机械制造工艺学

1、机械制造工艺学课程设计说明书班级：学号：小组成员： 指导教师:工艺课程设计任务书2第一章轴类零件机械加工工艺规程的编制3第一节零件的工艺分析4一、零件用途 4二、零件技术要求 4三、审查轴零件工艺性 4第二节确定零件的生产类型 4第三节毛坯的种类及制造 5第四节制造工艺路线一、定位基面的选择 5二、轴零件表面加工方法的选择 5三、制定工艺路线及选择加工设备及工艺装备 5第五节加工余量及工序尺寸的确定 7第六节 切削用量、时间定额计算 10第二章铣平面专用夹具夹具设计12第一节轴零件的铣床夹具设计12一、零件本工序加工要求的分析 12二、拟订定位方案和选择定位元件 12三、确定夹紧方案 13四、

2、定位误差分析 13五、绘制夹具总装图 14设计总结 14工艺课程设计任务书课程名称指导教师汪帮富专业机械设计及其自动化班级机械0811设计题目轴的课程设计设计时间设计条件：1、零件图设计要求：1、工序图分析，绘制零件图（一A4图）2、确定毛坯，绘制毛坯图设计技3、选择粗、精基准术条件4、拟定工艺路线5、选择机床、夹具、刀具、量具及要求6、填写工艺过程卡和某道工序的工序卡片（1套）7、设计铣平面专用夹具，绘制夹具总装图一（A3图）&设计说明书一份（包括零件图分析、工乙设计、疋位方案确定、定位误差计算等容）；技术要求：1. 除螺纹表面外，其其他表面均为 45-50HRC2. 表面处理：发蓝

3、；3. © 24h7的轴线对M18的轴线的同轴度公差为© 0.04第一章轴类零件机械加工工艺规程编制第一节零件的工艺分析一、零件的用途题目所给的零件是一阶梯轴零件（如图 1-1）。轴类零件是机械结构中最常见的并用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械装置的使用性能和运动精度。轴类零件工作的主要表面是外圆面，车削是外圆加工最普遍且主要的方法。血d 1图1-1轴零件图二、零件的技术要求该轴（如图1-1 ）需加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下:1. © 46、© 38、© 32、© 24h7、© 18等一组

4、外圆面及两端面2. 以© 38的轴线对称的平面3. © 8© 6的孔4. M32 M18的螺纹5. 长、短键槽具体技术要求见表2-1 :表2-1轴零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精 度等级表面粗糙度Ra m形位公差轴外圆面© 460.16,IT1112.5轴外圆面© 380.16,IT1112.5轴外圆面© 320.16,IT1112.5轴外圆面© 24h70.021,IT73.2同轴度© 0.04轴外圆面© 180.11,IT1112.5割环槽© 30 x 50.16,IT1

5、112.5割环槽© 26 x 50.13,IT1112.5割环槽© 22 x 40.084,IT103.2割环槽© 15x 40.11,IT1112.5螺纹M320.016,IT66.3螺纹M180.013,IT66.3对称平面26 ± 0.10.2,IT1112.5孔© 80.09,IT1112.5孔© 60.09,IT1112.5短键槽4x 100.074,IT1112.5长键槽4x 210.074,IT1112.5三、 审查轴零件的工艺性该零件图样视图正确，但稍有不完整，尺寸、公差也不够详细，故需要先改 正零件图再做后续加工。该

6、零件的加工并不复杂，根据技术要求：零件材料为 HT2O0除螺纹表面，其它表面做热处理达 4550HRC零件最后要做发蓝处理第二节确定零件的生产类型零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。零件的年生产 纲领N可按下式计算：N=Q< mx( 1+a%)x( 1+b%)N 零件的生产纲领(件/年)；Q产品的年产量(台、辆/年)；每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）; a %备品率，一般取2%4%;b %废品率，我们取 0.3 %0.7 %;由于未给出技术条件，故试确定技术要求为：1.生产批量：中、大批量生产 2.废品率0.5%，备品率2%每日一班。现已知该产品属于轻型机械，

7、根据题目设计条件，确定其生产类型为中、大 批生产的轻型零件。第二节毛坯的种类及制造根据技术要求，毛坯材料采用 HT20Q故不适宜采用锻件毛坯。因其外形简 单，直接采用© 50X 200的棒料。毛坯简图见图3-1。图3-1毛坯简图第四节制定工艺路线一、 基面的选择轴类零件各表面的设计基准一般是轴的中心线， 其加工定位基准最常用的是 两中心孔定位。因为该阶梯轴的外圆表面精度要求不高，故采用以下定位方法：1 粗基准的选择。为了提高工件的刚度，采用一夹一顶方式定位，即轴的一端外圆用三爪卡盘夹紧，一端用尾座顶尖顶住中心孔。这样在一个工序中加工 所有的外圆表面，即能保证该轴类零件的同轴度要求。（

