机械制造技术基础课程设计说明书.docx
《机械制造技术基础课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术基础课程设计说明书.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械制造技术基础课程设计说明书
机械制造技术基础课程设计说明书
————————————————————————————————作者：
————————————————————————————————日期：
瀋陽工学院
《机械制造技术基础》
课程设计说明书
题目：
行程开关座的机械加工工艺规程设计
设计可转位机夹车刀刀具
院系:
机械与运载学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
111017
姓名：
张楚胤
指导教师:
张海华
成绩:
2013年12月20日
沈阳工学院
前言
本设计为行程开关座的机械加工工艺规程设计，是根据《切削用量手册》、《机械制造工艺学课程设计指导书》、《机械制造技术》等参考资料,在根据实际的生产加工需要的具体要求编写的。
本设计对零件的作用、基准选择、工序安排、加工方案、定位夹紧、工艺装备、余量确定、零件的校核与检测等内容均做出了不同程度的介绍。
本设计以拟定工艺问题为主线，在介绍金属切削基本知识和常用机床的基本结构与基本知识的基础上，介绍了常用加工方法、机床、刀具和夹具的合理选用、机械加工工艺规定的制订、机械加工质量的分析与保证等。
本设计综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、机械制造技术等）的理论知识，对零件的加工方案做出制定。
机械制造中的生产实际问题往往会因生产的产品不同、批量不同、具体生产条件不同而千差万别，因此,在实际生产中要根据具体情况来处理加工中遇到的问题。
在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。
车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。
车削适于加工回转表面,大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。
在各类金属切削机床中,车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50％。
车床既可用车刀对工件进行车削加工,又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作.按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。
数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用,已成为这些行业不可或缺的加工手段.
为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。
编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。
但从数控加工内容的本质上讲,各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的.
就我个人而言，我希望通过此次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练,希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题，解决问题、查找问题的能力，为以后的工作打下良好的基础.
由于能力有限，设计尚有很多不足之处,希望老师能给予指导。
机械制造技术基础课程设计任务书
专业
机制
班级
111017
姓名
张楚胤
学号
11101720
设计题目
行程开关座的机械加工工艺规程设计
指导老师
张海华
设计目的
本课程设计是学生在学完机械制造技术基础课程，进行了生产实习之后的一个综合性和实践性很强的教学环节，学生通过课程设计，能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加工方法，加工装备等基本知识。
通过给定设计题目,初步掌握分析编制零件加工工艺规程和设计刀具的方法。
提高学生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究，工程技术工作打下较坚实的基础。
设计内容
（一）对零件进行工艺分析,画零件图
（二）选择毛坯的制造方式
（三）制订零件的机械加工工艺规程
1.选择加工方案,制订工艺路线
2.选择定位基准。
3.选择各工序所用的机床设备和工艺装备
4。
确定加工余量及工序间尺寸和公差
5.确定切削用量和工时定额
（四）填写工艺文件
1,填写机械加工工艺过程卡片
2,填写机械加工工序卡片
（五）专用机夹刀具设计
设计专用可转位机夹车刀刀具，画出专用可转位机夹刀具装配图
1.选用硬质合金刀片材料牌号
2.选用硬质可转位合金刀片规格、标准和代号
3.选择可转位机夹车刀刀具几何角度
4。
选择可转位机夹车刀断屑方法及断屑槽参数
5。
选择可转位机夹车刀刀片的夹紧机构
6.选择可转位机夹车刀杆体刀槽几何参数
7。
确定可转位机夹车刀的型式和尺寸
（六）编写设计说明书
设计要求
在规定时间内应完成以下任务：
1.机械加工工序卡片一张（A1图）
2。
行程开关座零件图一张（A3图）
3.行程开关座毛坯图一张（A3图）
4.可转位机夹车刀刀具装配图纸一张（A3图）
5。
可转位机夹车刀刀杆体零件图一张（A3图）
6。
设计资料装订格式：
（1）设计说明书封面
（2）设计任务书
（3）目录
（4）加工工艺规程设计内容部分
（5）可转位机夹车刀刀具设计内容部分
（6）总结
设计时间
课程设计二周时间集中安排，一周为编制行程开关座零件机械加工工艺规程；一周设计可转位机夹车刀刀具；
附件:
附件1：
零件图（一套）,每人一题
附件2：
刀具设计题（一套），每人一题
一、行程开关座加工工艺分析
1。
1零件的结构工艺分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形,并且成本低，效率高。
1.2零件的作用
题目所给的零件是行程开关座。
顾名思义该零件是放行程开关的。
它是靠弹簧片传递功率。
1.3零件技术要求分析
小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理,HRC50-55，未注粗糙度部分光洁度按Ra12.5，毛坯尺寸ф20mmx130mm.
