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1、中北大学机电工程学院课程设计机械制造工程原理课程设计题目: 凸模固定板加工工艺规程编制及夹具设计 学生姓名 兰 周 专 业 飞行器制造工程 学 号 0701034140 指导教师 范国勇 李彩霞 系 主 任 马贵春 机电工程学院2010年9月10日目 录1前言22加工工艺规程设计22.1计算生产纲领，确定生产类型22.2零件分析2（1）类型及功用2（2）结构分析22.3零件的毛坯32.4定位基准的选择3（1）精基准的选择3（2）粗基准的选择32.5零件表面加工方法的选择32.6零件加工工艺路线的拟定42.7工序设计4（1）选择机床、刀具及量具4（2）确定机械加工余量5（3）确定切削用量及基本工
2、时53钻模夹具的设计113.1定位方案的选择113.2夹紧方案的选择113.3夹紧力方向、作用点的选择及确定114收获及心得体会12参考文献131前言机械制造工程原理课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之前，进行的一个重要的实践性教学环节。其主要目的是通过机械制造工程原理课程设计，锻炼学生查阅资料、查阅国标手册的能力
3、；培养创新能力，提高工艺设计能力、动手能力和初步的科学研究能力；为以后的毕业设计和工作奠定基础。2加工工艺规程设计2.1计算生产纲领，确定生产类型（轻型机械） （1）生产纲领：零件的年生产量为5000件/年，取产品零件的备品率4%，机加工废品率1%，则可以求得该零件的年生产纲领： N=Qm（1+a%+b%）=5000x1x（1+4%+1%）=5250（件/年） （2）生产类型：查设计指导P5表15可确定该零件为大批生产类型。2.2零件分析（1）类型及功用本次课程设计所设计的凸模固定板即凸模的固定安装板，是用来固定凸模的，该零件属于盘套类零件，在工作过程中多受冲击和交变载荷的作用。（2）结构分析
4、 本次所设计的凸模固定板结构较为简单，视图正确、完整，尺寸、公差要求齐全。零件各个表面加工并不困难。该零件的主要加工表面有： 140外圆柱面加工； 140圆柱上下底面的加工，保持平行度； 以62孔为主的阶梯孔内表面的加工（包括62内孔及67内孔）； 4-11通孔、4-M10-7H螺纹孔和2-10定位孔。2.3零件的毛坯零件材料为45钢。由于在车床运行中要经常进行正反向运动，零件在工作过程中则经常承载载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。根据2.1可知该零件的生产属于大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，形状也不复杂，故做毛坯可以采用模锻成型。因为形状较简单，
5、所以毛坯的形状可以与零件的形状尺寸接近，即外形做成圆饼状，中心孔锻出。毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。（45钢：最常用的中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低。小型零件宜采用调质处理，大型零件宜采用正火处理。）2.4定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。（1）精基准的选择 本零件是带孔的盘套类另加，孔是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的准则。即选62孔及一端面作
6、为精基准。 （2）粗基准的选择 由于本零件全部表面都需要加工，而阶梯内孔作为精基准应先加工，因此应选外圆及一端面作为粗基准。2.5零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆、内孔、端面及小孔等。材料为45钢。加工方法如下：140外圆面：为未注公差尺寸，表面粗糙度Ra=3.2m，需要进行粗车和半精车；62内孔，查表得其公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.8m，毛坯孔已锻出，加工方法可采取粗镗半精镗之后用精镗拉孔或磨孔等，都能满足加工要求。由于是大批生产，所以选用粗镗，半精镗和精镗；端面，本零件端面为回转体端面，尺寸精度和公差等级要求较高，一般为IT4-IT5，表面粗糙度为Ra0.8m，宜采用
7、粗车、半精车和精车加工； 4-10通孔，表面粗糙度为Ra3.2m，采用钻孔后铰孔的方法加工； 4-M10-7H螺纹孔，先钻孔后攻丝的加工方法； 2-10的定位孔，表面粗糙度要求Ra1.6m，采用钻孔后铰孔的方法加工。2.6零件加工工艺路线的拟定最后的工艺路线确定如下：工序1： 锻造毛坯工序2： 调质处理工序3： 粗镗62、67的内孔工序4： 半精镗67的内孔工序5： 半精镗、精镗62的内孔工序6： 粗车、半精车140外圆工序7： 粗车、半精车、精车140圆柱上下两端面工序8： 钻-铰 2-10定位孔工序9： 钻4-M10-7H螺纹孔工序10： 钻-铰 4-11通孔工序11： 终检以上工艺过程详
8、见“机械加工工艺过程综合卡片”。该工艺路线是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短、减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时在为了保证外圆和内孔的相互位置精度，采用了互为基准的原则，能达到精度要求。2.7工序设计凸模固定板零件材料为45钢，硬度为：207241HBS, 生产类型为大批大量成批生产，采用锻锤上合模模锻毛坯。、选择机床、刀具及量具 a. 选择机床 工序3、4、5是镗孔。由于工件外廓尺寸不大，又是回转体零件，因此选择在车床上镗孔，车床型号CA6140； 工序6、7是粗车、半精车和精车加工。零件尺寸
