吊环轴_课程设计论文.doc

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1、课程设计说明书机械制造技术基础课程设计说 明 书课题名称： 吊 环 轴 学生姓名： 学号： 专 业： 机械制造及其自动化 班级： 成 绩： 指导教师签字： 2013年12月21日机械制造工艺课程设计任务书设计题目：设计“吊环轴”零件机械加工工艺规程（大批量）设计要求：1、未注圆角R23.2、铸件不得有沙眼、疏松等缺陷。3、热处理、调质，硬度1825HRC4、材料：HT200 原始材料：1、被加工零件的零件图 1张2、 生产类型:（中批或大批大量生产）设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（1张）； 3、绘制毛坯图（1张）； 4、编写工艺过程卡片（1张）和工序卡片（6张）； 5、课程设计说明

2、书（1份）摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。吊环轴加工工艺规程及其钻扩38孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计

3、中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。吊环轴的加工工艺规程及其钻扩38孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地

4、解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师批评指正。目 录 设计任务及要求.1 摘要.2 序言.3 目录.4 1零件的分析.5 1.1零件的作用.5 1.2零件的工艺分析.5 1.3确定生产类型.6 1.4确定毛坯.6 2工艺规程设计.7 2.1选择定位基准.7 2.2制定工艺路线.7

5、 2.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定.8 2.4确定切削用量及时间定额.93专用夹具的设计.15 3.1问题提出.15 3.2定位基准的选择.15 3.3钻削力和夹紧力的计算.15 3.4定位误差分析.15 3.5夹具设计及简要操作说明.16总结.17致谢.18参考文献.191 零件的分析1.1：零件的作用吊环轴的作用待查，零件图如下1.2： 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是吊环轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、轴30 d1以及与此轴相垂直的38 D1的孔。2、大头半圆轴R40 d2。3、吊环

6、轴底面T1、和T2,T3,T4,T5,T6,T7.轴的端面T4、大头半圆轴面d2，轴d1的中心线与孔D1中心线的垂直度误差为0.05mm，轴d1的中心线与下端面T1的平行度度误差为0.05mm。由上面分析可知，可以粗加工吊环轴的下端面T1，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此吊环轴零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。1.3：确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是 1Kg/个，查电子版机械加工工艺设计手册，可确定该 生产类型为大批生产，所以初步确定工

7、艺安排为：加工过程划分阶段；工序；加工设备。 1.4： 确定毛坯1、确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批量生产，故选择砂型铸件及其造型坯。查电子版机械加工工艺设计手册选用铸件尺寸公差等级为CT-12。2、 确定铸件加工余量及形状：查电子版机械加工工艺设计手册，选用加工余量为MA-H级，并查表确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说 明T125H3单侧加工D138H1孔降一级单侧加工T225H3单侧加工T333H1单侧加工T433H3单侧加工d

8、 130H1单侧加工3、绘制铸件毛坯图2、工艺规程设计2.1 选择定位基准：（1）粗基准的选择：以吊环轴下端面(T1)为粗基准和另一个面(T3)为粗基准。（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的孔的内圆面(38)D1和轴的右端面(T3)为定位精基准。（3）辅助基准的选择：T22.2 制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用 。1 工艺路线方案一工序一 钻、扩，铰 38孔工序二 粗铣T1平面工序三 粗铣T2平面工序四 粗车，半精车，

9、精车30 轴，工序五 粗铣T3平面工序六 粗铣，半精铣T4平面工序七 检查，工序八 入库。上面的工序加工不太合理，因为与先面后孔原则不符，加工孔时应先面后孔这样容易满足加工要求。所以应该先铣要钻孔平面。2工艺路线方案二工序一 粗铣T1平面。工序二 粗铣T2平面。工序三 钻、扩，铰 38孔工序四 粗车，半精车，精车30 轴，工序五 粗铣T3平面工序六 粗铣，半精铣T4平面工序七 检查，工序八 入库。 上面工序可以适合大多数生产，根据以上两种加工路线，查机械制造工艺学,最后的加工路线确定如下 铸造 （砂型机器造型，铸造公差等级CT8级） 时效 （消除内应力）涂漆 （防止生锈）工序一 粗铣T1平面，

10、以38孔为粗基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；工序二 粗铣T2平面，以T1为精基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；工序三 钻、扩、粗铰38孔D 1，以T1为精基准，采用Z5125A钻床、钻模板和专用钻床夹具；工序四 粗车、半精车 30 轴d 1，以T1,D1为精基准，采用CA6140车床加专用车夹具；工序五 粗铣T3平面，以T1，D1为精基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；工序六 粗铣、半精铣T4平面，以T3为精基准，采用X53K立式铣床加专用铣夹具；工序七 去毛刺；工序八 质检入库。2.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:2.3.1 圆柱表面工序尺寸 （精度等级查机械制造工艺学p

