机械工程类毕业论文.doc

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1、 机械产品工艺设计课程设计说明书题 目 粗铣支架平面专用夹具设计 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 0992 班学生姓名 曾理杰 学号 200902010516（34） 指导教师 杨 毅 倪 小 丹 完成日期 2012年1月5日 机械工程学院 二一一年十二月目 录 任务书2 序言3 设计目的41 零件的工艺分析5 1.1确定生产类型5 1.2 技术条件分析 52 毛坯的选择6 2.1 确定毛坯的成形方法6 2.2 铸件结构工艺性分析6 2.3 铸造工艺参数的确定63 机械加工工艺过程7 3.1 定位基准的选择7 3.2 零件各表面的加工方案7 3.2.1平面加工7 3.2.2 孔加

2、工7 3.2.3 槽加工8 3.3零件加工工艺路线 8 3.4零件加工工艺过程卡 94机械加工工序设计9 4.1选择加工设备、刀具、夹具和量具9 4.2零件加工工序卡105 指定工序的专用夹具的设计 10 5.1 定位基准的选择10 5.2 夹紧方案的确定10 5.3 对刀及导向装置11零件图、毛坯图、装配图、夹具体、机械加工工艺过程卡、工序卡12-17心得体会 18参考文献 20机械产品制造工艺设计任务书设计题目： 设计支架的加工工艺规程及专用夹具设计内容及要求：1.绘制气门摇臂轴支座零件毛坯合图一张（A4）2.设计支座零件的加工工艺规程 编制零件加工的工艺规程过程卡一张（A4） 指定工序的

3、工序卡一张（A4）3.设计指定工序的夹具 夹具装配图一张（A3） 夹具体零件图一张（A3）4.设计说明书一份序 言 机械制造装备设计课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。其设计其目的在于：1巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；2加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；3树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；4通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺

4、方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力 就我个人而言，我希望通过这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、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。 由于个人能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。夹具课程设计说明书设计目的 现代机械制造工艺

5、设计是机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。 本次课程设计内容包括 1对零件的分析。 2整个零件的机械加工工艺过程卡。 一张 3所设计夹具对应工序的机械加工工序卡。 一张 4绘

6、制零件的毛坯图。 一张 5设计某工序的夹具一套，绘出总装图。 一张 6夹具体零件图。 一张 7编写设计说明书。 一份时间安排：第14项 1周；第5 项 1.5周；第67项 0.5周；总共三周。 1 零件的工艺分析 1.1确定生产类型 生产类型为中批生产。 1.2 技术条件分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。同时，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： 1. 45

7、mm94mm的支架底面（A面），根据零件的总体加工特性，其为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为Ra1.6，需要经过精加工才能达到精度要求，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来； 2.40外圆的右端面（B面）以及另一40外圆的上端面，粗糙度均为Ra3.2； 3.32以及18H7的内孔，此为零件重要加工孔，粗糙度要求分别为Ra6.3和Ra1.6.然后是油槽的加工； 4.27H7的光孔及M101.5的螺纹孔的加工；光孔内壁的粗糙度要求为Ra1.6； 5.管螺纹密封孔，M6普通螺纹孔的加工； 6.10H8孔的加工，粗糙度要求为Ra1.6，之后加工4-9沉钻15深8的沉头孔，至于销孔装配

8、时再加工。 通过上面零件的分析可知，45mm94mm底面和40右以及C面端面的表面粗糙度要求都比较高，因此都需要精加工或半精加工来达到要求，而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以先加工出这三个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 2 毛坯的选择 2.1 确定毛坯的成形方法 支架零件材料为HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由

9、于零件生产类型为成批，中批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。由于零件上孔都较小，且都有严格的表面精度要求，故都不铸出，留待后续机械加工反而经济实用。2.2 铸件结构工艺性分析该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足支架使用要求。2.3 铸造工艺参数的确定2.31加工余量的确定按手工砂型铸造，灰铸铁查金属工艺学课程设计表1-11，查得加工余量等级为，转查表1-12，零件尺寸小于100mm，尺寸公差为13级，加工余量等级为H，得A面加工余量为2.5mm，B面和

10、C面的加工余量都为3mm。详见附图（毛坯图） 3 机械加工工艺过程 3.1 定位基准的选择 粗基准选择：对一般的支架类零件来说，以平面作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，该支架以平面作为粗基准。 精基准选择：精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为

