机械工艺及夹具设计设计说明书.docx
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机械工艺及夹具设计设计说明书
机械工艺加工及夹具设计
报告
班级：
12
学号：
21
姓名：
日期：
设计说明
本次设计是在我们学完了关于机械零件加工的所有基础课程之后所进行的，这是我们在毕业设计之前对所学各门课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，也因此，他在我们大学四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望可以通过这次的课程设计，让自己的所学能够运用到实践之中，对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，并从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的经济建设打下一个良好的的基础。
由于能力所限，设计尚有不足之处，恳请老师给予指教。
一·零件分析
1·零件的作用
这是CA6140机床输出轴的零件图，材料为45钢，由锻件加工而成，技术要求：
1调制处理HBS200，245钢。
零件的作用：
一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。
ö80mm孔与动力源（电动机主轴等）配合起定心作用，用10-ö20mm销将动力传至该轴，再由ö55mm处通过键将动力输出。
2·零件的工艺分析
基准A为孔75的中心轴，基准B为60的中心轴，基准C为55的中心轴，基准D为孔80的中心轴，轴55，孔80及轴60的外表面以A-B为基准的跳动度为0.04，键槽以轴55的中心线为基准的对称度为0.08，孔20以80内孔面为基准的位置度为0.05.一次加工完成
轴左端面粗糙度为2.5宜用铣床轴面粗糙度为12.5宜用车床。
键槽侧面与端面2粗糙度为3.2宜用铣床。
二·工艺规程的设计
1毛坯的制造形式：
零件材料为45号钢。
零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
锻造时应安排人工调质处理200HBS。
2基准的选择
•粗基准的选择：
1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2保证定位准确、夹紧可靠。
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和ö55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。
•精基准的选择
加工输出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。
选定A面面积较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。
利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。
3·制定工艺路线
由于生产类型为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。
除此之外，还应降低生产成本。
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
Ra/um
加工方案
ö55外圆柱表面
IT6
12.5
粗车-半精车-精车
ö60外圆柱面
IT6
12.5
粗车-半精车-精车
ö60外圆柱面
IT6
12.5
粗车-半精车-精车
ö75外圆柱面
IT6
12.5
粗车-半精车-精车
ö50内圆柱面
自由公差
12.5
粗铣
ö80孔
IT7
3.2
钻孔-车孔-铰孔
ö104孔
自由公差
12.5
钻孔-车孔
ö20通孔
IT7
3.2
钻孔-铰孔
Ö8斜孔
IT7
12.5
钻孔
左端面
自由公差
2.5
粗车
右端面
IT6
3.2
粗车-精车
键槽
IT9
3.2
粗铣-精铣
倒角
自由公差
12.5
（1）工艺路线方案一：
工序1：
铣削铣端面打中心孔
工序2：
车削粗车外轮廓
工序3：
钻削大端面钻$50孔
工序4：
钻削大端面打中心孔
工序5：
镗孔粗镗&80&104孔
工序6：
精镗&80孔孔口倒角1x45
工序7：
扩孔钻铰孔10-&20孔孔口倒角1x45
工序8：
钻削钻2-&8孔
工序9：
车削精车各台阶面倒角1x45
工序10：
钳工画键槽加工线
工序11：
铣削铣键槽
工序12：
终检
（2）工艺路线二
工序1：
铣削铣两端面打中心孔
工序2：
车削粗车外轮廓
工序3：
钻削大端面钻$50孔
工序4：
钻削大端面打中心孔
工序5：
镗孔粗镗&80&104孔
工序6:
车削精车各台阶面倒角1x45
工序7:
精镗&80孔孔口倒角1x45
工序8：
扩孔钻铰孔10-&20孔孔口倒角1x45
工序9：
钻削钻2-&8孔
工序10：
钳工画键槽加工线
工序11：
铣削铣键槽
工序12：
终检
（3）工艺路线的比较与分析
上述两个工艺方案的区别在于：
方案一是先精加工作为基准D的ö80内孔，然后以此为基准精加工台阶面；方案二正好相反，先加工台阶面然后以台阶面中心轴为基准精加工ö80内孔。
经比较可见，先加工台阶面外圆，再以外圆定位加工ö80内孔，这时的精度容易保证，并且定位以及装夹都比较方便，故采用方案一作为此次的最终加工方案。
以上工序详细过程见机械加工过程综合卡片
4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
