机械制造工艺学课程设计指导书

机械制造工艺学课程设计指导书名目1机械制造工艺学课程设计指导概述 21.1设计的目的和要求 21.2设计的内容和步骤 21.3设计考前须知 31.4进度与时间支配 41.5设计成果的考核 41.6设计参考资料 42机械加工工艺规程设计 52.1设计工艺规程的根本要求 52.2设计工艺规程的原始资料 52.3设计工艺规程的内容及步骤 53夹具设计 3.1概述 3.2夹具设计方法 3.3夹具公差和技术要求的制订 244课程设计实例 475.1附录1(常用工艺标准资料) 475.2附录2〔设计任务书和设计说明书封面〕 495.1附录3(机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片) 5.1附录4〔课程设计实例中的图纸及工艺卡片…………53(5)设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图1～3张。1.3.1对设计的图纸根本要求(2)全部图纸的幅面、标题栏格式和明细栏格式必需符合国家标准。〔3〕绘图时，比例的选择、线型的设置及应用、视图的布置及表达、尺寸与公差协作的标注、技1.3.2对工艺文件填写的要求(1)本次设计所需填写的工艺文件包括：工艺过程卡片(或工艺卡片)、工序卡片。(3)零件简图的绘制。在机械加工工艺卡片上要〔4〕工序简图的画法。在机械加工工序卡片上要求绘出工序简图。对工序简图的具体要求是：仅绘出对设计说明书的要求车床专用夹具1号钻床专用刀具2号镗床专用量具1号课程设计说明书是整个设计的重要组成局部。编写设计一说明书也点是对各方案进行全面分析、论证(包括质量、生产率和经济性三个方面),充分表达设计者在设计中考(6)说明书封面(见附录2)接受统一的格式。内芯用A4纸，书写后装订成册。依据教学方案，本课程设计时间为2～4周，其进度准时间大致安排如下：(1)明确生产类型，生疏零件及各种资料，对零件进行工艺分析，画零件图，约占8%;(2)工艺设计(画毛坯图，拟订工艺路线，选择机床和上艺装备，填写工艺过程卡片)约占8%;(3)工序设计(确定加工余量、工序尺寸、切削用量、时间定额，填写加工工序卡片)约占20%;(4)夹具没计(完成草图、总图、零件图)约占45%;1朱明臣.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，19952朱绍华，黄海滨，李清旭，等.机械加工工艺[M].北京：机械工业出版社，19963王启义.金属切削机床[M].北京：冶金工业出版社，19934郭宗连，秦宝荣.机械制造工艺学[M].北京：中国建材工业出版社，19975秦宝荣.机床夹具设计[M].北京：中国建材工业出版社，19976庞怀玉.机械制造工程学[M].北京：机械工业出版社，19977张进生等编着.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出艇杜，19958赵家齐编著.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京：机械工业出艇杜，19949赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册[M].上海，上海科学技术出版社，199210国家标准.机床夹具零件及部件[M].北京，技术标出版社，198311壬绍俊主编.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版杜，198412艾兴，博诗钢编.切削用量手册[M].北京：机械工业出版杜，1985况经指导老师同意外，均按1:1比例绘出。生产类型大局部具有互换性。法木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加造或模锻。