1、机械制造基础课程设计- 1 -目 录第 1 章 序 言 2第 2 章 零 件 的 分 析 42.1 零件的作用 42.2 零件的工艺分析 5第 3 章 工 艺 规 程 设 计 53.1 确定毛坯的制造形式 53.2 基面的选择 53.3 制定工艺路线 63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 103.5 确定切削用量及基本工时 12第 4 章 夹 具 设 计 144.1 问题的提出 144.2 卡具设计 144.3 定位误差分析 144.4 夹具设计及操作的简要 说明 15第 5 章 总 结 16第 6 章 参 考 文 献 17全套图纸，加 153893706机械制造基础课程设计- 2
2、 -第 1 章 序 言机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种
3、。夹具设计中的特点：1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3 “确保产品加工质量，提高劳动生产率” 是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2 保证工件的精度。3 保证使用方便与安全。4 正确处理作用力的平衡问题。机械制造基础课程设计- 3 -5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。
4、6在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：（1） 发展通用夹具的新品种A由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。（2） 发展调整式夹具（3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。（4） 加强专用夹具的标准化和规范化。（5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。（6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提
5、高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术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。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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。机械制造基础课程设计- 4 -第 2 章 零 件 的 分 析2.
6、1 零件的作用题目所给定的零件是机械传动螺母支座，它的主要作用是递传扭矩。利用主体部分的直径 50 孔与标准齿条套类相互啮合来传递扭矩。有零件图所给出的孔分布情况可以看出，它可以双向递传扭矩。2.2 零件的工艺分析从螺母支座这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下：1、以凸缘上表面为加工面这一组加工面包括凸缘顶面和零件的顶面,这一组表面都以在同一个粗基准下加工,这样可以保证零件的平行度,两个加工面的加工工序都是粗铣。 2、以凸缘下表面为加工表面这个加工表面的加工精度要求很高，而且多组加工表面都以这个平面为加工基准。3、以底面为加工表面
7、这一组加工表面包括: 加工 32 孔, 35 孔和 38 孔, 其中 35 的孔精度要求很高,所以加工面要保证平行度。4、以两个 22 的孔端面为加工表面这一组的加工表面包括：两个 22 的孔。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：有较高的平行度。在这样的平行度下，要加工 22 的孔，有较高的精度要求机械制造基础课程设计- 5 -第 3 章 工 艺 规 程 设 计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采用铸件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加
8、工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。零件的毛坯铸造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以凸缘底面作为粗基准定位，则加工后零件顶面和凸缘顶面能够与凸缘底面平行，可以保证零件凸缘厚度均匀，满足要求。由上面的分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要求，所以可以选择凸缘底面做为粗基准。精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单
9、，工件装夹方便。有任务书中给定的零件图上可以看出零件的设计基准是凸缘底面，如果我们选择凸缘底面做为精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证加工的孔的精度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择凸缘底面作为精基准。机械制造基础课程设计- 6 -3.3 制定工艺路线拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术 能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
