08级推动架课程设计说明书.docx
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08级推动架课程设计说明书
引言
机械制造业是国民经济的支柱产业之一。
现代制造业正在改善着人们的生活方式、生产方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。
生产的发展和产品更新速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺提出了要求。
在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件的不同，正对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。
因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理的安排加工顺序，一步一步的把零件加工出来。
第1章零件的分析
1.1计算生产纲领，确定生产类型
所给任务的零件（如附图一）是牛头刨床上的一个推动架。
现假定该机器年产量为6000件。
且每台机器中仅有一件，若取其备品率为10%，机械加工废品率为2%，则该零件的年生产纲领为：
N=Qn（1+10%+2%）件/年=6720件/年。
由上式可知，该零件的年产量为6720件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为大批量生产。
1.2零件的作用
本设计任务给定的零件是牛头刨床上的推动架，是牛头刨床进给机构中是零件Φ32mm孔装工件台进给丝杠，靠近Φ32mm孔左端处装一棘轮，在棘轮上方即Φ16mm孔处装一棘爪，Φ16mm孔通过销和杠杆连接，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮。
杠杆使该零件绕Φ32mm轴心线摆动，同时，棘爪拨动棘轮，使杠杆转动，实现工作台的自动进给。
1.3零件的工艺分析
从零件图可知，该零件的加工过程，需要有较高的垂直度，某些地方需要较高的表面粗糙度，各装配基准面要求有一定的尺寸精度和平行度。
否则会影响机器设备的性能和精度。
从零件图可知，Φ32和Φ16的中心线是主要的设计基准和加工基准。
推动架有三组加工表面，一组之间有垂直度的要求。
现在分述如下：
（1）以Φ32为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
一个Φ32的孔及其倒角，一个滴油孔和一个油槽及其两个端面，其中Φ32.，孔及其端面为主要加工表面。
（2）以Φ16孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
一个Φ16的孔及其倒角，一个M8-6H的螺纹孔。
（3）以Φ16为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：
一个Φ16的孔深度为24一个Φ10的孔以及一个宽度为6，深度为9.5的槽。
其中Φ16孔轴线与Φ32孔的轴线有个垂直度的要求。
有以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先对其中一组表面进行加工，然后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度的要求。
第2章工艺规程设计
2.1选择毛坯
推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：
容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。
为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。
由于毛坯的结构简单，用锻件是不符合经济性原则的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合毛坯的结构、生产效率和经济的考虑，采用砂型铸造的方法。
2.2机械加工工艺设计
本零件是对孔有较高精度要求的零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。
2.2.1基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以是加工质量得到保证，生产效率得到提高。
否则，加工过程会出现许多问题，或造成零件大批报废，是生产无法进行。
2.2.2粗基准的选择
通过对零件的分析，应选取Φ50外圆为粗基准，对Φ16的左端面和Φ32的左端面及孔进行加工。
2.2.3精基准的选择
精基准主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算，选择孔Φ32及其端面为精基准进行加工。
