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1、FY071200 机械制造工艺与机床夹具课程设计课程设计说明书题 目： 机械制造技术 系 别： 机电学院 专 业： 09 机械电子工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 第一部分 检验、分析1检验、分极零件图2零件技术经济分析第二部分 确定零件毛坯1毛坯种类的选择：根据零件材料、结构和大小选择毛坯种类2. 毛坯余量确定第三部分 工艺路线的制定1基准的选择2各个表面加工方法3加工顺序的安排4. 详细工艺过程的制定5. 填写机械加工工艺过程卡第四部分 余量和工序尺寸的确定1. 孔和轴的余量和工序尺寸2. 平面及轴向尺寸的余量和工序尺寸第五部分 工艺装备、切削用量和工时工艺装备包括机床、刀具和夹具切削
2、用量包括：切削速度、进给量和背吃刀量第一部分 检验、分析（一） 零件的作用 分度盘英文名称：Indexing Plate 强力型分度盘分度盘是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。按其传动、分度形式可分为蜗杆副分度盘、度盘分度盘、孔盘分度盘、槽盘分度盘、端齿盘分度盘和其它分度盘(包括电感分度盘和光栅分度盘)。按其功能可分为万能分度盘、半万能分度盘、等分分度盘。按其结构形式又有立卧分度盘、可倾分度盘、悬梁分度盘。分度盘作为通用型机床附件其结构主要由夹持部分、分度定位部分、传动部分组成。分度盘主要用于铣床，也常用于钻床和平面磨床，还可放置在平台上供钳工划线用。分度盘主要有
3、通用分度头和光学分度头两类。（二） 零件的工艺性分析1) 该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。因此，锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。2) 工序安排以台阶面和110g6的外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。3) 分度盘大端面对35h6mm孔中心线有垂直度要求；外圆台阶面对110g6mm外圆轴心线有垂直度要求；110g6mm外圆与35h6mm孔有同轴度要求；410H6螺纹EQS与和39mm孔和313对110g6mm外圆轴心线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。第二部分 确定零件毛坯2.1确定毛坯 绘制毛胚图1）零件材料
4、45钢，切削加工性良好。2）分度盘100g6mm外圆与35H7mm孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。2.1.1毛坯选择 根据材料45钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。毛坯的拔模斜度5。2.1.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级 由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2）锻件重量 根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为=7.50kg。3）锻件复杂系数 对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径d
5、=110mm，高H=55mm。由公式S=7.50kg/12.0kg0.63。由此可确定该分度盘零件的复杂系数为级。4）锻件材质系数 由于该分度盘零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数为级。5）锻件分模线形状与零件表面粗糙度 根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知，该分度盘零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m 。 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2-2中。表2-2 分度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量包容体重量/kg形状复杂系数材质系数经济精度级加工方案7.311.9普通级项目/mm机械加工余量
6、/mm尺寸公差/mm备注110外圆IT8粗车-半粗车-精车2.035外圆IT10粗车-半精车2.610H6孔IT8粗车-半粗车-精车2.03的凹槽IT11粗车3.022H7孔IT8粗车-半粗车-精车2.0注：根据表2-10的表注，将此表中所有公差按1/2分配2.2 拟定分度盘工艺路线2.2.1定位基准的选择3.1.1精基准的选择根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。分度盘35h6mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工分度盘110mm外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了
7、被加工表面的垂直度和同轴度要求。在钻削均布圆周孔时采用110mm的轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。3.1.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此处选择分度盘110mm轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。2.2.2表面加工方法的确定 根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。表2-3 分度盘零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m 加工方案大端面IT80.8粗车半精车精车小端面IT103.2粗车-半精车39孔IT93.2钻铰313孔IT93.2钻铰22孔IT90.8
8、钻扩铰410孔IT130.8钻铰26孔IT93.2钻铰R1.5销孔IT712.5钻粗铰精铰弧形槽面IT133.2铣2.2.3加工阶段划分 该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。2.2.4 工序集中与分散 采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。2.2.5工序顺序的安排1）机械加工工序 遵循”先基准后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。2)热处理工序 因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件110mm外圆面和台阶面需进行
9、淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。3)辅助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。第三部分 工艺路线的制定 在综合考虑上述工序安排原则基础上，表2-4列出了分度盘的工艺路线。表2-4 分度盘工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1正火2粗车大端面C620偏刀游标卡尺3粗车大外圆C620偏刀游标卡尺4钻大端孔立式钻床Z550麻花钻游标卡尺5粗车小端面C620偏刀游标卡尺6粗车小外圆C620偏刀游标卡尺7粗车台阶面C620偏刀游标卡尺8钻21孔立式钻床Z550麻花钻卡
