机械制造工艺课程设计说明书.docx

机械制造工艺课程设计说明书.docx

《机械制造工艺课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺课程设计说明书.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械制造工艺课程设计说明书

机械制造工艺课程设计

——机床夹具设计

......

机械设计制造及其自动化1002班

姓名...

学号...

指导老师...

目录

第一章设计任务2

第二章零件的工艺分析3

第三章毛坯选择4

第四章机械加工工艺路线5

第五章机械加工余量、工序尺寸及公差7

第六章夹具的结构设计10

第七章设计总结15

第八章参考资料15

第一章设计任务

1．课程设计题目的选择

制定××零件的机械加工工艺及工艺装备设计

生产纲领为中批或大批（大量）生产。

2．主要技术指标和要求：

设计的要求包括如下部分：

零件图、机械加工工艺规程制定、工艺装备结构设计及课程设计说明书。

其中零件图和工艺装备图采用UG或Pro/E、Autocad、caxa等软件绘制三维实体图或二维工程图。

3.课程设计内容及步骤如下：

（1）学生应对设计题目的零件进行工艺分析，其主要内容包括：

1）对零件的作用及零件图上技术要求进行分析。

2）对零件加工表面的尺寸形状及位置精度、表面粗糙度及设计基准进行分析。

3）对零件的材料、热处理及工艺性进行分析。

零件图应按国家有关标准的规定，按适当比例绘制。

（2）对零件进行工艺分析，画零件图

（3）毛坯的选择

毛坯的选择应从生产批量的大小，非加工的技术要求以及零件的复杂程度，技术要求高低等方面综合考虑。

正确的选择毛坯制造方式，可以使整个工艺过程经济合理。

（4）定位基准选择

根据粗、精基准选择原则合理选择给定工序的定位基准。

（5）制订零件的机械加工工艺路线

在对零件分析的基础上，制定零件的工艺路线。

对比较复杂的零件，应先考虑几个加工方案，分析比较后从中选择比较合理的加工方案。

（6）确定机械加工余量、工序尺寸及公差

（7）工艺装备的结构设计

机床夹具是为工件在某道工序的装夹加工需要而专门设计的工艺装备之一。

优良的专用夹具能保证产品质量的稳定，缩短装夹工时，提高劳动生产率，减轻劳动强度，降低生产成本，扩大机床的工艺范围。

1）专用夹具设计的基本要求

a）能保证工件的加工要求；

b）能提高生产率，降低生产成本；

c）操作方便，省力和安全；

d）便于排屑；

e）工艺性好。

2）设计前准备

a）设计课题为指定工序所需专用夹具，具体要求由教师指定；

b）指定工序的加工技术要求、定位夹紧方案、毛坯情况、所用机床、刀具、加工余量、切削用量均为设计依据；

c）收集有关同类型夹具的资料，进行分析比较。

3）确定夹紧力的大小、作用点和方向

4）确定总的夹紧方案

5）绘制夹具原理图和结构草图

6）在软件下进行夹具装配图的三维实体设计

7）绘制零件及夹具的二维机械图

（8）编写设计说明书.

第二章零件的工艺分析

零件的工艺分析

对该零件图进行重新绘制，得出该零件需要加工的表面分为车削加工，铣削加工和钻孔;其中车削加工分为车内圆面、外圆面和阶梯端面，根据零件要求的表面粗糙度和尺寸精度，车削分粗车和精车两种，铣削加工和钻孔均为粗加工，无需精加工。

以下为各加工面之间的位置要求：

1.左右端面粗糙度为25，孔φ35，粗糙度为12.5，此孔为加工其他孔的基准。

孔φ35内表面，粗糙度为12.5，孔φ20，粗糙度为25，两孔阶梯端面粗糙度为12.5。

孔φ28.5粗糙度为12.5，和φ20孔的阶梯面粗糙度同样为12.5。

2.φ41外圆面，粗糙度为25；φ50外圆，粗糙度为12.5，；φ50外圆右端面，粗糙度为12.5；φ53外圆右端面，粗糙度为25；φ53外圆，粗糙度为25；φ53外圆左端面，粗糙度为25

