1、機械制造工藝學課程設計實例機 械 制 造 工 藝 學課程設計說明書設計題目 設計“推動架”零件的機械加工工藝規程及工藝裝備。 生產綱領為中小批量生產。設計者 :_指導老師:XXXXX 師范大學教研室2009年 1月 4日XX 師范大學機械制造工藝學課程設計任務書題目 :設計“推動架”零件的機械加工工藝規程及工藝裝備。生產 綱領為中小批量生產。內容 :1. 零件圖 1張2. 毛坯圖 1張3. 機械加工工藝過程綜合卡片 1套4. 工藝裝備(夾具主要零件圖及畫總裝圖 1套5. 課程設計說明書 1份班級:0 5機自國內學生:_指導老師:XXX教研室主任:XXXX_年 _月目 錄序言 4 一.零件的分析

2、1零件的作用 4 2零件的工藝分析 4 二.毛坯制造1確定毛坯的制造形式 5 二.工藝規程設計1基面的選擇 5 2制定機械加工工藝路線 5四.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1. 面的加工(所有面 72. 孔的加工 7 五.確定切削用量及基本工時1. 工序切削用量及基本時間的確定 92.工序切削用量及基本時間的確定 103.工序切削用量及基本時間的確定 114 . 工序切削用量及基本時間的確定 125.切削用量及基本時間的確定 136. 工序的切削用量及基本時間的確定 147.工序的切削用量及基本時間的確定 158 .工序的切削用量及基本時間的確定 169. 工序的切削用量及基本時間的確

3、定 16 六. 夾具的選擇與設計 161. 夾具的選擇 172.夾具的設計 17 七. 選擇加工設備1. 選擇機床, 根據不同的工序選擇機床 . 18八.選擇刀具1. 選擇刀具,根據不同的工序選擇刀具 18 九. 選擇量具1.選擇加工面的量具 192.選擇加工孔量具 193.選擇加工槽所用量具 19 參考文獻 19序言機械制造業是國民經濟的支柱產業,現代制造業正在改變著人們的生產方 式、 生活方式、 經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。 生產的發展和產品更 新換代速度的加快, 對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求, 也就對機械 加工工藝等提出了要求。在實際生產中,由于零件的生產類型、形狀

4、、尺寸和技術要求等條件不同, 針對某一零件, 往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的, 而是 需要經過一定的工藝過程。 因此, 我們不僅要根據零件具體要求, 選擇合適的加 工方法,還要合理地安排加工順序,一步一步地把零件加工出來。一、 零件的分析(一零件的作用題目所給定的零件是 B6065牛頭刨床推動架,是牛頭刨床進給機構的中小零 件, 32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸, 靠近 32mm孔左端處一棘輪, 在棘 輪上方即 16mm孔裝一棘爪, 16mm孔通過銷與杠連接桿, 把從電動機傳來的 旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞 32mm軸心線擺動,同時撥動棘輪,帶動 絲杠轉動,實現工作

5、臺的自動進給。(二零件的工藝分析由零件圖可知, 其材料為 HT200, 該材料為灰鑄鐵, 具有較高強度, 耐磨性, 耐熱性及減振性,適用于承受較大應力和要求耐磨零件。由零件圖可知, 32、 16的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件 的主要加工面可分為兩組:1. 32mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括:32mm 的兩個端面及孔和倒角, 16mm 的兩個端面 及孔和倒角。2. 以 16mm 孔為加工表面這一組加工表面包括, 16mm 的端面和倒角及內孔 10mm 、 M8-6H 的內螺 紋, 6mm 的孔及 120°倒角 2mm 的溝槽。這兩組的加工表面有著一定的位置要求,

6、主要是:(1 32mm 孔內與 16mm 中心線垂直度公差為 0.10;(2 32mm 孔端面與 16mm 中心線的距離為 12mm 。由以上分析可知,對這兩組加工表面而言,先加工第一組,再加工第二組,然后借助與專用夾具加工另一組表面,并且保證它們之間的位置精度要求。二、毛坯的制造1 .確定毛坯的制造形式根據零件材料 HT200, 確定毛坯為灰鑄鐵,生產類型為中小批量,可采用一 箱多件砂型鑄造毛坯。由于 32mm的孔需要鑄造出來,故還需要安放型心。此 外,為消除殘余應力,鑄造后應安排人工時效進行處理。三、工藝規程設計(一 基面的選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要設計之一,基面的選擇正確與合理,

