1、机械制造工艺学基础课程设计课题名称：机械制造工艺学程程设计班级：机设1304姓名：王聪指导老师：邓根清机械工程学院2015年12月机械制造工艺学课程设计任务书一、课程概述课程名称：机械制造工艺学课程编号：总学时数：一周学分：1课程类别：专业课课程要求：必修授课专业：机械设计制造与自动化专业先修课程：机械制图、机械设计、互换性与技术测量、机械制造工艺学等二、本课程的目的和任务本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程、 进行了生产实习之后的一个 综合性和实践性很强的教学环节，学生通过课程设计，能综合运用所学基本理论 以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加
2、工方法、加工装备等基本知识，提高学生解决实际工程问题的能力， 为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。三、课程设计的基本内容（一）对零件（中等复杂程度）进行工艺分析，画零件图。（二）选择毛坯的制造方式。（三）制订零件的机械加工工艺规程1 .选择加工方案，制订工艺路线；2 .选择定位基准；3 .选择各工序所用的机床设备和工艺装备（刀具、夹具、量具等）4 .确定加工余量及工序间尺寸和公差；5 .确定切削用量（四）填写工艺文件1 .填写机械加工工艺卡片；2 .填写机械加工工序卡片。（五）编写设计说明书。四、课程设计的基本要求（一）通过本课程设计，应使学生在以下几方面得到锻炼
3、1 .能运用机械制造工艺学课程中的基本理论和生产实习中学到的实践知识， 正确地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，保证零件的加工质量。2 .学会使用手册及图标资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途， 做到熟练运用。（二）在规定时间内应完成以下任务：1 .机械加工工艺卡片一张；2 .机械加工工序卡片一套；3 .设计说明书一份。目录一零件分析4.1.1 零件作用分析4.1.2 零件工艺分析 4.二毛坯的选择4.2.1 选择毛坯4.2.2 确定毛坯尺寸及公差5.2.3 设计毛坯图6.三 工艺规程设计 6.3.1 定位基准的选择6.3.2 零件表面加工方法的
4、选择 7.3.3 制定工艺路线7.3.4 选择加工设备及刀具、夹具、量具 83.5 机械加工余量确定及工序尺寸计算 83.6 工序设计9.3.6.1 加工余量的确定及工序尺寸 93.6.2 确定切削用量9.3.6.3 时间定额计算113.7 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工艺卡 1 2四摇杆轴支座专用链孔夹具设计 124.1 工件自由度分析及定位方案的确定 1.24.2 火紧力分析 1.34.3 定位误差及定位精度分析1.34.4 定位元件与夹紧装置设计1.44.5 链模与夹具体的设计 154.6 使用操作说明1.7五参考文献.18零件分析1.1 零件作用分析气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零
5、件，是柴油机摇杆座的结合部。21( 0.100.16)孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个14孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3m格由向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。1.2 零件工艺分析由零件图得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及 减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2 14孔和 21( 0.100.16)以及3mm轴向槽。加工21( 0.100.16)孔的尺寸精度以及下端面0.05的平面度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，214孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.
