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1、辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：张力装置底架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计班级：机械09-3班姓名：学 号： 0907100323指导教师：完成日期：2012年6月24日任 务 书一、设计题目:张力装置底架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料(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）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为
2、夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该生设计的
3、过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 。全套图纸，加153893706综合评定成绩： 指导教师日期摘要本次机械加工工艺规程及工艺装备设计的目的是为了结合本学期的学习，更深入地学习机械制造技术基础，以及对大学以来所学知识的检验与运用。本次设计的是张力装置底架，首先了解张力装置底架的作用，进行零件工艺分析；然后根据该零件的技术要求和生产类型确定了毛坯的种类和制造方法，接下来确定机械加工余量、毛坯的尺寸并绘制毛坯图；再后根据定位基准先确定精基准后确定粗基准；最后拟定张力装置底架的工艺路线，制定该零件的加紧方案，画出夹具体装配图，拆出夹具体的零件图。经过定位
4、误差分析和夹紧力的计算，均符合该零件的加工要求；加工的工序也满足机械加工工序原则。所以，得出结论，所设计的该零件的机械加工工艺规程及工艺装备均符合设计意图。关键词：张力装置底架 机械加工工艺规程 工艺装备 工艺路线 夹具设计AbstractThe machining process planning and process equipment design is to combine the semester study, more in-depth study of the mechanical manufacturing technology, checking and applying
5、the knowledge that we has mastered.The design of the tension device chassis, First understand the role of the tension device chassis parts process analysis; determine the rough types and manufacturing methods according to the technical requirements of parts and production type, then determine the ma
6、chining allowance, the size of the blank and draw a rough diagram; again after determined according to the locating datum to determine the fine benchmark crude benchmark; the finalization of the process route of the tension device chassis, and the development of the parts to intensify programs to dr
7、aw the folder assembly drawing, the dissolution of a folder specific parts diagram.After positioning error analysis and the calculation of the clamping force, are in line with the part of the processing requirements; processing processes to meet the principle of machining processes.Therefore, conclu
8、ded that the design of the part machining process specification and process equipment are in line with the design intent.Keywords: tension device chassis, machining process planning, process equipment, process line, fixture design.目 录一零件的工艺分析11.1 零件作用分析11.2张力装置底架的技术要求11.3零件的工艺分析：21.4 零件的生产类型2二工艺规程设计
9、32.1 毛坯的种类和制造方法32.2 毛坯的尺寸和公差32.2.1 公差等级32.2.2 公差带的位置32.2.3 要求的机械加工余量32.2.4 张力装置底架铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量32.2.5 绘制张力装置底架铸造毛坯简图42.3 拟定工艺路线42.3.1 选择定位基准42.3.2 表面加工方法的确定52.3.3 加工阶段的划分52.3.4工序的集中与分散62.3.5 工序顺序的安排62.3.6确定工艺路线6三2-10H8孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定8四2-10H8孔的切削用量的计算94.1 切削用量的计算94.2 时间定额的计算94.2.1 基本时间tj的计算94.2.2
10、辅助时间tf的计算104.2.3 其他时间的计算104.2.4 单件时间tdj的计算10五夹具设计115.1 提出问题115.2 设计思想115.3 夹具设计125.3.1 定位分析125.3.2 钻套设计135.3.3 切削力及夹紧力的计算135.3.4 夹具操作说明13六 设计体会15参考文献16一零件的工艺分析1.1 零件作用分析：张力装置底架的主要作用是固定张力装置，保证张力装置有足够的支撑力，缓冲张力装置在工作是产生的冲击力。零件图见图1-11.2张力装置底架的技术要求：表1-1 张力装置底架零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度/m形位公差/mm90*26端
