机械制造技术基础课程设计.docx
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机械制造技术基础课程设计
成绩
西南科技大学城市学院
2011-2012学年第一学期
《机械制造技术》课程设计说明书
题目：
卡盘的设计
系别：
机电工程
专业：
过程装备与控制工程
班级：
0901
学号：
200940237
学生姓名：
指导老师：
目录
课程设计任务书…………………………………2
第一章零件的分析………………………………4
1.1零件的分析…………………………………4
1.2零件图的工艺分析…………………………4
1.3毛坯的确定及绘制…………………………5
第二章工艺规程设计…………………………7
2.1定位基准的选…………………………………7
2.1工序顺序的选择………………………………7
2.3加工表面方法的选择…………………………7
2.4拟定工艺路线…………………………………7
第三章确定切削用量及基本工时……………8
3.1切削用量的计算………………………………8
3.2时间额定的计算………………………………11
附录…………………………………………………15
西南科技大学城市学院
课程设计任务书
题目名称
卡盘的设计
学生姓名
邓大普
专业班级
过控0901
学号
200940237
设计目的
机械制造技术基础课程设计的目的是让学生在学习了机械制造技术基础和进行了校内外的生产实习之后让学生获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。
同时，课程设计也是为了毕业设计进行一次综合训练和准备。
机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：
（1）能把机械制造技术基础课程中的基本理论和在校内外生产实习中学到的实践知识有机的相结合，从而解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，从而确保零件的加工质量。
（2）提高学生的机械结构设计能力。
通过针对某一典型零件的夹具（或量具）的设计，从而使学生能够通过所给出的被加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力、省时而能保证加工质量的夹具的能力。
（3）锻炼学生使用手册及图表资料的能力。
能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。
设计要求
1、生产要求：
生产纲领为小批量生产。
2、设计的要求：
（1）零件图 1张
（2）毛坯图 1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片 1张
（4）工艺装备设计1～2套
（5）工艺装备主要零件图1张
（6）课程设计说明书1份
计划进度
按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配入下：
第1阶段：
熟悉零件，画零件图约占一天（10%）
第2阶段：
选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺过程综合卡约占三天（40%）
第3阶段：
工艺装备设计（画总装图及主要零件图） 约占四天（40%）
第4阶段：
编写设计说明书 约占二天（10%）
设计内容
1、从工艺方法上分析零件，画零件图
2、对进行工艺分析零件包括以下几个主要内容：
（1）分析零件的作用、设计基准及技术要求；
（2）分析零件的形状位置精度、表面粗糙度以及主要加工表面的尺寸等；
（3）分析零件的机械加工的工艺性、材质、及完成后热处理的要求。
3、零件图按机械制图国家标准绘制，按１：
１比例画出。
主要参考文献
[1]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].机械工业出版社，2011
[2]于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].2版.机械工业出版社，2011
[3]田凌，冯涓，刘朝儒.机械制图[M].清华大学出版社，2007
[4]陈天民，吴建平.热处理设计简明手册[M].机械工业出版社，1993
学生接受任务签字
接受任务时间：
年月日
学生签名：
第1章零件的分析
1.1零件的分析
由图1-1分析可知，机床上的自定心三抓卡盘的卡盘部分，主要是用来固定加工轴类零件，查文献[1]表2-3可知加工零件的材料为灰铸铁HT350.
图1-1卡盘零件图
1.2零件图工艺分析
1）结合零件材料为灰铸铁HT350，具有足够的强度和刚度，适用于弯曲应力和冲击载荷的工作条件，符合机床的工作条件。
2）要求生产类型为1000件，因此确定为小批量生产。
3）技术要求：
全部倒角C1
调质HB210-23
各表面有相应的粗造度要求
4）形位公差要求
Φ90和Φ60的圆面对基准A的圆跳动公差为0.02
1.3毛坯图的确定及绘制
1.毛坯尺寸的确定
1）外圆面的毛坯尺寸的确定
由文献[1]式（2-1）得外圆面机械加工计算公式
R=F+2RMA+CT/2
其中：
F-铸件的基本尺寸
RMA-要求的机械加工余量
CT-公差等级
F=90mm
由文献[1]表2-4知RMA=2mm
由文献[1]表2-2铸造方法砂型铸造手工造型，造型材料为化学粘结剂砂，知小批量灰铸体零件公差等级为11-13.查表2-3知毛坯铸件基本尺寸公差等级为CT=6mm
则毛坯尺寸R=F+2RMA+CT/2=90+4+3=97mm
2）内圆面的毛坯尺寸的确定
大圆：
由文献[1]式（2-2）得内圆面机械加工计算公式
R=F-2RMA-CT/2
其中：
F-铸件的基本尺寸
RMA-要求的机械加工余量
CT-公差等级
F=60mm
由文献[1]表2-4知RMA=1mm
由文献[1]表2-2铸造方法砂型铸造手工造型，造型材料为化学粘结剂砂，知小批量灰铸体零件公差等级为11-13.查表2-3知毛坯铸件基本尺寸公差等级为CT=5.6mm
则毛坯尺寸R=F-2RMA-CT/2=60-2-2.8=55.2mm
最后确定为
mm
小圆：
由文献[1]式（2-2）得内圆面机械加工计算公式
