195柴油机摇臂轴座实用工艺课程设计说明书

1、机械制造技术基础设计题目：设计“摇臂轴座（195柴油机）零件的加工工艺规程及“钻0 16的孔”工序的夹具设计专业班级；机械（4）班学生：朱屯学生学号：10140439指导教师:史红远东理工学院2013年3月18 日机械制造技术基础课程设计任务书设计题目：设计“摇臂轴座（195柴油机）”零件的机械加工工艺规程及此零件“钻0 16的孑L ”工序的专用夹具设计容：1. 绘制零件图一。（要求计算机绘图）2. 编制零件的加工工艺规程， 并填写加工工艺过程卡及 指 定工序卡各一。3. 设计指定工序的夹具，绘制夹具装配总图。4. 绘制夹具的非标零件图。5. 编写设计说明书一份。班 级：机械（4）班学 生：朱

2、屯指导教师：系主任：2013年3月4日序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践教学环节。这次设计我们能综合运用机 械制造基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解 决了零件机械制造工艺问题，在老师和同学的帮助下，我还对夹具，机床，刀具 的的结构和工作原理有了更深的了解， 不知不觉中我的图纸分析、结构设计能力 都得到了提高，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在结束了机械制造基础及有关课程的学习后，通过本次的设计使我们所 学的知识得到了巩固和加深，并培养了我们学会全面综合地运用所学知识，去分 析

3、和解决机械制造中的问题的能力。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1零件的作用题目所给的零件是 195 柴油机摇臂轴支座，是柴油机的一个主要零件 ,.直径 为 16 的孔用来装摇臂 , 孔要求的表面粗糙度和位置精度不是很高，工作时与轴 相配合工作，起支撑作用。2零件的工艺分析零件的材料为HT20Q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， 为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置 要求：（1）上下底面粗糙度均为 6.3 ，底面与中心 16 的孔的平行度为 0.1；（2）前端面粗糙度为 3.2 ，

4、后端面粗糙度 6.3 ，前后端面与中心 16 的孔的 垂直度为 0.08 ；（3）中心 16孔为 10 级精度，采用基孔制配合，粗糙度 3.2；（4）10.5 的孔的粗糙度 12.5 。由上面分析可知， 可以半精加工下底面后， 然后以此作为基准采用专用夹具 进行加工， 并且保证位置精度要求。 再根据各加工方法的经济精度及机床所能达 到的位置精度， 并且此零件没有复杂的加工曲面， 所以根据上述技术要求采用常 规的加工工艺均可保证。3.零件的生产类型依据设计要求Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率B分别取 10%和 1%代入公式得该工件的生产纲领 N=5000 1 （1

5、 10%） （1 1%） 5000 件/ 年 零件质量为，查表知其属于轻型，生产类型为中批。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯本零件选取的材料是HT20Q而且此零件外形较为简单，又属于中批生产, 若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期 长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生 产效率，也能满足毛坯质量要求。2. 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差3. 确定机械加工余量4.确定毛坯尺寸及公差等级零件尺寸单面加工余量铸件尺寸公差等级581.160.2IT8310 1 0.21.133.2IT816H101.113.8IT

6、1010.55.25IT125.设计毛坯图（1）确定拔模斜度根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为 7。（2）确定分型面由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下 模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。（3）毛坯的热处理方式为了去除应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。三、选择加工方法，制定工艺路线1. 定位基准的选择（1）粗基准的选择：本设计选下底面为主要定位粗基准。（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，根据零件形状结构和要求 可知，16oO.O1的孔为设计基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选择16oO.O1的孔为定

7、位基准，即遵循“基准重合”原则。2. 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、侧面、孔、小孔及槽等，材料为HT2O0以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下：（1） 上下底面公差等级IT8，表面粗糙度Ra6.3，需要进行粗铣和半精铣；（2）16孔的前端面公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2,需要进行粗铣和半精铣；（3）16孔的后端面公差等级IT8，表面粗糙度Ra6.2,需要进行粗铣和半 精铣；（4）16孔公差等级IT10，表面粗糙度Ra3.2，毛坯铸造出预置孔，需要 进行粗镗、半精镗和精镗；（5）10.5孔公差等级IT10，表面粗糙度Ra12.5,需一次钻出孔。3. 制