10、除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 1：粗铣凸缘顶面。工序 2：粗铣零件顶面。工序 3：粗铣零件底面。工序 4：粗铣凸缘底面。工序 5：半精铣凸缘底面。工序 6：精铣凸缘底面。工序 7：粗铣 50 的一个孔端面。工序 8：粗铣 50 的另一个孔端面。工序 9：工步 1：粗镗 50 的孔。工步 2：半精镗 50 的孔。工步 3：精镗 50 的孔。工序 10：倒 50 的角。工序 11：工步 1：粗镗 32 的孔。工步 2：半精镗 32 的孔。工序 12：工步 1：粗镗 35 的孔。工步 2：半精镗 35 的孔。工步 3：精镗 35 的孔。工序 13：镗床配合
11、车刀加工 38 的孔。机械制造基础课程设计- 7 -工序 14：粗铣 22 的一个孔端面，加工出宽 4 的槽。工序 15：粗铣 22 的另一个孔端面。工序 16：粗铣出宽 2 的槽。工序 17：钻并扩其中一个 22 的孔。工序 18：工步 1：粗镗 22 的孔。工步 2：半精镗 22 的孔。工步 3：精镗 22 的孔。工序 19：钻并扩另一个 22 的孔。工序 20：工步 1：粗镗另一个 22 的孔。工步 2：半精镗另一个 22 的孔。工步 3：精镗另一个 22 的孔。工序 21：倒 22 的孔的角。工序 22：钻 4x17 的孔。工序 23：钻两侧凸缘 6 的孔。工序 24：钻顶面 6 的孔
12、。工序 25：工步 1：钻零件顶面 5 的孔。工步 2：攻 M5 螺纹孔。工序 26：终检。2. 工艺路线方案二工序 1：粗铣凸缘顶面。工序 2：粗铣零件顶面。工序 3：粗铣零件底面。工序 4：粗铣凸缘底面。工序 5：半精铣凸缘底面。工序 6：精铣凸缘底面。机械制造基础课程设计- 8 -工序 7：粗铣 50 的一个孔端面。工序 8：粗铣 50 的另一个孔端面。工序 9：粗铣 22 的一个孔端面。工序 10：粗铣出宽 4 的槽。工序 11：粗铣 22 的另一个孔端面。工序 12：粗铣出宽 2 的槽。工序 13：工步 1：粗镗 50 的孔。工步 2：半精镗 50 的孔。工步 3：精镗 50 的孔。
13、工序 14：倒 50 的角。工序 15：工步 1：粗镗 32 的孔。工步 2：半精镗 32 的孔。工序 16：工步 1：粗镗 35 的孔。工步 2：半精镗 35 的孔。工步 3：精镗 35 的孔。工序 17：镗床配合车刀加工 38 的孔。工序 18：钻并扩其中一个 22 的孔。工序 19：工步 1：粗镗 22 的孔。工步 2：半精镗 22 的孔。工步 3：精镗 22 的孔。工序 20：钻并扩另一个 22 的孔。工序 21：工步 1：粗镗另一个 22 的孔。工步 2：半精镗另一个 22 的孔。工步 3：精镗另一个 22 的孔。工序 22：倒 22 的孔的角。机械制造基础课程设计- 9 -工序 2
14、3：钻 4x17 的孔。工序 24：钻两侧凸缘 6 的孔。工序 25：钻顶面 6 的孔。工序 26：钻零件顶面 5 的孔。工序 27：攻 M5 螺纹孔。工序 28：终检。3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是把每个部分逐工序加工好，但其装夹次数过多，显然影响了工作效率，增加了工时，使生产的经济性难以保障。而方案二是按加工工艺排布的工序，但不完全是，虽节省了工时，还不是最经济有效的方案。因此，最后的加工路线确定如下：工序 1：粗铣凸缘顶面。工序 2：粗铣零件顶面。工序 3：粗铣零件底面。工序 4：粗铣凸缘底面。工序 5：半精铣凸缘底面。工序 6：精铣凸缘底面。工序 7：粗铣
15、50 的一个孔端面。工序 8：粗铣 50 的另一个孔端面。工序 9：粗铣 22 的一个孔端面，粗铣出宽 4 的槽。工序 10：粗铣 22 的另一个孔端面。工序 11：粗铣出宽 2 的槽。工序 12：钻并扩其中一个 22 的孔。工序 13：钻并扩另一个 22 的孔。工序 14：工步 1：粗镗 50 的孔。机械制造基础课程设计- 10 -工步 2：半精镗 50 的孔。工步 3：精镗 50 的孔。工序 15：工步 1：粗镗 32 的孔。工步 2：半精镗 32 的孔。工序 16：工步 1：粗镗 35 的孔。工步 2：半精镗 35 的孔。工步 3：精镗 35 的孔。工序 17：镗床配合车刀加工 38 的
16、孔。工序 18：工步 1：粗镗 22 的孔。工步 2：半精镗 22 的孔。工步 3：精镗 22 的孔。工序 19：工步 1：粗镗另一个 22 的孔。工步 2：半精镗另一个 22 的孔。工步 3：精镗另一个 22 的孔。工序 20：钻 4x17 的孔。工序 21：钻两侧凸缘 6 的孔。工序 22：钻顶面 6 的孔。工序 23：钻零件顶面 5 的孔。工序 24：攻 M5 螺纹孔。工序 25：倒 50 的角。工序 26：倒 22 的角。工序 27：倒 6 的角。工序 28：终检。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“螺母支座 ”零件材料为铸铁，硬度 HB143229 ，生产类型为中批量机械
17、制造基础课程设计- 11 -生产。采用铸造毛坯，3 级精度组（成批生产） 。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定所设计加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：按照机械加工工艺设计手册 ，取加工精度 F2，铸件复杂系数 S3，铸件重 8kg，则二孔外端面的单边加工余量为 2.03.0mm，取 Z=2mm。铸件的公差按机械加工工艺设计手册 ，材质系数取 M1，复杂系数 S3，则铸件的偏差伪.3 -0.7。磨削余量：单边 0.2mm，磨削公差即零件公差-0.07mm。铣削余量：铣削的公称余量（单边）为：Z=2.0-0.2=1.8（mm）铣削公差：先规定本工序（粗铣）的加工精度为 IT11 级，因