毛坯精度和加余量小效机床。按工件类别分工大多接受通用夹具、求。较多接受专用刀具和具或自动检验装置。靠调需技术水平较高的需肯定技术水平的术水平要求较低中等(3)查阅有关的机械加工工艺手册，用查表法和计算法确定各外表的总余量及余量公差。板材板材圆棒料丝材木模砂型手工造型砂型铸件金属模砂型机械造型离心浇注铸件毛坯类型熔模铸造卧式锻焊接件压制件冲压件先用双点划线画出经过简化了次要细节的零件图的主要在各相应被加工外表上，即得到毛坯轮廓，用粗实线表示。比例为1:1。和一般零件图一样，为表达清1.未注出的模酸料度为53.毛剩不大于1nen加工需不大于实际余量的1/25.下平酱A的平面度公卷0.8men6.上下模的提差不大干1mm标明毛坯技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、外表质量要求(气孔、状生产类型大小型各种类型低型材焊接件大、中型较简单低13级以下大简单各种类型自由锻造13级以下大中、小型中批、大批量较小中、小型较简单中批、大批量较小小型较简单小中、小型简单中批、大批量很小小型为主简单中批、大批量高时应拟出2～3个方案，经全面分析比照，选择出一个较合理的方案。结构特点、设计基准和技术要求的根底上，依据粗、精基准的选择原那么,合理选择定位基准。(1)精基准的选择在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，削减工件變形指出的是，上述四条选择精基准的原那么,有时是相互冲突的。例如，保证了基准统一就不肯定符合基(2)粗基准的选择加工外表中与加工外表的位置精度要求较高的⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次不延长加工时间)所能保证的加工精度和外表粗糙度。各种加工方法的加工经济精度和外表粗糙度可参③不利于准时发觉毛坯的缺陷。假设在加工最终一个外表时在半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，使加工面到达肯定的精(2)支配加工挨次I先加工基准面，再加工其他外表基准定位，加工其他外表。b、为保证肯定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应定位，加工孔。这样可以保证定位稳定、精确     ，安装工件往往也比拟便利。b、在毛坯面上钻孔，简洁Ⅲ先加工主要外表，后加工次要外表主要外表之间往往有相互位置要求。因此.一般要在主要外表到达肯定的精度之后，再以主要外表定位I对于改善金相组织和切削性能而进行的热处理工序(如退火、正火，调质等),应支配在切削加工之前。Ⅱ对于消退内应力而进行的热处理工序(如人工时效、退火、正火等),一般支配在粗加工之后，精加工小的热处理工序(例如高频感应加热淬火、渗氮),有时允许支配在精加工之后进行。IV对于提高零件外表耐磨性或耐腐蚀性而支配的热处理工序，以及以装饰为目的而支配的热处理工序和外表处理工序(如镀铬、阳极氧化、镀锌、发蓝处理等),一般IV接受磁力夹紧工件的工序(如在平面磨床上用电磁吸盘夹紧件件),工件被磁化，应安(1)工序集中的特点(2)工序分散的特点一般状况下，单件、小批生产多遵循工序集中的原那么,大批，大量生产那么为工序集中与工序分散两依据前面已分析和确定的各方面问题，可初步拟订出2～3个较完整、合理的该零件的加工工艺路为后面填写工艺卡片和夹具(刀具、量具)设计作好必要预备。⑦满足工装设计的经济性原那么,即在保证产品质量和生产效率的条件下，用完成工艺过程所需工2.3.6机械加工工序设计计算各个工序加工时所应到达的工序尺寸及其公差是工序①当定位基准(或工序基准)与没汁基准重合时(如单纯孔与外圆外表的加工，单一平面加工等),某外表本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类问件在加工过程中需要屡次转换定位基准。