10、尺、塞规9中间检验塞规、百分表、卡尺等10调质处理硬度230250HB11半精车大端面C620偏刀游标卡尺12粗镗半精镗精镗卧式镗床镗刀内径千分尺、塞规13车内槽C620内槽车刀游标卡尺14半精车小外圆C620偏刀游标卡尺15半精车台阶面C620偏刀游标卡尺16车削退刀槽C620切槽刀游标卡尺17钻铰612孔立式钻床 Z550钻头复合铰刀卡尺、塞规18铣弧形槽立式铣床X51键槽铣刀游标卡尺19钻粗铰精铰10销孔立式钻床Z550麻花钻、铰刀内径千分尺20中间检验塞规、百分表、卡尺等21热处理淬硬 4045HRC淬火机等22精车小外圆C620偏刀外径千分尺23精车台阶面C620偏刀外径千分尺24钻
11、攻螺纹孔立式钻床Z550麻花钻、丝锥卡尺、塞规25钻扩孔632孔立式钻床Z550麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规26去毛刺钳工台平锉27清洗清洗机28终检塞规、百分表、卡尺等2.4工序25加工余量、工序尺寸和公差的确定1)钻孔余量=10.0mm 2)由于需要保证10圆锥形孔的尺寸要求，所以不能继续使用麻花钻进行扩孔，而采用多次扩孔的方法达到32mm孔的尺寸要求。 查表2.5-48（机械加工工艺手册 李洪）可得扩孔工步余量：=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=1.0mm。3)查表1-
12、20可确定各工序尺寸的加工经济精度等级分别为：IT12、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11。根据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：0.15mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.16mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔：mm：扩孔：mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm。2.5 切削用量、时间定额的计算
13、 由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具强度允许的情况下，选择较大的切削用量和进给量。2.5.1切削用量的计算1)钻孔工步 背吃刀量的确定 取=10.0mm。 进给量的确定 由表5-21，选取该工步的每转进给量 f=0.2mm/r。 切削速度的计算 由表5-21，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度v可取为20m/min。由公式（5-1) n=1000v/ d可求得该工序钻头转速n=636.9r/min，参照表4-9所列Z550立式钻床主轴转速，取转速n=735r/min。再将此转速带入公式（5-1），可求出该工序的实际切削速度v= nd/1000=23.1m/min。2)扩钻工步
14、 扩孔工步分13次进行，切削速度可根据公式n=1000v/ d和v= nd/1000确定。 第一次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1163.1r/min 取n=996r/min v= nd/100036.00m/min 第二次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min n=1000v/ d1028.9r/min 取n=996r/min v= nd/100040.66m/min 第三次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.6mm/r 切削速度 取v=42m/min
15、n=1000v/ d955.4r/min 取n=996r/min v= nd/100045.35m/min 第四次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d796.2r/min 取n=735r/min v= nd/100036.93m/min 第五次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=40m/min n=1000v/ d727.9r/min 取n=735r/min v= nd/100040.39m/min 第六次扩孔 背吃刀量 =1.5mm 进给量 f=0.7mm/r 切削速度 取v=43
16、m/min n=1000v/ d720.8r/min 取n=735r/min v= nd/100043.85m/min 第七次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d697.6r/min 取n=735r/min v= nd/100048.47m/min 第八次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=0.8mm/r 切削速度 取v=46m/min n=1000v/ d639.9r/min 取n=500r/min v= nd/100036.11m/min 第九次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=0.8mm/r 切削速度
17、 取v=45m/min n=1000v/ d573.2r/min 取n=500r/min v= nd/100039.25m/min 第十次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d530.9r/min 取n=500r/min v= nd/100042.39m/min 第十一次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=45m/min n=1000v/ d494.2r/min 取n=500r/min v= nd/100045.53m/min 第十二次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=1.0m
18、m/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d482.8r/min 取n=500r/min v= nd/100048.67m/min 第十三次扩孔 背吃刀量 =2.0mm 进给量 f=1.0mm/r 切削速度 取v=47m/min n=1000v/ d467.8r/min 取n=500r/min v= nd/100050.24m/min2.5.2时间定额的计算1)基本时间的计算1 钻孔工步 根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式=L/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）；+1mm5.4mm；=0；f=0.2mm/r；n=735r/min。将上述结果代入公式，则该工步
19、的基本时间=（20mm+5.4mm+0)/(0.2mm/r735r/min)0.17min=10.38s。2 扩孔工步 根据表5-41，扩孔的基本时间可由公式=L/fn=(+)fn求得。式中=20mm；=+（12）+1mm+1mm；=0；由此可得扩孔各工步的基本时间=（21+）/fn。由于在通过分度装置钻均布圆周孔的过程中，切削用量、切削速度均不变，且不需装卸工件，所以看成复合工步。 复合工步2：= (21+0.31.5)/(0.6996）60.215min=12.90s 复合工步3：=（21+0.31.5）/(0.6996) 60.215min=12.90s 复合工步4：= (21+0.31