8、定工艺路线根据零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技术要求， 以及加工方法所能 达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下 , 可以考虑采用在镗床上配以夹具 并尽量使工序集中来提高生产率。 除此之外， 还应当考虑经济效果， 以便使生产 成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册 ，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：、-! / 方案一：（1）铸造（ 2）时效热处理（ 3）粗铣半精铣下底面（ 4）粗铣半精铣上底面（ 5）粗铣半精铣后端面（ 6）粗铣半精铣前端面、， * 、方案二：（1）铸造（ 2）时效热处理（ 3）粗铣下底面（ 4）粗铣半精铣上底面（ 5）半精铣下底面（ 6）粗铣后端面（ 7

9、）粗铣半精铣前端面（ 8）半精铣后端面（ 9 ）钻、扩、铰 16孔，倒角（ 7） 粗镗半精镗 16 孔（8） 钻 10.5孔（ 9） 铣槽（ 10）终检10）钻、铰 10.5孔，倒角11）铣槽12）去尖角毛刺13）终检（ 14） 清洗两个方案的分析比较：方案一工序比较集中， 定位基准的精度较低， 加工精度不高； 方案二定位基 准都是前一道工序加工表面，定位基准精度较高，能够符合零件加工精度要求， 故选择方案二中的工艺路线作为加工工序。四、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工序（3）至（8）及工序（12）主要进行粗铣、半精铣等铣削加工，零件 成批生产，不要

10、求很高的生产率，表面精度要求不是很高，选用X51型立式钻床；工序（9）和工序（11）主要进行钻、扩和铰等工步，根据零件外轮廓尺 寸、形状等，选用卧式车床 CM6125;工序（10）钻两个10.5的孔，可采用专用夹具在立式钻床上加工，选用Z525型立式钻床。（2）选择夹具本零件加工时均采用专用夹具进行加工（3）选择刀具I .在铣床上加工的工序，铣削底面和侧面时，选用高速钢三面刃铣刀、 高速钢错齿三面刃铣刀、圆柱铣刀及镶齿套式面铣刀；铣削槽时，选用锯齿铣刀；II .在车床上加工的工序，粗镗时选用 YG8硬质合金镗刀，半精镗精镗 时选用YG3高速钢镗刀；川.在钻床上加工的工序，选用莫氏锥柄麻花钻（4

11、）选择量具本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表:工序工序名称量具3粗铣下底面游标卡尺、粗糙块4粗铣、半精铣上底面游标卡尺、粗糙块5半精铣下底面游标卡尺、粗糙块6粗铣后端面游标卡尺、粗糙块7粗铣、半精铣前端面游标卡尺、粗糙块8半精铣后端面游标卡尺、粗糙块9钻、扩、铰游标卡尺塞规10钻、铰游标卡尺塞规11铣槽游标卡尺2. 确定工序尺寸（1） 上下底面加工余量加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣上底面1.51.060.5 0.335900.3Ra6.3Ra6.3下底面1.51.061.500

12、.465800.3Ra6.3Ra6.3（2）前后端面加工余量加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣半精铣粗铣半精铣粗铣半精铣前端面1.00.732.700.3331.700.21Ra6.3Ra3.2后端面1.00.733.700.333100.2Ra6.3Ra6.3（3）中心孔加工余量工序加工余量（单边）工序尺寸公差等级公差及尺寸钻3.59IT8900.13扩0.515IT915。0.18铰016T1316。0.27五、确定切削用量及基本时间1.工序（3）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为粗铣下底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀，铣刀直径d=100mm宽度L=16mm齿数1

13、2，根据机械制造技术基础课程设计指 南（一下有关选用表均出自机械制造技术基础课程设计指南书中）表5-143选择铣刀的基本形状。由于加工材料的HBS在180-200，故选择前角丫。=7,后角a。=16（周齿），a。=6 （端齿）。机床选用X51型立式铣床。I.确定每齿进给量fz根据表5-144，X51型立式铣床的功率为4.5kw（表 5-74），工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量fz。现取 f z=0.30mm/z。II .选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表5-149）川.确定切削速度和工作台每分钟进给量 f mz根据表2-17中公式计算：查得CV =18.