7、可以 使加工質量得到保證,生產率得到提高。否則,加工工藝過程會問題百出,更有 甚者,還會造成零件大批報廢,使生產無法進行。(1粗基面的選擇對一般的軸類零件來說,以外圓作為基準是合理的,按照有關零件的粗基準 的選擇原則:當零件有不加工表面時, 應選擇這些不加工的表面作為粗基準, 當 零件有很多個不加工表面的時候, 則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高 大的不加工表面作為粗基準, 從零件的分析得知, B6065刨床推動架以外圓作為 粗基準。(2 精基面的選擇精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。 選擇加工表面的設計基準為定位基 準, 稱為基準重合的原則。 采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計

8、基準不 重合引起的基準不重合誤差, 零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。 為 使基準統一,先選擇 32的孔和 16的孔作為精基準。(二制定機械加工工藝路線(1工藝路線方案一工序 I 銑 32mm 孔的端面工序 II 銑 16mm 孔的端面工序 III 銑 32mm 孔和 16mm 孔在同一基準的兩個端面工序 IV 銑深 9.5mm 寬 6mm 的槽工序 V 車 10mm 孔和 16mm 的基準面工序 VI 鉆 10mm 和鉆、半精鉸、精鉸 16mm 孔,倒角 45°。用 Z525立式鉆床加工。工序 VII 鉆、擴、鉸 32mm ,倒角 45°。選用 Z550立式鉆床加

9、工工序 VIII 鉆半、精鉸、精鉸 16mm, 倒角 45°。選用 Z525立式鉆床 工序 鉆螺紋孔 6mm 的孔,攻絲 M8-6H 。選用 Z525立式鉆床加工 工序 鉆 6mm 的孔,锪 120°的倒角。選用 Z525立式鉆床加工 工序 拉溝槽 R3(2工藝路線方案二工序 I 銑 32mm 孔的端面工序 II 銑 16mm 孔的端面工序 III 銑 32mm 孔和 16mm 孔在同一基準的兩個端面工序 IV 銑深 9.5mm 寬 6mm 的槽工序 V 車 10mm 孔和 16mm 的基準面工序 VI 鉆、擴、鉸 32mm,倒角 45°。選用 Z535立式鉆床加

10、工 工序 VII 鉆 10mm和鉆、半精鉸、精鉸 16mm孔,倒角 45°。用 Z535立式鉆床加工工序 VIII 鉆半、精鉸、精鉸 16mm, 倒角 45°。選用 Z525立式鉆床 工序 鉆螺紋孔 6mm 的孔,攻絲 M8-6H 。選用 Z525立式鉆床加工 工序 鉆 6mm 的孔,锪 120°的倒角。選用 Z525立式鉆床加工 工序 拉溝槽 R3(3工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于:兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行 加工的。方案一是先加工鉆 10mm 和鉆、半精鉸、精鉸 16mm 的孔,然后以 孔的中心線為基準距離 12mm 加工鉆、擴、鉸

11、 32mm , 倒角 45°,而方案二則與 此相反,先鉆、擴、鉸 32mm, 倒角 45°,然后以孔的中心線為基準距離 12mm 鉆 16mm的孔,這時的垂直度容易保證,并且定位和裝夾都很方便,并且方案 二加工孔是在同一鉆床上加工的 . 因此,選擇方案二是比較合理的。(4確定工藝過程方案 6 .“推動架”零件材料為灰鑄鐵 HT200,毛坯重量約為 0.72kg 。生產類型為中 小批量,可用采一箱多件砂型鑄造毛坯。根據上述原始材料及加工工藝, 分別確定各加工表面的機械加工余量、 工序尺寸 及毛坯尺寸如下:1. 面的加工(所有面根據加工長度的為 50mm , 毛坯的余量為 4m

12、m , 粗加工的量為 2mm 。 根據 機 械加工工藝手冊表 2.3-5加工的長度的為 50mm 、加工的寬度為 50mm ,經粗 加工后的加工余量為 0.5mm 。 對精度要求不高的面, 在粗加工就是一次就加工完。 2. 孔的加工(1 32mm.毛坯為空心,通孔,孔內要求精度介于 IT7IT8之間。查機械加工工 藝手冊表 2.3-48確定工序尺寸及余量。鉆孔:31mm. 2z=16.75mm擴孔:31.75mm 2z=1.8mm粗鉸:31.93mm 2z=0.7mm精鉸:32H7(2 16mm.毛坯為實心,不沖孔,孔內要求精度介于 IT7IT8之間。查機械加工工 藝手冊表 2.3-48確定工

