机械制造基本工艺学专业课程设计范文.doc

《机械制造工艺学》课程设计
阐明书

班级:
学号:
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小构成员：
指引教师:

目 录
工艺课程设计任务书————————————————————————2
第一章 轴类零件机械加工工艺规程编制——————————————3
第一节 零件工艺分析—————————————————————4
一、零件用途—————————————————————————4
二、零件技术规定———————————————————————4
三、审查轴零件工艺性—————————————————————4
第二节 拟定零件生产类型———————————————————4
第三节 毛坯种类及制造————————————————————5
第四节 制造工艺路线
一、 定位基面选取——————————————————————5
二、 轴零件表面加工办法选取—————————————————5
三、 制定工艺路线及选取加工设备及工艺装备———————————5
第五节 加工余量及工序尺寸拟定————————————————7
第六节 切削用量、时间定额计算—————————————————10
第二章 铣平面专用夹具夹具设计——————————————————12
第一节 轴零件铣床夹具设计——————————————————12
一、 零件本工序加工规定分析—————————————————12
二、 拟订定位方案和选取定位元件————————————————12
三、 拟定夹紧方案———————————————————————13
四、 定位误差分析———————————————————————13
五、 绘制夹具总装图——————————————————————14
设计总结—————————————————————————————14
参照文献—————————————————————————————15

工艺课程设计任务书
课程名称

指引教师
汪帮富
专 业
机械设计及其自动化
班 级
机械0811
设计题目
轴课程设计
设计时间

设计技术条件及规定
设计条件：1、零件图
设计规定：1、工序图分析，绘制零件图（一张A4图）
2、拟定毛坯，绘制毛坯图
3、选取粗、精基准
4、拟定工艺路线
5、选取机床、夹具、刀具、量具
6、填写工艺过程卡和某道工序工序卡片（1套）
7、设计铣平面专用夹具，绘制夹具总装图一张（A3图）
8、设计阐明书一份（涉及零件图分析、工艺设计、定位方案拟定、定位误差计算等内容）；

技术规定：
1.除螺纹表面外，其其她表面均为45-50HRC；
2.表面解决：发蓝；
3.φ24h7轴线对M18轴线同轴度公差为φ0.04。

第一章 轴类零件机械加工工艺规程编制

第一节 零件工艺分析
一、 零件用途
题目所给零件是一阶梯轴零件（如图1-1）。
轴类零件是机械构造中最常用并用于传递运动和动力重要零件之一，其加工质量直接影响到机械装置使用性能和运动精度。轴类零件工作重要表面是外圆面，车削是外圆加工最普遍且重要办法。
图1-1轴零件图

二、 零件技术规定
该轴（如图1-1）需加工表面以及加工表面之间位置规定如下：
1. φ46、φ38、φ32、φ24h7、φ18等一组外圆面及两端面
2.  以φ38轴线对称平面
3. φ8、φ6孔
4. M32、M18螺纹
5. 长、短键槽
详细技术规定见表2-1：

表2-1 轴零件技术规定表

加工表面

尺寸及偏差/mm

公差/mm及精度级别

表面粗糙度
Raμm

形位公差
轴外圆面
φ46
0.16,IT11
12.5

轴外圆面
φ38
0.16,IT11
12.5

轴外圆面
φ32
0.16,IT11
12.5

轴外圆面
φ24h7
0.021,IT7
3.2
同轴度φ0.04
轴外圆面
φ18
0.11,IT11
12.5

割环槽
φ30×5
0.16,IT11
12.5

割环槽
φ26×5
0.13,IT11
12.5

割环槽
φ22×4
0.084,IT10
3.2

割环槽
φ15×4
0.11,IT11
12.5

螺纹
M32
0.016,IT6
6.3

螺纹
M18
0.013,IT6
6.3

对称平面
26±0.1
0.2,IT11
12.5

孔
φ8
0.09,IT11
12.5

孔
φ6
0.09,IT11
12.5

短键槽
4×10
0.074,IT11
12.5

长键槽
4×21
0.074,IT11
12.5

三、 审查轴零件工艺性
该零件图样视图对的，但稍有不完整，尺寸、公差也不够详细，故需要先改正零件图再做后续加工。该零件加工并不复杂，依照技术规定：零件材料为HT200，除螺纹表面，其他表面做热解决达45~50HRC，零件最后要做发蓝解决。

