机械制造工艺学课程设计

1、机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“推动架“零件的机械加工工艺规程及工艺装备 学 部 机电学部 专 业 机械电子 姓 名 学 号 班 级 指导教师 答辩日期 2011年7月6日目 录1绪论 11.1机械制造的概述和设计目的 11.2机械加工工艺规程制订 22零件的分析 32.1零件的功用 32.2零件的工艺分析 52.3确定零件生产类型 53选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 63.1选择毛坯 63.2确定加工余量、毛坯尺寸和尺寸 63.3零件的毛坯图 74选择加工方法，制定工艺路线 74.1基准选择 84.2零件加工方法的选择 94.3工艺路线的制订1044工艺方案的比较与分析 114.

2、5工艺方案的经济技术比较115选择加工设备及刀具、夹具、量具1151选择加工设备与工艺装备 125.2确定工序尺寸136确定切削用量及基本时间126.1 切削用量的确定 126.2时间计算137夹具的设计及装配图147.1钻16mm孔的钻床夹具 147.2切削力和夹紧力计算 158参考文献 16致谢 16 黑龙江东方学院课程设计说明书推动架零件加工工艺及夹具设计摘 要本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过对牛头刨床推动架的分析，了解推动架在牛头刨床加工中的作用。运用机械制造设计技术及相关课程的知识，解决推动架在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相

3、关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件加工质量。其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定切实可行的推动架加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及有关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出省力、高效、经济合理并且能保证加工质量的夹具。关键词：推动架 ； 机械加工； 夹具设计第1章 绪 论1.1机械制造的概述和设计目的机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越

4、来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。1 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。本次课程设计是推动架零件的加工工艺及夹具设计，推动架是工业中应用广泛的零件之一，生产量比较大，为保障产品质量，提高加工效益，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用专用机床进行加工。工艺设计以保障质量稳定、生产可靠为原则。对工件进行加工时，为保证加工要求，首先要使工件相对刀具及机

5、床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力而变动，为此，在加工过程之前，首先将工件装夹好，用夹具装夹有下列优点：能稳定的保证工件的加工精度，能扩大机床的使用范围，能降低成本。据资料所示，推动架是牛头刨床进给机构中的小零件，其主要作用是把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕其轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。在设计推动架机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用来提高加工精度，保证其加工质量。1.2机械加工工艺规程制订1.2.1生产过程与机械加工工艺过程生产

6、过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下：（1）机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生

7、产成本核算等。（2）机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。（3）机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。1.2.2机械加工工艺规程的种类机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。1.2.3制订机械加

8、工工艺规程的原始资料制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：（1）产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。（2）毛坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。（3）各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。1第2章 零件的分析2.1零件的功用题目所给的零件是牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即16

9、mm孔装一棘爪，16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。推动架零件图如下：图2-1零件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为ht200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 由零件图可知，32mm、16mm的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：（1）32mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：32mm的两个端面及孔和倒角，16mm的两个端面及孔和倒角。（2）以16mm孔为加工表面这一组加工表面包括，16

10、mm的端面和倒角及内孔10mm、m8-6h的内螺纹，6mm的孔及120倒角2mm的沟槽。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：（1）32mm孔内与16mm中心线垂直度公差为0.10；（2）32mm孔端面与16mm中心线的距离为12mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。2.3确定零件生产类型零件的生产纲领 n=qm（1+a）*（1+b）因为推动架是牛头刨床进给机构的零件，需要承受较大应力和耐磨，这里产品的年产量q=4000件/年。由结果查表可知

11、，该零件为大批量生产。图22 零件三维图第3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1选择毛坯推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料ht200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。由于零件的结构简单，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济的考虑，最好用砂型铸造的方法。3.2确定加工余量、毛坯尺寸

12、和尺寸由文献2表2-1可知，查得该铸件的尺寸公差等级ct为812级，取ct=10级。查文献2表1-7确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明27的端面92h4.0单侧加工50的外圆端面45g2.5双侧加工32的孔32h3.0双侧加工35的两端面20g2.5双侧加工 由表1-5可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸尺寸公差27的端面924.0963.250的外圆端面455502.832的孔32单侧3.0262.635的两端面205252.43.3零件的毛坯图：图31毛坯图第4章 选择加工方法，制定工艺路线4.1基准选择4.1.1基面的选择基面

13、选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.1.2粗基准的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，牛头刨床推动架以外圆50mm作为粗基准。4.1.3精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。

