機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、、八一 冃B二分析研究零件圖紙，進(jìn)行工藝審查三確定生產(chǎn)類型和工藝安排的基本傾向四選擇毛坯五擬定工藝路線六工序分析七專用夾具的設(shè)計(jì)入總結(jié) 九參考文獻(xiàn)這次課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造與自動(dòng)化的一個(gè)十分重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是對(duì)入學(xué)以來所學(xué) 的機(jī)械方面的知識(shí)進(jìn)行了一次全面的檢查、鞏固和提高。這次課程設(shè)計(jì)是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ) 理論、專業(yè)知識(shí)與技能去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的一次綜合訓(xùn)練。把所學(xué)的知識(shí)能夠 綜合運(yùn)用到實(shí)際零件的加工中。通過本次設(shè)計(jì)使我鞏固了已學(xué)的知識(shí)，加深了印象，使 自己能夠運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械加工知識(shí)解決一些具體的問題。此次課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面有金屬切削原理、加工工藝、數(shù)值計(jì)算、刀具的性能、 測(cè)量技術(shù)、金屬切削機(jī)床

2、、 CAD制圖外還涉及到毛坯、金屬材料、公差配合及加工設(shè)備 等多方面的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)了自己還有許多知識(shí)還沒有掌握牢固。但更多的是通過這 次設(shè)計(jì)使我提高、鞏固、擴(kuò)大了自己所學(xué)到的理論知識(shí)與技能，提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制 圖、編寫技術(shù)文件的能力學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書并在這次設(shè) 計(jì)中培養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力、初步樹立了正確的實(shí)際思想，掌握了一定的 機(jī)械加工設(shè)計(jì)方法步驟和思路為以后的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，也使 我體會(huì)到了老師平時(shí)對(duì)我們的諄諄教導(dǎo)、用心良苦。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)還有許多不足之處，希望老師給予批評(píng)和指正！二）分析研究零件圖紙，進(jìn)行工藝審

3、查1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套管的主要加工表面是管的內(nèi)表面和外表面。因?yàn)檫@是與其他零件直接接 觸的表面，對(duì)加工及加工精度有很大的影響該套管零件，是由三個(gè)通孔、兩個(gè)外圓、兩個(gè)端面和一個(gè)槽組成的，是一個(gè) 比較簡(jiǎn)單的加工零件。套管零件是機(jī)械中常見的一種零件， 通常起 用于帶電導(dǎo)體穿過或引入與其電位不 同的墻壁或電氣設(shè)備的金屬外殼，起絕緣和支持作用的一種絕緣裝置。由于它們功用不同， 套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別， 但結(jié)構(gòu)上仍有 共同特點(diǎn)： 零件的主要表面為同軸度要求較高， 零件大部分都比較小但是根據(jù)不 同的場(chǎng)合的應(yīng)用有稍大的 比如說用于油井的套管就比較大。2 材料分析該零件材料選用 45#鋼。45號(hào)鋼廣泛

4、用于機(jī)械制造， 這種鋼的機(jī)械性能很好。 但是這是一種中碳鋼， 淬火性能并不好， 45 號(hào)鋼可以淬硬至 HRC424。6 所以如 果需要表面硬度， 又希望發(fā)揮 45#鋼優(yōu)越的機(jī)械性能， 常將 45#鋼表面淬火 （ 高頻 淬火或者直接淬火 ） ，這樣就能得到需要的表面硬度。 應(yīng)用于應(yīng)力較大和要求韌 性中等的零件。3 零件的總體分析綜上所述， 該零件主要是保證管道不受損壞， 防止泄漏和便于修理。 主要加 工部位有 80mm、60mm的外圓、兩端面、 48mm的軸向通孔、 2 個(gè) 6mm的軸 向通孔、 6mm的徑向孔、 1055 的槽、倒角。其中 60mm的外圓、 48mm的 軸向通孔、端面、鍵槽表面

5、粗糙度要求較高，要求達(dá)到 1.6 ，其余的只需 6.3 。 由于該零件要傳遞扭矩和承受載荷， 所以在最后要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 改善材料的力 學(xué)性能，達(dá)到使用要求。（三） 確定生產(chǎn)類型和工藝安排的基本傾向1 生產(chǎn)類型成批生產(chǎn)2 設(shè)備選擇通用設(shè)備和專用工裝3 工藝手段常規(guī)工藝4 機(jī)械加工工序的安排原則（1）先加工基準(zhǔn)面 選擇為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)該安排起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù) 工序提供精基準(zhǔn)。 這有利于保證加工精度。（2）劃分加工階段 根據(jù)加工質(zhì)量的要求常劃分為粗加工、半精加工、精加工。 由于工件的加工質(zhì)量要求不是很高，所以劃分為粗粗加工、半精加工、精 加工三個(gè)階段。（3）先面后孔對(duì)于箱體、 支