11、面14.99215.0180.027 IT8Ra6.3m12mm上下两端面11.99112.0090.018 IT7Ra6.3m13mm上下两端面12.99113.0090.018 IT7Ra6.3m2-10孔1010.0220.022 IT8Ra6.3m9mm梯形槽8.989.020.04 IT10Ra12.5m9-60v型槽8.4898.5110.022 IT8Ra6.3m2-M8螺纹孔7.98580.015 IT7Ra3.2m图1-1 零件图1.3零件的工艺分析：由图知，其材料为HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性。分析可得，12mm上、下两端面，90*25端面以及1
12、3mm的上、下端面均要求切削加工，12mm和13慢慢端面在垂直方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了各个端面的接触刚度；10以及M8的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，保证加工精度。14*9的方孔在定位时可沿一个方向调节，防止过定位；此外。该零件表面加工精度较低，主要加工表面的精度相对其他表面高一些，不过可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件工艺性较好。1.4 零件的生产类型该零件属于轻型零件，中批或大批生产，则定Q=5000台/年，m=1件/台，a%=3%，b%=5%,由参考文献(2)知零件的年生产纲领N=Qm(1+a%)(1+b%
13、)=5000*1*1.03*1.05=5408 件/年二工艺规程设计2.1 毛坯的种类和制造方法由于该底架在工作过程中主要起支撑、固定作用，为吸收张力装置产生的振动和冲击，毛坯采用灰口铸铁HT200，该零件的轮廓尺寸不大，中、大批量生产类型，为提高生产率和铸件的铸造精度，宜采用机器造型砂型铸造的方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。2.2 毛坯的尺寸和公差2.2.1 公差等级由参考文献(3)表2-1得灰铸铁砂型铸造、机器造型的CT为812，取CT为102.2.2 公差带的位置公差带相对于基本尺寸对称分布，由参考文献(3)表2-3得铸件各处的尺寸公差。2.2.3 要求的机械加工余量由表参考文献(3)
14、2-5查得灰铸铁砂型铸造、机器造型的机械加工余量等级为EG，取等级F。2.2.4 张力装置底架铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表2-1 铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm12mm上端面2.20.5（-0.25+0.25）12mm下端面2.20.5（-0.25+0.25）90*26端面2.20.5（-0.25+0.25）13mm上端面2.20.5（-0.25+0.25）13mm下端面2.20.5（-0.25+0.25）2.2.5 绘制张力装置底架铸造毛坯简图图2-1 铸造毛坯简图2.3 拟定工艺路线2.3.1 选择定位基准定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确
15、定精基准，再确定粗基准。精基准的选择:根据该底架零件的技术要求和装配要求，选择底架12mm上端面、13mm上端面和90*26端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。90*26端面是设计基准，选用其作精基准定位加工2-10孔和9-60v型槽，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用90*26端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为在该方向的尺寸多以该端面作为设计基准；另外，由于底架的刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作为在刚度较大部位的原则，夹紧
16、力作用点不能在零件下端。选用12mm、13mm上端面作精基准，夹紧力可作用在13mm下端面上，夹紧稳定可靠。粗基准的选择:作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。该零件选择90*26端面，12mm和13mm共同的下端面作粗基准。采用90*26端面定位加工2-10孔和9-60v型槽可以保证垂直度；采用12mm和13mm共同的下端面作粗基准加工上端面，可以为后续工序准备好精基准。2.3.2 表面加工方法的确定根据底架零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度以及技术要求，确定加工件各表面的加工方法，如下表表2-2 各表面加工方法加工表面/mm尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案备注
17、12mm上端面IT76.3粗铣半精铣表1-812mm下端面IT76.3粗铣半精铣表1-890*26端面IT86.3粗铣半精铣表1-813mm上端面IT76.3粗铣半精铣表1-813mm下端面IT76.3粗铣半精铣表1-82-10孔IT86.3钻粗铰精铰表1-79-60v型槽IT86.3精铣表1-82-M8螺纹孔IT73.2钻丝锥攻螺纹表1-109mm梯形槽IT1012.5粗铣表1-82.3.3 加工阶段的划分该底架加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工和半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（12mm上端面、13mm上端面和90*26端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保
18、证其他加工表面的精度要求；然后粗铣12mm下端面、13mm下端面、2-10孔和2-M8螺纹孔的钻孔、9-60v型槽和梯形槽的粗铣。在半精加工阶段，完成2-10孔的粗、精铰、2-M8螺纹孔的攻丝、9-60v型槽的半精铣。2.3.4工序的集中与分散该零件选用工序集中原则安排底架的加工工序。该底架的生产类型为中、大批量生产，可以采用专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则是工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.5 工序顺序的安排机械加工工序（参考文献(2)）（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准1