13、序尺寸及余量。鉆孔:15mm. 2z=0.85mm擴孔:15.85mm 2z=0.1mm粗鉸:15.95mm 2z=0.05mm精鉸:16H7(3 16mm 的孔毛坯為實心、不沖出孔,孔內要求精度介于 IT8IT9之間。查機械加工 工藝手冊表 2.3-48確定工序尺寸及余量。7鉆孔:15mm 2z=0.95mm粗鉸:15.95mm 2z=0.05mm精鉸:16H8(4鉆螺紋孔 8mm毛坯為實心、不沖出孔,孔內要求精度介于 IT8IT9之間。查機械加工 工藝手冊表 2.3-48確定工序尺寸及余量。鉆孔:7.8mm 2z=0.02mm精鉸:8H7(5鉆 6mm 孔毛坯為實心、不沖出孔,孔內要求精度

14、介于 IT8IT9之間。查機械加工 工藝手冊表 2.3-48確定工序尺寸及余量。鉆孔:5.8mm 2z=0.02mm精鉸:6H7由參考文獻可知,差得該鑄件的尺寸公差等級 CT 為 810級,加工余量等級 MA 為 G 級,故 CT=10級, MA 為 G 級。表 4. 1用查表法確定各加工表面的總余量 89 圖 4.1所示為本零件的毛坯圖 +3. 5圖 4.1 零件毛坯圖五.確定切削用量及基本工時1.工序切削用量及基本時間的確定 (1 切削用量本工序為銑 32mm 孔的端面。已知工件材料為 HT200,選擇高速鋼圓柱銑 刀直徑 d=60mm,齒數 z=10。根據資料選擇銑刀的基本形狀 ,r n

15、 =10°, a 0=12°, =45°已知銑削寬度 a e =2.5mm,銑削深度 a P =50mm故機床選用 XA6132臥式 銑床。1確定每齒進給量 f Z根據資料所知, XA6132型臥式銑床的功率為 7.5kw ,工藝系統剛性為中 等。查得每齒進給量 f Z =0.160.24mm/z、現取 f Z =0.16mm/z。 2選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知,銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為 1.5mm ,銑刀直徑 d=60mm,耐用度 T=180min。 3確定切削速度根據資料所知, 依據銑刀直徑 d=60mm, 齒數 z=10, 銑削寬度 a e =

16、2.5mm, 銑 削 深 度 aP=50mm, 耐 用 度 T=180min時 查 取 V c =98mm/s,10n=439r/min,Vf =490mm/s。根據 XA6132型立式銑床主軸轉速表查取, n c =300r/min, V fc =475mm/s。 則實際切削:V c =10000cn d V c =10003006014. 3=56.52m/min實際進給量: f zc =zn v c c ff zc =10300475=0.16mm/z4校驗機床功率根據資料所知, 銑削時的功率 (單位 kw 為 :當 f Z =0.16mm/z, aP =50mm,a e =2.5mm,

17、 V f =490mm/s時由切削功率的修正系數 k mpc =1, 則 P cc = 3.5kw,P ct =0.8 kw。根據 XA6132型立式銑床說明書可知:機床主軸主電動機允許的功率P cm = P cm ×P ctP cm =7.5×0.8=6>P cc = 3.5kw 因此機床功率能滿足要求。 (2 基本時間根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為: tm =zc f n l2tm =16. 03006050(2+=4.6min2. 工序切削用量及基本時間的確定 (1 切削用量本工序為銑 16mm 孔的端面。選擇高速鋼圓柱銑刀直徑 d=50mm,齒數z=

18、8。已知銑削寬度 a e =2.5mm,銑削深度 a P =35mm故機床選用 XA6132臥式銑床。 1確定每齒進給量 f Z根據資料所知, 查得每齒進給量 f Z =0.200.30mm/z、 現取 f Z =0.20mm/z。 2選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知,銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為 0.80mm ,耐用度 T=180min。3確定切削速度和每齒進給量 f zc根據資料所知, 依據上述參數, 查取 V c =73mm/s, n=350r/min,Vf =390mm/s。 根據 XA6132型立式銑床主軸轉速表查取, n c =150r/min,Vfc =350mm/s。 則實

19、際切削:V c =10000cn d V c =10001505014. 3=23.55m/min實際進給量: f zc =zn v c c ff zc =10150350=0.23mm/z4校驗機床功率依據上道工序校驗的方法, 根據資料所知, 切削功率的修正系數 k mpc =1, 則 P cc = 2.3kw, P ct =0.8 kw, P cm =7.5可知機床功率能夠滿足要求。 (2 基本時間根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為: tm =zc f n l2tm =20. 0150203015(2+=4.3 min3.工序切削用量及基本時間的確定(1切削用量本工序為銑 32mm