1.4加工难点及其处理方案
分析图纸可知，此零件对平面度的要求较高，还有孔。
为提高零件质量，采用以下加工方案:
1.对图样上给定的几个精度要求的尺寸,采用粗铣、半精铣.
2.在轮廓曲线上，有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。
选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯、材料的制造形式
2。
1.1毛坯的分析
一般零件的毛坯有锻件和铸件两种:
锻件:
适用与零件强度较高，形状较简单的零件。
尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。
铸件:
适用于形状复杂的毛坯。
零件的材料为HT200铸铁，考虑到零件的几何形状比较复杂，所以用铸造的形式毛坯的制造.
2。
1。
2材料的分析
该零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。
工件材料的可切削性能.强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。
所以零件选择HT200铸铁的材料。
2.2基准面的选择
此零件为行程开关座，先分别粗、半精铣上表面,然后以上表面为基准粗铣工件左右端面，然后钻直径为30的中心孔，然后以孔为基准分别粗、半精铣两个端面，最后钻三个M8的粗牙内螺纹孔和两个M4通孔。
2.3制定工艺路线
工序：
1.铸造
2.a。
粗铣工件上表面
b。
半精铣工件上表面
3.粗铣工件左右端面
4.钻直径为30的中心孔
5.a.粗铣两个端面
b.半精铣两个端面
6.钻三个M8的粗牙内螺纹孔
7.钻两个M4通孔
2。
4零件设备的选择
数控铣床能对平面，孔类等零件自动地完成平面铣削并能进行切槽、钻、扩等的工作。
根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控铣床，价格相对较低。
根据主轴的配置的要求选择卧式数控铣床。
数控铣床具有加工精度高，能刚性良好,制造和对刀精度高,能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件能够保持加工精度,提高生产效率.所以对加工时非常有利的.
2.5确定走刀顺序和路线
切削加工顺序的安排原则：
1）先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
2）先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。
由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
3）先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔.这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度,减小刀具的磨损,同时也给孔加工带来方便。
4）基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。
所以,第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。
例如，轴类零件顶尖孔的加工。
综上所述：
此零件的的加工顺序如下：
一、先用卡盘夹实毛坯面，铣上表面。
二、粗铣左右两个端面，三、钻直径是30的中心孔。
四、粗、半精铣两个端面五、钻三个M8粗牙内螺纹孔。
六、钻两个M4通孔.
2。
6刀具与切削用量的选择
2。
6.1刀具的选择
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的.应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄.刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则:
①尽量减少刀具数量;②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤;③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
综上所述:
本零件的加工，
（1）粗车及平端面选用60°硬质合金左偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´=60°。
（2）为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取re=0。
15～0。
2mm.
刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一.刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量.选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等.
与传统的车削方法相比,数控车削对刀具的要求较高。
不仅要求精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便.这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
2.6。
2切削用量的选择
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
1）、主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择.根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速600r/min，精加工选择800r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用300r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差,采用粗车300r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大,采用300r/min更稳妥。
2）、进给速度（进给量）F（mm/r,mm/min）的选择
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取.最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，
粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。
精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度Vf可以按公式Vf=f×n计算，式中f表示每转进给量,粗车时一般取0.3～0。
8mm/r；精车时常取0。
1~0.3mm/r;切断时常取0。
05～0.2mm/r。
3）、背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率.为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定.同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量.