3.孔φ14H8，粗糙度为12.5；

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

重绘零件图

（说明：

原图没有阀盖四周的四个平面粗糙度要求，由于所需夹具不够，经老师指导补加的条件。

由此增加了铣四个H面工序和所需夹具的设计。

）

第三章毛坯选择

1.选择毛坯

该零件材料为灰铸铁（HT150），零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形（砂型机器造型）。

这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

零件的生产纲领：

属大批量生产。

第四章机械加工工艺路线

1．选择基面

基面选择是工艺规程中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。

粗基准的选择：

按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。

现以零件的外圆Φ36为主要的定位粗基准。

精基准的选择：

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”，和“互为基准”原则，以粗加工后的φ36外圆和φ35内孔为精基准。

2．制定工艺路线方案

方案一

工序Ⅰ：

粗铣最外端左右两端面。

工序Ⅱ：

钻Φ20的孔。

工序Ⅲ：

粗车Φ35孔内表面和F端面。

工序Ⅳ：

粗车φ36外圆及倒角。

工序Ⅴ：

粗车φ28.5孔和G端面。

工序Ⅵ：

粗车φ41、φ50外圆面及D端面。

工序Ⅶ：

粗车C、E端面和φ53外圆面。

工序Ⅷ：

钻4Xφ14通孔。

工序Ⅸ：

粗铣四个H面。

工序Ⅹ：

半精车φ35孔和F端面。

工序Ⅺ：

半精车φ36外圆面。

工序Ⅻ：

半精车φ28.5孔和G端面。

工序XIII：

半精车φ50外圆面和C端面。

工序XIV：

车M36螺纹。

工序XV：

去毛刺。

工序XVI：

清洗。

工序XVII:

终检。

方案二

工序Ⅰ：

钻Φ20的孔。

工序Ⅱ：

粗铣最外端上下两端面。

工序Ⅲ：

钻、粗铰Φ35的孔。

工序Ⅳ：

锪钻鍃平Φ35内表面。

工序Ⅴ：

粗车φ41外圆面。

工序Ⅵ：

粗车、半精车φ50外圆右端面。

工序Ⅶ：

粗车、半精车φ50外圆。

工序Ⅷ：

粗车φ53外圆下端面。

工序Ⅸ：

粗车φ53外圆。

工序Ⅹ：

粗车φ53外圆上端面。

工序Ⅺ：

钻、粗铰、精铰φ28.5的孔。

工序Ⅻ：

锪钻鍃平φ28.5孔右端面

工序XIII：

钻4*φ14孔。

工序XIV：

粗车M36外螺纹。

工序XV：

车倒角。

工序XVI：

清洗。

工序XVII:

终检。

方案三

工序Ⅰ：

粗铣最外端上下两端面。

工序Ⅱ：

钻、粗铰Φ35的孔。

工序Ⅲ：

锪钻鍃平Φ35内表面。

工序Ⅳ：

钻Φ20的孔。

工序Ⅴ：

粗车φ41外圆面。

工序Ⅵ：

粗车、半精车φ50外圆右端面。

工序Ⅶ：

粗车、半精车φ50外圆。

工序Ⅷ：

粗车φ53外圆下端面。

工序Ⅸ：

粗车φ53外圆。

工序Ⅹ：

粗车φ53外圆上端面。

工序Ⅺ：

粗车M36外螺纹。

工序Ⅻ：

车倒角。

工序XIII：

钻、粗铰、精铰φ28.5的孔。

工序XIV：

锪钻鍃平φ28.5孔右端面。

工序XV：

钻4-φ14孔。

工序XVI：

清洗。

工序XVII:

