机械制造课程设计刘涛.doc

1、 萍乡高专机械制造课程设计说 明 书学 院： 机电 班 级： 09机械二班 完 成 人：姓 名： 刘涛 学 号：09352085 姓 名： 何晓慧 学 号：09352086 姓 名：江从有 学 号： 姓 名： 学 号： 指导教师： 何萍 2011年月日目录摘要21 引言22 课程设计的目的23 零件的分析33.1分析零件的作用及技术要求33.2分析零件的主要加工表面33.3分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性43.4画零件图44选择毛坯的制造方式45机械加工工艺路线55.1制定加工工艺路线55.2选择定位基准65.3必要工序尺寸的计算6 5.3.1支承孔的工序尺寸及公差计算6 5.3.2底面

2、A的工序尺寸及公差计算8 5.3.3其他加工面的加工余量的确定95.4选择机床及对应夹具、量具、刃具105.4.1选择机床10 5.4.2选择夹具10 5.4.3选择刃具10 5.4.4选择刃具115.5确定切削用量116夹具的设计15参考文献44设计套筒座的机械加工工艺规程及工艺装备摘要：本次课程设计的课题是套筒座的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，主要的设计内容包括套筒座的毛坯图，零件图，夹具装配图及装配图上的两个零件图，还有工艺过程卡片和工序卡各一张。首先是设计机械加工工艺规程，然后是机械加工工序设计，最后是机床夹具的设计。1 引言 机械制造技术基础是机械类专业的一门主干专业基础课，内容

3、覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使学生对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，机械制造技术基础课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。2 课程设计的目的本课程设计是重要的实践教学环节之一。是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的。学生通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题能力的初步培养,另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。通过该课程

4、设计，应在下述各方面得到锻炼：1具有制定工艺规程的初步能力。能综合运用机械制造技术基础和其他课程的基本理论和方法，正确的制定一个零件的机械加工工艺规程。2具有设计专用夹具的初步能力，提高结构设计能力。3结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法，正确的进行工艺计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、夹紧力等。4进一步提高查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。5通过设计的全过程，学会进行工艺设计的程序和方法，培养独立思考和独立工作的能力。3 零件的分析3.1 分析零件的作用及技术要求 套筒座顾名思义就是支承套筒的作用，起定位、夹紧套筒的作用。技术要求有套筒座的圆角

5、为R3-R5，倒角1.5，套筒支承孔是重要表面，所以其精度要求很高。而加工套筒支承孔需要底面作精基准，所以底面的粗糙度也有很高的要求。底面的6个螺栓孔上表面也有表面粗糙度的要求，还有套筒支承孔自身有个圆柱度要求。具体的要求是：套筒支承孔对底面的平行度为0.01；套筒支承孔的圆柱度是0.01；套筒支承孔内表面粗糙度R值为1.6；底面的表面粗糙度要求是R值为1.6；底面6个螺栓孔上表面粗糙度要求是R值为1.6；还有套筒支承孔两断面表面粗糙度是R值为6.3；顶面螺纹孔上表面粗糙度要求是R值为12.5。3.2 分析零件的主要加工表面套筒座的主要加工表面是套筒支承孔和底面、支承孔两端面。因为这是与其他零

6、件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的影响。套筒支承孔的内表面必须要有足够的粗糙度才能保证零件的加工要求同时必须相对于底面又要有很高的平行度，因为支承孔的轴线与底面的定位有很大的关系。同时底面要有足够的粗糙度才能保证与支承孔轴线的平行度。支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的要求高，能达到6.3就可以了。3.3 分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性本零件的主要作用是支承作用，根据零件的复杂程度，我们选择铸造制作毛坯。选择HT250，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优。需要进行人工时效处理，即将铸件重新加热到530-620C，经长时间保温（2-6h），利用塑性变形降低应力，

7、然后在炉内缓慢冷却至200C以下出炉空冷。经时效退火后可消除90%以上的内应力。该零件的机械加工工艺性我觉得很好，因为其结构工艺性良好，需要精加工的内孔相对于不加工的内孔有台阶，便于退刀。另外还有2个加强筋。重要加工面都有技术要求，符合使用性能。3.4画零件图见附页4 选择毛坯的制造方式 根据生产纲领的要求，本零件是中批、大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，我们选择毛坯的制造方式为铸造。锻造难达到这样的形状要求，生产成本也较高。铸造可以大批量生产，成本较低，能够造出这样零件形状复杂的铸件。根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编）

