托架零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计(机械制造工艺课程设计)

1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 学年第 一 学期 课程名称 机械制造工艺设计 指导教师 职称 教授 学生姓名 专业 机电一体化 班级 学号 题 目 托架零件机械加工工艺规程及关键工序夹具设计 成 绩 起止日期 2011 年 12 月 21 日 2012 年 1 月 1 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸55张4装配图15零件图46机械制造工艺学课程设计设计说明书“托架”零件的机械加工工艺规程设计学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院湖南工业大学课程设计任务书学年第1学期 机械工程 学院（系

2、、部） 专业 机工 班级课程名称： 机械制造工艺学 设计题目： 设计“托架”零件的机械加工工艺规程及夹具（年产量为4000件） 完成期限：自 年 月 日至 年 月 24 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数二、设计任务三、设计工作量1.产品零件图，一张 2.零件的机械加工工艺规程，一本 3.课程设计说明书，一本进度安排起止日期工作内容2011.12.18-2011.12.19熟悉零件，查阅资料，画零件图；2011.12.19-2011.12.21选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺卡片；2011.12.21-2011.12.23编写设计说明书；2011.12.23-2011.

3、12.24准备及答辩。主要参考资料1 邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程. 第3版.北京：机械工业出版社，20102 赵家齐. 机械制造工艺学课程设计指导书.第2版.北京：机械工业出版社，2006指导教师（签字）： 年12 月8日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 目录前言.4一、零件分析 结构分析.4二、零件的生产类型.5三、确定毛坯 1.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差.5 2.确定毛坯尺寸.5 3.确定毛坯尺寸公差.6 4.设计毛坯图.6四、工艺规程设计 1.定位基准的选择 1）粗基准的选择.7 2）精基准的选择.7 2.零件表面加工方法的选择.7 3.零件加工工艺路线的拟定.

4、8 4.工序设计 1） 确定工序尺寸.9 2） 确定切削用量及基本时间.10五、专用夹具的设计 1. 定位方案的选择.18 2. 夹紧方案的选择.19 3. 夹紧力方向，作用点的选择及确定.206、 收获及心得体会.217、 参考资料.22前言 机械制造工艺学课程设计使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各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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之后，进行的一个重要

5、的实践性教学环节。其主要目的是让学生把所学的工艺理论和实践知识，在实际的的工艺、夹具设计中综合地加以运用，进而得到巩固、加深和发展，提高我们分析问题和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计和从事相关的技术工作奠定扎实的基础。通过机械制造工艺课程设计，我们可以在以下几个方面得到锻炼： 1.能熟地运用机械制造技术课程及其他相关课程中的基本理论，以及在生产实际中学习到的实践知识，正确地和解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定等问题，从而保证制造的质量、生产率和经济性。 2.通过夹具设计，进一步了解我们自己的结构设计能力，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合

6、理又能保证加工质量的夹具。 3.进一步提高计算、制图能力，能比较熟练地查阅和使用各种技术资料，如有关的国家标准、手册、图册、规范等 4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立的工作能力。就我个人而言，我希望能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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。一、零件分析 类型及功用 结构分析该零件主要的加工表面有：18内孔表面；36、48内孔表面（精度要求1.6）；台阶面1（精度要求6.3）；台阶面2（精度要求12.5）；2个22底座凸台（精度

7、要求12.5）；60mm×96mm的底座底面；35的端面和48的端面（精度要求12.5）；圆角； 底座两个凸台钻孔11，吊耳上钻2个孔9，满足精度要求1.6技术要求：1，铸件不允许存在有损于使用的冷隔，裂纹，孔洞等铸造裂纹； 2，未注倒角均为C1； 3，未注圆角半径R23二、零件的生产类型 生产纲领：年产量 4000件；每日3班 三、确定毛坯 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯零件材料为HT300。铸件2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 参见机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编。第五章第一节 .根据铸件的各种要求，查表5-4，得铸件的机械加工余量为GK,取RMA=23.