这时工序尺寸的计在单件小批量生产中，常不具体规定切削用量，而是由操作工人选择切削用量的根本原那么是：首先选取尽可能大的背吃刀量(即半精加工时，如单边余量h>2mm,那么应分在两次一般方法是依据合理的刀具寿命计算或查表选定v值。硬质合金车刀切削热轧中碳钢的平均切削速度为1.67m/s,切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s,两者平均刀具寿命为3600—5400s;切削合金钢比切削中碳钢切削速度要降低20%～30%;切削调质状态的钢件或切削正火、退火状态的钢料切削速度要降低20%～30%;切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100%~300%。而半精铣及精铣时，加工要求较高，通常分两次铣削，半精铣时，吃刀量一般为0.5～2mm;精铣时，铣削吃刀量一般为0.1~1mm或更小。刨削速度也可按车削速度公式计算，只不过考虑到冲击载荷，钻削用量的选择包括确定钻头直径D、进给量f和切削速度v(或主轴转速n)。应尽可能选大直径实行先钻孔，再扩孔的工艺，这时，钻头直径取加工尺寸的(0.5～0.7)倍。接受先进钻头能有效地减小轴向力，往往能使进给量成倍提高。因目前主要是按经过生产实践验证而积累起来的统计资料来确定(参阅有关手册),随着工艺过程的不对于流水线和自动线，由于有规定的切削用量，工时定额可以局部在计算出每一工序的单件时间T.后，还必需对各个丁序的单件计算时间进行平衡，以最大限度具体方法是首先计算出零件的年生产纲领所要求的单件时间TaN——零件的年生产纲领(件/年);将每个工序的单件计算时间T.与Ta进行比拟。对于T.大于Ta的工序，可通过以下方法缩短T.,以到假设T.大于Ta在一倍以内，可接受改用先进刀具、适当提高切削用量、接受高效加工方法缩短工作行程等措施，来缩短Te。假设Te大于Ta二倍以上，那么可接受增加挨次加工工序或增加平行加工工序的方法来成倍地提高生产率，缩短Te。对于T.小于Ta的工序，因其生产率较高，那么可接受一般的通用机床及工艺装备，来降低本钱。序填写机械加工工序卡片(其格式见附录3),然后进行专用夹具设计。3.1.1设计夹具的根本要求3.1.2设计夹具的依据3.1.3本次夹具设计所须完成的工作在实际生产中，夹具设计的程序见图3-1所示。图3—1夹具设计程序框图由于夹具结构是综合考虑各种因素后的结果，考虑问题的侧重点(1)总图一般应尽量接受1:1的比例，以保持良好的直观性。主视图一般应选取最能表示夹具的主(2)绘制夹具总图时，首先用双点划线画出工件的三面投影，表示出工件的定位基面、爽紧外表②工件与定位元件间的联系尺寸；主要指工件定位面与定位上述要标注的尺寸假设与工件加工要求直接相关时.那么该尺寸公差直接校工外相应尺寸公差的1/2一/5来选取。(4)夹具总图上的技术要求一般状况下，这些相互位置精度要求按工件相应公差的1/2—1/5来确定；假设该项要求与工件加工要(5)标注零件号，绘制明细表正误比照简要说明错误或不好的正确或好的定位销在的定位与1.定位销螺纹不起定心作用2.带螺纹的1.应有锁紧螺母孔(面)或一字槽(十字不要直接与夹具体接触，应加放支承板、支承垫圈等机构自由度夹紧机构验算其自由右以下图F=3×3—正误比照简要说明错误或不好的正确或好的限状态动作过程中不应卡死，联动机构可接受槽、长圆孔、高副等作为补摇摆入，且当压杆上升时摆动压块不得可移动手轮转动时应保证心1、V形架于制造、调整2、与夹具触方向主轴方向耳孔方向(即机床工作向)应与夹具床主轴)之间应相互冲突正误比照简要说明错误或不好的正确或好的加强肋的设置量放在使之承受压应力的方向结构应壁厚均匀面垫圈有可能倾斜用球面垫圈，免得螺纹产生附加弯曲应力而遭破坏菱形销安装方向轴应处于两孔连心线垂3.3夹具公差和技术要求的制订3.3.1制订夹具公差和技术要求的主要依据和根本原那么度，在制订夹具的公差和技术要求时，应使夹具制造误差的总和不超过工件相应公差的1/5—1/3。