8、 零件材料为HT250钢，采用金属型铸造，精度可达到3.210，因此毛坯的加工余量比较小。5 机械加工工艺路线5.1制定加工工艺路线方案一：工序10：以70mm处外圆及端面定位，粗铣底面A；工序20：以粗铣后的底面A为定位基准，粗铣底面孔平面及上面的螺纹孔面；工序30：以70mm处外圆及底面A定位，粗铣支承孔右端面及底面的右端面；工序40：以粗加工的圆70mm处外圆及底面A定位，粗铣支承孔左边端面；工序50：以粗加工的底面A定位，第一次钻螺纹孔5mm和底面孔9.8mm；工序60：以粗加工的底面A和工艺孔作为精基准，粗镗支承孔；工序70：以70mm圆及两端面定位，半精铣底面A；工序80：以半精铣

9、的底面A定位，半精镗支承孔；工序90：以粗加工的70mm及两端面定位精铣底面A至尺寸；工序100：以精铣后的底面A定位，精铣底面螺栓孔；工序110：精镗孔50H7至尺寸并倒角；工序120：以精加工后的底面A定位，攻螺纹M6及扩孔10.5并倒角；工序130：检验入库。方案二：工序10：粗铣套筒座底面A；工序20：粗铣6个20及2个12凸台端面到尺寸；工序30：粗铣套筒座的左右端面到尺寸；工序40：粗镗50H7的孔；工序50：半精铣套筒座底面；工序60：半精镗50H7的孔；工序70：精铣套筒座底面到尺寸；工序80：精镗50H7的孔到尺寸并倒角；工序90：钻6个10.5孔到尺寸并倒角；工序100：钻

10、攻2个M6的螺纹并倒角；工序110：检验入库。方案对比：方案一和方案二的第10、20工序都体现了工序集中，操作方便。方案一的相比于方案二加工两端面更为具体详细，因为两端面应该是不同工序，必须重新定位夹紧。方案一在粗镗之前进行了钻孔，而方案二在最后才进行钻孔、扩孔、攻螺纹。这样可能会影响之前已经加工好的表面。原则上也是不允许的。方案一做到了先面后孔、先粗后精。因为该零件是大批大量生产，考虑工厂的具体条件等因素，如设备、工、夹、量具等，故选择法案一。从方案一可以看出粗加工有粗铣底面A、粗铣底面孔平面及上面的螺纹孔面、粗铣支承孔右端面及底面的右端面、粗铣支承孔左边端面、钻螺纹孔5mm和底面孔9.8m

11、m、粗镗支承孔。半精加工有半精铣底面A、半精镗支承孔。精加工有精铣底面A、精镗底面螺栓孔、精镗孔50H7至尺寸并倒角、攻螺纹M6及扩孔10.5并倒角。5.2选择定位基准 粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是粗铣底面A，我们选择70的两端面作为粗基准，然后以加工后的底面A为精基准加工几个孔的上表面及70的两个端面和底面A的右端面。再以底面A和工艺孔为精基准加工支承孔，这样就可以达到技术要求。所以粗基准就是70的两端面，精基准就是底面A和几个工艺孔。所以我们加工都是先加工精基准。5.3必要工序尺寸的计算套筒座的支承孔和底面A是重要的表面下面我们进行工序尺寸的计算。5.3.1支承孔的工序尺寸及

12、公差计算支承孔孔径50H7，表面粗糙度为1.6，加工方案为粗镗、半精镗、磨削，下面求解各道工序尺寸及公差。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下。精镗加工余量=0.3mm(见课程设计手册表5-40) 半精镗加工余量=0.8mm(见课程设计手册表5-39)粗镗加工余量=4mm(见课程设计手册表5-39)毛坯总余量=各工序余量之和=（0.3+0.8+4）mm=5.1mm（2）计算各工序尺寸的基本尺寸磨削后孔径应达到图样规定尺寸，因此磨削工序尺寸即图样上的尺寸=mm（设计尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次为半精镗=（50-0.3）mm=49.7mm粗镗=(49.7-0.8)mm=48.9

13、mm毛坯=（48.9-4）mm=44.9mm（3）确定各道工序尺寸的公差及其偏差。 工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关“机械制造技术基础”教材中各种加工方法的经济加工精度表或参阅机械制造技术基础课程设计图2-9进行选择。 精镗前半精镗取IT10级，查表得=0.10mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)粗镗取IT12级，查表得=0.25mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)毛坯公差取自毛坯图，这里查阅机械零件工艺性手册（GB/T 6414-1999），取=2mm。（4）工序尺寸偏差按“入体原则”标注精镗：mm半精镗：mm粗镗：mm毛坯孔：mm为了清楚起见，把上述计算结

