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文档简介
第第页机械制造工艺课程设计机械制造工艺课程设计
序言
机械制造工艺学课程设计使我们学完了高校的全部基础课、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,它在我们四年的高校
生活中占有重要的地位。
就我个人而言,我盼望能通过这次课程设计对自己将来将从事的工作进行一
次适应性训练,从中熬炼自己分析问题、解决问题的技能,为今后参与祖国的“四
化”建设打下一个良好的基础。
一、零件的分析
〔一〕零件的作用
心轴是用来与内孔协作,起到内孔与外圆同心、同轴、定心、定位,保
证位置精度的作用。所以对其尺寸要求和精度要求较高,以免对加工产品产生误
差从而影响其精度。
〔二〕零件的工艺分析
心轴共有三组加工表面,他们相互之间有一点的位置要求。现分述下:
1、Ф35mm、Ф40mm、Ф77mm轴的中心的加工表面。
0.016这一组加工表面包括:车削加工φ350mm长至85mm,Ra=3.2的轴及1.7*
Ф33的槽和Ф40mm长至2mm的台阶,Ф77mm长至38mm的轴,Ra=12.5。
2、Ф77mm轴为中心的加工表面。
0.074这一组加工表面包括:Ф77mm轴的端面上铣削加工5*φ530mm的圆形
槽且两者同心;在Ф64mm的圆周上的一个半圆上均布钻削加工5*M8-H7的螺纹
孔,螺纹孔在面上沿周向分布,因此需要在数控铣床上加工〔一般数控车床只能
车中心线上的螺纹〕;另外一个半圆上铣削加工90的斜槽,斜平面的加工,由
于这两组平面没有任何公差〔未注公差〕,可以通过粗铣获得;
3、在半圆上铣削加工90的斜槽为中心的加工表面。
这一组加工表面包括:钳工配作一个Ф8mm的90的锥孔还得需要在一个面
上钻孔,由于面与机床轴线不垂直,因此需要设计专用夹具,是被加工面与机床
主轴垂直。
机械制造工艺课程设计
由以上分析可知,对于这三组加工表面而言,可以现加工第一组表面,然后借
助于专用夹具加工其他组表面,并且保证他们之间的位置精度要求。这个零件的难
点是圆周上的5个螺纹孔和斜面的加工。因此结合我所学的知识决断在镗铣中心上
钻均布孔并攻螺纹以保证精度,提高效率降低工人劳动强度。还有就是设计一个比
较好用的专用夹具。
二、工艺规程设计
〔一〕确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢。考虑到心轴用于定位机构中,工作过程可能承载大
的负荷但是不需要承受各种交变载荷及冲击载荷,可以选择铸件,以使金属纤维
不被切断,保证零件工作牢靠。零件年产量为4000件,已达到大批生产水平,
而且零件的尺寸轮廓不大,故可采纳模锻成形。这对提高生产效率、保证加工质
量也是有好处的。
〔二〕基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理,
可以保证加工质量,提高生产效率。反之,就会使加工工艺过程问题百出,严峻
的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。
1、粗基准的选择
对于一般的轴类零件,以外圆作为组基准是合理的。该零件既是心轴又是阶
梯轴,其加工精度又要求较高,因此选中心孔B3/7.5做为设计和工艺基准。先
选着大端外圆轮廓表面作为粗基准。
2、精基准的选择
精基准的选择主要应当考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,
应当进行尺寸换算。
〔三〕制定工艺路径
制定工艺路径的出发点,应当是零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技
术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定的状况下,可以考虑采纳万能性机
床配以专用工卡具,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。
1、工艺路径方案一
1
2
3
锻坯按工序图样所给定尺寸采纳模具粗车粗车4192〔留意确保心轴圆台断面见光〕,再次粗车3688粗车调头,三爪卡盘夹持41圆柱,校圆、车立端面,粗车7839
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4精车精车端面,定总长,精车外圆7738
5精车调头,定总长,精车轴环402,精车3585,