6、055。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工21( 0.100.16)孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精 度。二毛坯的选择2.1 选择毛坯由设计题目的图纸可知，该零件材料为HT20Q其具有较高的强度、耐磨性、 耐热性及减振性，零件外形结构较复杂，因此确定毛坯为铸件，毛坯的铸造方法 选用砂型机器造型，止匕外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。2.2 确定毛坯尺寸及公差求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长50mm宽44mm高78mm故最大轮廓尺寸为 78mm选取公差等级CT由课程设计指导书表5-2得，铸造方
7、法按机器造型，铸件材料按灰铸铁， 得公差等级CT范围812级，取为10级。求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT,由课程设计指导书表5-1查 得，公差相对于基本尺寸对称分布。求机械加工余量等级由课程设计指导书表 5-3,铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁， 得机械加工余量等级范围EG级，取为F级。求机械加工余量RMA对所加工表面取同一个数值，由课程设指导书表5-4查得最大轮廓尺寸 为78mm加工余量等级为F级，得RM徽值为1mm 求毛坯尺寸2 14孔较小，铸成实心；21孔要求精加工，也可铸成实心，上端面、下端面应为：上端面：R F RMA CT/2 78 1 3.2/2 80
8、6下端面：R F RMA CT/2 60 1 2.8/2 62.4左右端面尺寸应为：即R F 2RMA CT/2 42 2 1 2.8/2 45.4将毛坯尺寸列于表2-1中。表2-1气门摇杆支座铸件毛坯尺寸公差与加工余量项目上端面下端面左右端血214孔21孔公差等级101010-加工向基本尺寸786042-铸件尺寸公差3.22.82.8-机械加工余量等级FFF-RMA111-毛坯基本尺寸80.662.445.4002.3设计毛坯图根据零件图，将加工表面尺寸按表2-1毛坯尺寸画出，即得毛坯图，详见文件气 门摇杆支座所有图卡中毛坯图。三工艺规程设计3.1 定位基准的选择粗基准的选择：选择零件的重
9、要面和重要孔做基准。 在保证各加工面均有加 工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，止匕外，还要保证定位夹紧 的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准， 用它 作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则。 21( 0.10 0.16)孔及左右两端面 都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则， 下端面的面积 比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。3.2 零件表面加工方法的选择根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔 的加工方法如下：上端面：粗铳。公差等级I
10、T12,表面粗糙度Ra12.5um下端面：粗铳一精铳.公差等级IT8,表面粗糙度Ra6.3um左右端面：粗铳一精铳.公差等级IT8,表面粗糙度Ra1.6um214孔：钻孔.公差等级IT12,表面粗糙度Ra12.5um.3mm轴向槽：粗铳.公差等级IT10,表面粗糙度Ra12.5um21( 0.10 0.16)孔：钻孔、粗链、精链.公差等级IT8,表面粗糙度Ra3.2um3.3制定工艺路线因左右两端面均对21( 0.10 0.16)孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少安装次数，提高加工精度。根据先面后孔以及先主要表 面后次要表面和先粗加工后精加工原则，将上端面下端面的粗铳放在
11、前面，左右端面上 21( 0.10 0.16)孔放后面加工。则该表面加工可按下述工艺路线进行。工件加工工序如下:在舁 厅P工序内容定位基准01#铸造03#粗铳下端面上端面+左右端面04#粗铳上端面下端面+左右端回05#粗铳左右端面(同时，不准调头)下端面+外圆柱回06#钻两通孔14下端面+外圆柱回07#精铳下端面上端面+左右端面08#精铳左右端面(同时，不准调头)下端面+外圆柱回9#链孔到 21,孔口倒角2*45度下端回+外圆柱回10#粗铳轴向槽下端回+外圆柱回11#终检3.3 选择加工设备及刀具、夹具、量具由于生产类型为大批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量专用机 床的流水生产线，工
12、件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人工完成。(1)粗铳上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用 立铳选择XA5032立式升降台铳床。(课程设计指导书表 5-13),选择直径 D为？80mmM质合金圆柱铳刀，课程设计指导书表5-16,通用夹具和游标卡 尺。(2)粗铳下端面：采用上述相同的机床与铳刀，通用夹具及游标卡尺。(3)精铳下端面：采用上述相同的机床与铳刀，通用夹具及游标卡尺。(4)粗铳左右端面：采用卧式铳床 CA6140采用以前的刀具，专用夹具及游 标卡尺。(5)精铳左右端面：采用卧式铳床 CA6140专用夹具及游标卡尺。(6)钻2 14mmL:采用专用机床夹具。刀具
13、为D为14的锥柄麻花钻(课 程设计指导书表5-19)。钻18孔：钻孔直行为 18mm选择立式钻床XA5032立式升降台铳床， 刀具为D为14的锥柄麻花钻，通用夹具及量具。(8)链21( 0.10 0.16) mmfL:采用卧式组合键床，选择链通孔链刀及键杆， 专用夹具，游标卡尺。(9)铳3mmtt向槽：卧式铳床 CA6140刀具选用锯片铳刀，d 80mm(课 程设计指导书表5-18)。3.4 机械加工余量确定及工序尺寸计算由以上可得，铳削上端面的加工余量为 2.6mm,又由上顶端表面的表面精度 RA=12.5um可知，粗铳的铳削余量为 2.6mm底面铳肖U余量为2.4mm粗铳的铳 削余量为1.