14、果汇于表5-1中。 表5-1 孔的工序尺寸及公差的计算 mm工序名称工序间双边余量工序达到的公差工序尺寸及公差精镗0.3IT9半精镗0.8IT10粗镗4IT12毛坯孔-mm5.3.2底面A的工序尺寸及公差计算底面A经过了粗铣、半精铣和磨削。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下精铣加工余量=0.5mm(见课程设计手册表5-52)半精铣加工余量=1.3mm(见课程设计手册表5-51)粗铣加工余量=2mm(见课程设计手册表5-49)毛坯总余量=各工序余量之和=（0.5+1.3+2）mm=3.8mm（2）计算各工序尺寸的基本尺寸。精铣平面后应该达到规定的尺寸，因此磨削工序尺寸即是图样上

15、的尺寸，表面粗糙度1.6，磨削能达到的等级取H=mm。其他各工序基本尺寸依次为半精铣H=（10+0.5）mm=10.5mm粗铣H=（10.5+1.3）mm=11.8mm毛坯H=（11.8+2）mm=13.8mm（3）确定各工序尺寸的公差及其偏差。工序尺寸的公差按各加工方法所能达到的经济精度确定，查阅相关“机械制造技术基础”教材中各种加工方法的经济加工精度表或参阅机械制造技术基础课程设计图2-10进行选择。精铣前半精铣去IT11级，查表得T=0.25mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)粗铣取IT12，查表得T=0.4mm(机械制造技术基础课程设计表3-4)毛坯公差取自毛坯图，这里查阅机械零件

16、工艺性手册（GB/T 6414-1999），取=2mm。 (4)工序尺寸偏差的标注精铣：mm半精铣：mm 粗铣：mm毛坯：mm为了清楚起见，把上述计算结果汇于表5-2中。 表5-2 底面的工序尺寸及公差的计算 mm工序名称工序间余量工序达到的公差工序尺寸及公差精铣0.5IT8半精铣1.3IT11粗铣2IT12毛坯-mmmm5.3.3其他加工面的加工余量的确定具体可以根据相应的表查出结果如下粗铣底面工艺孔凸台平面（1.0mm）及螺纹上表面（1.0mm）。粗铣支承孔的两个端面及底面右端面（3mm）根据以上数据可以画出零件的毛坯图，见附页（见图纸1）。5.4选择机床及对应夹具、量具、刃具。5.4.1

17、选择机床 （1）工序10、20、30、40、70是铣削加工，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，根据工件尺寸选用X5020A立式铣床。（机械制造技术基础课程设计表5-5）（2）工序50、120是钻孔、扩孔、攻螺纹。根据工件尺寸可以选用Z5125A型立式钻床。（机械制造技术基础课程设计表5-6）（3）工序60、80是粗镗，半精镗，根据工件尺寸可以选用T618型卧式镗床。（机械制造技术基础课程设计表5-9）5.4.2选择夹具 除粗镗、半精镗及精镗支承孔需要用专用夹具外，其他的都可以用通用夹具。5.4.3选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和

18、形状特点，参考本书有关资料，选择如下。（1）加工底面及孔凸台平面时可用分度值0.01mm的螺旋测微器。（2）选择加工孔用量具。50H7mm孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗至mm，半精镗mm。 粗镗孔mm，公差等级为ITl2，选择测量范围30mm-60mm的内径千分尺即可。 半精镗孔mm，公差等级为IT10，选择测量范围30mm-60mm的内径千分尺即可。 精镗孔mm，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（GB/T 6322-1986)。（3）选择加工轴向尺寸所用量具可以选用0.05的游标卡尺进行测量。其他的可以选用通用量具。5.4.4

19、选择刃具 （1）铣削底面、孔凸台表面时，选用高速钢镶齿圆柱铣刀，直径D=80（2）镗孔时选用机夹单刃镗刀（3）钻孔mm时，选用直柄麻花钻，直径mm。（4）钻孔mm时，选用直柄麻花钻，直径mm。（5）攻螺纹时用M6的螺纹刀。（6）扩孔mm时，用直径是的高速钢锥柄扩孔钻。5.5 确定切削用量工序10 粗铣（1）确定切削用量a确定背吃刀量粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面A的加工余量为2mm，选择背吃刀量。b确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择每齿进给量为0.2mm/z. c选取切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表5-72

20、，选择切削速度。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。（3）确顶机床主轴转速 。工序70 半精铣（1）确定切削用量a确定背吃刀量半精铣时，背吃刀量一般为0.52mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.3mm。b确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择每齿进给量为0.3mm/z. c选取切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择切削速度。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为0.5mm，