14、采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择32mm的孔和16的孔作为精基准。4.1.4零件表面加工方法的选择零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。4.2零件加工方法的选择本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面、内孔、槽、油槽、圆角等，其加工方法如下：（1）32mm孔左端面：是重要表面，有粗糙度要求，也是定位基准面，先用铣刀进行

15、粗加工，再精加工以达要求。（2）32mm孔右端面：是重要表面，由于零件形状不能有车削，也考虑用铣刀进行粗精加工以达要求。（3）32mm孔：是重要表面，可通过钻孔扩孔再镗孔加工达到要求。（4）16mm孔：表面粗糙度为3.2为重要表面,可钻孔扩孔铰孔以达到要求。（5）16mm孔两端面：不是重要表面，表面粗糙度r25，只要铸造完，再对其进行粗加工即可。（6）上端10mm孔：表面粗糙度r12.5，不是重要表面,只需钻孔加工即可（7）上端16mm孔：表面粗糙度r3.2，为重要表面，由于零件形状关系,考虑对其不便加工原因，可选择从上端10孔进入用镗床进行镗孔。（8）上端宽6mm深9.5mm的槽:不是重要表

16、面,粗糙度要求为r12.5，用铣刀粗加工即可。（9）32mm孔内高度为2mm的油槽：不是重要表面，用钻头进行加工就可达到要求。（10）32mm孔上的滴油：不是重要表面，只需钻孔即可。（11）圆角：只有r1的圆角，可用立铣刀周铣出圆角。4.3工艺路线的制订由于是单件大批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。4.3.1工艺加工方案一：工序0：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用组合砂型铸造工序5：以50mm尺寸右端为定位粗基准，粗铣50mm尺寸左端面。工序10：以50mm尺寸右端为定位粗基准，钻扩32mm孔。工序15：以50mm尺寸右端为定位粗基准，加工32mm孔内r=3mm的油槽。工序20：以5

17、0mm尺寸右端为定位粗基准，钻扩铰下方1mm6孔及倒角。工序25：以50mm尺寸左端为定位半精基准，粗铣32mm孔右端面。工序30：以50mm尺寸左端为定位半精基准，半精铣32mm孔右端面。工序35：钻m8螺纹孔及铰螺纹。工序40：钻硝孔,钻16mm孔，钻10mm孔，扩16mm孔，手铰孔。工序45：车27mm端面。工序50：铣深度为9.5mm宽为6mm的槽。工序55：车27mm端面。工序60：去毛刺。工序65: 终检。工序70：入库。4.3.2工艺加工方案二：工序0：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用砂型铸造。工序5：以50mm尺寸右端为定位粗基准定位，铣50mm尺寸左端面及35端面。工序

18、10：以50mm尺寸左端为定位半精基准，铣50mm尺寸右端面及35端面。工序15：以50mm尺寸右端为定位半精基准，钻扩32mm孔，拉r3油槽。 工序20：以50mm尺寸右端为定位半精基准，拉r3油槽。工序25：车端面到40mm，扩孔10mm，车孔16x26mm及倒角。工序30：钻孔14mm，扩孔15.8mm，铰孔16mm，倒角1x45。工序35：钻通孔6锪120锥孔。工序40：钻6。6mm底孔m8丝锥攻丝。工序45：铣槽宽6x1mm，铣槽宽6x9.5mm。工序50: 去毛刺，锐边倒角。工序55: 终检。工序60: 入库。44工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案各有不同之处：两个不同在于加工

19、上端16mm孔时用的加工方法不同，第一种方案对零件的垂直度不容易保证，所以综合考虑到加工的方便性和加工的合格度，我们选取了第二种加工方案中的加工方法。经过在分析和修改，我们最终确定的加工方案如下：工序0：铸造，考虑到零件形状和经济性问题，采用砂型铸造。工序5：时效处理。工序10：以50mm尺寸右端为定位粗基准定位，铣50mm尺寸左端面及35端面。选择xa6132铣床进行铣削加工。工序15：以50mm尺寸左端为定位半精基准，铣50mm尺寸右端面及35端面。工序20：以50mm尺寸右端为定位半精基准，钻扩32mm孔及1x45倒角。工序25: 以50mm尺寸右端为定位半精基准，拉r3油槽，选用l61

20、10卧式拉床。工序30：以50mm尺寸右端为定位半精基准，车端面到40mm，扩孔10mm，车孔16x26mm及1x45倒角，选择xa6132铣床进行铣削加工。工序35：钻孔至15mm，扩孔15.85mm，粗铰15.95mm，精铰16mm，倒角1x45，选择z535钻床进行钻削加工。工序40：钻通孔6，锪120锥孔。工序45：铣槽宽6x1mm，铣槽宽6x9.5mm。工序50：钳工，去毛刺，锐边倒角。工序55：终检。工序60：入库。4.5工艺方案的经济技术比较本零件为推动架，主要涉及几个孔和面的加工工艺，而且对孔的加工精度要求不是很高，最高也只是达到r=3.2，由于工件的结构较复杂，用车床或刨床加