精车轴槽331.7
6铣削铣535孔内表面,铣直角V形槽〔工序卡片有说明〕
7铣削铣8的锥形孔,倒角90度〔工序卡片有说明〕
8钻削钻5M8螺纹底孔,倒角120度
9钳工攻螺纹5M8-7H工序
11.检验。
2、工艺路径方案二
1锻坯按工序图样所给尺寸,采纳模具锻造
2粗车车端面〔注:保证端面见光〕定总长132,粗车424、38
90
3粗车调头,三爪卡盘夹持38外圆柱校正,车端面〔注:保证端面见
光〕定总长131,粗车外圆柱80
4精车精车端面,定总长128,精车外圆柱77
5精车调头,三爪卡盘夹持77外圆柱校正,精车端面,定总长125
精车404、3585,精车环槽1.733
6钻削钻5M8mm螺纹底孔
7钳工攻螺纹5M8—7H
8铣削以外圆柱为基准,校正,铣内孔535,铣斜槽
〔注:外端面切点离圆柱底面54,斜度为64,内端面
切点斜度为26〕
11.去毛刺并检验。
3、工艺路径方案三
1锻坯按工序图样给定的尺寸采纳模具锻造
2车削车端面及外圆40mm
3车削掉头三爪卡盘夹持40外圆柱,校正,车端面定总长128
粗车外圆柱7738,车77端面内孔,535。
4车削掉头以77外圆柱面为定位基准,校正,车端面定总长
125,精车外圆柱3585,车环槽1.733,去毛刺。
5车削掉头以35外圆柱为定位基准,精车外圆柱7738
6铣削以外圆柱为基准,校正,铣如下图的斜槽《注:外端面
切点离圆柱底面54,斜度为64,内端面切点斜度为26》
7钻削钻5M8-7H螺纹孔,以外圆柱35为基准面,以B斜面
为基准斜面,钻锥孔28斜度为90。
8钳工攻螺纹5M8-7H工序
11.去毛刺并检验。
〔四〕机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
心轴零件材料为40MnB,硬度为255-302HB,生产类型为大批量生产,可
采纳在锻锤上合模模锻毛坯。
据以上原始资料及加工路径,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺
寸及毛坯尺寸如下:
1.外圆表面〔Ф77mm、Ф40mm及Φ35mm〕
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Ф77mm的外圆其加工长度为38mm,表面公差为自由公差,通过粗车就可以
获得,直径余量2Z=8mm.Ф40mm的外圆也是自由公差加工长度2mm,是自由公
差,通过粗车就可获得,直径余量2Z=45mm。Φ35mm的表面粗糙度值Ra=3.2um
需要精车才能达到直径余量2Z=50mm。
2、外圆面沿轴线方向的加工余量
长度方向的余量查《机械制造工艺设计简明手册》〔以下简称《工艺手
册》〕表3.2~4.0现取为4mm
3、Ф53mm的内孔
毛培为棒料,该处的公差位中等要求IT9级参照《工艺手册》
钻孔:φ30mm
钻孔:φ50mm2Z=50mm
镗孔:φ52.8mm2Z=2.8mm
精镗孔:φ53mm2Z=0.2mm
4、5M8-7H
钻孔Φ4mm
攻丝
5、铣侧面(立铣刀)
铣削的背吃到量
由于本设计规定的零件为大批量生产,应当采纳调整法加工。因此在计算最
大、最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确认。
〔五〕确定切削用量及基本工时
工序1:下棒料。
1.加工条件
工件材料:40钢正火,σb=0.6Gpa,《机械工程材料》表5-6,255-302HB,
型钢。
机床:数控车床《工艺手册》表7-4。
刀具:可转位车刀8,硬度63—66HRC。
2.计算切削用量
〔1〕切削深度:由于切断,所以ap=85mm。《工艺手册》表11-29。
〔2〕进给量:f=0.20mm/r《工艺手册》表11-29。
〔3〕查后刀面最大磨损及寿命:
查《工艺手册》表11-25,后刀面最大磨损为0.4-0.6mm。寿命T=60
min。
〔4〕计算切削速度:
由《机械加工工艺手册》表8.4-8,(以下称《工艺手册2》)得,
CvVcm*vTapfyv
算得Vc=70m/min。
〔5〕确定机床主轴转速:
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ns1000Vc按机床说明书(见《工艺手册》表4-2,与319r/min相dw
近的机床转速为360r/min,应选择360r/min的转速.
Vf=fn=0.20360=72mm/min。实际切削速度为v=79m/min。
〔6)计算基本工时:tm=L/Vf=36/72=0.5min.
