钉限制一个自由 度，在外圆外侧采用活动 V形块，定位夹紧。工序100拉油槽，拉削宽度为3mm工序110中检工序120精铣底面A经济精度等级为IT7,控制尺寸到350.O7mm同工 序10限制其自由度，定位夹紧。工序130精镗孔经济精度等级为IT7，控制尺寸到 40。 mm同工序 20限制自由度，定位夹紧。工序140+占.025精铰孔经济精度等级为IT7，控制尺寸到30.2 0 mm_0 02125.5 0. mm同工序30限制自由度，定位夹紧。工序150入库清洗，涂防锈油。

14、工序160终检3.3选择加工设备和工艺设备表2加工设备和工艺设备工序号工序内容加工设备工艺装备10粗铳底面X53立式铳床专用夹具、端铳刀、 游标卡尺20粗镗孔 39.7 00.16 mmT68卧式镗床选用专用镗床夹具、 镗刀、游标卡尺30钻、扩、粗铰孔 * 30.120.25 mm 25.44 0021 mmZ535立式钻床专用钻床夹具、麻花 钻、扩孔钻、铰刀、 内径千分尺40半精铳底面36 ；039 mmX53立式铳床专用夹具、端铳刀、 游标卡尺50半精镗孔1* 39.93器062 mmT68卧式镗床选用专用镗床夹具、 镗刀、游标卡尺60半粗铰孔 * 29.8200.052 mm,* 25.

15、24 严2Z535立式钻床专用钻床夹具、铰刀、 内径千分尺70锪平 42的面Z535立式钻床专用钻床夹具、锪钻、 游标卡尺80加工孔，2汇 10mmRa 2汇 13 mm$ 20 mmZ535立式钻床专用钻床夹具、麻花 钻、扩孔钻、内径千 分尺90钻孔至 5mm攻丝 M6,钻孔至伞6mmZ535立式钻床专用钻床夹具、麻花 钻、机用丝锥、内径 千分尺100拉油槽，拉削宽度为 3mm拉床110中检120精铳底面35 0.07 mmX53立式铳床专用夹具、端铳刀、 游标卡尺130精镗孔 * 40 00.025 mmT68卧式镗床选用专用镗床夹具、 镗刀、游标卡尺140精铰孔到 30.2秽025 mm

16、，+七021$25.5 0mmZ535立式钻床专用钻床夹具、铰刀、 内径千分尺150清理160终检3.4铸件主要加工表面的加工余量确定查机械制造技术基础课程设计表 2.8可知加工余量等级为 CT7 CT9,取加工余量等级为F,加工余量查机械制造技术基础课 程设计表2.10（1）尺寸要求为35-0.07，粗糙度为1.6um,因此需要的加工步骤 为粗铣-半精铣-精铣加工工艺设计手册。粗铣的加工余量，z=1.5-2.0mm。半精铣的加工余量，z=1-1.5mm。精铣的加工余量，z =0.6-0.8。所以毛坯的零件加工余量z=2.1-2.8mm之间。(2) 底座表面长度方向的加工余量及公差，因其两端引

17、起两端都与非工表面连接，故铸造件毛坯的外表面其长度 可取120mm(3) 三杠孔的加工余量零件中的三杠孔中 25.5， 30.2采用钻、扩、铰加工， 40采用镗 加工。标准公差数值表可知：由标准公差数值表可知 40的孔精度 为IT7,30.2的孔精度为IT7。40孔的加工工序：钻孔 39.7mm 半镗孔39.93mm 精铰 *4 0.025mm30.2孔的加工工序：钻孔巾28mm扩孔30mm粗铰30.12mm半精铰29.82mm精铰* 30.2mm25.5孔的加工工序：钻孔 24mm扩孑 L25.3mm粗铰25.44mm半粗铰25.24mm精铰：25.5+-0.05固定螺钉孔和定位销底孔的加工

18、余量： 钻孔：按小头直径钻出10的孔 扩孔：削销圆锥孔，2-13和2-20孔的加工工序 扩孔出2-13和2-20的阶梯孔(5) 5和M6孔时加工余量：*5孔：钻孔6mmM6孑L: 钻孔6mm(6) 用公制粗牙机用丝锥攻螺纹。3.5确定工序尺寸、切削用量、公差及基本工时工序10：粗铣托架底面机床：立式铣床X53刀具：硬质合金端铣刀(面铣刀)材料： Wi8Cr4V63mm 齿数Z =6铣削深度aP : ap=3mm每齿进给量af :切削用量简明手册表3.1取af =0.18mm/Z铣削速度V ：参照参考文献机械制造技术基础课程设计表V =1.2m/s机床主轴转速n:1000V1000 1.2 60

19、363.97r / min兀do3.14：63n= 370r / min实际铣削速度V二dn10003.14 63 3701000:74.2m/min（1.2）进给量Vf :Vf = afZn=0.18 6 370/60 6.66mm/s2.4-81，取式 (1.1 )式式(1.3)工作台每分进给量fm :fm 二Vf = 6.66mm/s = 399.6mm/mina ；:根据参考文献机械加工工艺手册表 被切削层长度丨：由毛坯尺寸可知76mm 刀具切入长度h :h =0.5(D - .D2 -a2；)(13)= 0.5(63 - 632 - 602 )(1 3) =24.98mm取 h 二

20、25mm2.4-81, = 60mm式（1.4）刀具切出长度2 :取12 =2mm 走刀次数为1机动时间tj1tj1I 1 12fm76 25 2399.6:0.26 min式(1.5)12工序90钻孔铰螺纹孔.钻6切削深度ap :ap = 3mm根据参考文献切削用量简明手册表3.1查得：进给量f =0.22 0.28mm/r ,切削速度 V 二 0.36m/s ,机床主轴转速n,由式（1.1 ）有：1000V1000 0.36 60n1147r /min叱3.14沁6，取 n= 1200r / min实际切削速度 被切削层长度V丄，由式（1.2 ）有： 1000l = 44.9mm刀具切入长