6、架和連桿等工件， 應(yīng)先加工面后加工孔。 這是因?yàn)槠矫娴妮喞?平整，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保證平面 和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，給平面上的孔加工也帶來方便， 使刀具的初始切削條件能得到改善。4）次要表面穿插在各加工階段進(jìn)行5 熱處理工序安排原則 退火與正火：屬于毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行。 時(shí)效：為了消除殘佘應(yīng)力， 對(duì)于尺寸大、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件需在在粗加工前、 后各安排一次時(shí)效處理；對(duì)于一般鑄件在鑄造后或粗加工后安排一次時(shí)效處理； 對(duì)于精度要求高的鑄件， 在半精加工前、 后務(wù)必安排一次時(shí)效處理； 對(duì)于精度高、 剛度差的零件，在粗車、

7、粗磨半精磨后各需安排一次時(shí)效處理。 淬火：淬火后工件硬度提高且易變形， 應(yīng)安排在精加工階段的磨削加工前 進(jìn)行。 滲碳：滲碳易產(chǎn)生變形，應(yīng)安排在精加工前進(jìn)行。為控制滲碳層厚度， 滲碳前需要安排精加工。氮化：一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前，氮化處理前應(yīng)調(diào)質(zhì)6 確定工序集中于分散(1) 工序集中工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成， 每道工序加工內(nèi)容 多，工藝路線短。其主要特點(diǎn)是： 可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高； 減少了設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、物力； 減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度； 采用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)

8、準(zhǔn)備工作量大。(2) 工序分散工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成， 每道工序加工的內(nèi)容 少，工藝路線很長。其主要特點(diǎn)是： 設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換； 對(duì)工人的技術(shù)要求較低； 可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間； 所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。在擬定工藝路線時(shí)， 工序集中或分散的程度， 主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、 零件的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，有時(shí)，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。一般情況下， 單件小批生產(chǎn)時(shí)， 只能工序集中， 在一臺(tái)普通機(jī)床上加工出盡量多的表面； 大批 大量生產(chǎn)時(shí)，既可以采用多刀、多軸等高效、自動(dòng)機(jī)床，將工序集中，也可以

9、將 工序分散后組織流水生產(chǎn)。 批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用效率較高的半自動(dòng)機(jī)床， 使工 序適當(dāng)集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。四） 選擇毛坯1 確定毛坯本零件選擇的成批生產(chǎn)，還有零件加工表面與飛加工表面的技術(shù)要求， 零件材料的工藝特性， 以及零件對(duì)材料組織和性能的要求， 選擇毛坯的制造方式 為鑄造。鍛造雖然能到達(dá)這樣的形狀要求， 但是成本高。 鑄造可以成批生產(chǎn)和大 批量生產(chǎn)，成本較低，也能知道出這樣形狀的零件鑄件采用金屬型鑄造精度可達(dá) 到 3.2-10 ，因此毛坯的加工余量比較小。毛坯如圖所示：五） 擬定工藝路線1 選擇定位基準(zhǔn)面粗基準(zhǔn)的選用：（1）選擇要求加工余量曉得而均勻的重要表面（2）某些表面不需加

10、工，則應(yīng)該選擇其中與加工表面 有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。（3）選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗 基準(zhǔn)。（4）粗基準(zhǔn)在同一定位方向上只允許在零件加工工序 中使用一次。所以選用下表面為粗基準(zhǔn)面。由于上表面加工精度較高，而且和下表面有相對(duì)的位置精度平行，所以選擇上表面為精基準(zhǔn)面。2 確定加工方法及加工方案加工表面加工方法加工方案表面粗糙度底面銑粗銑- 半精銑 - 精 銑6.3上表面銑粗銑1.660外圓表面車粗車- 半粗車 - 精 鉆1.680外圓表面車粗車6.348徑向圓內(nèi)表面鉆粗鉆- 半精鉆 - 精 鉆1.66徑向孔鉆鉆6.36軸向孔鉆鉆6.3鍵槽銑粗銑- 半精銑 - 精 銑1.