14、9 ，qv=0.2，Xv =0.1，yv=0.4 ，uv=0.1，Pv=0.1， m=0.15T=180min， ap=1.5mm，f z=0.30mm/z，ae=16mm, z=12 ，d=100mm, kv=1.018.9 1000.2带入公式得V=01；乔 需 乔 百1.0 20.016m/min1801.50.31.6121000 20.01663.71r/minn=n 100根据X51型立式铣床转速表（表5-72）,选择n=65r/min，则实际切削速度V=20.42m/s,工作台每分钟进给量为f mz=0.3 x 12X 60=216mm/min根据X51型立式铣床工作台进给量表（

15、表 5-76）,选择fMz=200mm/min则实际的每齿进给量为fz= 2000.28 mm/z）60 121000IV .校验机床功率根据表2-18计算公式铣削时的功率为查得 CF=30 ,xf=1.0 , yF=0.65 , Uf=0.83 , wf=0 , qF=0.83 , ap=1.5mm , fz=0.28mm/z , ae=16mm, z=12 , d=100mm, n=65r/min ,k fc=0.6330FC =0.651.5 0.280.8316120.830100650.6320.47 NV=20.42m/mi n=0.34m/s20.47 0.34-3Pc=6.79

16、 x 10 kw1000X51型立式钻床主电动机的功率为 4.5kw，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为 fz=0.28mm/z,f Mz=200mm/min,n=65r/min,V=0.34m/sl1 基本时间根据表2-25，本道工序的基本时间为Tjf Mzl10.5(d. d2 a2)(13)式中l =50mml1 =2mm l2 =2mm =16mm fMz=200m m/minTj502220060=16.2s2.工序（4）切削用量及基本时间的确定本道工序分为粗铣和半精铣上底面两个工步a. 粗铣上底面（1）切削用量本工步为粗铣上底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀，所有过程同工序（

17、3）。f z=0.28mm/z f Mz=200mm/min n=65r/min V=0.34m/s基本时间竺二2 60 =7.2sj 200b. 半精铣上底面（1）切削用量本工步为半精铣上底面，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀直径d=100mm宽度L=16mm齿数z=16,机床选用X51型立式铣床。I .确定每齿进给量fz本工步要求保证的表面粗糙度Ra6.3卩m,根据表5-144，每转进给量 fr=1.2-2.7mm/r,取 f=2.0mm/r,则 f z=2.0/16=0.125mm/z。II .选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表5-148 ,铣刀耐用度T=180min（表5-149）川.

18、确定切削速度和工作台每分钟进给量f mz根据表2-17中公式计算：查得 CV =18.9 , qv=0.2 , Xv =0.1 , yv=0.4 , Uv=0.1 , Pv=0.1 , m=0.15 T=180min , ap=1.0mm , fz=0.125mm/z , ae=16mm, z=12 , d=100mm, kv=1.018.9 10002带入公式得V=0- 丽 04 丽1.029.58 m/min=0.49m/s1800.151.0.0.125.1.6.12.n=1000 295894.16 r/minn 100根据X51型立式铣床转速表（表5-72）,选择n=80r/min，

19、则实际切削速度V=25.13m/s,工作台每分钟进给量为f mz=0.125 x 12x 60=90mm/min根据X51型立式铣床工作台进给量表（表 5-76）,选择fMz=90mm/min则实 际的每齿进给量为f z=0.125mm/z。（2）基本时间根据表2-25 ,本道工序的基本时间为Tjf Mzh 0.5(d. d2 a；)(13)式中 l =20mm l1 =2mm l2 =2mm =16mm fMz=90mm/minTj20 2 29060 =36s3. 工序（5）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为半精铣下底面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀,所有过程同工序（4）中半精铣

20、上底面工步f z=0.125mm/z f M=90mm/min n=80r/min V=0.49m/sI1 基本时间根据表2-25 ,本道工序的基本时间为Tjf Mzh 0.5(d. d2 a；)(13)式中 I =50mm l1 =2mm l2 =2mm &=16mm fMz=90mm/minTj50229060 =36s4. 工序（6）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为粗铣后端面，所选刀具为圆柱铣刀，铣刀直径d=63mm宽度L=50mm粗齿6,细齿10,根据表5-143选择铣刀的基本形状，选 择前角丫 0=7，后角a 0=12o（周齿），a。=8 （端齿）。机床选用X51型立式