切削用量对于不同的加工方法,需选用不同的切削用量.合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大.
切削用量的选择方法:
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度.精车时,对加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率.因此，要求精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
2。
7保证精度加工的方法
2。
7.1刀具半径的选定
1。
刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。
2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）.
2。
7.2采用合适的切削液
1。
切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。
合理使用切削液,对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
2。
非水溶性切削液:
切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。
3.水溶性切削液：
水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用.
故本设计加工时采用水溶液进行冷却.
2。
8绘制工作图
1、3#行程开关座零件图，如档案袋内所示。
2、3＃行程开关座毛坯图,如档案袋内所示。
3、1#工序卡片，如档案袋内所示。
三、工艺规程设计结论
这次的课程设计，是我从学习以来,第一次自己理解,自己领悟，我i级设计了一个有关我的专业零件。
我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对工艺规程的了解,巩固了书本的知识。
行程开关的工业规程结论总结如下：
1、对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。
而往往只是其中的一部分适合于数控加工。
这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
2、在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便.
3、有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：
控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。
此外，程序太长会增加出错与检索困难。
因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
两周的课设即将过去，在这紧张的一周里通过设计零件的加工工艺路线使我体会到了设计一个零件不是一件简单的事情.要想设计好一个零件的加工工艺要有充分的准备工作.要认真的思考零件的用途和功用。
只有作好准备工作才能设计好一个零件的加工工艺路线。
我在这次的设计过程中，受机械制造技术这门课的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离机械制造技术的,对机械制造技术了解的越多，越有助于提高我们的设计水平。
还有就是对加工的方法要有充分的了解：
铸、锻、车、钳、铣、刨、磨要全面了解各过程,了解这些加工方法的加工过程和设备的情况。
比如说车床的主运动和进给运动是那些，车床主要用来加工什么表面,在加工时是如何进行定位的，使用哪些定位工具和卡紧工具等等.总共用几把刀。
如此,在设计过程中，会发现自己的设计的一些不合理的地方，设计的质量自然提高不少，要想解决这些错误的办法就是多看书和多到工厂去参观了解.多看些经典的设计案例与自己接触过的一些东西进行对比，就有了大的提高。
如：
提高机器的附加值，完善更多的功能，让整机具备更高的可靠度。
从这次设计也可以看出一些问题：
1、心态：
应该保持认真的态度，坚持冷静独立的解决问题。
2、基本:
认真学好基本知识，扎实自己的基本知识，使面对问题时能迎刃而解，不会手忙脚乱,从而打击自己的信心，结果使自己很浮躁,越来越不想搞这设计,故应该好好学习基本知识,一步一步的来,不要急功近利!
总之，虽然在这次设计中遇到了跟多问题,但通过自己的查阅和老师的细心指导，使我顺利的完成了设计。
我想这可能是我设计道路的开始。
四、可转位车刀设计
4。
1设计题目
已知:
工件材料GCr15,使用机床CA6140，加工后dm=72，Ra=3。
2，需粗、半精车完成，加工余量自定，设计装C刀片75°直头外圆车刀.
4。
2选择刀片夹固结构
考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削,参照表2—1典型车刀夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。
4.3选择刀片材料
由原始条件结构给定：
被加工工件材料为灰铸铁，连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YG6.
4.4选择车刀合理角度
根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀:
几何角度的形成特点,选取如下四个主要角度
（1）前角=14°
（2）后角=6°
（3）主偏角=75°
（4）刃倾角=—6°
后角a0的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。
4.5选择切削用量
根据切削用量的选择原则,查表确定切削用量为：
粗车时:
切削深度ap=3mm，进给量f=0.5mm/r，切削速度v=90m/min
半精车时：
ap=1mm,f=0。
4mm/r，v=130m/min
4。
6选择刀片型号和尺寸
（1）选择刀片有无中心固定孔
由于刀片夹固结构已选定为偏心式式，因此应选用有中心固定孔的刀片。
（2）选择刀片形状
按选定的主偏角=75°，选用棱形80°刀片.