21、工的话会给加工带来很大的困难，给工人增加很大的工作难度，如果用镗床来镗孔，也是可以的，因此在加工时我们尽量选用了普通钻床进行加工，也可以达到指定的要求。第5章 选择加工设备及刀具、夹具、量具51选择加工设备与工艺装备5.1.1选择机床 根据不同的工序选择机床工序3、7是粗铣、半精铣。各工序的工步数不多，选用x6132万能铣床。工序5选用l6110卧式拉床。工序4、6、8、9、10、11选用用z535立式钻床。工序13选用ca6140。5.1.2 选择夹具本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。5.1.3选择刀具，根据不同的工序选择刀具（1）铣刀依据资料选择高速钢圆柱

22、铣刀直径d=60mm，齿数z=10，及直径为d=50mm，齿数z=8及切槽刀直径d=6mm。（2）钻32mm的孔选用锥柄麻花钻。（3）钻6mm锪120的倒角和钻、半精铰16mm的孔。倒角45，选用专用刀具。（4）车27mm的端面，10mm孔和16mm钻孔。刀具：选择高速钢麻花钻，do=10mm，钻头采用双头刃磨法，后角120，45度车刀。（5）钻螺纹孔6mm.攻丝m8-6h 用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。（6）拉沟槽r3选用专用拉刀。5.1.4 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：（1）选择加工面的量具 用分

23、度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm125mm的外径千分尺。（2）选择加工孔量具因为孔的加工精度介于it8it9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。（3）选择加工槽所用量具槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为it14;半精铣时，槽宽为it13，槽深为it14。故可选用读数值为0.02mm测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。5.2确定工序尺寸5.2.1面的加工（所有面）根据加工长度的为50mm，毛坯的余量为4mm，粗加工的量为2mm。文献4表2.3-21加工的长度的为50mm、加工的宽

24、度为50mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。5.2.2孔的加工（3）160.032 0mm的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于it8it9之间。查文献4表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：10mm反拉孔：15mm 2z=0.85mm扩孔：15.85mm 2z=0.10mm粗铰：15.95mm 2z=0.05mm精铰：16h8第6章 工序8的切削用量及基本时间的确定6.1切削用量的确定 本工序为钻、粗铰，精铰16mm的孔。铰刀选用15.95的标准高速钢铰刀，铰孔扩削用量：(1)确定进给量f 按该表注释取较小进给量，按z525机床说明书，取

25、f=0.72。(2)确定切削速度v和转速n 根据表10.4-39取v表=14.2,切削速度的修正系数可按表10.4-10查出，kmv=1。故k=0.87故v=14.20.871=12.35m/minn=根据z525机床说明书选择n=275r/min.这时实际的铰孔速度v为：v=根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 粗铰：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精铰：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min

26、(3)背吃刀量a p: 根据加工余量确定。由资料可知端面加工时一般可取：a p=(2/33/4)z因此可取: a p=0.7z 钻孔: a p=0.7*0.43=0.301mm 粗铰: a p=0.7*0.05=0.035mm 精铰: a p=0.7*0.03=0.021mm6.2 时间计算：(1)钻孔基本工时：t = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mmt= (2)粗铰基本工时：l= l=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm,t= (3)精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmt= 根据文献

27、7查的辅助工时 t=0.4 第7章 夹具设计零件加工过程所需要的夹具体的二维图形，如下页图71图7-1装配图7.1钻16mm孔的钻床夹具7.1.1问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸60，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。7.1.2卡具设计7.1.2.1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择孔16和端面为基准定位，侧面加定位销辅助定位，使工件完全定位。再使用v型块紧机构进行卡紧。7.2切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩： 卡紧力为 取系数 s1=1.5， s2=s3=s4=1.1则实际卡紧力

28、为 f=s1*s2*s3*s4*f=16.77n使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。7.2.1 定位误差分析本工序采用孔32和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。7.2.2卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构。和设计基准重合，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。第8章 结 论通过对推动架零件图的技术进行详细分析以及推动架在牛头刨床加工中的作用，运用机械制造设计技术及相关课程的知识，解决推动架在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，进行综合考虑选合适的加工工艺和夹具设计，使整个设计合理、高效、经济效益最