14、4mm精铳余量1mm Ra=6.3um左右端面的铳削余量为 3.4mm(双侧 余量)，粗铳的铳肖U余量为2.4mm精铳余量1mm工序40#fi链18 ,粗链余量取粗链为1.8mm精链切削余量为0.2mm较孔后尺寸为20H8,各工步余量和工序 尺寸公差列于下表。表3-1 各工步加工尺寸加工表面加工方法示JH公差等级工序尺寸及公差18孔粗链1.8-19.819.8 孔精锋0.2H820H845.4左右端回粗铳2.4 （双侧）-4343左右端面精铳1 （双侧）d942d980.6上端面粗铳2.6-7862.4下端面粗铳1.4-6161下端面精铳1-603.5 工序设计对工序进行工序设计3.5.1 加
15、工余量的确定及工序尺寸工步I 粗链18,由表5-42得粗链余量1.8mm。则工序尺寸为19.8mm 工步H 精链19.8,由表5-42得精链余量为0.2mm,得20H8。3.5.2 确定切削用量因精链与粗链的定位是下底面与 V型块，精键后工序尺寸为20.02 0.08mm 与下底面的位置精度为0.05,与左右端面的位置精度为0.06,且定位夹、紧时基 准重合，故不需保证。0.06跳动公差由机床保证。工步I 粗链孔时因余量为1.8mm,故ap =1.8mm,查机械制造工艺设计手册2-8 ,取切削速度Vc 0.4m/s 24m/min取进给量为f 0.2mm/r则n 1000Vc / d 386r
16、/minc选择nw 380r / min故实际切削速度为：Vcdwnw/1000 23.6m/min此时工作台每分钟进给量fm应为：fmfzZnw 56.25mm/ min查文献得Fz9.81 60nFzCFzapXFzfYFzvnFzkFzPmFzv 10 3CFz180X FzYfz0.75%zFz 9.81 60018010,750/1.8 0.20.41=950.6NPm 951 0.410 30.38kw取机床功率为0.850.85 0.78 0.66kw 0.38kw故机床效率足够工步H 精链孔时，因余量为0.2mni取a 0.2mm p取 V=1.2m/s=72m/min , f
17、0.04mm/r ,则n 1000v/ d 1000 72/(3.14 20)r/min 1146r/min选择nw 960r / min则实际切削速度为Vcdwnw /1000 3.14 20 960/1000 60.3m/min3.5.3时间定额计算1)机动时间粗镇时：T L/( f|n) 50/(0.2 380) 0.66min精镇时：T L/(f|n) 50/(0.04 960) 1.30minaptankr(2忖 l245 , l1 3mm,l2 5mm o总机动时间：Tb0.66 1.30 1.96min2)辅助时间:操作内容每次时间(min)粗链精锋操作次数时间min操作次数时
18、间min212-换刀11111测量0.110.110.1卸火1.5-11.5开机到开始的时间0.310.310.3退刀0.110.110.1所以辅助时间 Ta 2 1 0.3 0.1 1 0.1 1.5 0.3 0.1 6.4min3）作业时间TbTB Tb Ta 1.96+6.4=8.36min4）布置工作地时间Ts取3%,则Ts TB8.36 300 0.25min5）休息与生理需要时间Tr取3% ,则Tr TB8.36 300 0.25min6）单件时间TpTp T； Ta Ts Tr = （1.96+6.4+0.25+0.25 ） min=8.86min3.6填写机械加工工艺过程卡和机
19、械加工工艺卡工件文件详见气门摇杆所有图卡。四摇杆轴支座专用链孔夹具设计4.1 工件自由度分析及定位方案的确定本次设计工序55#1孔到21的专用夹具。该孔的设计基准为下端面，故以下端平面做定位基准，实现“基准重合”原 则；另加两V形块从前后两方向实现对 R10的外圆柱面进行夹紧，从对工件的结 构形状分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠， 也容易实现。工件以下端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度 也必须限制。下面分析限制其余三个自由度的两种方案的合理性。方案一 在214孔内插入一现边销限制一个移动自由度，再以两孔的另一个孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由