11、155表4-8，公差查互换性与测量技术p39表3-2，加工余量查切削加工简明实用手册） 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大30轴铸件3CT11粗车2IT1112.511.2半精车1IT106.311.238孔钻孔8IT1212.57.879扩孔1.4IT106.31.13161.43粗铰0.1IT83.20.0880.2242.3.2平面工序尺寸工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸工序余量最小最大0T1、T2铸件3.5233CT12332.21粗铣T12.225IT

12、110.094.42粗铣T22.225IT110.94.43粗铣T3平面2.233IT110.2784.114粗铣T4平面2.233IT112.092.315半精铣T4平面0.733IT90.390.5272.4 确定切削用量及时间定额工序一 以38孔为粗基准，粗铣38孔下端面。1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣38孔下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角

13、o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.9查得，当d0=27.2mm，Z=12，时，各修正系数为：。切削速度计算公式为： （2-1）其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速：

14、。根据X53铣床的说明书选择,因此，实际进给量和每分钟进给量为：校验机床功率 根据切削用量简明手册表3.23，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率。0故校验合格。最终确定 5）计算基本工时tmL/ Vf=(25+3)/6.44=3.9min。-工序二 粗铣38孔上端面，以T1为定位基准1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣25孔上下端面。机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=

15、80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min4）计算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=(25+3)/6.44=3.9min。工序三 以38孔下端面为精基准

16、，钻、扩、粗铰38孔，孔的精度达到IT8。 1. 选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=36.5mm，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量由do=36.5mm,查2表5 按钻头 按机床强度查1表10.1-2选择最终决定选择机床已有的进给量 （2）耐用度查2表9T=4500s=75min （3）n=50-2000r/min 取n=1000r/min. （4）检验机床扭矩及功率查切削用量简明手册表2.20，当f0.26, do=27.2mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故查机床使用说明书得查切削用量简明手册表2.23,钻头消功率

17、：查机床使用说明书。由于，故切削用量可用，即： 背吃刀量 均为 2mm.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和粗铰的切削用量如下：扩钻：选高速钢扩孔钻 粗铰孔：选高速钢铰刀 T= +=0.116该工序单位加工时间为0.116min工序四 粗车、半精车 30 轴d 1，以T1,D1为精基准 1. 选择钻头 选择高速钢车刀，粗车时do=32m。选择CA6140车床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量 查2表5车刀进给量 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择CA6140车床已有的进给量

18、（2）计算工时粗车 半精车：选高速钢铰刀 T = 0.046+0.026=0.072工序五 粗铣T3平面，以T1，D1为精基准机床： X53立式铣床。刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o0后角o15，副后角o=10，刀齿斜角s=15,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。2. 切削用量计算切削速度 按2表14， V=1.84n=7.32=6.445）计算基本工时tmL/ Vf=（33+2)/6.44=5.43s工序六 粗铣

19、、半精铣T4平面，以T3为精基准1. 选择机床刀具 选择立式铣床X53K硬质合金钢Yab端铣刀2. 切削用量查2表5 f=0.140.24mm/rT=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min n=732r/min （4）检验机床扭矩及功率查切削用量简明手册表2.20，当f0.26, do=35mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故查机床使用说明书得查切削用量简明手册表2.23,钻头消耗功率：查机床使用说明书。由于，故切削用量可用，即：3. 计算工时 半精铣 3、 专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需计专用的夹具。有老师分配的任务，

20、我被要求设计 钻、扩，铰 38孔的夹具，选用机床：组合机床3.1、问题提出本夹具主要用来钻、扩，铰 38的孔，因为钻38外圆本身没有什么精度要求，因此以提高生产效率为主。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、。3.2 定位基准的选择我们已已经加工好的30轴作为定位基准，采用一个同心孔加本身具有的对应大端面定位，右大端面限制5个自由度，最后一个方向的自由度我们采用一个V型块定位，这样空间的6个自由度都已经限制完了，我们就可以开始加工工件了。3.3钻削力和夹紧力的计算查表得 圆周力： 径向力： 轴向力：其中：查机床夹具手册相应表知 ，由上得：Fc=725N，Fp=459N

21、，Ff=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用螺纹套与首轮的作用：作用力：F=70N，夹紧力：W0=4680N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。满足加工要求。3.4:定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和1定位销，孔与轴间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在组合机床上加工，所以工件右轴与夹具上的定位孔保持固定接触。此时可求出轴心在接触点与孔中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为轴心。工序尺寸方

22、向与固定接触点和孔中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位面，一孔，工件始终靠近端面的一面，而V型块会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件在V型块的一方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.5夹具设计及简要操作说明 本工件采用右端面和轴定位，用V型块压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合打批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求装配图附图如下 总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将

23、理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在

24、选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年