否分布的公差。这个改后的平均尺寸，就作为夹具上相应的根本尺寸，然后依据工件要求，规定夹如图3-2所示，工件两孔中心距尺寸为2500mm,设计夹具时，如简洁地将夹具的尺寸公差标注为250±0.015mm,这就错了，由于这时的夹具孔距最小极限尺寸为249.985mm,已超出工件的公差范围。正确地标注，应按上述方法，将工件的尺寸公差，首先改为250.05±0.05mm,这个平均尺寸250.05mm就是夹具的根本尺寸，然后取这个对称分布公差(±0.05mm)的1/3作为夹具的制造公差，即为±0.015mm。这样才能满足工件加工尺寸公差的要求。一般夹具公差可分为与工件加工尺寸直接有关的和与工件加工尺寸无直接关系的两类。〔1〕尺寸公差的制订这一类公差可直接由工件的尺寸公差和技术要求，来制订夹具相应的尺寸公差和技术要求。例如，夹具定位元件之间(如平面双孔定位时，两定位销间的中心距),导向、对刀元件之间(如孔系加工时，钻、镗套间的中心距),以及导向、对刀元件与定位元件之间(如对刀块工作面至定位面间的距离)等有关的尺寸公差和位置公差。这类夹具公差是与工件的加工精度亲密相关的，因此，必需按工件的工序尺寸公差确在制订这类夹具公差时，不能都接受分析计算法，而多数仍沿用阅历公式来确定，即一般取夹具的公差为工件相应工序尺寸公差1/5—1/2。在具体选取时，那么必需结合工件的加工精度要求、批量大小以及工厂在制造夹具方面的生产技术水公平因素进行细致分析和全面考虑。通常有以下规律可循。i当工件的加工精度要求较高时，假设夹具公差取得过小，将造成夹具难以制造，甚至无法制造。这时那么可使夹具公差所占比例略大些。反之，工件加工精度要求较低时，夹具公差所占比例那么可适当取小些。ii当工件的生产批量大时，为了保证夹具的使用寿命，这时夹具公差宜取小些，以增大夹具的磨损公差；而当工件的生产批量小时，此时夹具使用寿命问题并不突出，但为了便于制造，故夹具公差可取得大些。iii假设工厂制造夹具的技术水平较高，那么夹具公差可取小些。表3-2列出了各类机床夹具公差与工件相应公差的比例关系，按此比例可选取夹具公差。表3-3和表3-4分别列出了按工件相应尺寸公差和角度公差选取夹具公差的参考数据。自由尺寸由到O°02’30”OP04'30”0°08’00”表3-4按工件直线尺寸公差确定夹具相应尺寸公差的参考数据由到由到(2)夹具各组成元件间的相互位置精度Ⅲ导向元件间、导向元件与定位面或夹具安装基面间的同轴度、平行度或垂直度要求。IV对刀块工作图3—3定位外表之间、定位外表与夹具安装基面问图3—4定位外表与找正基面间的相互位置要求图3—5导向元件和定位面与夹具安装基面间的相互位置要求图3—6对刀块工作外表到定位外表间距离的制造公差凡与工件技术要求有关的夹具技术要求，其公差数值，同样按工件相应技术要求公差的1/5～1/2I同一平面上的支承钉或支承板的平面度公差为0.02mm。Ⅱ定位面对夹具安装基面的平行度或垂直度在100mm内公差为0.02mm。一般精度间的协作的协作的元件间的协作移动定位元件、刀具与导无导向作用但有相对运动固件固定支承钉、定位销固件(1)装配质量i装配时各零件均应清洗洁净，不得残留有铁屑和其他各种杂物，移动和转动部位应i产品应由制造厂按相应标准的要求进行检验。ii产品的验收可参照GD90所规定的验收规那么进行抽检。ii用特殊方法加工的外表。vi气、液压动力部件的试验技术要求。(4)使用说明i多工位加工的加工挨次。