21、由表9。4-7查得刀具的耐用度。（3）确顶机床主轴转速 。工序90 精铣（1）确定切削用量a确定背吃刀量精铣时，精铣时一般为0.11mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.5mm。b确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择每齿进给量为0.12mm/z. c选取切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择切削速度。（2）确定铣刀的磨钝标准及耐用度根据机械加工工艺手册表9.4-6，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度。（3）确顶机床主轴转速 。工序60 粗镗（1）确定切削用量a 确定背吃用量粗镗时，为提高效率，

22、一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为4mm，选择背吃刀量b 确定进给量和切削速度c 根据机械制造技术基础课程设计表5-69，选择进给量为0.5mm/r 切削速度为0.5m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（3）确认机床主轴转速d工序80 半精镗（1）确定切削用量a 确定背吃用量半精镗时，半精镗时一般为0.51.5mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.8mm。b确定进给量和切削速度c根据机械制造技术基础课程设计表5-69，选择进给量为0.5mm/r

23、 切削速度为0.45m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（3）确认机床主轴转速工序100 精镗（1）确定切削用量a 确定背吃用量取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.3mm。b确定进给量和切削速度c根据机械制造技术基础课程设计表5-69，选择进给量为0.3mm/r 切削速度为0.4m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。（3）确认机床主轴转速工序50钻孔（1） 确定切削用量 a. 确定背吃刀量 因为第一次钻孔的加工余量为

24、9.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=9.8mm。 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表5-64，选择进给量f为0.5mm/r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s（3）确定铰刀的磨钝标准及耐用度根据机械制造技术基础课程设计表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。6.夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件曲柄时，需要设计专用夹具。机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工

25、位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。本夹具是工序钻孔10H9而设计的专用夹具，加工曲柄零件小孔的夹具，根据课程设计任务要求中的设计内容设计钻床，需要设计加工小孔10H9的钻床夹具一套。6.1确定定位方案，选择定位元件 每道工序的定位方案需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。见机械制造技术基础课程设计表得：加工平面上的通孔必须限制的自由度是X、Y方向的移动自由度和转动自由度；内孔为工件定位基准，短心轴限制X、Y的移动自由度；长心轴限制Y、X的移动自由度和转动自由度。结合本零件的实际情况，考虑工件的加工结构，可

26、以采用“一面两销”的定位方式。采用mm和mm的孔作为两销的位置，而以的端面作为主要定位面加工H9。本工序要求保证的位置精度主要是小孔距离打孔的距离为，根据基准重合的原则，选择大孔为主要的定位基准，零件图上规定的定位基准是恰当的，定位元件选择长销，限制四个自由度，一个小断面限制一个自由度，和一个活动V型块，限制一个自由度，从而实现6个自由度的全面定位6.2确定导向装置本工序小头10H9，加工要求比较高，采用一次装夹完成钻，粗膛，半精镗，精镗四个工步的加工，故此夹具选用快换钻套作为导向元件，相应的机床上采用快换夹头。6.3确定夹紧机构针对成批生产的工艺特征，此夹具选用螺旋夹紧机构压夹工件，在定位销

27、商直接做出一段螺杆。装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定位销上，接着向右移动V型块使之于工件小头外围相靠实现定位，然后工件与螺母之间插上开口垫圈，拧紧螺母压紧工件。6.4确定其他装置为减小工件加工时的变形，保证加工时工艺系统的刚度，靠近工件的加工部位增加辅助支撑，设计活动V型块的矩形导向和螺杆驱动装置。6.5设计夹具体夹具体的设置应该综合考虑，使各个部分通过夹具体能够有机的联系在一起，形成一个整体 。在考虑夹具与机床的连接，因为在立式钻床上使用。夹具安装在工作台上直接用钻套找正，并用压板固定。故只需在夹具体上留出压板位置即可，不需要专门的夹具与机床的单位连接元件。钻模板、矩形导轨和夹具体

28、一起用四根螺栓和2跟销子定位。夹具体上表面与其他的元件接触部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底面设计成同时可以接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。参考文献1孟少农. 机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，1991.2蔡兰. 机械零件工艺性手册M. 北京：机械工业出版社，1995.3皱青. 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，2004.4黄如林. 金属加工工艺及工装设计M. 北京：化学工业出版社，2006.5王先菱. 机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，2007.6 崇凯. 机械制造技术基础课程设计指南M. 北京：机械工业出版社，2007.17