8、确定毛坯尺寸 由于各加工表面为,因此这些表面的毛坯尺寸只需按照公式查表5-1得铸件公差等级为9级，在查表5-3得铸件尺寸公差CT为6。综上所述确定毛皮尺寸见表1-1零件尺寸单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸222821322272122174.确定毛坯尺寸公差查表5-1得铸件公差等级为12级，在查表5-3得铸件尺寸公差CT为6。5.设计毛坯图1） 确定圆角半径图中已标记的除外，其余的未标注的为R23mm2) 确定毛坯的热处理方式铸造后切削加工之前， 正火，调整硬度以便进行切削加工，加工后。粗加工后精加工之前，退火，消除残余应力，防止钢件的变形、开裂，细化晶粒，改善组织以提高钢的力

9、学性能，为最终热处理作好组织准备。毛坯图：四、工艺规程设计 1.定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。1）粗基准的选择对毛坯开始进行机械加工时，第一道工序只能以毛坯表面定位，这种基准面称为粗基准。它应该保证所有加工表面都具有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择的具体原则如下：1，选取不加工表面作为粗基准2，选取要求加工余量均匀的表面为粗基准3，对于所有表面都需要加工的零件应选择余量和公差最小的表面作粗基准

10、4，选取光洁平整面积足够大装夹稳定的表面为粗基准5，粗基准只能在第一道工序中使用一次，不应重复使用。本零件大部分表面需要加工，并且根据上述计算可知，现选取36孔轴中心线做为粗基准。2） 精基准的选择1. 基准重合原则尽可能选用设计基准为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准补充和而引起的定位误差2. 基准同一原则3. 选择精度较高、安装稳定可靠的表面做精基准，而且所选的基准应使夹具结构简单。在精基准的选择过程中要考虑多方面的问题，主要是基准的重合问题。选孔底座底面作为精基准 2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、小孔等材料为45号钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指

11、南有关资料，其加工方法选择如下：（1） 35、48外圆面 为未注公差尺寸，不需加工。（2） 43，36孔 粗糙度为Ra1.6,需要粗镗，半精镗，精镗（3） 35、48端面 表面粗糙度为Ra12.5，粗车即可（4） 36端面 粗糙度Ra6.3，半精镗即可（5） 11、9小孔 采用钻头，22凸台表面粗糙度为Ra12.5，只需粗车（6） 底座下表面粗糙度Ra3.2，需要精铣 3.零件加工工艺路线的拟定按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。最后的工艺路线确定如下：工序0：铸造毛坯；工序1：以外圆48轴线及台阶面为粗基准，粗铣底座底面；工序2：以粗铣后底座底面为定位基准，粗车

12、22突台，粗镗孔18，36、，台阶面1,2；工序3：粗车35、48端面；工序4：半精镗孔18，36、，台阶面1，台阶面2，圆角；工序5：精镗孔18，36、；工序6：钻底座11的孔；工序7：精铣底座底面；工序8：钻9的小孔；工序:9：终检；以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 4.工序设计1. 选择加工设备与工艺装备（1） 选择机床 根据不同的工序选择机床1） 工序1,2,3，4是粗车、粗镗和半精车 各工序的工步数不多成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床和卧式铣床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的C620-1型卧式车床和X60型卧式万能铣床即可。 2

13、） 工序5，7为精镗孔，精车 要求精度较高，表面粗糙度数值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用C616A型卧式车床。3） 工序6,8为钻2个9的小孔，2个11的孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525型立式钻床。（2） 选择夹具 专用夹具。（3） 选择刀具 根据不同的工序选择刀具1） 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢制零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT302） 钻2个9的小孔，2个11的孔，由于带有90度的倒角，可采用复合钻一次钻出。（4） 选择量具 本零件属成批生产，一般情况尽量采用通用量具。根据零件表面

14、的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料。选择如下：1） 选择各圆面加工面的量具。外圆面，选用游标卡尺，测量范围：0-100，读书值0.02粗镗孔18，36、，查表选用读数值0.01mm，测量范围：0-50内径千分尺精镗孔，内径千分尺测量范围5-30mm，或25-50mm读数值0.01；台阶面：深度游标卡尺测量范围：0-200mm。读数值0.022. 确定工序尺寸（1） 确定圆柱面的工序尺寸本零件圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表4-5表4-5 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精42Ra6.