20、度和一个转动自由度。这种定位 方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也简单。但由于孔和其内侧面均不 规定其精密度，又因结构原因，火紧力不宜施加在这样的定位元件上，故工件 定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位不稳定。这个方案不宜采用。方案二 用两个V形块夹紧前后两外圆柱面，用两钱链压板压在工件的下 端，这样就限制了两个移动自由度和一个转动自由度，这种方案定位可靠，可 实现完全定位。综上，选择方案二的定位方案。4.2 夹紧力分析根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。一般夹紧力等于切削力乘以一个 安全系数。本设计采用螺旋夹紧机构，使压板压紧工件，实现火紧，有效提高了 工作效率。压紧夹紧力主要
21、作用是防止工件在链削力作用下产生的倾覆和振动， 手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力的计算。4.3 定位误差及定位精度分析21( 0.10 0.16)孔的精加工是在一次装夹下完成的， 具体采用的是前后支 撑引导的夹具机构，机床与链杆之间所采用的是浮动连接， 故机床主轴振动可略 不计，21( 0.10 0.16)孔的加工精度主要由链模来保证。因为孔的轴线与底面的平行度要求为0.05。故两链模装配后同轴度要求应小于0.05 ,又因为链套与键杆 18 H6 (+0.030) /h5(0 -0.009),其最大问 隙为：Xmax=0.013+0.009=0.022mm=0.022/310=0.00007
22、被加工孔白长度为42mm取两孔同轴度误差为0.03mm贝UA T1=2X 42x 0.00007=0.006mm A T2=0.03mm所以 A T=A T1+-A T2=0.036又因为 0.0360.05 0.006 0.4m/s 。但径向尺寸较大，回转精度受轴承精度影响。可采用滚针轴承以减小径向尺寸，采用高精度轴承提高回转精度。1-键模支架2-键套3-轴承套图4.3 链套链杆键杆的直径按经验公式一般取 d= (0.70.8) D, 一般应大于25mm不得小 于15mm同根链杆的直径应相同，便于制造和保证加工加工精度。主要的技术参数：导向部分的圆度和圆柱度的公差为其直径的1/2 ;键杆的同
23、轴度在500内为0.01 ;键杆的传动销孔轴线和键杆轴线的垂直度和位置度均小于0.01 ;导向部分的表面粗糙度Ra一般在0.80.4,刀孔的表面粗糙度在0.40.1(2)夹具体的设计火具体是用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机 床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。其在设计时应满足以下基本要求：应有足够的强度和刚度保证在加工过程中，夹具体在夹紧力，切削力等外 力作用下，不至于产生不允许的变形和振动结构应简单，具有良好工艺性。在保证强度和刚度条件下，力求结构简单, 体积小，重量轻，以便于操作。尺寸要稳定。对于铸造夹具体，要进行时效处理，以消除内应力。保证夹具 体加工尺
24、寸的稳定。便于排屑为防止加工中切削聚积在一起定位元件工作表面或其他装置中 ， 而影响工件的正确定位和夹具的正常工作 ，在设计夹具体时，要考虑切屑的排除 问题。选择夹具体毛坯结构时，应以结构合理性，工艺性，经济性，标准化的可能性 以及工厂的具体条件为依据综合考虑.其夹具体设计见图4.4。夹具装配图见附录四4.6使用操作说明夹具的操作：该夹具是用于精加工的，装配完成后，安装在镇床工作台上，。 安装后要检查安装是否存在误差， 如有应设法消除，以免造成加工误差。安装工 件时，将工件放置底板上，然后顺时针旋转摇柄，旋进 V形块夹紧工件。然后压 板压住工件下端，旋紧螺杆螺母。链杆通过键套和工件已钻好的 18孔，从另一 链套出。链刀沿链杆加工工件。加工完成后，退出链刀，退出链杆。松开螺母螺杆。摇柄逆时针旋出后取出工件。结构特点：该夹具结构简单，操作方便五参考文献1.机械制造工艺学课程指导书主编李大磊王栋2.机械制造工艺学主编王先逵3 .互换性与测量技术主编刘金华谭湘夫4 .切削用量简明手册主编艾兴肖诗纲5 .机床夹具设计手册
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