9、不大且精度要求一般，选择最常用的CA6140型卧式车床即可； 工序8、10是钻孔加工，选用摇臂钻床Z3025； 工序9是钻螺纹孔，除了用到摇臂钻床Z3025外，还需用攻丝机。b. 选择刀具 在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。为提高生产效率及经济性，可选用可转位车刀。 .钻10、11的小孔用锥柄麻花钻，M10螺纹底孔用锥柄麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。.选择量具 本零件生产属于大批生产，一般采用通用量具。所用到的量具有：游标卡尺、塞规、螺纹塞规等。、确定机械加工余量 锻件质量 m=V 为材料的
10、密度，因为是45钢，所以=5.6g/ V为毛坯锻件的体积 V=（-10）h其中D=140mm，d=62mm, h=25mm带入求得m=2.2kg 加工精度：零件的端面和内孔表面为磨削加工精度，其他表面为一般加工精度； 锻件形状复杂系数S （单边余量:z=2mm）S= 其中=2.2kg=(h+z) ()=2461g所以S=0.894 查表2-1-25锻件形状复杂系数得复杂系数为根据估算的锻件质量、加工精度和锻件形状复杂系数，查得锻件各外径的单边余量为1.7-2.0mm；各轴向尺寸的单边余量为1.7-2.2mm；锻件内孔的单边余量为2.5mm。、确定切削用量及基本工时硬质合金车刀切削速度的计算公式
11、v= 公式1 （相关数据可以根据需要在实用机械加工工艺手册（第三版）中查得）另外查得CA6140车床的技术参数，其主轴转速为10-1400r/min，24级变速；摇臂钻床Z3025技术参数，最大钻孔直径25mm，其主轴转速为32-2500r/min，16级变速；粗镗62的内孔 单边余量z=2.5mmA. 确定被吃刀量：=2.0mmB. 确定进给量：根据实用机械加工工艺手册(后面若不特别说明都是该手册)表11-30查得 C. 计算切削速度： 根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=64m/minD. 主轴转速：n=447r/min根据CA6140车床的技术参数，其主轴转速为10-1400r/
12、min，24级变速，这里取n=494r/min 所以实际切削速度 =104m/minE. 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) mm/r n=494r/min算得 =0.54min粗镗67 单边余量z=3mmA. 确定被吃刀量：=3mmB. 确定进给量：根据表11-28查得 0.7mm/rC. 计算切削速度： 根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=95.2m/minD. 主轴转速：n=415r/min 根据车床数据取n=433r/min 所以实际切削速度=99.3m/min E 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=0.053min半精镗62 单边余量z=0.5A. 确定被吃刀量
13、：=0.4mmB. 确定进给量：根据表11-317查得 0.08mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=55m/minD. 主轴转速：（无级变速） n=278r/minE. 切削工时：=1.26min (8为67的深度)精镗62 单边余量z=0.1mmA. 确定被吃刀量：=0.1mmB. 确定进给量：根据表11-317查得 0.02mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=65m/minD. 主轴转速：（无级变速） n=334r/minE. 切削工时：=3.3min (8为67的深度)粗车140外圆 单边余量z=2.2mmA. 确定
14、被吃刀量：=2.0mmB. 确定进给量：根据表11-29查得 0.9mm/rC. 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=133.6m/minD. 主轴转速：n=295.3r/min 根据机床数据取n=312r/min 所以实际切削速度=141.2m/min E. 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=0.114min半精车140外圆 单边余量z=0.2mmA 确定被吃刀量：=0.2mmB 确定进给量：根据表11-29查得 0.3mm/rC 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=231.2m/minD 主轴转速：n=524.2r/min 根据机床数
15、据取n=554r/min 所以实际切削速度=244.3m/minE 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=0.182min粗车140上下端面 单边余量z=2.5mmA 确定被吃刀量：=2.0mmB 确定进给量：根据表11-29查得 0.6mm/rC 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=106.8m/minD 主轴转速：n=243r/min 根据机床数据取n=252r/min 所以实际切削速度=110.7m/minE切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=1.22min 因为有上下两个端面，所以=2=2.44min半精车140上下端面 单边余量z=0.5mmA
16、 确定被吃刀量：=0.4mmB 确定进给量：根据表11-29查得 0.20mm/rC 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=240m/minD 主轴转速：n=546r/min 根据机床数据取n=554r/min 所以实际切削速度=244.3m/minE 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=1.64min 因为有上下两个端面，所以=2=3.28min精车140上下端面 单边余量z=0.1mmA 确定被吃刀量：=0.1mmB 确定进给量：根据表11-29查得 0.16mm/rC 计算切削速度：根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得=320m/minD 主轴转速：n