2.3零件加工方法的选择
本设计任务给的零件需要加工的表面有：
端面、内孔、圆角等，其加工方法如下：
（1）Φ32孔左端面：
是重要表面，有一定粗糙度要求，也是定位基准面，但由于零件构造为非规则回转体的原因，该端面不适合于车加工，故采用铣削方式进行加工，又根据其尺寸精度可知，左右两端面间尺寸公差等级为IT11，故每边只需一次铣削加工即可；
（2）Φ32孔右端面：
是重要表面，且零件结构条件适合于车削加工，但考虑该端面的加工可以和Φ16孔的右端面加工可以合并为一个工序，而Φ16的右端面加工只适合于铣削加工，故也采用铣削方式进行加工；
（3）Φ32孔：
是重要工作配合部分，其尺寸公差等级为IT7可通过钻孔、扩孔、铰孔达到要求；
（4）Φ16孔：
表面粗糙度为3.2为重要工作配合部分,其尺寸公差等级为IT7，故可通过钻孔、扩孔、铰孔，达到要求；
（5）Φ16孔两端面：
不是重要表面，表面粗糙度R25，只要铸造完对其粗加工即可；
（6）上端Φ10孔：
表面粗糙度为R12.5，尺寸精度不高，且不是重要工作配合部分,故只需一次钻孔加工即可；
（7）上端Φ16孔：
表面粗糙度R3.2，为重要工作配合部分，由于零件形状关系,考虑到不方便对其加工，故选择从下端用手铰的方式加工该孔；
（8）上端宽6深9.5的槽：
不是重要工作配合部分,粗糙度要求为R12.5，故用铣刀粗加工即可；
（9）Φ32孔内R3的油槽：
不是重要工作配合部分，通过一次拉削加工即可达到要求；
（10）Φ32孔上的滴油孔：
不是重要工作配合部分，通过一次钻削加工即可达到要求；
（11）最上端宽6的槽：
不是重要工作配合部分，通过一次铣削加工即可达到要求。
2.4制定机械加工工艺路线
由于是大批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。
（1）工艺加工方案一：
工序1：
铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造；
工序2：
时效处理
工序3：
铣Φ50右端面，倒角45°；
工序4：
铣Φ35右端面；
工序5：
铣Φ50和Φ35左端面，倒角45°；
工序6：
铣Φ27圆拄上端面，倒角45°；
工序7：
钻上端Φ10的孔；
工序8：
；手铰Φ16孔；
工序9：
钻扩铰Φ32孔，倒角45°；
工序10：
钻扩铰下端Φ16孔，倒角45°
工序11：
；钻Φ10油孔，锪120°的倒角；
工序12：
；钻M8螺纹孔，攻丝M8-6H；
工序13：
拉R3的油沟；
工序14：
铣深9.5宽6mm的槽;
工序15：
；终检；
工序16：
入库。
（2）工艺加工方案二：
工序1：
铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造；
工序2：
时效处理
工序3：
铣Φ50右端面，倒角45°；
工序4：
铣Φ35右端面；
工序5：
铣Φ50和Φ35左端面，倒角45°；
工序6：
铣Φ27圆拄上端面，倒角45°；
工序7：
钻扩铰Φ32孔，倒角45°；
工序8：
钻扩铰下端Φ16孔，倒角45°；
工序9：
钻上端Φ10的孔；
工序10：
钻、扩、铰Φ16孔；
工序11：
钻M8螺纹孔，攻丝M8-6H；
工序12：
钻Φ10油孔，锪120°的倒角；
工序13：
拉R3的油沟；
工序14：
铣深9.5宽6mm的槽；
工序15：
终检；
工序16：
入库。
（3）工艺加工方案三：
工序1：
铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造；
工序2:
时效处理；
工序3：
铣Φ50的右端面，倒角45°；
工序4：
铣Φ35的右端面，倒角45°；
工序5：
铣Φ32孔和Φ16孔在同一基准的两个端面；
工序6：
铣深9.5宽6mm的槽；
工序7：
车Φ10孔和Φ16的基准面；
工序8：
钻Φ10和钻、半精铰、精铰Φ16孔，倒角45°；
工序9：
钻、扩、铰Φ32孔，倒角45°；
工序10：
钻螺纹孔Φ6的孔，攻丝M8-6H；
工序11：
钻Φ10的孔，锪120°的倒角；
工序12：
拉R3的油沟；
工序13：
终检；
工序14：
入库；
（3）工艺方案的比较与分析。
上述三个工艺方案的特点在于：
都是按先加工面再加工孔的原则进行加工的。
方案一和方案三是先加工上端Φ10的孔和手铰Φ16孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻扩铰Φ32孔，而方案二则与此相反，先钻扩铰Φ32孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻φ10mm和手铰Φ16孔，两相比较可以看出，先加工φ32mm的孔，以孔作为基准加工φ10mm和φ16mm的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便。