20、孔和 16mm 孔在同一基準上的兩個端面,所選刀具為 高速鋼圓柱銑刀其直徑為 d=60mm,齒數 z=8。其他與上道工序類似。 1確定每次進給量 f Z根據資料,查得每齒進給量 fz=0.200.30mm/z,現取 f z=0.20mm/z。 2選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據資料, 銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為 0.8mm , 耐用度 T=180min。3確定切削速度和每齒進給量 f zc根 據 資 料 所 知 , 依 據 上 述 參 數 , 查 取 V c =85mm/s, n=425r/min,Vf =438mm/s。根據 XA6132型立式銑床主軸轉速表查取, n c =250r/min,

21、Vfc =400mm/s。則實際切削:V c =10000cn d V c =10002506014. 3=47.1m/min實際進給量: f zc =zn v c c ff zc =8250400=0.2mm/z4校驗機床功率根據資料所知, 根據以上參數可知, 切削功率的修正系數 k mpc =1, 則 P cc = 2.5kw , P ct =0.8 kw, P cm =7.5, 依據上述校驗方法可知機床功率能滿足要 求。 (2 基本時間根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為: tm =zc f n l2tm =20. 0250605035(2+=5.8 min4 .工序切削用量及基本時

22、間的確定 (1 切削用量的確定本工序為銑深 9.5mm, 寬 6mm 的槽。 所選刀具為切槽銑刀, 銑刀直徑 d=6mm, 根據資料選擇銑刀的基本形狀 r 0=10°, a 0=20°, 已知銑削寬度 a e =3mm, 銑削深 度 a P =9mm故機床選用 XA6132臥式銑床。1確定每齒進給量 f Z根據資料所知,用切槽銑刀加工鑄鐵,查得每齒進給量 f Z =0.520.10mm/z、現取 f Z =0.52mm/z。 2選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知,用切槽銑刀加工鑄鐵,銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm ,耐用度 T=60min。 3確定切削速度和每齒

23、進給量 f zc根據資料所知,依據銑刀直徑 d=6mm,銑削寬度 a e =3mm,銑削深度 a P =9mm,耐用度 T=60min時查取 V c =98mm/s, n=439r/min,Vf =490mm/s。 根據 XA6132型立式銑床主軸轉速表查取, n c =300r/min,Vfc =475mm/s。 則實際切削:V c =10000cn d V c =1000475614. 3=8.49m/min實際進給量: f zc =zn v c c ff zc =10300475=0.16mm/z4 機床功率據資料可知,切削功率的修正系數 k mpc =1,則 P cc = 2.8kw,

24、 P ct =0.8 kw, 可知機床功率能滿足要求。(2時間根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為: tm =zc f n l2tm =16. 0300627(4+=2.75min5.切削用量及基本時間的確定 (1切削用量本工序為車端面、鉆孔 10、車孔 16、孔口倒角,加工條件為:工件材 料為 HT200, 選用 CA6140車床。刀具選擇:選擇高速鋼麻花鉆, do=10mm ,鉆 頭采用雙頭刃磨法,后角 o =120°, 45度車刀。 1鉆孔切削用量查切削用量手冊 r mm f /86. 070. 0= 36. 2<= 所以r mm f /70. 0=,按鉆 頭 強度選

25、 擇 r mm f /55. 1= 按機 床強度選擇r mm f /63. 0=,最終決定選擇機床已有的進給量 r mm f /48. 0= 經校驗 max 7085F F f <= 校驗成功。2鉆頭磨鈍標準及壽命:后刀面最大磨損限度(查切削用量手冊 為 0.50.8mm ,壽命min 60=T 。切削速度,查切削用量手冊 :r mm v c /10= 修正系數 0. 1=TV K 0. 1=MV K 0. 1=tv K5. 1=Kxv 0. 11=v K 10=apv K 故 r mm v c /15=min /7. 530914. 315100010000r x x d v n s

26、= 查切削用量手冊機床實際轉速為 min /452r n c = 故實際的切削速度 r mm n d v sc /77. 1210000=3校驗扭矩功率Nm M c 73= Nm M m 2. 144= 所以 m c M M < E c P kw P <=0. 27. 1故滿足條件,校驗成立。(2 計算工時:min 14. 07. 04521026=+=+=nf l L t m 6. 工序的切削用量及基本時間的確定 (1 切削用量本工序為鉆 32mm 孔, 刀具選用高速鋼復合鉆頭, 直徑 d=32mm, 使用切 削液1確定進給量 f由于孔徑和深度都很大,宜采用自動進給, fz=0.