11、63 安排加工工藝路線根據(jù)加工順序的安排和表面加工階段的劃分， 可將零件的加工工藝路線安排 如下：方案一：工序 10：鑄造毛坯工序 20：銑下表面工序 30：換頭銑上表面 粗銑-半粗銑 -精銑工序 40：鉆軸向 6 的孔工序 50：旋轉(zhuǎn) 45 度角再鉆一個(gè)工序 60：鉆徑向 6 的孔工序 70：鉆打孔 48 粗鉆-半精鉆 -精鉆讓表面粗糙度達(dá)到要求工序 80：車外圓 60 粗車 - 半精車 - 精車讓表面粗糙度達(dá)到要求工序 90：車 80 大圓工序 100：銑鍵槽工序 110：倒角 1x45工序 120：清洗工序 130：終檢工序 140：包裝入庫工序 10：鑄造毛坯工序 20：同時(shí)銑上下表面

12、 銑雙端面粗工序 30：鉆軸向 6 的孔工序 40：旋轉(zhuǎn) 45 度角再鉆一個(gè)工序 50：鉆徑向 6 的孔工序 60：鉆打孔 48 粗鉆-半精鉆 -精鉆讓表面粗糙度達(dá)到要求工序 70：車外圓 60 粗車 - 半精車 - 精車讓表面粗糙度達(dá)到要求工序 80：車 80 大圓工序 90：銑鍵槽工序 10：倒角 1x45，去毛刺工序 11：終檢，包裝入庫4 工藝方案的比較與優(yōu)先方案一：這套方案基準(zhǔn)低，在鉆孔、銑臺(tái)階孔，裝夾次數(shù)很多，這樣務(wù)必會(huì) 增加加工的安裝誤差，安裝次數(shù)多了，耗費(fèi)了很多時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，且要 求工人的技術(shù)等級(jí)比較高，經(jīng)濟(jì)性不高。方案二：采用這一方案，基準(zhǔn)高，一次裝夾中能加工面多，且

13、粗、精加工在一次 裝夾中完成，減少了安裝誤差。這樣便于保證工件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。 同時(shí)，也提高了加工的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。這套方案是一套可行的方案。（六） 工序分析1 銑 2 端面 銑上端面和下端面兩處 機(jī)床： X6132（ 1）銑端面使用高速鋼端面銑刀，加工余量 4mm，齒數(shù) Z=18. 查表得，沒齒進(jìn)給量： 0.06mm所以 f af .Z 0.06 18 1.08mm /r 根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-147 vc 33.0mm / min背吃刀量： ap 1mm確定主軸轉(zhuǎn)速：ns1000vc dw1000 3335r /min 300r / min切削工時(shí)：nf47 3

14、 0300 1.080.15 min（2） 鉆孔鉆 2 個(gè) 6 的軸向孔 ，一個(gè) 6 的徑向孔，主要大通孔 4800.15 表面粗糙度為 1.6查表算得： f 0.62mm / rv 18m / min確定主軸轉(zhuǎn)速：ns 1000vc 1000 18 r / min 104.2r /min55dw查機(jī)床說明書，取 n=100r/min, 所以實(shí)際切削速度為vdwnw100055 100 m/ min 17.3m / min1000切削工時(shí)：t1l2880nf100 0.620.26mint2l1l260 0 0t3nfl l1l2nf100 0.6280 0 0100 0.620.971.29

15、minmin3）車外圓機(jī)床： C6140刀具：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 16mm25mm， kr 90 ，0 15 ， 0 8 ， 0.5mm1. 計(jì)算切削用量1）確定最大加工余量： 兩端都要加工， 故此時(shí)兩邊最大的加工余量可按 Z=5.5mm 考慮。 ap =3.5mm。2）確定進(jìn)給量 f: 根據(jù)切削手冊(cè)表 1.4 ，當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm25mm， ap 3.5mm，工件直徑為 140mm時(shí)。f=0.50.7mm/r按 C6140 車床說明書取 f=0.5mm/r3）計(jì)算切削速度：按切削手冊(cè)表 1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命 T=60min）Cvm xvapyvkv式中， C

16、v 242 , x v 0 .15 , y v 0.35 , m 0.2 切削手冊(cè)表 1.28 ，即kM 1.44， k sv 0.8， kk 1.04， kkrv 0.81， kB 0.97所以 vc 112 .23 m/min4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：1000v 1000 112.23nsr /min 254.78r /mins D 15按機(jī)床說明書，與 254.78r/min 相近的有 250r/min ，300r/min ，現(xiàn)在取250r/min 。l1t1t2計(jì)算切掉工時(shí)：按工藝手冊(cè)表6030mm ， l2228040mm，2l l1 l2nw6.2 1，取l 2 3mm ， l330