协作元件名称定位销和钉与定位销##定位销和钉与##的典型配合菱形销显显的典型配合常常定位销和钉与的典型配合滑动钳口支承钉滑动v形块滑动夹具(底板器L工浮动,形块钻模板协作元件名称固定元件的典型配合对刀块夹紧件的典型配合联动夹紧压板固定形块恶恶双向夹紧压板件的典型配合柱塞夹紧装置切向夹紧装置偏心夹紧机构需0号钩形压板接接思思山5分度定位机构的典型分度转轴hh容嘌容配合协作元件名称分度定位机构的典型配合分度定位销辅助支承的典型配合辅助支承020杠杆式定位销引引铰链钻模板eedt分度插销nn(20)图面上未注明的螺纹精度一般选6H?6g精度等级。未注明的(21)梯形螺纹牙型与根本尺寸应符合GB5796.3的规定，其公差应符合GB5796.4的(22)偏心轮工作面母线对协作孔的中心线的平行度，在100mm长度上应不大于0.1mm。公称直径同轴度i工件有公差要求的尺寸，夹具零件的相应尺寸公差应为1/5～1/2的工件公差。ii工件无公差要求的直线尺寸，夹具零件的相应尺寸公差，可取为±0.1mm。iii工件无角度公差要求的角度尺寸，夹iv紧固件用孔中心距L的公差。当L<150mm时，可取±0.1mm;L>150mm时，取±0.15mm。v夹具体上的找正基面，是用来找正夹具在机床上位置的，同时也是夹具制造和检验的基准。因此，必须保证夹具体上安装其他零件(尤其是定位元件)的外表与找正基面的垂直度或平行度应小于0.0lmm。vi找正基面本身的直线度或平面度应小于0.005mm。的平行度、垂直度和同轴度等，应取工件相应公差的1/3—1/2。热处理要求壳体零件时效时效定位元件定位心轴卡爪钳门弹性夹头渗碳深度0.8～1.2mm高速运转的轴承衬套和轴瓦(4)夹具零件的外表粗糙度。夹具定位元件工作外表的粗糙度数值应比工件定位基准外表的粗糙度数表3-9夹具零件主要外表的粗糙度(Ra)级内孔或内侧面圆柱面有相对运动的协作外表6快换钻套、手动定位销7导向销衬套定位销无相对运动的7圆柱销自由尺寸运动的7活动v形块、叉形偏心轮、铰链两侧面精确无相对运动的外表定位键侧面有相对运动的导轨面精确面精确中等精确安装夹具零件的中等内孔或内侧内孔或内侧面中心孔导向定位件导向局部弹簧夹头、圆锥销、轴穿过紧固件的内孔面有相对运动无相对软垫圈运动金属垫圈精确精确安装刀具的锥柄和固定紧精确固用结合面16～20点/25mm×25mm结合面13～16点/25mm×25mm结合面10～13点/25mm×25mm结合面结合面1.设计课题：Ⅱ-Ⅲ档拨叉机械加工工艺规程钻φ5H14孔专用夹具设计2.生产纲领：年产量8000件分两批生产3.设计要求：(1)零件毛坯图Ⅱ一Ⅲ档拨叉零件图如附图1所示(见P97)。该零件是xx-150型拖拉机变速箱Ⅱ-Ⅲ档变零件的主要工作外表为操纵槽、拨叉脚两端面，主要协作面为5H8孔、5c5H14孔和拨①φ15H8孔：孔径φ150mm,两端倒角1mm×45°表面粗糙度R,H'm②拨叉头端面：保证尺寸30,外表粗糙度为R。“m。③操纵槽：宽度为130mm,深度为12mm,对称面与拨头端面的距离为12mm,面及底面的外表粗糙度为R,Hm。④拨叉脚端面：厚度尺寸为7mm,外表粗糙度为R。Hm,对φ5H8孔轴线的垂直⑤拨叉脚内侧面：宽度尺寸为φ50H12(0)mm,⑥φ5H₁4孔，孔径φ50mm,外表粗糙度为R,Hm,孔的轴线对孔φ15H₈轴线的位置度误差不超过零件材料为ZG310-570(GB11352-89),是中碳钢，其强度与球铁相近，但其冲击韧性和疲惫极限却比球铁高得多，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间由于零件的材料为ZG310—570,零件外形不规那么,因此应选用铸造毛坯。由于零件年生产量为8000件，属大批生产，零件的轮廓尺寸不大，而且工件上有很多外表不切削加工，所毛坯的外形及尺寸如附图2所示。选择过零件最高线且平行于叉脚对称面的平面(拨叉脚对称面偏右1.7mm)作分型面。铸件接受带型芯的分模造型，多件同时浇注，钢水经两拨所以确定铸件尺寸公差等级为GB6414—86的CT9,机械加工余量等级为AM—H。