并且方案二加工孔是在同一铣床上加工的。
避免了不必要的搬动及装假，节约了工时，提高了生产效率。
因此，选用方案二是比较合理的。
2.5工艺方案的经济技术比较
本零件为大批量生产的中小型零件推动架，根据《机械加工工艺手册》可知采用湿型砂型铸造，有不用烘干、粉尘少、可用机器造型、容易实现机械化自动化、采用膨润土活化砂及高压造型、可以得到强度高透气性较好的铸件的特点。
该零件主要涉及几个孔和面的加工工艺，由于工件的结构较复杂，用车床或刨床加工的话会给加工带来很大的困难，给工人增加很大的工作难度，如果用镗床来镗孔，也是可以的，但考虑到经济性原则，在加工时我们尽量选用了普通钻床进行加工，也可以达到指定的要求。
2.6加工设备和工艺装备的选择
2.6.1机床的选择
（a）工序2，3，4，5，6，7，是铣平面工序，用的是X62W型万能卧铣床；
（b）工序8，9，10，11，12，13，是孔加工工序，选用Z535型立式钻床；
（c）工序14，是拉削加工，用L515A立式内拉床加工。
2.6.2选择夹具
本零件结构比较简单，故加紧定位方案比较简单，可采用典型夹具进行加紧，可采用一面两孔定位方案,用个活动V型块代替另一个孔进行定位。
2.6.3选择刀具
（1）在工序2，3，4，5，6，7，铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀；
（2）钻孔有Φ32,Φ16,Φ10三种孔，需要留一定的加工余量，Φ32孔可用Φ18,Φ30麻花钻钻加工，Φ16孔可用Φ14麻花钻钻加工，Φ10孔可用Φ10麻花钻钻加工；
（3）对于工序8，9，对Φ16和Φ32的孔要用机用高速钢机用铰刀及直柄扩孔钻进行加工；
（4）对于工序11，可用套式手铰刀进行铰孔；
（5）对于工序13，拉沟槽，用专用拉刀。
（6）对于工序3，5，有倒角的加工，可选用CA6140进行加工。
（7）钻螺纹孔Φ6mm，攻丝M8-H6用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。
2.6.4选择量具
（a）由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.027mm，选用分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.002mm，显然满足要求。
（b）选择内孔的量具：
此零件对孔的精度要求较高，其中例如Φ16孔的下偏差要求在0.029之内，故可选用分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的内径千分尺，，满足测量精度的要求。
工序
加工尺寸
尺寸公差
使用量具
１
45mm
0.17mm
分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺
２
20mm
---
分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺
3
Φ32mm
0.027mm
分度值为0.001mm，测量范围为0-150mm的内径千分尺
Φ16mm
0.029mm
Φ10mm
0.1mm
分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺
注：
本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。
2.7机械加工余量、工序尺寸和公差及切削用量的确定
2.7.1“推动架”零件材料为HT200，生产类型为大量生产，采用铸造生产毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，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：
砂型机械造型及壳型的尺寸公差等级为8~10；根据《机械加工工艺手册》，查表《3.1-26铸铁件机械加工余量》，加工余量为5.0mm.
工序间加工余量的计算：
（1）Φ50外圆表面的长度，考虑加工长度为45mm，表面粗糙度要求为R6.3
只需进行左右两端面粗铣即可。
现根据《机械加工工艺手册》取加工余量为1.0mm,即2Z=2.0mm，厚度偏差为-0.25~--0.39mm；
（2）Φ35外圆表面的长度，考虑加工长度为20mm，表面粗糙度要求为R25
只需进行左右两端面粗铣即可。
现根据《机械加工工艺手册》取加工余量为1.0mm,即2Z=2.0，毛坯长度为22mm，厚度偏差为-0.21~-0.33mm；
（3）Φ27圆拄上端面，Φ27外圆表面的长度，考虑加工长度约为43mm，表面粗糙度要求为R6。
3
只需进行上端面粗铣即可。
现根据《机械加工工艺手册》取加工余量为1.0mm；厚度偏差为-0.25~-0.39mm
（4）Φ32孔