15、342_Ra6.3421Ra6.3421Ra6.3Ra3.2Ra1.6421Ra6.3Ra3.2Ra1.6（2） 底座底面，凸台单边加工余量为5mm.5.确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量、进给量f,和切削速度v。确定顺序先，f再确定v。工序1:1） 切削用量1，确定背吃刀量 粗车单边余量为2.5mm,2. 确定进给量f现采用经验法查找机械加工余量：1. 孔、大端面（1） 大端面考虑到大端面的表面加工等级为9级，因此需要粗车、半精车才能达到要求，根据经验值可得以下加工余量：粗车：2.8mm 半精车：2.0mm 单边加工余量2Z=2.65mm（2）花键孔、齿部倒角花键孔表面粗糙度为1.6

16、，齿部倒角表面粗糙度为12.5，要达到此精度要求，查机械制造技术基础"表面加工方法的选择"知精度等级需达到79级才行，需因此需要钻孔、扩孔、铰孔才能达到要求，根据经验值可得到加工余量：钻孔：1.6mm 扩孔：1.0mm 铰孔：0.8mm2. 尺寸 118mm和137mm的两端面，粗糙度为3.2，精度要求很高，为68级。同理可得：粗铣：1.5mm 半精铣：1.0mm 精铣：0.8mm3. 铣齿和倒角铣齿和倒角表面要求一样，表面粗糙度为1.6，故粗铣：1.2mm，半精铣：1.0mm 精铣：0.8mm 可满足要求。4. 钻、扩、铰 82H7孔，钻2- 13mm孔（1）82H7孔钻

17、孔1： 50mm钻孔1： 75mm扩孔： 78mm粗铰： 80mm精铰： 82mm（2）2- 13mm孔此孔要求不是很高，故要达到12.5的表面粗糙度只需一次钻孔就可完成。切削用量的计算工序1：粗铣底座底面选用X60型卧式万能铣床粗铣底座底面粗铣底座底面至58mm，单边余量Z=2，一次镗去全部余量，。 进给量 f=0.2/r根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 (r/min)由于X60型卧式万能铣床主轴速度为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。切削工时：（min）粗铣底座底面至57mm，单边余量Z=2，一次镗去全部余量，。 进给量 f=0.2/r 根据有

18、关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 (r/min)切削工时：（min）粗镗孔至96，单边余量Z=2，一次镗去全部余量，。 进给量 f=0.2/r 根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 (r/min) 切削工时：（min）粗镗孔至109，单边余量Z=2，一次镗去全部余量，。 进给量 f=0.2/r 根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 (r/min) 切削工时：（min）工序2：粗车22突台，单边余量Z=0.5,一次镗去全部余量，进给量 f=0.1/r,且 V=50m/min (r/min) 切削工时：(min

19、)粗车22突台加工总的工时为：t=3.07+1.24=4.31(min)工序3：粗车35端面, 粗车48端面 根据有关手册，车削速度为V=0.06 切削工时：式中单面余量3 （由16mm车削到14mm）；表面长度，64；考虑效准部分的长度系数，取1.2；考虑机床返回行程系数，取1.4；拉削速度（）；拉刀单面齿升；拉刀同时工作齿数，；拉刀齿距。=（1.251.5）=10.8拉刀同时工作齿数：所以工序4：半精镗孔18,半精镗孔36半精镗孔43,半精镗台阶面1,半精镗台阶面2圆角r=1mm1. 加工条件加工要求：半精镗孔18,半精镗孔36半精镗孔43,半精镗台阶面1,半精镗台阶面2圆角r=1mm刀具