R=F-2RMA-CT/2
其中：
F-铸件的基本尺寸
RMA-要求的机械加工余量
CT-公差等级
F=36mm
由文献[1]表2-4知RMA=0.7mm
由文献[1]表2-2铸造方法砂型铸造手工造型，造型材料为化学粘结剂砂，知小批量灰铸体零件公差等级为11-13.查表2-3知毛坯铸件基本尺寸公差等级为CT=5mm
则毛坯尺寸R=F-2RMA-CT/2=36-1.4-2.5=32.1mm
3）两端面的毛坯尺寸的确定
由文献[1]式（2-1）得端面机械加工计算公式
R=F+2RMA+CT/2
其中：
F-铸件的基本尺寸
RMA-要求的机械加工余量
CT-公差等级
F=50mm
由文献[1]表2-4知RMA=1mm
由文献[1]表2-2铸造方法砂型铸造手工造型，造型材料为化学粘结剂砂，知小批量灰铸体零件公差等级为11-13.查表2-3知毛坯铸件基本尺寸公差等级为CT=5.6mm则毛坯尺寸R=F+2RMA+CT/2=50+2+2.8=54.8mm
2.毛坯图的绘制
见图1-2
图1-2卡盘毛坯图
第二章工艺规程设计
2.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。
粗基准选择毛坯图外圆面，孔的加工采用三爪子定心卡盘装夹。
毛坯图外圆先加工一个端面，车出一个端面，再以这个端面为基准用自定心三抓卡盘装夹加工另一面。
2.2工序顺序的安排
1）遵循“先基准后其它”的原则，首先加工零件的左端面和外表面。
2）遵循“先精后粗”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
3）遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面即左端面和外表面，后加工次要表面即内孔圆面。
4）遵循“先面后孔”的原则，先加工外表面在加工孔。
5）一般为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序调质通常安排在粗加工之前进行。
2.3加工表面方法的选择
1）两端面粗造度Ra3.2采用粗车-半精车。
2）圆柱外表面粗造度Ra3.2采用粗车-半精车。
3）Φ36孔内壁粗造度Ra3.2采用扩孔-精扩。
4）Φ75孔内壁粗造度Ra3.2采用扩孔-精扩。
5）螺纹孔采用钻孔-攻螺纹。
2.4拟定工艺路线
在综合考虑工序顺序和加工方法的基础上，确定工艺路线如表2-1。
表2-1卡盘工艺路线及设备.工装的选用
第3章确定切削用量及基本工时
3.1切削用量的计算
1.工序2
该工序分为两个工步，粗车和半精车，都分别是以零件左端面定位，车右端面；再以右端面定位车左端面。
为达到端面的加工要求，选用机床为CA6140型车床，选用刀具为焊接式硬质合金端面车刀几何参数为：
ra=15o，ao=8o，kr=60o，k’r=10o，
0o，
1）确定粗车端面工步的切削用量
背吃刀量apap=（54.8-52）/2=1.4mm
进给量f根据加工零件的条件，由文献[2]表2-5查得f=0.6-0.9mm/r根据CA6140车床的技术参数，实际取f=0.7mm/r
切削速度vc切削速度由文献[2]表2-7查得vc=150mm/min，由vc可以推算出车床的主轴转速n
r/min
根据所用CA6140型车床的主轴转速数列，取n=900r/min，故实际的切削速度为:
m/min
2）确定半精车端面工步的切削用量
背吃刀量apap=（52-50）/2=1mm
进给量f根据加工零件的条件，由文献[2]表2-5查得f=0.6-0.9mm/r根据CA6140车床的技术参数，实际取f=0.7mm/r
切削速度vc切削速度由文献[2]表2-7查得vc=150mm/min，由vc可以推算出车床的主轴转速n
r/min
根据所用CA6140型车床的主轴转速数列，取n=1000r/min，故实际的切削速度为:
m/min
2.工序3
为达到外圆面的加工要求，选用机床为CA6140型车床，选用刀具为焊接式硬质合金车刀YT15几何参数为：
ra=15o，ao=8o，kr=60o，k’r=10o，
0o，
粗车工步将Φ97mm的外圆车至Φ92mm，半精车工步将Φ92mm的外圆车至Φ90mm。
1）确定粗车工步的切削用量
背吃刀量apap=（97-92）/2=2.5mm
进给量f根据加工零件的条件，由文献[2]表2-5查得f=0.6-0.9mm/r根据CA6140车床的技术参数，实际取f=0.7mm/r
切削速度vc切削速度由文献[2]表2-7查得vc=120mm/min，由vc可以推算出车床的主轴转速n
r/min
根据所用CA6140型车床的主轴转速数列，取n=400r/min，故实际的切削速度为:
Vm/min
3）确定半精车工步的切削用量
背吃刀量apap=（92-90）/2=1mm
进给量f由零件图提供的表面粗糙度Ra=.3um要求，设vc>50m/min,则由文献[2]表2-6查得f=0.1-0.15mm/r,对照CA6140车床进给量数列，取f=0.16mm/r。
切削速度vc查文献[2]表2-7取vc=110r/min推算出车床的主轴转速n
r/min
根据所用CA6140型车床的主轴转速数列，取n=400r/min，故实际的切削速度为:
m/min
3.工序4
本工序选用Z525型立式钻床作为加工机床。
1）粗扩工步
背吃刀量的确定取ap=1.5mm
进给量的确定由文献[1]表5-23选取该工步的每转进给量为0.8mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-24查得速度为50m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=291r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=272r/min。
则求的实际扩削速为:
m/min
2）精扩工步
背吃刀量的确定取ap=0.5mm
进给量的确定由文献[1]表5-23选取该工步的每转进给量为0.65mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-24查得速度为55m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=354r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=392r/min。