21、度刀具切出长度1112 :由式（1.8）有:l2 = 1 4mm加工基本时间二 Dn 3.14 6 1200,24m/ min1000h = Dctgkr （1 2|ctg1202 11mm取 l2 =3mmTj，由式（1.5）有:打l2449 11 322min0.22 1200.钻M 6螺孔切削深度aap = 2.6mm进给量f :根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-39，f = 0.22 0.28mm/r 取 f = 0.25mm/ r切削速度V ：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-41，取V =0 36m/s机床主轴转速n,由式（1.1）有:1000V1000 0.36 60n二

22、d3.14 5.2:1322r /min，取 n = 1300r / min实际切削速度V， 被切削层长度丨：由式（1.2）=17mm有:、八 兀 dn3.14汉5.2汇1300V =10001000 60：0.35m/s刀具切入昇二夕 ctgkr （1 2）长度l15 2ctg 12021.5mm（1.8 ）刀具切出长度l 走刀次数为1I2 =0机动时间tj，由式（1.5）有:tjl l1 l2fn171.5牝 0.06min0.25 1300机床：组合攻丝机刀具：高速钢机动丝锥进给量f ：由于其螺距p =1mm,因此进给量f =1mm/r 切削速度V ：参照参考文献切削用量简明手册表3.1

23、，取V = 0.115m/s = 6.9m/mi n机床主轴转速n,由式（1.1 ）有:1000Vd01000 6.93.14 6:366.24 r / min取 n = 350 r / min丝锥回转转速n0 :取nn =350r/min二 dn 3.14 6 350V -6m/ min实际切削速度V，由式（1.2 ）有：10001000被切削层长度l : l = 25mm刀具切入长度h : 11 = (1 3) f = 3 1 = 3mm刀 具 切出 长度l2:l2= (23)f=3 1= 3mm走刀次数为1机动时间tj，由式（1.5）有：t l1112 . ll1 l225 3 3 25

24、 3 3=+& 0.08 mi n-r = Tfnfn01 3501 350 4机床夹具设计实例子（钻 4小孔夹具）4.1问题的提出利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔，其中包括钻顶面四 孔（其中包括钻孔4-10亦和扩孔13mm，铰孔2一伽口，以及孔 220，13mm）。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线 对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位 基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择由零件图可知：顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要 求，在对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不 加工的侧面，因此，选后侧面

25、和左侧面为定位精基准（设计基准）来 满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求， 所以 我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模， 从而满足孔轴线和 两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。4.3切削力及夹紧力的计算机床：立式钻床Z535计算公式 F f =CFdoZFfyFkF因为加工材料为灰铸铁，查表可得则 Cf =410 do = 10 Zf=1.2y f =0.75 代入上式 可得Ff =870.3N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=心心心心其中：&为基本安全系数1.5K2为加工性质系数

26、1.1K3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以 F=KF f=1680N为了使其夹具结构简单、操作由计算可知所需实际夹紧力不是很大, 方便，决定选用偏心轮夹紧机构。 偏心轮的夹紧力为W=QLtg ；：1 tg ： ；：21QLtg ： p 2 :如取转轴至夹紧力P的回转半径 ，；：1 = 2 =，COSG ptg =f=0.15，力臂 L= (2-2.5 ) D, tg 一=X -,则得特定p D D 147的情况夹紧力为W=(4 11)Q N如果手动作用力为150N则可查表的1900NWoWk因此采用该夹紧机构工作是可靠的4.4定位误差分析该夹具以底面、侧面和左侧面为定位基准，要

27、求保证孔轴线与左 侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总 和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。 根据国家标准的规定，由参考文献 15互换性与技术测量表 25可知：取m (中等级)即：尺寸偏差为15 - 0.2、107 一 0.3由16机床夹具设计手册可得：、定位误差：定位尺寸公差 0.2mm，在加工尺寸方向上的投影， 这里的方向与加工方向一致。即：故D.W =0.2mm、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即：2 =0、磨损造成的加工误差：3祁通常不超过O.O05mm、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取

28、。即 讥祇=0.06mm误差总 和廿.也 j + Aw = 0.265mm c 0.5mm从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5偏心轮夹紧机构从理论上说，圆偏心轮下半部分整个轮廓曲线上的任何一点都可以用来夹紧工件。相当于偏心轮转过180，夹紧总行程为2倍的偏心1 1距。但实际上为防止松夹和咬死，常取圆周上的64圆弧，即相当于 圆偏心轮转角为600 -90所对的圆弧作为工作段。如图 4.8偏心轮，偏心轮 AB工作段为当手柄逆时针转动时，以A达到最大极限尺寸的工件，以 B点夹紧最小极限尺寸的工件。图2偏心轮工作行程图4.6夹具设计及操作的简要说明设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构 简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。偏心轮夹紧就能达到 本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力 不大，故使用手动夹紧。1、底座2、六角头螺栓3、六角头螺栓4、钻套螺钉5、快换钻套6、衬套7、六角头支承8、六角螺母 9、这承钉10、支承钉11、定位销12、圆偏心轮13、连接螺栓图3钻床夹具示意图图 3 钻床夹具的工作原理简述如下： 将工件放在夹具体上，以左端面为定位基准，后托架底面侧面为 限位基准，因此，后托架左侧面底面侧面接触夹具体上的支承钉来实 现定位，采用圆偏心轮夹紧机构， 利用弹簧的弹力，