输出轴的材料为45号钢,硬度HBS200生产类型为大批量生产，采用合模模锻毛坯。
该锻件的尺寸公差等级为IT7-13级。
加工精度要求高的地方，例如：
粗，h10,IT9-IT10（6.3-3.2）；精，h8IT7-IT8,（1.6-0.8）。
（1）根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量4mm，因此为圆柱所以保留加工余量为8mm。
加工余量表
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
ö80+0.042/+0.012
75mm
G
5mm
ö65+0.023/+0.003
65mm
G
5mm
ö60+0.065/+0.045
60mm
G
10mm
ö55+0.023/+0.003
55mm
G
15mm
197
197mm
H
3mm
（2）根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸总结如下：
1）外圆柱面ö55（毛坯17.1ö70）
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车1.0IT6ö551.6
半精车1.1IT10ö563.2
粗车15IT12ö57.96.3
2）外圆柱面ö60（毛坯12.1ö70）
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车1.0IT6ö601.6
半精车1.1IT10ö613.2
粗车10IT12ö62.96.3
3）外圆柱面ö65（毛坯7.5ö70）
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车1.0IT6ö651.6
半精车1.1IT10ö663.2
粗车5IT12ö67.96.3
4）外圆柱面ö75（毛坯7.5ö80）
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车1.0IT6ö751.6
半精车1.1IT10ö763.2
粗车5IT12ö77.96.3
5）加工通孔ö20
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
铰10IT7ö201.6
扩9.9IT9ö19.83.2
钻9IT12ö186.3
6）加工键槽
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精铣IT9ö161.6
粗铣IT12ö123.2
•由于毛坯的各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量都是名义上的加工余量。
实际上，加工余量有最大和最小之分。
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。
输出轴锻件毛坯图如下图
确定切削用量及基本工时
粗车外圆进给量查表结果
粗车外圆
Ap（mm）
F（mm/r）
V（mm/r）
ö75
5
0.5
38
ö65
5
0.5
38
ö60
5
0.5
38
ö55
3
0.4
44
半精车外圆ö75
3
0.7
31
ö65
3
0.7
31
ö60
3
0.7
31
ö55
3
0.7
31
精车外圆ö75
3
0.4
44
ö65
3
0.4
44
ö60
3
0.4
44
ö55
3
0.4
44
工序1:
车削车端面打中心孔
工序2：
车削粗车外轮廓
计算切削用量
以f为进给量ap为深度v是速度
粗车外圆ö75时同上可得：
38=∏×75n→n≈115
∴取n=126∴v=3.14×75×126=29mm/r
粗车外圆ö65时38=3.14×65n→n≈186
∴取n=126∴v=3.14×65×126=25mm/r
粗车外圆ö60时38=3.14×60n→n≈201
∴取n=287∴v=3.14×60×287=54mm/r
粗车外圆ö55时44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287∴v=3.14×55×287=49mm/r
工序3：
钻削大端面钻$50孔
计算切削用量
镗孔ö50ö80+0.042/+0.012ö104
粗镗时ap=2.75v=0.4m/sf=0.2mm/r
N=1000v/∏d
∴n1=1000×24/3.14×50r/m=152r/min
∴n2=1000×24/3.14×80r/m=95r/min
∴n3=1000×24/3.14×104r/m=75r/min
工序6：
精镗&80孔孔口倒角1x45
计算切削用量
精镗ö80+0.042/0.0ap=2.05v=1.2m/sf=0.12mm/r
∴n=1000×72/3.14×80r/m=286r/min
ö80+0.042/0.012时ap=0.25v=1.8m/sf=0.05mm/r
∴n=1000×108/3.14×80r/m=429r/min
工序7：
扩孔钻铰孔10-&20孔孔口倒角1x45
计算切削用量
钻孔10-ö20-0.019/-0.042：
通过计算可得
粗钻n=1000r/minf=0.3mm/rv=24m/minap=3.5mm/r
扩孔n=630r/minf=0.3mm/rv=15.6m/minap=0.45mm/r
铰孔n=1000r/minf=0.3mm/rv=15.8m/minap=0.05mm/r
工序9：
车削精车各台阶面倒角1×45
计算切削用量
半精加工外圆ö75时31=3.14×75n→n≈131
∴取n=126∴v=3.14×75×126=29mm/r
半精加工外圆ö65时31=3.14×65n→n≈151