终检。

3.方案比较

方案一是以φ36为粗基准，先对两端面进行加工。

在以加工完的两端面为基准加工孔φ20。

然后以φ35孔和右端面为精基准加工左边部分，再以加工后的φ36外圆面为精基准加工右半部分，互为基准使加工获得更高的精度，也能保证零件的垂直度要求。

方案二先以Φ35为粗基准，然后再加工Φ20的孔，确定精基准，避免了用粗基准加工其他工序，从而提高了零件的加工精度。

方案三是以φ36为粗基准，先对两端面进行加工。

在以加工完的两端面为基准加工孔φ20。

在没有精基准定位时就钻、粗铰Φ35的孔，使其与Φ20的孔同轴度存在误差。

其他工序安排比较合理不用改变。

三个方案相比，方案一比较合理，所以选择方案一。

第五章机械加工余量、工序尺寸及公差

1.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、工序尺寸及表面粗糙度如下：

查《机械制造工艺设计手册》得

工序单边余量工序尺寸粗糙度

工序Ⅰ：

粗铣最外端左右两端面。

1mm

工序Ⅱ：

钻Φ20的孔。

10mmΦ

工序Ⅲ：

粗车Φ35孔F面6.75mmΦ

工序Ⅳ：

粗车Φ36外圆和倒角。

0.7mmΦ

工序Ⅴ：

粗车φ28.5孔和G端面。

3.95mmφ

工序Ⅵ：

粗车φ41、φ50外圆面及D端面。

7mm

工序Ⅶ：

粗车C、E端面和φ53外圆面。

1mmΦ

工序Ⅷ：

钻4Xφ14通孔。

7mmΦ

工序Ⅸ：

粗铣四个H面。

1mm

工序Ⅹ：

半精车φ35孔和F端面。

0.75mmΦ

工序Ⅺ：

半精车φ36外圆面。

0.3mmΦ

工序Ⅻ：

半精车φ28.5孔和G端面。

0.3mmΦ

工序XIII：

半精车φ50外圆面和C端面。

0.3mmΦ

工序XIV：

车M36螺纹。

工序XV：

去毛刺。

工序XVI：

清洗、上油。

工序XVII:

终检。

2.阀盖的铸造毛坯尺寸如图；

加工余量计算表

加工尺寸及公差

工序

铸件毛坯

粗铣二端面

加工前尺寸

最大

51.8

最小

49.4

加工后尺寸

最大

51.8

48.29

最小

49.4

47.61

加工余量（单边）

1

最大

1.8

最小

0.6

加工公差（单边）

+0.8

-0.6

3．确定切削参数及基本时工

工序Ⅰ：

粗铣左右两水平端面。

（1）切削速度刀具耐用度

=10mm

查《工艺手册》各数据表求得V=89m/min

（2）确定机床主轴转速

（3）切削工时根据《工艺手册》表7-5

刀具加工长度

同理得出

工序Ⅱ：

钻Φ20的孔。

V=17.4m/minn=120r/mint=80s

工序Ⅲ：

粗车Φ35孔内表面和F端面。

V=70m/minn=850r/mint=3.71s

工序Ⅳ：

粗车φ36外圆及倒角。

V=70m/minn=600r/mint=5.56s

工序Ⅴ：

粗车φ28.5孔和G端面。

V=70m/minn=950r/mint=4.09s

工序Ⅵ：

粗车φ41、φ50外圆面及D端面。

V=62m/minn=360r/mint=4.78s

工序Ⅶ：

粗车C、E端面和φ53外圆面。

V=60m/minn=360r/mint=4.63s

工序Ⅷ：

钻4Xφ14通孔。

V=17.4m/minn=120r/mint=8.06s

工序Ⅸ：

粗铣四个H面。

V=89m/minn=945r/mint=2.96s

工序Ⅹ：

半精车φ35孔和F端面。

V=120m/minn=1100r/mint=9.09s

工序Ⅺ：

半精车φ36外圆面。

V=120m/minn=1050r/mint=9.52s

工序Ⅻ：

半精车φ28.5孔和G端面。

V=120m/minn=1340r/mint=8.29s

工序XIII：

半精车φ50外圆面和C端面。

V=120m/minn=760r/mint=7.52s

工序XIV：

车M36螺纹。

粗车V=9.24m/minn=120r/mint=4.5s

精车v=18.48m/minn=240r/mint=2.25s

第六章夹具的结构设计

1.经过本小组商讨决定设计工序IX粗铣四个H面：

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

本夹具将于卧式铣床配套使用，刀具盘形铣刀。

定位工件受力

2．定位基准的选择

本道工序选择一面两销定位（一个φ35圆柱销，一个平面定位和一个菱形销）。

由零件图得出加工H面需限制X轴移动和围绕Y、Z轴的转动三个自由度。

如图：

圆柱销限制了X轴Y轴移动。

（2个）

底平面限制了Z轴移动和围绕X、Y轴转动（3个）

菱形销限制了绕Z轴的转动（1个）

实际限制了六个自由度，满足加工要求。

3．轴向力、切削扭距及夹紧力的计算

（1）切削力

刀具：

圆盘型铣刀φ25

根据《工艺手册》表3-36

=

（2）夹紧力

M=F切*L1=377.3*17=6414.1N/mm=F*L2

解得F=173.35N

取安全系数为2，加紧力为F紧=347N

4.定位误差分析

采用工件右端φ35孔为第一基准在圆柱短销上定位时，作为第一基准面其定位误差为工件孔和圆柱销的最大尺寸偏差之和，即为其位移误差。

第二定位基准为菱形销，其定位限制绕Z轴转动，其偏差为角度偏差，影响加工面的平行度。

第三定位基准为平面，主要限制旋转自由度。

对定位误差几乎无影响。

定位销尺寸图

定位误差分析图

第一、二基准引起基准角度误差

，

圆柱销尺寸为

孔的尺寸为

菱形销尺寸为

小孔的尺寸为

=

（

）

带入数据得

tg0.0057=

0.32658=

19.6‘

由定位误差引起的H面尺寸公差为σD=75*tg19.6’=0.427mm

由于H面主要要求表面粗糙度，尺寸精度要求较低，所以误差满足精度要求。

5．夹具设计及操作的简要说明

为提高生产率，本次设计夹具为一次装夹两个工件，两个工件并排放置，一次走刀加工完成，两个工件用一个压板加紧，考虑到螺旋加紧结构有结构简单、易于制作、増力比大以及自锁性好等优点，因此选择螺母手动加紧。

由于频繁装卸，螺纹易磨损，所以选择稍大一些的螺母，选M16型。

具体夹具设计图如下

夹具设计图

第七章设计总结

本次课程设计是综合运用过去所学过的相关课程的知识，经受一次理论联系实际的综合训练，充分发挥了我们的想象力和创造力，不受已有典型夹具结构的束缚，根据具体零件，自行设计夹具，并利用先进的软件工具（如UG、Pro/E、AUTOCAD、计算机辅助夹具设计、caxacapp等）进行三维造型和二维机械制图，设计过程中不断遇到意想不到的困难和问题，而又经过查找资料和同组成员讨论分析，一次次的克服困难，最终都解决了所遇到的问题。

通过本次课程设计，我们熟练地掌握了运用机械制造工艺学的基本理论，正确解决了一个零件在加工中定位，加紧及工艺路线的合理安排等问题，保证了零件的加工质量。

也通过自己设计夹具，体会到了工业生产中既要保证加工质量和精度，又要保证效率、工人操作的方便性。

在保证所有要求的前提下还得保证夹具设计结构简单，紧凑，和容易加工。

 第八章参考资料

[1]<<机械制造工艺学>>王先逵主编机械工业出版社1995.11

[2]<<机械制造工艺学>>王季琨主编天津大学出版社2004.1

[3]<<机械制图>>杨慧英王玉坤主编清华大学出版社2008.5

[4]<<机床夹具设计手册>>徐鸿本主编辽宁科技技术出版社1996.1

[5]<<机械设计>>李建功主编机械工业出版社2007.5

[6]<<机械制造工艺及专用夹具>>孙丽嫒主编冶金工业出版社2003.9[7]机械制造工艺学课程设计指导书

[8]互联网资料