8、定位示例如图4-1）2 精基准的选择。为了避免基准转换所产生的误差，精加工中仍选用一夹一顶 方式定位。图4-1二、表面加工方法的选择该零件主要加工表面有：外圆面、端面、平面、槽、孔和螺纹，参考教材机 械制造技术基础课程设计指导教程P9-P14“经济精度”的选用，加工选择如下：表4-2轴零件各表面加工方案加工表面经济精度等级表面粗糙度Ra/ 卩 m加工方案备注© 46外圆面IT1112.5粗车表1-6© 38外圆面IT1112.5粗车-半精车表1-6© 32外圆面IT1112.5粗车:表 1-6© 24h7外圆面IT73.2粗车-半精车-精车表1-6

9、69; 18外圆面IT1112.5粗车-半精车表1-6割环槽IT1112.5粗车r 表 1-6割环槽IT1112.5粗车表1-6割环槽IT103.2粗车-半精车表1-6割环槽IT1112.5粗车:表 1-6螺纹M32IT66.3粗车-半精车-精车表 1-10螺纹M18IT66.3粗车-半精车-精车表 1-10对称平面IT1112.5粗铣r 表 1-8孔© 8IT1112.5钻表1-7孔© 6IT1112.5钻表1-7短键槽IT1112.5粗铣r 表 1-8长键槽IT1112.5粗铣表1-8三、制定工艺路按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线如下:工序号工序

10、名称机床设备刀具量具1粗车、半精车轴外圆各 个台阶CA614045 °外圆 车刀游标卡尺2钻© 8孔CA61408直柄麻 花钻三用游标卡尺3铣26 ± 0.1对称平面卧式铣床X6018咼速 钢直柄立 铣刀塞尺、刀形平尺4钻© 6孔立式钻床Z5256直柄短 麻花钻三用游标卡尺5铣长、短键槽立式铣床X50124直柄键 槽铣刀塞规6热处理淬火淬火机等7精车© 24外圆、车M32 M18螺纹、割槽CA614045 °外圆 车刀，螺纹 刀，割刀游标卡尺，螺 纹塞规8倒角、割断CA6140割刀游标卡尺9发蓝10检验游标卡尺、螺纹 塞规表4-3轴工

11、艺路线及设备、工装选用第五节加工余量和工序尺寸的确定一、工序1粗，半精加工轴的表面至设计尺寸的加工余量、工序 尺寸和公差的确定第1道工序的加工过程分为5个工步：第一个工步：轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，公差等级为IT11 , 所以保证工序尺寸P仁46o+0.16根据表2-16粗车外圆的直径余量为 a1=4mm直 接加工至尺寸。第二个工步:1） 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，先粗车圆柱面，保证工序尺2） 寸P2,根据表2-16粗车外圆直径余量为a=5mm然后半精车圆柱面得到 工序尺寸P3,查表2-17加工余量为a仁3mn因为公差等级为IT11，所以 P3=O 38

12、o+0.16，P2=P3+a1瑯 41 o+0.16。第三个工步：轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，表2-16粗车外圆的直径余量为a1=6mm公差等级为IT11，保证工序尺P4=O 32°+0.16。第四个工步：轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，保证工序尺寸P5公差精度为IT11，根据表2-16粗车外圆直径余量为a=7mm然后半精车圆柱 面得到工序尺寸P6加工余量为a仁3, P5=P6+a1根据表2-17精车外圆直径余 量为a2=1mm在后面的工序精车外圆面保证工序尺寸，又因为公差精度等级为IT7，所以P7=O 24o+0.021，半精加工时精度等

13、级也为IT7，所以P6=P7+a2逐25。+0.021 则 P5=O 28o+0.16。第五个工步：轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，加工直径余量为 a=5mm保证工序尺寸P8,粗车公差精度为IT11，然后半精车，公差等级为IT11， 加工直径余量为a仁2mm直接得到工序尺寸P9=O 18。+0.16则P8=20+0.16单位（mrj）工步工序直径余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精车2180.16兀 “ c +0.161&粗车18518+2=200.16工处几+0.16200半精320+5=250.021工+0.021250粗车24425+3=280.16 28。

14、+0.16粗车32628+4=320.16 32。+0.16半精车332+6=380.16 380+0.16粗车38538+3=410.16兀，+0.16410粗车46241+5=460.16工“+0.16460毛坯46+4=50一、 工序2钻8mm勺孔的加工余量、工序尺寸和公差的 确定由表2-28可查得，钻孔余量Z钻=8mm查表1-20可依次确定个工序尺寸的加工精度等级，钻：IT11。.根据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差分别为，钻：0.09mm综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔：8+O.O9omm工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻孔880.09工 c

15、 +0.09&其他工序的加工余量、工序尺寸、公差等级的确定工序3:工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铳B面6260.226 ± 0.1粗铣A面6320.232 ± 0.1工序4:工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻孔660.09工 c +0.0960工序5:工步工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铳4X 10的槽40.074粗铳4X 21的槽40.074第六节切削用量、时间定额的计算一、切削用量的计算1、工序1 粗，精车圆柱面该工序5个工步，轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，这些工步是在同一台机床上加工完成，因此它们进给量和切削速度是一样