∴取n=126∴v=3.14×65×126=25mm/r
半精加工外圆ö60时31=3.14×60n→n≈164
∴取n=126∴v=3.14×60×126=23mm/r
半精加工外圆ö55时31=3.14×55n→n≈179
∴取n=126∴v=3.14×55×126=21mm/r
精加工外圆ö75时44=3.14×75n→n≈186
∴取n=126∴v=3.14×75×126=29mm/r
精加工外圆ö65时44=3.14×65n→n≈215
∴取n=215∴v=3.14×65×215=43mm/r
精加工外圆ö60时44=3.14×60n→n≈233
∴取n=287∴v=3.14×60×287=54mm/r
精加工外圆ö55时44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287∴v=3.14×55×287=49mm/r
专用夹具设计
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。
经过与指导教师协商，决定设计第11道工序——工序11：
铣削铣键槽的专用夹具。
本夹具将采用立式铣床。
问题提出
本夹具主要用来铣ø55圆柱上的键槽，这个键槽对于ø55的外缘面及对于中心轴线的对称度都有一定的要求。
因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高加工质量和劳动生产率。
夹具设计
1定位基准的选择。
由零件图得知，键槽有对称度的要求，所以键槽的设计基准为ø55的中心轴线。
为使定位误差为零，应该选择以圆柱外圆定位。
2切削力及夹紧力的计算。
查表可知，因为夹具的夹紧力与切削方向相反，实际所需要夹紧力F夹与切削力F之间的关系
F夹=KF
式中K为安全系数，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3
当前面的计算可知
F夹=KF=3×2616=7848N
查表，从强度考虑，因为一个M10的螺栓能承受3924N的许用夹紧力，所以用M10的螺栓完全能满足强度要求。
但是从夹具的刚度及整体结构的对称性考虑，这里选用M16的螺栓。
定位误差的分析
个人小结
本次的《机械制造工艺》课程设计，使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并能结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（输出轴）的工艺规程的能力和学到了夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，培养了我的熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步培养了我的识图、制图、图表和编写技术文件等基本技能，提高了我的思考、解决问题以及创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
在这次设计中我遇到不少难以解决的问题，比如：
夹具的设计问题、CAD的绘图问题以及说明书的编写问题。
通过对这些问题的认识，我知道自己的一些薄弱环节；也通过解决这些问题，我更进一步的对所学专业知识的巩固加深。
而这些问题让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。
书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。
所谓“温故而知新”，在这些知识的基础上还明白了许多课本所未涉及的知识，令人振奋！
在这三周里，通过老师的细心指导，在同学的积极帮助和我的不懈努力下，我完成了这个重要的课程设计。
本次的课程设计，老师要求得很严格，很感谢老师对我们辛勤的辅导，也感谢帮助我的同学们。
目录
第一章项目基本情况3
一、项目情况说明3
二、可行性研究的依据5
第二章项目建设的必要性与可行性8
一、项目建设背景8
二、项目建设的必要性9
三、项目建设的可行性14
第三章市场供求分析及预测17
一、项目区生猪养殖和养殖粪污的利用现状17
二、禽畜粪污产量、沼气及沼肥产量调查与分析18
三、项目产品市场前景分析20
第四章项目承担单位的基本情况21
一、养殖场概况21
二、资产状况21
三、经营状况21
第五章项目地点选择分析23
一、选址原则23
二、项目选点23
三、项目区建设条件24
第六章工艺技术方案分析27
一、污水处理模式的选择27
二、处理工艺的选择29
三、项目工艺流程31
四、主要技术参数35
五、主要设备选型39
第七章项目建设目标40
一、项目建设目标40
二、项目建设规模40
第八章项目建设内容42
一、建安工程42
二、仪器设备46
第九章投资估算和资金筹措48
一、投资估算的范围48
二、投资估算的依据48
三、投资估算49
四、资金使用计划54
五、资金筹措54
第十章建设期限和实施进度安排55
一、项目建设期限55
二、项目实施进度安排55
第十一章土地、规划和环保57
一、土地与规划57
二、环境保护57
三、安全防护60
第十二章项目组织管理与运行63
一、项目建设组织管理63
二、项目建成后运行管理66
三、项目运行费用67
第十三章效益分析与风险评价69
一、经济效益分析69
二、项目风险评价72
三、生态效益75
四、社会效益76
五、附表77
第十四章招标方案78
一、编制依据78
二、招标范围78
三、招标方式78
四、招标组织形式79
有关证明材料及附件81
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