27、20mm/r。 2選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度根據表 5-130,鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm ,耐用度 T=50min。 3確定切削速度 V由表 5-132, =670MPa的 HT200的加工性為 5類,根據表 5-127,進給 量 f=0.20mm/r,由表 5-131,可查得 V=17m/min, n=1082r/min。根據Z535立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速 .(2 基本時間鉆 32mm 深 45mm 的通孔,基本時間為 25s 7.工序的切削用量及基本時間的確定 (1切削用量本工序為鉆、半精鉸,精鉸 16mm 的孔。鉸刀選用 15.95的標準高速鋼 鉸刀, r 0=0,a0=

28、8°,kr=5°鉸孔擴削用量:1確定進給量 f根據參考文獻三表 2.4-3查出 f 表 =0.651.4按該表注釋取較小進給 量,按 Z525機床說明書,取 f=0.72。 2確定切削速度 v 和轉速 n根據表 2.4-20取 V 表 =14.2,切削速度的修正系數可按表 2.4-20查出, kmv=1。pr p a a -=- 故 K qpv =0.87故 V 表 =14.2×0.87×1=12.35m/minN =01000' 100012.35248.6/min 15.81v r d =表 根據 Z525機床說明書選擇 n=275r/min

29、.這時實際的鉸孔速度 V 為:V=015.8127513.65/min 10001000d nm =根據以上計算確定切削用量如下:鉆孔:d 0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸:d 0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸:d 0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min (2時間計算:1 鉆孔基本工時:T m =12l l l l nf nf+= 式中, n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm Tm =27.5550

30、.31min 4000.3+= 2 半精鉸基本工時:l1 = D d1 15.85 15 ctgkr + (1 2 = ctg 45° + (1 2 = 1.75 2.75 2 2 L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取 l1=3mm, l2=4mm, 27.5 + 3 + 4 Tm= = 0.126 min 530 × 0.5 3精鉸基本工時： l1 = D d1 15.85 15.85 ctgkr + (1 2 = ctg 45° + (1 2 = 2.77 3.77 2 2 取 l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mm 27.5 +

31、 4 + 2 Tm= = 0.185 min 275 × 0.7 8 .工序的切削用量及基本時間的確定 (1切削用量 本工序為鉆螺紋孔 6mm、 攻絲 M8-6H， 刀具選用錐柄階梯麻花鉆， 直徑 d=6mm, 以及機用絲錐。鉆床選用 Z525 立式鉆床，使用切削液。 1確定進給量 f 由于孔徑和深度都不大，宜采用手動進給。 2選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 查表得，鉆頭后到面最大磨損量為 0.6mm，耐用度 T=20min。 3確定切削速度 V 查表得， b =670MPa 的 HT200 的加工性為 5 類，進給量可取 f=0.16mm/r； 查 V=13m/min,n=1063r/m

32、in,根據 Z525 立式鉆床說明書選擇主軸實際轉 速。 (2基本時間 鉆6mm 螺紋孔，攻絲，基本時間為 45s. 9. 工序的切削用量及基本時間的確定 本工序為鉆 6mm 的孔，锪 120°倒角，選用 Z525 立式鉆床加工 (1切削用量 刀具采用高速鋼復合鉆頭，直徑 d=6mm，使用切削液。 1確定進給量 f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給 2選用鉆頭磨鈍標準及耐用度 查表得，鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm，耐用度為 15min。 3確定切削速度 V 查表得， b =670MPa 的 HT200 的加工性為 5 類，暫定進給量 f=0.16mm/r。 16 查 得 v

33、=16m/min 。 根 據 Z525 立 式 鉆 床 說 明 書 選 擇 主 軸 實 際 轉 速 n=1041r/min。 (2基本時間 鉆一個 6mm 深 8mm 的通孔，基本時間約為 6s. 最后， 將以上各工序切削用量、 工時定額的計算結果， 連同其他加工數據， 一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見附表 六夾具的選擇與設計 1.夾具的選擇。 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即 可。 2夾具的設計 （1）定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔 32mm 和端面為基準定位，側面加定 位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊。 （2

34、）切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： Fi = C F k F f f d 0zf = 1000 × 1.0 × 0.2 0.7 × 801 = 2528 N y 扭矩 T = CT d 0zt f yt k t = 0.305 × 80 0.8 × 1.0 = 1.01 × 10 6 N M F 卡緊力為 F = f = 8 .4 N 2µ 取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F=S1×S2×S3×S4×F=16.77N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節卡緊力調節裝置，即可指定可靠 的卡緊力。 （3）定位誤差分析 本