11、使基准统一，选择45mm94mm的下底面作为精基准。3.2 支架架各表面的加工方案 3.2.1平面加工 1）支架底面的加工 表面粗糙度为Ra1.6，用来作为精基准，可采用粗铣、半精铣、精铣的加工方法。 2）40外圆右端面（B）加工 表面粗糙度为Ra3.2，可采用粗铣后半精铣即可达到要求。 3）40外圆上端面（C）加工 表面粗糙度为Ra6.3，粗铣再半精铣即可。 3.2.2 孔加工 由于支架孔的尺寸都小于35mm，因此铸造时都不予铸出。 1）横向孔的加工与纵向孔的加工精度为IT7，要求最高，可采用钻、扩、铰的加工方法。其中有阶梯孔需要用锪钻，保证台阶面的粗糙度要求。 2）32孔及18H7的加工

12、需先钻的小孔，后钻32的孔，由于精度要求为IT8，采用钻、扩、铰的加工方法。 3）25H7孔及M201.5的螺纹孔的加工 需先钻17的小孔，后钻25的孔，由于精度要求为IT8，采用钻、扩、铰的加工方法。 4）G1/4 n 管螺纹的加工 采用钻、铰、攻丝的加工方法即可。 4）M6螺纹孔的加工 采用钻、铰、攻丝的加工方法即可。 5）油孔的加工 采用钻、导角的加工方法即可。 7）4-9沉钻15深8沉头孔的加工 采用钻、锪的加工方法。 3.2.3 槽加工 1）油槽的加工 可以采用特制的拉刀拉削油槽。3.3零件工艺路线的制定 以上各加工表面的加工方案确定后，按照“先面后孔”“先粗后精”和“基面导前”的加

13、工原则，并考虑到零件是中批量生产，将零件的机械加工工艺路线安排如下：工序1 铸造工序2 时效处理工序3 粗铣A面工序4 半精铣A面工序5精铣A面工序6 粗铣B面工序7 半精铣B面工序8 粗铣C面工序9 半精铣C面工序10 钻扩18H7孔 锪32孔 铰18H7孔工序11 插削油槽R1.51.2深工序12 钻M201.5的螺纹底孔 扩25H7的孔，铰25H7孔工序13倒斜角120 攻M201.5的螺纹工序14 钻G1/4 n 管螺纹底孔 攻螺纹工序15 钻M6螺纹底孔 攻螺纹工序16 钻4孔 扩铰至10H7孔工序17 钻4-9孔 锪13.5沉孔，深8工序18 去毛刺工序19 检验各部尺寸、精度工序

14、20 入库3.4 零件机械加工工艺过程卡详见后附表（一）。 4粗铣C端面（平行于底面A面）加工工序设计4.1选择加工设备、刀具、夹具和量具 铣C面时，选择X52K立式铣床。铣刀依据资料,刀具选用锥柄锥柄立式铣刀，直径d=100mm,Z=4。由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.2mm，选用分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.02mm，显然满足要求。由于零件外形不规则，使用铣床专用夹具。用粗糙度样板检验底面粗糙度。粗铣C面时的切削用量 (1)背吃刀量=2mm (2)每齿进给量=0.140.24mm/z 取=0.18mm/

15、z （3）确定刀具寿命 z=4 铣刀寿命为180min （4）选择切削速度和每分进给量 =98m/min n=322r/min =490r/min =1.0修正后 =98=98/min =490=490mm/min转速 n= =312r/min按X53k立式铣床技术参数，取n=322r/min =475r/min实际切削速度和进给量 v=94.2m/min =0.39mm/z 4.2零件加工工序卡 详见后附表（二） 5指定工序专用夹具设计 粗铣40端面C端面（平行于底面A面）5.1.定位装置 出于定位简单和快速的考虑，工件以底面A面定位就足够满足加工要求。不过由于粗铣圆柱端面C面时，圆柱悬空，

16、受力不均匀，稳定性差，为了防止加工时零件变形或者损坏，因此在圆柱下设计一个辅助支承，用来提高支架装夹刚度和稳定性。 1） 下支撑板尺寸长宽高=164mm150mm15mm2） 辅助支承的位置 距离大底板两边缘分别是62.5mm和42mm，具体请参阅夹具体零件图的尺寸标注。5.2.夹紧装置 因为是中批生产，翻转V形盖板，单边快速夹紧。夹紧力方向原则：（1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则：（1） 夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位