17、 3 0 min 0.26min250 0.51l l1 l2 40 3 0nwmin 0.34 min250 0.514)銑槽銑槽 10mm80mm 55mm 機(jī)床： X6132使用高速鋼銑刀，直徑 D=35m，m 齒數(shù) Z=18. 根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-67 查表得，沒齒進(jìn)給量： 0.06mm所以 f af .Z 0.06 18 1.08mm /r根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-147vc 33.0mm / min背吃刀量： ap 1mm確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vcnss dww切削工時(shí)：1000 3335r /min 300r / minl l1 l 2 55 3

18、 0 nf 300 1.080.18 min七）專用夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的專用夾具為銑兩端面平面夾具。首先對(duì)專用夾具進(jìn)行定位原理分析： 本工件在加工頂面螺紋孔平面時(shí)采用一面兩孔作為定位基準(zhǔn)， 易于做到工藝 過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一， 保證工件的相對(duì)位置精度， 且具有支撐面大， 支撐剛性好等 優(yōu)點(diǎn)；本工件采用底面和一對(duì)對(duì)角工藝孔作為定位基準(zhǔn)，工件底面為第一定位基 準(zhǔn)，限制了 x、y 方向轉(zhuǎn)動(dòng)， z 方向移動(dòng)三個(gè)自由度；圓柱銷為第二定位基準(zhǔn)限 制了 x、y 方向移動(dòng)兩個(gè)自由度；菱形銷為第三定位基準(zhǔn)，它和圓柱銷聯(lián)合限制 了 z 方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度， 所以此定位方案符合六點(diǎn)定位原理， 采用對(duì)稱壓板將工件 壓緊

19、。夾具主要設(shè)計(jì)過程如下：夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算1. 確定兩銷中心距及尺寸公差（中心距公差需采用對(duì)稱公差的標(biāo)注形式） 兩銷中心距基本尺寸 Ld兩孔中心距基本尺寸 LD = 80 108 =134.4mm，公 差按劃線等級(jí)取 0.4mm兩銷中心距的尺寸公差 TLd（ 1/3 1/5 ）TLD =1/4 0.4=0.10mm 兩銷中心距尺寸及公差的標(biāo)注： Ld Ld/2=134.4 0.05mm2. 確定圓柱銷的尺寸及公差 圓柱銷直徑的基本尺寸 d1工件孔 1 的最小極限尺寸 D1min =10.5mm圓柱銷按 g6制造( T=0.011mm)即 d1 = 10.5 00.001076 mm3. 查表確

20、定削邊銷尺寸 b 及 B b=4mm B=10.5-2=8.5mm4. 確定削邊銷的直徑尺寸及公差(TD Td d1min ) b (0.4 0.1 0.006) 4 2min =d2= 10.5 =0.188mm0.188按 h6 級(jí)確定公差： d2=10.5 0.199 mm5. 計(jì)算定位誤差目的是分析定位方案的可行性 因?yàn)槎ㄎ环较蚺c加工尺寸方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為次要 加工表面，只要保證粗糙度為 Ra12.5，故只需進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算即可。2 134.4arctg X1maxX2maxarctg 0.018 0.199 0.018 0.017 32 =6轉(zhuǎn)角誤差很小，符合定

21、位要求，可以使用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明1 、工件夾緊方式的確定從夾緊動(dòng)力源選擇：手動(dòng)夾緊確定主夾緊機(jī)構(gòu)： 螺栓壓板2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作說明本夾具按底面一面兩孔定位，可以限制 6 個(gè)自由度，屬于完全定位方式。工 件加工出了 2 個(gè)工藝孔，分別以圓柱銷和菱形銷定位， 工件靠壓板用螺栓和螺母 壓緊，夾具靠兩個(gè)定位鍵定位和兩個(gè) U 型槽與銑床鏈接總結(jié)本設(shè)計(jì)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成， 從課題選擇、 方案論證到 具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無不凝聚著各位老師的心血和汗水，在學(xué)校學(xué)習(xí)和生活期間， 也始終感受著各位老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷， 我受益匪淺。 在此向老師表示 深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課 老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。 正是有了他們的悉心幫助和支持， 才使我的課程論文工作順利完成， 在此向全體 老師表示由衷的謝意。感謝他們?nèi)陙淼男燎谠耘?。通過課程設(shè)計(jì)，是我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心、細(xì)致、 。課程設(shè)計(jì) 過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂； 有兩次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算錯(cuò) 誤，只能