16、的， 只有背吃刀量 不同。(1) 切削速度的确定 根据公式Vc=nx dx n/1000d-工件的最大直径(mmn-工件的转速(r/ min)我们定 n=400r/min所以 VC=3.14 x 46x 400/ 1000=57.78m/min(2) 背吃刀量的确定根据公式Ap=(Dw-Dm) /2Dw工件上待加工表面直径D工件上已加工表面直径工步1加工 46的表面，背吃刀量 api取为al, a1=2mm工步2加工 38的 表面，背吃刀量ap2=a1=4mm工步3加工 32的表面，背吃刀量ap3=a1=3mm工 步4加工 25的表面，背吃刀量ap4=a1=3.5mm工步5加工 18的表面，背

17、吃 刀量 ap5=3.5mm(3) 进给量的确定 由表5-1，按工件的材料，该工序的进给量f=0.8mm/r2、工序2钻8的孔1) 背吃刀量的确定 取a p=8mm2) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3) 切削速度的计算 由表5-22，按工件材料灰铁200的条件选取，切削速度 v 可取18m/min,由公式n=1000x v/nx d可求得该工序钻头转速 n=716.6r/min， 参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取n=960r/min。再将此转速代入 公式，可求出该工序的实际钻削速度 v=nxnx d/ 1000=24m/mino其他的工

18、序在工序卡中给出数据二、时间定额的计算1、基本时间tm的计算(1) 工序4钻6的孔直接钻孔，根据表 5-41，钻孔的基本时间可由公式 tj= (l+l 1+12)/ f x n 求得。式中 l=8mm 12=1mrpl 1=Dx cotk r/2+(1 2)心 3.75mm;f=0.1mm/r ；n=960r /min。将数据代入公式得tj =0.13min=7.8s2、辅助时间tf的计算根据第五章第二节所述，辅助时间tf= (0.150.2 ) tj我们取tf=0。15tj工序 4tf=0.15 X 7.8=1.17s3、其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单

19、件时间还包 括布置工作地时间、休息与生理需要时间与终结时间。由于我们是大批量生产， 分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间t b是作业时间的2%7%,生理需要与休息时间tx是作业时间的2%4%,我们取 3%。则工序的其他时间（tb+tx）可按（3% +3%）x（ tj+tf）计算工序 4 的其他时间：tb+tx=6%X（ 7.8+1.17 ） =0.53s4、单件时间tdj的计算工序 4 的单件时间：tdj=7.8+1.17+0.53=9.5s其他工序在工序卡中给出数据第二章铳平面专用夹具设计B-Bi轴零件工件图、零件本工序的加工要求分析铣26 ± 0.1的

20、对称平面本工序前已加工的表面如下：1. 粗车、半精车轴各外圆表面；2. 钻8孔；本工序使用机床为卧式铣床 X60,刀具为18高速钢直柄立铣刀、拟订定位方案和选择定位元件1.拟订定位方案根据工件结构特点，其定位方案如下：以50的外圆及24的外圆作为定位基准面，再通过夹紧装置的定位作用， 总共限制工件的6个自由度。1. 50的外圆及24的外圆分别以小V型块VI、V2定位，限制了 Y、Z方 向的移动和转动。2. 采用V型块做夹紧装置，限制了 X方向的移动和转动。铣削平面需要限制的自由度有 X、Y、Z方向的转动及X、Z方向移动,所以这 种定位方式可行。2. 定位元件和定位装置的设计和选择1) V形块材

21、料:20 钢 渗碳深度 0.81.2mm,5864HRC按 GB/T699-1999 查得2) 夹紧用螺母材料:45 钢 3540HRC,按 GB/T699-1999查得3. 导向方案在铣床或刨床夹具中，为保证加工面的位置精度，刀具相对工件的位置需要 调整，因此常设置对刀装置。对刀时移动机床工作台，使刀具靠近对刀块，在刀 齿切削刃与对刀块间塞进一规定尺寸的塞尺，让切削刃轻轻靠紧塞尺，抽动塞尺感觉到有一定的摩擦力存在，这样就确定刀具的最终位置，抽走塞尺，就可以开 动机床进行加工。本设计采用的是直角对刀块：20钢 渗碳深度 0.81.2mm,5864HRC按GB/T699-1999查得。如下图所示：V型V型手动三、确定夹紧方案由于工件为中等批量生产，产量不大，宜用简单的手动夹紧装置。采用 块夹紧，两端采用螺栓连接，通过拧紧螺母使 V型快夹紧工件来实现夹紧。 块夹紧工件主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动， 夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。四、定位误差分析以V形块定位，故定位基准为轴中心线，由于工序基准为外圆柱下母线，所以存在基准不重合误差 B。该加工面的工序尺寸为 38o+0.16，所以B=0.16/2=0.08。又存在基准位移误差Y=0