17、=727r/min 根据机床数据取n=735r/min 所以实际切削速度=319m/minE 切削工时：= 其中=(Z为加工余量) 计算得=1.24min 因为有上下两个端面，所以=2=2.48min 钻2-10定位孔钻9 表11-268查得确定进给量0.28mm/r =16m/min 主轴转速n=514r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min所以实际切削速度=14.55m/min切削工时 其中 计算的0.23min 因为有两个孔所以=20.46min（2）铰2-10 表11-268查得=0.08mm，0.15mm/r =10m/min 主轴转速n=318r/min
18、根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=340r/min 所以实际切削速度=10.7m/min 切削工时 其中 计算得0.46min 因为有两个孔所以=20.92min钻4-M10-7H （1）钻M10 表11-268查得0.28mm/r =16m/min 主轴转速n=463r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min 所以实际切削速度=18.87m/min切削工时 其中 计算得0.23min 因为有4个孔，所以=40.92min （2）攻丝M10 根据机械加工工艺师手册表40-7和机械制造工艺设计手册表3-55得 切削速度 （s为螺距）所以15.32m/min 主轴转速n
19、=488r/min 根据攻丝机S4010的数据（主轴转速360930r/min，4级变速） 选取n=550r/min 所以实际切削速度=17.3m/min切削工时 其中 计算得t=0.15min因为有4个孔，所以=40.60min钻4-11通孔（1） 钻M10 （同11（1）（2） 铰4-11通孔 根据表11-268查得进给量0.20mm/r =0.12mm =8m/min 主轴转速n=232r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=238r/min 所以实际切削速度=8.2m/min 切削工时 其中 计算得 0.52min 因为有4个孔，所以=42.08min3钻模夹具的设计为了提高
20、劳动生产率，保障加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具3.1定位方案的选择根据六点定位原理确定工件的定位方式。该工序为铣工件外沿齿，要求在铣齿时限定工件的六个自由度即完全定位。由机床夹具设计手册P263，选择材料为45，热处理后HRC为3843的定位销来限制夹具体自由度。为了限制工件的横向移动，采用两个挡套夹紧工件，如图1。通过花键的配合即可达到加工要求。3.2夹紧方案的选择由零件图可知工件的齿轮对花键孔中心线由同轴度的要求，其设计基准为零件花键孔中心线。夹具以两圆形挡板作为压板以及定位块的花键槽作为支撑面，两面通过铣床主轴螺钉夹紧。由机床夹具设计手册P234，按GB2148-80选择带肩六
21、角螺母。由机床夹具设计手册P376，选择圆形压板。3.3夹紧力方向、作用点的选择及确定由于62与67又同轴度公差要求，以及孔轴线对底面有垂直度公差，所以应使零件的径向固定夹紧以保证加工精度要求。夹紧力的方向沿轴线方向，作用点为定位花键块和圆形压板与齿轮外接触部分。4收获及心得体会通过近半个月的机械工艺课程设计，使我的知识水平和能力又得到了更进一步的提高，自从题目布置以后，我们便开始进行初步的计算和设计，首先开始设计和计算工序尺寸和机械加工余量，进一步设计和绘制车床离合齿轮的零件图，接着设计和绘制夹具的装配图，通过近4天的绘制工作，不仅锻炼了我的绘图能力，而且也也大大提高了我绘图和分析的效率和速
22、度，为我以后更好地走上工作岗位打下了良好的基础。零件图和夹具装配图绘制完后，我们便开始了紧张而有序设计说明书编写工作和机械工艺过程卡和工序卡的填写，同时又在计算机上绘制了零件图和夹具体图，接下来的日子，我们团结协作，相互配合，大大提高了我们的工作效率，也使得我们能顺利地完成设计工作。半个月的机械制造工艺学课程设计转眼间就结束了，半个月以来我们虽然有点辛苦，但是收获颇多，通过一系列的设计工作，不仅让我们更好的复习了以前所学的各门知识，而且牢固地巩固了所学知识，而且在以前所学的基础上也有了更深的提高。而且课程设计也使得我学到了以前书本上学不到的知识，更加丰富了我的头脑，开阔了我的视野，为我以后更好
23、地走上工作岗位提供了丰富的人生资料，同时在设计过程中，同学们相互团结协作和配合，也大大地培养了我团结协作的精神，同时也大大锻炼和提高了我的分析问题和解决问题的能力，也在一定程度上提高了我的动手能力。这次课程设计虽然结束了，但在我看来，人生的设计还正在进行，它将指导我在以后的人生道路上更好地前进。参考文献1冯之敬，机械制造工程原理，北京：清华大学出本社,20022常兴，李彩霞，刀具课程设计指导书，太原：中北大学印刷厂，20063王先逵，机械制造工艺学，北京：机械工业出版社,2002.4李益民，机械制造工艺简明手册，北京：机械工业出版社，20005余光国，夹具设计，重庆：重庆大学出版社,19956
24、许浩，机械设计，北京：机械工业出版社,20007中国标准全书出版社 全国标准化技术委员会 中国机械工业标准汇编8赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业出版社，20029倪森寿，机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书，北京：化学工业出版社，200310王彩霞，机械制造技术，北京：国防工业出版社，201011陈宏钧，实用机械加工工艺手册（第三版），北京：机械工业出版社12庞学慧，互换性与测量技术基础 ，北京：电子工业出版社。2009.713机械工业出版社，机械制造工艺及设备卷（二） 机械工程手册机电工程手册编委会 北京 199714吴拓，现代机床夹具设计，北京：化学工业出版社，2009.113