21、铣床。I.确定每齿进给量fz根据表5-144，X51型立式铣床的功率为4.5kw（表 5-74），工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量fz。现取 f z=0.12mm/z。II .选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表5-149）川.确定切削速度和工作台每分钟进给量f mz根据表2-17中公式计算：查得 G =18 ， qv=0.45 ， Xv =0.1 ， yv=0.4 ， Uv=0.3 ， Pv=0.1， m=0.33 T=180min， ap=1.0mm，fz=0.12mm/z，ae=50mm, z=16 ，d=63mm, kv=1.00.4518 63带

22、入公式得 V=面 乔 乔 乔 药 11.45 m/min1801.00.125016n=1000 114557.87 r/minn 63根据X51型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/min，则实际切削速度V=12.86m/s,工作台每分钟进给量为f mz=0.3 x 16X 60=288mm/min5-76），选择 f Mz=280mm/min 则根据X51型立式铣床工作台进给量表（表实际的每齿进给量为f z= 2800.29 mm/z60 12（2）基本时间根据表2-25，本道工序的基本时间为I1Tjf Mz|1 a（d ap）（13）取 I =30mm l1 =9mm l2 =

23、3mm =16mm fMz=280mm/minTj 30 9 3 60=9s2805. 工序（7）切削用量及基本时间的确定 本道工序分为粗铣和半精铣前端面两个工步a. 粗铣前端面（1）切削用量本工步为粗铣前端面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，铣刀直径d=80mm宽度L=36mm齿数10，根据表5-143选择铣刀的基本形状， 选择前角丫 0=7，后角a 0=16o（周齿），a 0=8o （端齿）。机床选用X51型立式铣 床。I. 确定每齿进给量fz根据表5-144，X51型立式铣床的功率为4.5kw（表 5-74），工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量fz。现取 f z=0.05mm/z。II .选择

24、铣刀磨钝标准及耐用度根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表5-149）川.确定切削速度和工作台每分钟进给量f mz根据表2-17中公式计算：查得CV =18.9，qv=0.2，Xv=0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1，Pv=0.1， m=0.15T=180min， ap=1.0mm，f z=0.05mm/z，ae=36mm, z=10 ，d=80mm, kv=1.00.218.9 80带入公式得V= 而 丽 0-4丽1.06.23 m/min1801.00.0536101000 6.23n=24.79 r/minn 80根据X51型立式铣床转速表（表5-72），选择n=65r/m

25、in，则实际切削速度 V=16.37m/s,工作台每分钟进给量为f mz=0.05 x 12 x 60=30mm/min根据X51型立式铣床工作台进给量表（表 5-76），选择fMz=30mm/min则实际的每齿进给量为fz=0.05mm/z。（2）基本时间本道工序的基本时间为Tj-Il1I2MzI10.5(d d2a；)(13)式中I =30mml1 =6.28mm l2 =2mm&=36mm fMz=30mm/min60=76.5s5022T jj 30b. 半精铣前端面（1）切削用量本工步为半精铣前端面，所选刀具为镶齿套式面铣刀，铣刀直径d=80mm宽度L=36mm齿数10,根据表5-1

26、43选择铣刀的基本形状，选 择前角丫 0=7o，后角a 0=16o（周齿），a 0=8o （端齿）。机床选用X51型立式铣床。I .确定每齿进给量fz本工步要求保证的表面粗糙度Ra3.2卩m,根据表5-144，每转进给量 f r=0.5-1.2mm/r,取 f r=1.0mm/r,则 f z=1.0/10=0.1mm/z。I .选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表5-148，铣刀耐用度T=180min（表5-149）in.确定切削速度和工作台每分钟进给量 f Mz根据表2-17中公式计算：V=4.72m/mi n=0.079m/s n=18.78r/mi n根据X51型立式铣床转速表（表5-72）,

27、选择n=65r/min，则实际切削速度 V=16.37m/s,工作台每分钟进给量为f Mz=0.1 x 20X 60=120mm/min根据X51型立式铣床工作台进给量表（表 5-76）,选择fMz=120mm/min则 实际的每齿进给量为fz=0.1mm/z。 基本时间根据表2-25，本道工序的基本时间为Tj-l l1 l2Mzh 0.5(d.d2 a；)(13)式中 l =30mm l1 =6.28mm l2 =2mm &=36mm fMz=120mm/min30 6.28 2 60=19.2sj 1206. 工序（8）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为半精铣后端面，所选刀具为