则求的实际扩削速为:
44.3m/min
4.工序5
本工序同样选用Z525型立式钻床作为加工机床。
3）粗扩工步
背吃刀量的确定取ap=2mm
进给量的确定由文献[1]表5-23选取该工步的每转进给量为0.8mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-24查得速度为50m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=291r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=272r/min。
则求的实际扩削速为:
m/min
4）精扩工步
背吃刀量的确定取ap=0.4mm
进给量的确定由文献[1]表5-23选取该工步的每转进给量为0.65mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-24查得速度为55m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=354r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=392r/min。
则求的实际扩削速为:
37.3m/min
5.工序6
本工序由两个工步组成，先用阶梯麻花钻钻孔至Φ7.5mm，再用丝锥攻螺纹，采用机床设备为立式钻床。
1）钻孔
背吃刀量的确定取ap=7.5mm
进给量的确定由文献[1]表5-23选取该工步的每转进给量为0.20mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-24查得速度为20m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=849r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。
则求的实际扩削速为:
m/min
2）攻螺纹
背吃刀量的确定取ap=0.5mm
进给量的确定由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距进给量为0.5mm/r
扩削速度的计算由文献[1]表5-37查得速度为5m/min，由公式n=1000v/∏d可求得该工序钻头的转速为n=199r/min，参照文献[1]表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=195r/min。
则求的实际扩削速为:
m/min
3.2时间额定的计算
1.基本时间tj的计算
1）工序2
由公式
i
其中L1=
L2=3-5
L3-单小批量生产时的适切附加长度
i=Z/ap
粗车端面的基本时间
代入数据得
半精车端面的基本时间
则工序2的时间为27+25.8=52.8s
2）工序3
粗车外圆面所用基本时间
半精车外圆面所用时间
则工序3所用基本时间为23.4+21.6=45s
3）工序4
由文献[1]表5-41得公式
其中L1-扩孔的长度
L2=
粗扩孔所用基本时间
代入数据得
0.21min=12.6s
半精扩孔所用时间
0.25min=15s
锪倒角所用时间由文献[1]表5-41得
0.09min=5.4s
所以工序4所用时间为12.6+15+5.4=33s
4）工序5
由文献[1]表5-41得公式
其中L1-扩孔的长度
L2=
粗扩孔所用基本时间
代入数据得
0.37min=22.2s
半精扩孔所用时间
0.46min=27.6s
锪倒角所用时间由文献[1]表5-41得
0.24min=14.4s
所以工序3所用时间为22.2+27.6+14.4=64.2s
5）工序6
钻孔所用基本时间
由文献[1]表5-41得公式
其中L1-扩孔的长度
L2=
代入数据得
攻螺纹所用基本时间
由文献[1]表5-46得公式
其中L1=（1-3）P
L2=（3-4）P
代入数据得tj=27s
所以工序6所用基本时间为138+23=161s
2.辅助时间tf的计算
辅助时间tf与基本时间tj的关系为tf=（0.15-0.2）tj，本设计中采用tf=0.2tj，则各工序的辅助时间分别为：
工序2的辅助时间：
工序3的辅助时间：
工序4的辅助时间：
工序5的辅助时间：
工序6的辅助时间：
3.其它时间的计算
除了作业时间外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间和休息与准备时间。
布置工作地时间是作业时间的5%。
休息与生理时间取3%。
则各工序的其他时间分别为：
工序2的其它时间：
5%
（52.8+10.56）=3.168s
工序3的其它时间：
5%
（45+9）=2.7s
工序4的其它时间：
5%
（33+6.6）=1.98s
工序5的其它时间:
5%
（64.2+12.84）=3.852s
工序6的其它时间：
5%
（161+32.2）=9.66s
2.单件时间的计算
工序2单件时间：
52.8+10.56+3.168=66.528s考虑实际操作取90s
工序3单件时间：
45+9+2.7=56.7s考虑实际操作取60s
工序4单件时间：
33+6.6+1.98=41.58s考虑实际操作取60s
工序5单件时间：
64.2+12.84+3.852=80.892s考虑实际操作取90s
工序6单件时间：
161+32.2+9.66=202.86s考虑实际操作取240s
将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。
得到附录中的卡盘机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
附录
卡盘零件图详见图纸1。
卡盘毛坯图详见图纸2。
卡盘制造工艺过程卡片详见表1。
卡盘各工序的工序卡片见表2～5。
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