毛坯为实心，不铸出孔，Φ32孔的精度要求界与IT7-IT8之间，参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为
第一次钻孔：
Φ15mm2Z=17mm
第二次钻孔Φ30mm2Z=2mm
扩孔：
Φ31.75mm2Z=0.25mm
铰孔：
Φ32mm2Z=0.027mm
（5）下端Φ16孔
毛坯为实心，不铸出孔，Φ16孔的精度要求界与IT7-IT8之间，参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为
钻孔：
Φ15mm2Z=1mm
扩孔：
Φ15.85mm2Z=0.15mm
铰孔：
Φ16mm2Z=0.033mm
（6）Φ10孔
毛坯为实心，不铸出孔，Φ10孔的精度要求界与IT10-IT11之间，参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12确定加工余量为
钻孔：
Φ9.8mm2Z=0.2mm
2.7.2确定工序9的切削用量
工序9：
钻上端Φ10孔
（1）钻孔Φ10。
确定进给量f，根据《切削手册》表2.7，d=Φ10时，f=0.10～0.28mm/r,由于l/d=13/10=1.3，修正系数kf=1,则
f=（0.10～0.28）*1=0.10~0.28mm/r
根据Z535机床说明书，现取f=0.15。
切削速度：
根据《切削手册》表2.13及表2.14，查得切削速度在10～14m/min.现取12m/min
所以ns=1000vc/πdw=325.6（r/min）
根据机床说明书，取ns=275r/min，故实际切削速度的为
Vc=11.48m/min
2.8机械加工工艺过程综合卡
长沙大学
机电工程系
机械加工
工艺过程卡片
产品型号
零件图号
共1页
产品名称
推动架
零件名称
推动架
第1页
材料牌号
HT200
毛坯种类
铸件
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
1
每份件数
备注
工序号
工序
名称
工序内容
设备
工艺设备
（夹具，刀具）
工时
准终
单件
1
铸造
采用砂型铸造
2
热处理
时效处理
3
铣Φ50尺寸右端面
铣右端面至50
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
4
倒角
CA6140
硬质合金弯头刀
5
铣Φ35尺寸右端面
铣右端面至25
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
6
铣Φ50尺寸左端面
铣左端面至45
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
7
倒角
CA6140
硬质合金弯头刀
8
铣Φ35尺寸左端面
铣左端面至20
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
9
铣宽6深9.5槽
在Ф27端铣出深度为9.5,宽度为6的槽
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
10
倒角
X62W型万能卧铣床
直齿周铣刀
11
铣Φ27圆拄上端面
铣上端面至40
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀
12
倒角
X62W型万能卧铣床
直齿周铣刀
13
钻、扩、铰Ф32
钻孔至Ф30，扩孔至Ф31.75，铰孔至Ф32
Z535
莫氏锥柄麻花钻直柄扩孔钻高速钢机用铰刀内径千分尺
14
倒角
X62W型万能卧铣床
直齿周铣刀
15
钻、扩、铰Ф16
钻孔至Ф14，扩孔至Ф15.75，铰孔至Ф16
Z525
莫氏锥柄麻花钻直柄扩孔钻高速钢机用铰刀内径千分尺
16
倒角
X62W型万能卧铣床
直齿周铣刀
17
钻Φ10的孔
钻孔至10
Z525
高速钢麻花钻、细柄机用丝锥游标卡尺、螺纹塞规
18
扩、铰Φ16的孔
扩、铰至Φ16
套式手铰刀、细柄机用丝锥游标卡尺
19
钻M8螺纹孔及铰螺纹
钻孔至Ф6.5mm，攻螺纹至M8-6H钻孔至Φ10
Z525
高速钢麻花钻、细柄机用丝锥游标卡尺、螺纹塞规
20
钻Φ10的油孔孔，锪120°的倒角
钻孔至10，锪120°的倒角
Z525
高速钢麻花钻、细柄机用丝锥游标卡尺、螺纹塞规
21
铣槽
22
去毛刺
平锉
23
清洗
清洗机
24
终检
塞规百分表卡尺
2.9工序9的机械加工工序卡
机械加工
工序卡片
产品名称及型号
零件名称
零件图号
工序名称
工序号
第页
牛头刨床
推动架
钻孔
9
共页
车间
工段
材料名称
材料牌号
力学性能
灰口铸铁
HT200
２００
同时加工件数
每料件数
技术等级
单位时间/min
准备—终结时间/min
１
设备名称
设备编号
夹具名称
夹具编号
工作液
钻床
Ｚ535
专用夹具
更改内容
工步号
工步内容
计算数据/mm