20、.5）/(0.6996）60.215min=12.90s 复合工步5：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 复合工步6：=（21+0.31.5）/(0.7735）60.250min=15.01s 复合工步7：= (21+031.5)/(0.7735）60.250min=15.01s 复合工步8：= (21+0.32.0）/(0.8735) 60.0.221min=13.26s 复合工步9：=（21+0.32.0）/(0.8500) 60.324min=19.44s 复合工步10：= (21+0.32.0)/(0.8500）60.324min=19.44s
21、复合工步11：= (21+032.0)/(1.0500）60.259min=15.54s 复合工步12：= (21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 复合工步13：=（21+0.32.0）/(1.0500) 60.259min=15.54s 复合工步14：= (21+0.32.0)/(1.0500）60.259min=15.54s2)辅助时间的计算1 钻孔工步 =(0.150.20),此处取=0.20=0.2010.38s2.08s。2 扩孔工步 复合工步2：=0.20=0.2012.90s2.58s 复合工步3：=0.20=0.2012.90s2.58s 复
22、合工步4：=0.20=0.2012.90s2.58s 复合工步5：=0.20=0.2015.01s3.00s 复合工步6：=0.20=0.2015.01s3.00s 复合工步7：=0.20=0.2015.01s3.00s 复合工步8：=0.20=0.2013.26s2.65s 复合工步9：=0.20=0.2019.44s3.89s 复合工步10：=0.20=0.2019.44s3.89s 复合工步11：=0.20=0.2015.54s3.11s 复合工步12：=0.20=0.2015.54s3.11s 复合工步13：=0.20=0.2015.54s3.11s 复合工步14：=0.20=0.20
23、15.54s3.11s3)其他时间的计算1 钻孔工步 除了作业时间（基本时间与辅助时间）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备时间与终结时间。由于分度盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的2%4%，此处取3%，则各工序的其他时间(+)可按关系式（3%+3%)x(+)计算。该工步的其他时间：(+)=6%x（10.38+2.08）0.75s。2 扩孔工步 复合工步2：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 复合工步3：(+)=6%x（12.90s+2.
24、58s）0.93s 复合工步4：(+)=6%x（12.90s+2.58s）0.93s 复合工步5：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 复合工步6：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 复合工步7：(+)=6%x（15.01s+3.00s）1.08s 复合工步8：(+)=6%x（13.26s+2.65s）0.95s 复合工步9：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 复合工步10：(+)=6%x（19.44s+3.89s）1.40s 复合工步11：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 复合工步12：(+)=6%x（15.54s+3.
25、11s）1.12s 复合工步13：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s 复合工步14：(+)=6%x（15.54s+3.11s）1.12s4)单件时间的计算1 钻孔工步 =10.38+2.08+0.75=29.26s2 扩孔工步 复合工步2：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 复合工步3：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 复合工步4：=12.90s+2.58s+0.93s=16.41s 复合工步5：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 复合工步6：=15.01s+3.00s+1.08s=19.09s 复合工步7：=15.01
26、s+3.00s+1.08s=19.09s 复合工步8：=13.26s+2.65s+0.95s=16.86s 复合工步9：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 复合工步10：=19.44s+3.89s+1.40s=24.73s 复合工步11：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 复合工步12：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 复合工步13：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 复合工步14：=15.54s+3.11s+1.12s=19.77s 因此，工序23的单间时间为10个复合工步的时间之和，即=29.26s+16.41s+1
27、6.41s+16.41s+19.09s+19.09s+19.09s+16.86s+24.73s+24.73s+19.77s+19.77s+19.77s+19.77s=281.16s3 方案综合评价与结论3.1方案评价1) 机械加工工艺规程的制定较为合理。2) 632mm孔加工夹具设计的定位方案合理，通过分度装置可以实现在一次装夹中不断加工6个表面。但当分度装置在工作负荷较大时，容易产生振动，迫使定位销受力变形，而影响加工精度。所以，应当设计锁紧机构，以防止分度盘松动。3) 分度回转体与夹具体的连接不稳固，可以通过改善二者结构形式解决这一问题。4) 钻模板与底板铸成一体的夹具体结构虽然有助于提高
28、刚度，但是增加了铸造和加工难度。5) 此零件适合于采用组合机床（夹具：浮动钻模板），进行加工，以提高生产效率。3.2结论 本设计方案基本达到课程设计的要求，但仍然有许多需要改进之处。4 体会与展望4.1体会1) 对知识的掌握不够准确，操作不够熟练。2) 作课程设计的正确态度：一是认真, 二是快。4.2展望 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。参考文献1陈国香，机械制造与模具制造工艺学，情话大学出版社，2006.52李彩霞，机械精度设计与检测技术，上海交通大学出版社，2006.13黄健求，机械制造技术基础，机械工业出版社，2005.114陈宏钧，实用金属切削手册，机械工业出版社，2005.95杨峻峰，机床及夹具，清华大学出版社，2005.36方子良，机械制造技术基础，上海交通大学出版社，2005.1 7王伯平，互换性与测量技术基础，机械工业出版社，2004.48武良臣，敏捷夹具设计理论及应用，煤炭工业出版社，2003.9 9孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，冶金工业出版社，2002.1210杨叔子，机械加工工艺师手册，机械工业出版社，2001.811秦宝荣，机床夹具设计，中国建材工业出版社，1998.2第 17 页 共 17 页