28、镶齿套式面铣刀，所有过程同工序（7）中半精铣前端面工步fz=0.1mm/z f Mz=120mm/min n=65r/min V=0.079m/s 基本时间根据表2-25，本道工序的基本时间为Tj-l l1 l2Mz式中l =30mml1 =6.28mm L=2mm $=36mm fM=120mm/min30 6.28 2T j60 19.2sj 120l10.5(dd2 a2)(13)7.工序（9）切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为钻孔，刀具选用莫式锥柄麻花钻，直径为9mm钻1个通孔，使用切削液a. 确定进给量钻头直径为9mm铸铁HBS小于200, f在0.52-0.64 之间，

29、取 f=0.6b. 选择钻头磨钝标准及耐用度根据表5-130，钻头的后刀面最大磨损量为 0.8mm耐用度T=35minc. 确定切削速度 V由表5-133 查得V=13m/minn d(2) 基本时间l li I2算得 n=394r/minI =58mm l1 =6.25mm l2 =3mm n=394r/m in算得Tj =17s(3) 切削用量本工序为钻孔，刀具选用莫式锥柄麻花钻，直径为15mm钻1个通孔，使用切削液a. 确定进给量 钻头直径为15mm铸铁HBS小于200, f在0.52-0.64 之间， 取 f=0.6b. 选择钻头磨钝标准及耐用度根据表5-130，钻头的后刀面最大磨损量

30、为 0.8mm耐用度T=35min1000v n n d算得 n=394r/minc. 确定切削速度 V由表5-133 查得V=13m/min(4) 基本时间Tjl h 2fnI =58mm I1 =6.25mm I2 =3mm n=394r/m in算得 Tj =17s(5) 铰孔本工序为铰刀，直径为16mm铰一个通孔，由于铰出来的孔 精度很高，铰孔的速度要求很低，需要操作者适当操作。(6) 倒角运用机床对孔的边缘进行倒角。8.工序(10)切削用量及基本时间的确定(1)切削用量本工序为钻孔，刀具选用莫式锥柄麻花钻，直径为10. 5mm钻两个通孔，使用切削液a. 确定进给量钻头直径为10.5m

31、m铸铁HBS、于200, f在0.52-0.64 之间，取f=0.6b. 选择钻头磨钝标准及耐用度根据表5-130，钻头的后刀面最大磨损量为 0.8mm耐用度T=35minc. 确定切削速度 V由表5-133 查得V=13m/min算得 n=394r/minn d（2）基本时间l li I2I =58mm l1 =6.25mm l2 =3mm n=394r/m in算得Tj =17s（5） 铰孔本工序为铰刀，直径为16mm铰一个通孔，由于铰出来的孔 精度很高，铰孔的速度要求很低，需要操作者适当操作。（6）倒角运用机床对孔的边缘进行倒角。六、夹具设计本夹具是工序（9）用莫式锥度麻花钻钻孔的专用夹

32、具。所设计的夹具装配 图及拆装零件图另附图纸。夹具的有关说明如下：（1）定位方案 工件以下底面和后端面为定位基准， 采用定位销、定位套 和挡销组合定位方案，定位销限制2个自由度，定位套限制3个自由度，档销限 制1个自由度，共限制了 6个自由度。（2）夹紧机构 根据生产率要求及工件结构要求，采用块和固定手柄压紧 螺钉作为压紧机构，防止产生倾覆和振动，有效地提高了生产效率。夹紧机构采 用手动操作。（3）导向装置 夹具上安装有固定钻套，作为钻孔的导向装置。（4） 夹具与机床连接元件采用两个标准定位键，固定在夹具体底面的同 一直线位置的键槽中，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置，并保 证定位键的宽度与机床工作台 T形槽相匹配的要求。（5） 使用说明安装工件时，将固定手柄松开，将工件安装在定位套上， 并拧紧手柄，把钻套和钻模板安装在夹具体上，拧上螺母和销，便可以将工件安（6）结构特点 该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零