（3）选择刀片精度等级
选用U级
（4）选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）
根据已选定的ap，Kr，λs，可求出刀刃的实际参加工作长度Lse。
为；
Lse=up/sinK，cosλs=3/sin75°cos-6=3.123mm
L﹥1.5Lse=4。
685
因为是棱形，d›4.525
（5）选择刀片厚度S
根据ap，f，利用诺模图，得S≧4。
8
（6）选择刀尖圆半径rε：
根据ap，f,利用诺模图，得连续切削r=0。
8
（7）选择刀片断屑槽型式和尺寸
根据条件,选择V型。
当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。
确定刀片型号:
CNUM160608—V1,尺寸为
L=16。
1mm,d=15。
875，S=6。
35mm，d1=6。
35mm,m=3。
97mm，εr=0.8mm
刀片参数：
P32前角1—7，P341—8后角P35标1—9P36粗车刀尖角bε=80°
刃倾角λsn=0°，法后角αsn=0°，法前角rsn=20°，断屑槽宽度Wn=4mm
4.7确定刀垫型号和尺寸
硬质合金刀垫型号和尺寸的选择,取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：
适合于偏心式夹固结构的需要，并于刀片型号CNUM160608—V2相对应的硬质合金刀垫得型号为：
C16B，其具体尺寸为:
L=14.77mm,S=3。
18mm，d1=6.1,εr=1.2mm，D=8.5，C=2。
0
4.8计算刀槽角度
刀槽角度计算步骤：
（1）刀杆主偏角
Krg=Kr=75°
（2）刀槽刃倾角λsg
λsg=λs=—6°
（3）刀槽前角γog刀槽底面可看作前刀面,则刀槽前刀角γog的计算公式为：
Tgγog=（Tgγog—Tgγmb/cosλs）/1-Tgγogλabcosλs
将γo=14°，γab=20°，λs=-6°代入式
得-0。
107
则γog=-6。
107°
取γog=—6°
（4）验算车刀后角α0
车刀后角α0的验算公式为
当αab=0°时，则
Tgαo=-tgγogcos²λs
将γog=-6°，λs=—6°代入
得：
gαo=-tg（-6°）cos²（—6°）=0。
104
则αo=5。
937
与所选后角值相近，可以满足切削要求。
而刀杆后角αab=αa
故αab=5.937°，取αab=6°
（5）刀杆副偏角K′rg
∵K′rg=K′r
而K′r=180°—Kr-εr
又∵εrg=εr，Krg=Kr
∴K′rg=180°—Krg-εrg=180°-Kg-εg
车刀刀尖角εr的计算公式为
ctgεr=［ctgεrg√1+（tgγrgcosλs）²—tgγrgsinλs]cosλs
当εrg=80°时，将γrg=-6°,λs=—6°
代入得—9。
516
则εr=80.63°
故K′rg=K′r=180°—75°-80.63°=24.37°
取K′rg=24。
5°
（6）检验车刀副后角
α′g车刀副后角α′g的验算公式为
tgα′r=（tgarg—tgγrgcosλrg）cosλrg/1+tgargtgγrgcosλrg
当αrg=0°时，则式为
tgα′r=—tgγ′rgcos²λ′rg
而tgγ′rg=——tgγrgcosεrg+tgλrgsinεrg
tgγ′rg=tgγrgsinεrg+tgλrgcosεrg
将γrg=—6°，λrg=λr=-6°，εrg=εr=80。
63°代入
得：
tgγ′rg=-tg（-6°）cos90.63°+tg（-6°）sin80。
63°=-0.087
则
γ′rg=—4。
97°
tgγ′rg=tg（-6°）sin90.63°+tg（-6°）cos80。
63°=—0.121
则
λ′rg=-6.9°
再将γ′rg=—6.05°,λ′rg=-5.94°
代入式
得;
tgα′r=-tg（—6。
05°）cos²（-5
升级会员 