工序二粗车端面,钻中心孔。
1.加工条件
工件材料:40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6,24-38HRC,型钢。加工要求:粗车M241.5-8g端面,钻中心孔。
机床:CR6150《工艺手册》表7—4
刀具:WC+Ti+C。硬质合金钢车刀,牌号YT15,硬度78HRC,《工艺
手册》表10-3。
45端面铣刀尺寸;L=140mm,h=25mm,b=16mm。《工艺手册》表10-99。
2.切削用量
〔1〕切削深度:ap=3mm《工艺手册》表11-26。
〔2〕进给量:f=0.25mm/r《工艺手册》表11-26。
〔3〕查后刀面最大磨损及寿命:查《工艺手册》表11—25,后刀面最大磨损为1.0—1.4mm。寿命T=60min。
〔4〕计算切削速度:由《工艺手册2》表8.4-8,得:
CvVcm*vTapfyv=138m/min
〔5〕确定机床主轴转速:
ns1000Vc=628r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4-2,与628dw
r/min相近的机床转速为600r/min,应选择600r/min的机床。所以实际切削速度为v=120m/min。Vf=fn=0.25600=150mm/min。
〔6)计算基本工时:tm=L/Vf=36/150=0.24min
查《工艺手册》表10-180,选用带护锥中心钻〔B型〕,d=2.50mm,材料为高速钢。主轴转速n=628r/min,切削深度=10mm。
工序四粗车
1、加工条件
工件材料:40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6,24-38HRC,型钢。加工要求:粗车外圆各部。
机床:CR6150《工艺手册》表7-4。
刀具:WC+Ti+C。硬质合金钢车刀,牌号YT15,硬度78HRC,《工艺
手册》表10-3。
95外圆车刀,L=140mm,h=25mm,b=16mm。《工艺手册》表
10-100。
2、切削用量
机械制造工艺课程设计
〔1〕切削深度:ap=3mm,《工艺手册》表11-26。
〔2〕进给量:f=0.75mm/r,《工艺手册》表11-26。
〔3〕查后刀面最大磨损及寿命:查《工艺手册》表11—25,后刀面最大磨损
为1.0—1.4mm。寿命T=60min。
〔4〕计算切削速度:由《工艺手册2》表8.4-8,得:
CvVcm*vTapfyv=123m/min
〔5〕确定机床主轴转速:
ns1000Vc=612r/mindw
依据机床选取n=600r/min。Vf=fn=0.75600=450mm/min。
所以实际切削速度为v=120m/min。
粗车不同轴处的切削速度:Vc2=∏dn/1000=90m/min;Vc3=∏dn/1000=87m/min;Vc4=∏dn/1000=69m/min;Vc5=∏dn/1000=60m/min;Vc6=∏dn/1000=49m/min。
〔6)计算基本工时:tm=L/Vf=260/450=0.577min。
工序五精车
1.加工条件
工件材料:40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6,24-38HRC,型钢。加工要求:精车各部尺寸,留磨削余量0.4mm,各处倒角C1,粗、精车螺纹机床:CR6150《工艺手册》表7—4。
刀具:WC+Ti+C。硬质合金钢车刀,牌号YT15,硬度78HRC,《工艺手册》表10-3。
95外圆车刀,L=140mm,h=25mm,b=16mm。《工艺手册》表10-100。
2.切削用量
〔1〕切削深度:ap=1.6mm,《工艺手册》表11-27。
〔2〕进给量:f=0.14mm/r,《工艺手册》表11-27。
〔3〕查后刀面最大磨损及寿命:查《工艺手册》表11-25,后刀面最大磨损为
0.4-0.6mm。寿命T=60min
〔4〕计算切削速度:由《工艺手册2》表8.4-8,得:
CvVcm*vTapfyv=198m/min
〔5〕确定机床主轴转速:
ns1000Vc=955r/mindw
依据机床选取n=900r/min,Vf=fn=0.14900=126mm/min。
所以实际切削速度为v=176m/min。
机械制造工艺课程设计
dndn=131m/min;Vc3=125m10001000
dndndn/min;Vc4=100m/min;Vc5=86m/min;Vc6=68m/min。100010001000精车不同轴处的切削速度:Vc2
〔6〕计算基本工时:tm=L=2minVf
工序六磨削
1、加工条件
工件材料:40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6,24-38HRC,型钢。加工要求:以两孔定位装夹工件。粗,精磨外圆各部至图样尺寸。
机床:万能外圆磨床MW1420,表面粗糙度0.16um,《工艺手册》表7-117。选取陶瓷剂平行小砂轮,由《工艺手册》中磨料选择各表中,选择结果为WA46KV6P2046其含义为:砂轮磨料为白刚玉,粒度为46#,硬度为中软1级,陶瓷结剂。D=35mm,H=10mm,d=6mm。《工艺手册》表10-281。
2、切削用量
依据《工艺手册》表11-172查得:ap=0.0222mm/st,工件纵向进给量
nfa=0.5mm/r,砂轮速度V砂=20m/min,转速砂=1050r/min。
3、切削工时
当加工1个表面时:t1
式中:Lb:加工面积
Zb:单面加工余量0.22LbZbK〔见《工艺手册》表6.2-8〕1000vfafr
K:系数1.10
v:工作台移动速度
fa:工作台来回一次砂轮轴向进给量
fr:工作台来回一次砂轮径向进给量
t10.822min
工序七铣心
1、加工条件
工件材料:40MnB,σb=0.6GPa《机械工程材料》表5-6,24-38HRC,型钢。加工要求:一夹一顶装夹工件,粗,精铣心
机床:*62W
2.切削用量
〔1〕、选取铣刀类型及其参数:依据心轴参数,选取高速钢尖齿槽铣刀,其直
机械制造工艺课程设计
径D=40,铣刀厚度L=18,齿数Z=16。