19、2mm上端面、13mm上端面和90*26端面。（2）遵循“先主后次”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面12mm上端面、13mm上端面和90*26端面，后加工次要表面12mm下端面、13mm下端面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工精基准和粗基准端面，再加工2-10孔和2-M8螺纹孔综上所述，该底架的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面的半精加工和次要表面加工。2.3.6确定工艺路线表2-3 工艺路线工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣90*26端面立式铣床X51高速钢立铣刀、专用夹具游标卡尺2粗铣12mm上、下端面
20、和13mm上、下端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、专用夹具游标卡尺3半精铣90*26端面立式铣床X51高速钢立铣刀、专用夹具游标卡尺4半精铣12mm上、下端面和13mm上、下端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、专用夹具游标卡尺5钻、粗铰、精铰10孔立式钻床Z525直柄麻花钻、直柄机用铰刀、专用夹具内径千分尺6粗铣整个槽立式铣床X51高速钢立铣刀、专用夹具游标卡尺7精铣9-60v型槽立式铣床X51高速钢立铣刀、专用夹具游标卡尺8钻、丝锥内攻螺纹M8立式钻床Z525直柄麻花钻、丝锥、专用夹具19去毛刺钳工台平锉10中检塞规、百分表、卡尺等11热处理淬火机等12磨削90*26端面、12mm上、下两
21、端面和13mm上、下端面磨床M7120A砂轮游标卡尺13清洗清洗机14终检塞规、百分表、卡尺等三2-10H8孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定由参考文献(3)表2-28可查得，精铰余量Z精铰=0.04mm；粗铰余量Z粗铰=0.16mm；钻孔余量Z钻=9.8mm。查表1-20可依次确定各工序的加工精度等级为，精铰：IT8；粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：精铰：0.022mm；粗铰：0.058mm；钻：0.15mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：10 0+0.022；粗铰：9.96+0.058 0；钻孔：9.8 0+0
22、.15。四2-10H8孔的切削用量的计算4.1 切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=4.9mm。2）进给量的确定 由参考文献(3)表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.15mm/r。 3）切削速度的计算 由表5-22，选取该工步的切削速度v=18m/min，n=vd=180.0098*3.14=585r/min，查表4-9取n=680r/min，得实际v=nd/1000=20.9m/mm。（2）粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取ap=0.08mm。2）进给量的确定 由表5-27，选取该工步的每转进给量f=0.5mm/r。3）切削速度的计算 由表5-27，选取该工步的切削速
23、度v=2m/min，n=vd=20.00995*3.14=64r/min，查表4-9取n=97r/min，得实际v=nd/1000=3m/mm。（3）精铰工步1）背吃刀量的确定取ap=0.02mm。2）进给量的确定 由表5-26，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3）切削速度的计算 由表5-26，选取该工步的切削速度v=4m/min，n=vd=40.01*3.14=127.4r/min，查表4-9取n=140r/min，得实际v=nd/1000=4.4m/mm。4.2 时间定额的计算4.2.1 基本时间tj的计算（1）钻孔工步 根据参考文献(3)表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj=
24、L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l=12mm；l2=1mm；l1=D2cotkr+（12）=9.82*cot54+1mm=4.5mm；f=0.15mm/r；n=680r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（20mm+4.5mm+1mm）/（0.15mm/r*680r/min）=0.172min=10.3s。（2）粗铰工步 根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.08mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=12mm；f=0.5mm/r；n
25、=97r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（20mm+0.37mm+15mm）/（0.5mm/r*97r/min）=1.56min=33.6s。（3）精铰工步 根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.02mm的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；而l=12mm；f=0.3mm/r；n=140r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（12mm+0.19mm+13mm）/（0.3mm/r*140r/min）=0.6min=36s。4.2.2
26、辅助时间tf的计算根据第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（0.150.2）tj，取tf=0.15tj，则各工步的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：tf=0.15*10.3s=1.55s粗铰工步的辅助时间：tf=0.15*33.6s=5.04s精铰工步的辅助时间：tf=0.15*36s=5.4s4.2.3 其他时间的计算钻孔工步的其他时间：tb+tx=6%*（10.3s+1.55s）=0.71s粗铰工步的其他时间：tb+tx=6%*（33.6s+5.04s）=2.32s精铰工步的其他时间：tb+tx=6%*（36s+5.4s）=2.48s4.2.4 单件时间tdj的