切削用量
工作定额/min
刀具量具及辅助工具
直径或长度
进给长度
单边余量
背吃刀量/mm
进给量/（mm./r或/mm./min）
切削速度/（r/min或双行程数/n/min）
切削速度/（m/min）
基本时间
辅助时间
工作地点服务时间
工步号
名称
规格
编号
数量
１
钻孔
Φ=14
mm
14
20
0.72
16
1
高速麻花钻
编制
陈辉
抄写
校对
审核
批准
第3章夹具设计
为了提高提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要专门设计专用夹具。
经过选择和比较，决定设计第9道工序——钻Φ10孔的钻床夹具。
本夹具将用于Z535立式机床。
刀具为高速钢麻花钻。
3.1提出问题
本夹具主要用来钻Φ10的孔，这个孔有一定的技术要求。
但加工本道工序时，Φ10mm孔尚未加工，本工序加工时要考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。
3.2夹具的设计
3.2.1定位基准的选择。
由零件图可知，可考虑采用类似与一面两孔的定位方案来进行定位。
用一个心轴和棱形销定位。
3.2.2切削力及夹紧力的计算。
刀具：
高速钢麻花钻，钻刀直径为Φ10，
（查《切削手册》）得：
其中CF=420ZF=1.0YF=0.8
KF=1.33do=14mmf=0.72mm/r
（查《切削手册》和《机械制造工艺学》）
则 Ｆ=４２０×１0×０.72０.８ ×1..33＝4022Ｎ
安全系数：
K=
式中：
——基本安全系数，1.5；
——加工性质系数，1.1；
——刀具钝化系数，1.1；
——断续切削系数，1.1。
在计算切削力时必须考虑安全系数，查相关手册可得安全系数为
Ｋ＝1.３×１.１×１.１×１.１＝１.７３
所以力Ｆ＝１.７３×4022＝6958Ｎ
其应力为Ｆ／（３.１４×Ｒ2）＝6958／３.１４×52
＝87﹤２００（铸铁强度为２００）
转矩：
Ｍ＝9.81CFdoＸＭfyＭ ＫＭ
＝９.８１×０.０２１×１42×0.２0.8×０.９４
＝15.8Ｎ.m
强度够了。
3.2.3定位误差的分析
钻孔的垂直度由钻套来保证。
孔的轴线的误差由一面和心轴加和棱形销定位来保证。
3.2.4钻套的设计钻（d=10mm）
假定该元件大批量生产，有资料1表9-1查得，应选用快换钻套（JB/T8045.2-1999），该钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模3中。
钻套由螺钉4固定，以防止它转动。
钻套与衬套间采用F7/m6或F7/k6配合。
便于钻套磨损后，可以迅速更换。
适于大批量生产。
钻套高度H=（1~2.5）10=（1~2.5）*10=（10~25）mm取其值为15mm
钻套位置尺寸L以工件平均尺寸为基准尺寸，取公差取工件相应公差的（1/5~1/2），偏差对称标注。
Lg=（20±0.1）mm,L=20mm,
3.2.5夹具的设计及操作的简要说明，如前所述，为了提高劳动生产率，应首先招眼于机动夹，本道工序的钻床夹具就选择了活动V形块进行夹紧。
钻床夹具的装配图及夹具具体的零件图分别见附图。
结论
1设计出、了牛头刨床零件-推动架，加工第9道工序加工的专用夹具。
该机器年产量为6000件。
且每台机器中仅有一件，若取其备品率为10%，机械加工废品率为2%。
2、采用心轴和棱形销为定位元件，螺纹夹紧机构夹紧。
3、在这套方案中夹具的设计，能较好的满足零件加工的效率、形位公差以及经济性。
该夹具是一个结构简单，易于制造的专用夹具，能利用简单、典型的定位原理实现工件的定位、完成该工序的加工任务。
课程设计心得
又一次将理论与实际结合的课程设计。
在两周的时间里，我们从零件加工工艺到最后的夹具设计及成型遇到了很多的困难。
通过反复查找资料、和同学一起讨论、老师的指教，这加深巩固了我们所学的知识，让我们得到了锻炼。
我在这次的夹具课程设计中的任务是设计推动架Ф10的孔，想过多种定位方式，最终确定采用心轴和棱形销定位。
确定了夹具的原理，但各种零件要如何配合，通过查找各种资料才找出合理的方案。
夹具结构设计确定好了，但CAD和PROE又有难题了，CAD很久没用了相当不熟练，而PROE我们到目前还没学过。
所以还要自学一点简单的PROE的操作。
在设计过程中，我们还要用到之前学过的很多知识，例如《画法几何》，《互换性》，《机械制造装备》等。
能顺利完成这次课程设计，要感谢老师的指导和同学的帮助。
参考文献
[1]邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：
机械工业出版社,2005
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机械工业出
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