②未注圆角为R3～5;⑧拨模斜度为30,;依据附图1所示的零件结构外形，在各加工外表加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示(见P～)。由于附图1所示的拨叉零件图上多数尺寸及形位公差以批5H8孔及其端面为设计基准，因此必需首先将批5H8孔及其端面加工好，为后续工序预备基准。依据粗、精基准选择的原那么,确定各加工外表的基准如下：2)拨叉脚端面(粗加工):φ15H8孔及其端面。3)拨叉脚端面(精加工):φ15H8孔及拨叉脚端面。该拨叉的加工外表为：φ15H8孔及端面、拨叉脚的两侧面及内侧面、操纵槽、φ5H14孔方法为铣削φ5H14孔的加工方法为钻削。①工艺路线方案一工序I车拨叉头端面，钻、镗、铰φ15H8孔工序V铣操纵槽。装夹加工，批5H8孔可在一般钻床上用钻模加工，孔口倒角在另一台车床上加工。优点是可以接受于本零件外形不规那么,加工面分散，而且生产纲领已确定为大批生产，可以接受万能性机床配以专用依据上述原始资料及加工工艺，查《机械制造工艺设计简明手册册》),分别确定各加工外表的加工余量、工序尺寸及公差如下：0工序V工序X钻φ5H14孔用铰刀，0～200/0.02mm游标卡尺、钢直尺、φ15H8孔用塞规。工序VIZ515钻床，φ工序IX钳工台，校正工具，0～200/0.02mm游标卡尺。工序XM7120A平面磨床，砂轮，专用夹具，0～200/0.02mm游标卡尺。1)工序I车拨叉头端面，钻、镗、铰φ15H8孔，孔口倒角(b)确定进给量依据《切削用量简明手册》(以下简称《切削手册》)表1.4,刀杆尺寸为20mm×20mm,a,≤—0.4mm/r,查《工艺手册》表4.2-3,依据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。(c)计算切削速度依据《切削手册》表1.27、表1.28,C,=242,m=0.2,xy=0.15,yv=0.35,修正系数km=1.44,k=0.8,k=1.04,ku=0.81,刀具寿命选T=60min(d)确定机床主轴转速依据《工艺手册》表4.2-2,与807.3r/min相近的机床转速/min,所以实际切削速度v=119.38m/min。(a)确定进给量依据《切削手册》表2.7,f=0.31～0.37mm/r,查《工艺手册》表4.2-3,依据机(b)选择钻头磨钝标准及耐用度依据《切削手册》表2.12,取钻头后面的最大磨损量为0.8mm;耐用度T=45min。依据《工艺手册》表4.2—2,按机床实际转速选取n=285r/min,实际切削速度~0.6mm/r,查《工艺手册》表4.2-3,(b)确定切削速度为削减帮助时间，参照钻孔取n,=285r/min,v=13.25m/min。(a)确定进给量和切削速度依据《切削手册》表～0.4mm/r,v=8～12m/min,计算得ns参照车端面，取nw=760,实际切削速度v=/min。①确定背吃刀量由毛坯图铣削宽度ae=20mm,铣削深度ap=3.2mm。②确定每齿进给量依据《切削手册》表，每齿进给量f₂~/z。因工件刚性差，取fz/z。③选择铣刀磨钝标准及耐用度依据《切削手册》表，铣刀刀齿;耐用度T=150min。依据《工艺手册》表—39,与323r/min相近的主轴转速为300r/min和375r/min,取n=300r/min,实际切削速度工作台每分钟进给量为fm₂=0.09×20×60=10,X62W铣床与108mm/min相近的工作台进给量为95mm/min和118mm/min。fm=95mm/min,那么实际3)工序IV铣拨叉脚内侧面12mm,齿数20,专用夹具，柴油冷却。②确定切削速度和工作台每分钟进给量取n=300r/min,实际切削速度，工作台每分钟进给量fMz=118mm/min,实际每齿进给量③计算根本时间fm=