27、计算钻孔工步tdj钻=10.3s+1.55s+0.71s=12.56s粗铰工步tdj粗铰=33.6s+5.04s+2.32s=40.96s精铰工步tdj精铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s因此，工序5的单间时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=12.56s+40.96s+43.88s=97.4s五夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从
28、而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。5.1 提出问题（1）怎样限制零件的自由度；两个支撑板组成一个面限制3个自由度，两个支撑钉组成的支撑板限制2个自由度，一个支撑钉限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理：便于装卸。5.2 设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对10孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT8
29、，表面粗糙度Ra6.3，需要精铰才能满足其精度要求。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。夹具体装配图见图5-1。图5-1 夹具体装配图5.3 夹具设计5.3.1 定位分析（1）定位基准的选择定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工10孔时，采用12mm和13mm共同所组成的下端面和90*26端面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面（两个高度不等的支撑板组成）、两个支撑钉以及一个支撑钉，因为该定位元件的定位基准90*26端面和12mm和13mm共同所组成的下端面，所以
30、基准重合b=0；在水平方向和垂直方向上没有基准不重合误差；在高度方向上，由于工件在垂直面内存在最大转角误差db。所以，定位误差d=db，即存在基准位移误差。由参考文献(3)知db=arctanTHg+THzL=arctan0.01*291=0.0126mmd=db=0.0126mm0.053mm=0.0167mm 所以此方案的定位误差满足要求，方案可行。5.3.2 钻套设计考虑到该零件的中批生产，以及加工孔所需的工步（钻、粗铰、精铰）故选快换钻套，以提高加工效率。（1）钻套高度H根据参考文献(3)表9-13，H=(1.251.5)*(h+l)=1.4*(5+12)=23.8mm；查表9-10，
31、选得d=10mm,D=15mm,H=16mm（2）排屑间隙h根据表9-13，h=(0.30.7)d=0.5d=0.5*10=5mm（3）钻套螺钉根据所选钻套，选钻套为：d为M6,l1=4mm5.3.3 切削力及夹紧力的计算刀具：10的麻花钻。钻孔切削力：查机床夹具设计手册表1-2-7，得钻削力计算公式：Ff=419DfYFcKp=419*6*0.3*1.03=776.8 N 取Kp=（200190）0.6=1.03钻孔夹紧力：查参考文献(7)表1-2-13 得Wo=2500 N查参考文献(7)表1-2-14，夹紧力计算公式：Wk=WolL0=2500*2037*0.9=1216.22 N 取0
32、=0.9Wk1.5Ff=776.8 N故此夹具可以安全工作。5.3.4 夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过12mm和13mm上端面和90*26端面为定位基准，在支撑钉、平面实现完全定位，采用手动螺旋移动压板夹紧机构夹紧工件。定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用支撑钉。如装配图所示，加工后将钻模板抬起，然后松开移动压板的螺母，移开压板，拿起工件；再将未加工的新工件放好，紧贴下面的支撑板和3个支撑钉表面，移动压板至工件，拧紧螺母（即加紧工件），放下钻模板即可加工。六 设计体会为期三周的课程设计终于在紧张的节奏中接近尾声，
33、通过这三个星期的学习，我们在老师的修改与指导下，完成了夹具的设计。这三周，是我不断学习不断提高的三周，是我查漏补缺受益匪浅的三周，可以说它是繁忙的，但更是充实的。通过这三个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。在这次设计中历练了我的设计的能力，以及对于一个零件加工方法的认知。三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我
34、运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。这次课程设计是对这几年来所学知识的总结，也是对我以前所学知识的检验，通过这次做课程设计发现自己对知识的掌握程度还不够，一些知识的理解还很片面。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白，学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。与此同时，这次课程设计也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法使我们更好的理解知识。 在设计
35、过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。让我们对机械制造的知识有了更加全方位的了解，也让我们充分认识到了自己的不足，在有些数据的查找与使用方面略显不足，而且对于有些公式中的未知量也不是很熟。参考文献【1】 刘青科、齐白岩主编.工程图学M.沈阳：东北大学出版社，2008。【2】 黄健求主编.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2011。【3】 机械制造技术基础课程设计指导书M.阜新：辽宁工程技术大学出版，2012。【4】 赵丽娟、冷岳峰等主编.机械几何量精度设计与检测M.北京：清华大学出版社，2011.7。【5】 孙志礼等主编.机械设计M.沈阳：东北大学出版社，2010.7。【6】 孙桓等主编.机械原理M.北京：高等教育出版社2006.5。【7】 王启平.机床夹具设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996。16