18、此可知本工序的加工公差为-0.22mm（入体方向） 。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工豆油加工公差，因此所规定的加工余量其实知识名义上加工余量。实际上，加工余量有最大及最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为中等批量生产，应采用调整法加工，因此在计算最大和最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。毛坯名义尺寸：90+2*2=94（mm）毛坯最大尺寸：94+1.3*2=96.4（mm）毛坯最小尺寸：94-0.7*2=92.6（mm）粗铣后最大尺寸：90+0.2*2=90.4（mm）机械制造基础课程设计- 12 -粗铣后最小尺寸：90.4-0.22=90.18（mm）确定切削用量及基本工时
19、钻 M5 螺纹孔(1) 钻 M5 螺纹底孔 2.7 孔.a/加工条件：机床：Z525 立时钻床.刀具：麻花钻 其中 d=2.7mm, .b/计算切削用量： =6.7mmpa由机械加工工艺手册表 15-53，表 15-37 可知：.f=0.13mm/r v=0.35m/s.确定主轴转速： n= =.998r/min 01vd. 按机床选取： 96/minwnr实际机床选取： v= .3410s切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm切削工时： .12.1inmwltnf(2) 攻丝 M5a/加工条件：机床：Z525 立时钻床.刀具：机用丝锥 其中 d=5mm, .b/计算切削用量： =1.
20、3mmpa由机械加工工艺手册表 15-53，表 15-37 可知：.f=1mm/r v=0.12m/s.机械制造基础课程设计- 13 -确定主轴转速： n= =286r/min 01vd. 按机床选取： 27/minwnr实际机床选取： v= .1/0s切入，切出 l1.+l2=4mm l=11mm切削工时： 120.6minmwlltnf机械制造基础课程设计- 14 -第 4 章 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，需要设计通用夹具。经过与老师协商，决定设计齿轮泵前盖第三道工序钻 6M7 孔及 13 的沉头座的钻床卡具。本卡具将用于 Z525 立式钻床。刀具为 13
21、沉头扩孔钻，以及 6.8 和 7 的高速钢麻花钻。4.1 问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。4.2 卡具设计1定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择端面，侧面为基准（自由度限制数为 3 个） ，配合以两个定位块（自由度限制数为 2 个） 。再用两个转动压板来进行压紧。2切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。修正系数查机械加工工艺手册 KF= = ( =1.062Mk6.0)192轴向力 NkfdCFFyMi 5.07.658810 扭矩 mfyzc .106
22、94.02.132 682 由于扭矩很小，计算时可忽略。验算螺栓强度： MPadncs94.17.245 钢的强度为 450MPa 强度满足使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。4.3 定位误差分析本工序采用侧面夹紧，使用端面，两定位块定位，而工件自重会始终机械制造基础课程设计- 15 -靠近加工面，当然工件有一定的误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。钻套选用固定钻套 6mm。偏差为 mm04.165定位块选用 40。偏差为 。024.14.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率和降低生产成本。尽管采用
23、机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要求设计的夹具使用手动夹紧，并且进行镗削加工时的轴向力大，故此我就想到了使用双螺旋压板机构，这样还可以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的凸缘底面，所以可以使用凸缘和定位板配合定位。此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生产成本。为了解决这个问题，在设计时，采用双螺旋压板机构可以防止这个问题，延长了夹具的使用寿命。机械制造基础课程设计- 16 -第 5 章 总 结为期两周的机械制造工艺学课程设计即将结束了，两周是时间虽然短暂但是它对我们来说
24、受益菲浅的，通过这两周的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们的毕业设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。最后，衷心的感谢王彤老师的精心指导和悉心帮助，使我顺利的完成此次设计。谢谢！机械制造基础课程设计- 17 -第 6 章 参 考 文 献【1】赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社，1997【2】王绍俊主编机械制造工艺设计手册机械工业出版社，1985【3】 金属机械加工工艺人员手册修订组编金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社，1983【4】上海柴油机厂工艺设备研究所编金属切削机床夹具设计手册机械工业出版社1984【5】南京市机械研究所主金属切削机床夹具图册机械工业出版社【6】吕周堂、陈晓光主编互换性与技术基础中国科学技术出版社