〔2〕、选取每齿进给量af:依据铣刀结构及其参数,加工性质和铣削宽度ae=(120-112)/2=4mm按表选取每齿进给量af=0.04mm/z
〔3〕、确定刀具耐久度T:按表18.2-14确定铣刀耐久度T=120min
〔4〕、选择切削速度V:依据表18.2-14选取切削速度V,按条件D=40;L=10-16;Z=16;T=120min和af=0.04mm/z。取V1=45m/min,又依据不同的加工条件进行修正计算。按表18.2-19,工件硬度为255-302HB时,取Kmv=1.27,最末确定V=V1,Kmv=451.27=57.15m/min。
〔5〕、确定铣床主轴转速N:N=100V/∏D=100057.15/∏100=181.91r/min依据*62W型铣床说明书,选定N=190r/min;
〔6〕、最末确定的切削速度为:V=∏100190/1000=59.69r/min
〔7〕、确定每分钟进给量Vf:Vf=AfZN=0.0418190=136.8mm/min;依据*62W铣床说明书,
〔8〕、校验机床电动机功率:选取切削功率Pm=1.1kw;按公式Pm≤ηPe,那么:
1.1≤0.857.5
1.1<6.375
所以满意要求
〔9〕、计算纵向工作台的工作行程长度:L=l+L1+L2;心长度l=95mm,那么L1=21mm,取L2=3mm,L=400+21+3=424mm。
(10)、切削工时,计算机动时间:Tm=LN/Vf=42410/118=35.9min
三、夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要设计专用夹具。
〔一〕夹具设计
1、定位基准的选择
出于定位简约和快速的考虑,选择中心孔B3/7.5为基准,即一端夹紧,另外一端顶住,使工件定位。再运用快速螺旋夹紧机构进行夹紧。
2、切削力和卡紧力计算
〔1〕、铣削切削力的确定:FfCpa0
p.860fz.72D
算得:Ff=25.71N
注:F——铣削力〔N〕;
Cp——在高速钢〔W18Cr4V〕铣刀铣削时,考虑工件材料及铣刀类型的系数;0.86BzKp
ap——铣削深度〔mm〕,指铣刀刀齿切入和切出工件过程中,接触
弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度;
fz——每齿进给量〔mm〕;
机械制造工艺课程设计
D——铣刀直径〔mm〕;
〔指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸〕;B——铣削宽度〔mm〕
z——铣刀的齿数;
Kp——用高速钢〔W18Cr4V〕铣刀铣削时,考虑工件材料机械性能不
同的修正系数。
20.82〔2〕、切削扭矩的确定:M0.34mDf0.8Kp=0.34120.12.8=21.7N
〔3〕、夹紧力的确定:
KMsin
2.80821.7防止工件转动:WK
1Rsin
2R22〔N〕
WKKFfsin
22.80825.713sin
442.54(N)2
所以工件所需的实际切削力为42.54N。
3、夹具设计及操作的简要说明
夹具的夹紧力不大,故运用手动夹紧。为了提高生产力,运用快速螺旋夹紧机构。
三、汽制心轴课程设计心得体会通过此次课程设计,使我更加扎实的掌控了有关机械方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思索,一遍又一遍的检查究竟找出了缘由所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和阅历不足。实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌控的知识不再是纸上谈兵。
过而能改,善莫大焉。在课程设计过程中,我们不断发觉错误,不断改正,不断领悟,不断猎取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计究竟顺当完成了,在设计中遇到了许多问题,最末在老师的指导下,究竟游逆而解。在今后社会的进展和学习实践过程中,肯定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,肯定要不厌其烦的发觉问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能胜利的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永久不可能收获胜利,收获喜悦,也永久不可能得到社会及他人对你的认可!
课程设计诚然是一门专业课,给我许多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我很多道,给了我许多思,给了我莫大的空间。同时,设计让我感受很深。使我对抽象的理论有了详细的认识。我认为,
机械制造工艺课程设计
在这学期的试验中,不仅培育了独立思索、动手操作的技能,在各种其它技能上也都有了提高。更重要的是,在试验课上,我们学会了许多学习的方法。而这是日后最有用的,真的是受益匪浅。要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的援助。以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发觉其中宝贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在试验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到许多许多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了许多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手技能和独立思索的技能。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,但可喜的是最终都得到了解决。
试验过程中,也对团队精神的进行了考察,让我们在合作起来更加
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