17、移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本设计方案选用V形盖板夹紧，一边旋转，单边夹紧。本方案的优点：（1） 夹具简单，容易加工；（2） 采用盖板夹紧，夹紧操作安全方便；（3） 使用一边旋转，单边夹紧，使得夹紧速度快，夹紧行程短，可以极大的提高生产效率。5.3对刀及导向装置对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具跟工件间的

18、相对位置，防止加工过程中刀具的偏斜。本设计方案中的对刀块与塞尺就是为了引导铣刀而设置的导向装置。（专用夹具及夹具体零件图见附带图） 心得体会不知不觉中，为期三周的机械产品工艺工装课程设计已经接近尾声，在这三周中，我们遇到很多问题，我们烦恼过，困惑过，迷茫过，甚至想过放弃，但在老师的指导下，我们最终坚持了下来。由于我们这个课程设计安排在了最后三周，我们都想着放假回家过年，心里也常有急躁不安，最开始想在三两天内完成任务后赶紧回家，不过在真正接触它以后才知道夹具设计并不是我们想象的那么简单，要想设计出一个合格甚至优秀的专用夹具是需要付出很多努力才行的。老师把任务分配下来以后，完美开始分组执行，我们组

19、是设计一个支架的加工工艺。因此我们开始讨论，并查询很多相关资料，上网、跑图书馆等。终于把加工工艺过程卡和毛坯图做出来了并得到了老师的认可。接下来每人分了一道工序，开始设计专用夹具。我是负责设计粗铣C面的专用夹具。于是我开始一次一次的尝试自己的想法，但是因为以前没有真正自己设计过专用夹具，对很多东西都不太懂，所以碰壁很多。当在好不容易想出了一个夹具并画出来，老师却说不行的时候，心里真不是滋味儿，但我没有气馁，而是认真听取老师的意见，尽可能的把自己设计的夹具改得完美。经过了老师一遍又一遍的指导和我自己一遍又一遍的修改，我终于设计出一个合格的铣床专用夹具，并且此夹具具有很多优点，操作很简单，夹紧迅速

20、，效率极高，如果用于生产加工，可以极大提高生产效率。虽然这个夹具可能不是最完美的，但是在我心里它是最好的，因为它包含了我的智慧和努力。在这次课程设计过程中，我觉得最值得我高兴的并不是我按时或者提前完成了任务，因为我发现任务只是一个结果，然而最宝贵的却是经过，过程会让我学到和懂得很多东西。在这过程中我查过很多资料，不断尝试，正是这些经历，让我学到了很多书本上面没有学到的知识，并且增强了我查阅资料的能力和电脑绘图的能力。而且我也发现了团队的重要性，大家互相帮助，很多困难都能迎刃而解。你不会的东西总有人会，只要多问，收获一定不小。我觉得我作为未来机械方面的一名卓越工程师，我应该不断提升自我，不断学习

21、，不断创新，用自己的智慧为社会做出更大的贡献。另外，三周的课程设计，指导老师每天坚持来给我们指导，在这寒冷的冬天，老师早早来到办公室等着我们去询问。别人我不清楚，我只知道光我一个人就去求助了老师好多次。几十个人下来，老师一天到晚就忙着帮我们解决问题，甚至连热水都没时间喝。在这里我衷心的谢谢我们的指导老师杨老师和倪老师！老师，你们辛苦了，谢谢你们！ 参考文献1 陈宏均机械加工工艺设计员手册北京：机械工业出版社2009.12 倪小丹、杨继荣等机械制造技术基础北京：清华大学出版社2007.33 胡凤兰互换性与技术测量基础北京：高等教育出版社2005.24 上海柴油机厂工艺设备研究所金属切削机床夹具设计手册北京：机械工业出版社1984.125 陈家芳实用金属切削加工工艺手册上海：上海科学技术出版社2005.16 李益民 机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社2003.17 艾 兴等切削用量简明手册（第三版）北京：机械工业出版社2003.18 薛源利主编：机床夹具设计：机械工业出版社：2000年9 孙巳德主编：机床夹具图册：机械工业出版社：1983年10 韩荣第、周明、孙玉洁主编：金属切削原理与刀具：哈尔滨工业大学出版社：2003年