20、：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为，。机床：C6201卧式车床。2. 计算切削用量由于车削的外圆及外端面的计算方法基本都是一样的，故下面只详细计算其中一个典型的外圆面。 半精镗孔18 切削温度 单边余量，可一次切除。 进给量 根据切削手册表1.4，选用。 计算切削速度 见切削手册表1.27 定主轴转速：按床选取n=250r/m所以实际切削速度验机床功能率 主切削力Fc按切削手册表1.29所示公式计算其中=2795 ， 所以 =1735.5N切削时消耗功率Pc为由切削手册可知 可以正常加工验机床进给系统强度已知主切削力Fc=1735.5N,径向切削力Fp按切削手册表12.9所示公式计算其中， 所以

21、=319N而轴向切削力其中， Kk=1.17轴向切削力=792N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削在纵向进给方向对进给机构的作用力为N该机床纵向进给机构可承受的最大纵向进给力为3530N，见切削手册表1.30，故机床进给系统可正常工作。切削工时其中所以工序5：精镗根据切削用量手册选定进给量：其切削速度为： 转速为：=按机床可选取： 由此可计算出单件生产所用工时：由于本道工序是精镗孔18精镗孔36精镗孔43。本道工序所用总的工时为：0.55min/件工序6：钻底座11的孔1,钻底座11的孔21.钻底座11的孔1 根据切削手册可查出 切削速度： 即27m/min 则： 采用Z525型立式钻床，

22、根据机床使用说明书取： 切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量是： 钻孔工时：2.钻底座11的孔1，由切削手册知：=0.06mm切削速度：即24m/min采用复合钻齿数z=20，则 采用Z525型立式钻床，根据机床使用说明书取 故其实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量为： 切削工时： 所以其总切削时间为： 工序7：精铣底座底面选用X60型卧式万能铣床。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量，根据手册及机床取f=0.08mm/r。当采用高速钢车刀时，根据一般资料确定切削速度v=16m/min,则ns=。按机床说明书取，则此时切削速度切削工时为缩短辅助时间取倒角时主轴转速与车床加

23、工孔时相同n=46.3r/min,手动进给。工序8：钻9的小孔3，钻9的小孔4钻9的小孔，保证尺寸9mm，切削速度：参考有关手册确定。现采用Z525型立式钻床，根据机床使用说明书：取，故实际切削速度为。当时，工作台的每分钟进给量应为=查手册：刚好有，故直接选用改值。切削工时：行程，则机床工时。工序9：终检五、专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保障加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具1、定位方案的选择由机床夹具设计手册P263，选择材料为45，热处理后HRC为3843的定位销来限制夹具体自由度。为了限制工件旋转，在侧面加一块挡板。2、夹紧方案的选择由零件图可知工件的齿轮对花键孔中心线由同轴度

24、的要求，其设计基准为零件花键孔中心线。夹具以两圆形挡板作为压板以及定位块的花键槽作为支撑面，两面通过铣床主轴螺钉夹紧。由机床夹具设计手册P234，按GB2148-80选择带肩六角螺母。由机床夹具设计手册P376，选择圆形压板。3、夹紧力方向、作用点的选择及确定 由于82±0.03mm与82H7/g6又同轴度公差要求，以及孔轴线对底面有垂直度公差，所以应使零件的径向固定夹紧以保证加工精度要求。夹紧力的方向沿轴线方向，作用点为定位花键块和圆形压板与齿轮外接触部分。六、收获及心得体会 通过一个星期的机械工艺课程设计，使我的知识水平和能力又得到了更进一步的提高，自从题目布置以后，我们便开始进行初步的计算和设计，首先开始设计和计算工序尺寸和机械加工余量，进一步设计和绘制车床离合齿轮的零件图，接着设计和绘制夹具的装配图，通过近4天的绘制工作，不仅锻炼了我的绘图能力，而且也也大大提高了我绘图和分析的效率和速度，为我以后更好地走上工作岗位