第二节 拟定零件生产类型
零件生产类型是按零件年生产大纲和产品特性来拟定。零件年生产大纲N可按下式计算：
N=Q×m×（1+a﹪）×（1+b﹪）
N——零件生产大纲（件/年）；
Q——产品年产量（台、辆/年）；
m——每台（辆）产品中该零件数量（件/台、辆）；
a﹪——备品率，普通取2﹪～4﹪；
b﹪——废品率，咱们取0.3﹪～0.7﹪；
由于未给出技术条件，故试拟定技术规定为：
1.生产批量：中、大批量生产。
2.废品率0.5%，备品率2%，每日一班。
现已知该产品属于轻型机械，依照题目设计条件，拟定其生产类型为中、大批生产轻型零件。

第三节 毛坯种类及制造
依照技术规定，毛坯材料采用HT200，故不适当采用锻件毛坯。因其外形简朴，直接采用φ50×200棒料。毛坯简图见图3-1。

图3-1 毛坯简图

第四节 制定工艺路线
一、基面选取
轴类零件各表面设计基准普通是轴中心线，其加工定位基准最惯用是两中心孔定位。
由于该阶梯轴外圆表面精度规定不高，故采用如下定位办法：
1． 粗基准选取。为了提高工件刚度，采用一夹一顶方式定位，即轴一端外圆用三爪卡盘夹紧，一端用尾座顶尖顶住中心孔。这样在一种工序中加工所有外圆表面，即能保证该轴类零件同轴度规定。（定位示例如图4-1）
2． 精基准选取。为了避免基准转换所产生误差，精加工中仍选用一夹一顶方式定位。

图4-1
二、表面加工办法选取
该零件重要加工表面有：外圆面、端面、平面、槽、孔和螺纹，参照教材《机械制造技术基本课程设计指引教程》P9-P14“经济精度”选用，加工选取如下：
表4-2轴零件各表面加工方案
加工表面
经济精度级别
表面粗糙度
Ra/μm
加工方案
备注
φ46外圆面
IT11
12.5
粗车
表1-6
φ38外圆面
IT11
12.5
粗车-半精车
表1-6
φ32外圆面
IT11
12.5
粗车
表1-6
φ24h7外圆面
IT7
3.2
粗车-半精车-精车
表1-6
φ18外圆面
IT11
12.5
粗车-半精车
表1-6
割环槽
IT11
12.5
粗车
表1-6
割环槽
IT11
12.5
粗车
表1-6
割环槽
IT10
3.2
粗车-半精车
表1-6
割环槽
IT11
12.5
粗车
表1-6
螺纹M32
IT6
6.3
粗车-半精车-精车
表1-10
螺纹M18
IT6
6.3
粗车-半精车-精车
表1-10
对称平面
IT11
12.5
粗铣
表1-8
孔φ8
IT11
12.5
钻
表1-7
孔φ6
IT11
12.5
钻
表1-7
短键槽
IT11
12.5
粗铣
表1-8
长键槽
IT11
12.5
粗铣
表1-8

三、制定工艺路
按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精原则，布置工艺路线如下：
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗车、半精车轴外圆各个台阶
CA6140
45°外圆车刀
游标卡尺
2
钻φ8孔
CA6140
Φ8直柄麻花钻
三用游标卡尺
3
铣26±0.1对称平面
卧式铣床X60
Φ18高速钢直柄立铣刀
塞尺、刀形平尺
4
钻φ6孔
立式钻床Z525
Φ6直柄短麻花钻
三用游标卡尺
5
铣长、短键槽
立式铣床X5012
Φ4直柄键槽铣刀
塞规
6
热解决——淬火
淬火机等

7
精车φ24外圆、车M32、M18螺纹、割槽
CA6140
45°外圆车刀，螺纹刀，割刀
游标卡尺，螺纹塞规

8
倒角、割断
CA6140
割刀
游标卡尺
9
发蓝

10
检查

游标卡尺、螺纹塞规
表4-3轴工艺路线及设备、工装选用

第五节 加工余量和工序尺寸拟定
一、工序1——粗，半精加工轴表面至设计尺寸加工余量、工序尺寸和公差拟定
第1道工序加工过程分为5个工步：
第一种工步：
轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，公差级别为IT11，因此保证工序尺寸P1=Φ460+0.16依照表2-16粗车外圆直径余量为a1=4mm，直接加工至尺寸。
第二个工步：
1） 轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，先粗车圆柱面，保证工序尺
2） 寸P2，依照表2-16粗车外圆直径余量为a=5mm。然后半精车圆柱面得到工序尺寸P3，查表2-17加工余量为a1=3mm由于公差级别为IT11，因此P3=Φ380+0.16，P2=P3+a1=Φ410+0.16。
第三个工步：
轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，表2-16粗车外圆直径余量为a1=6mm，公差级别为IT11，保证工序尺P4=Φ320+0.16。
第四个工步：
轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，保证工序尺寸P5公差精度为IT11，依照表2-16粗车外圆直径余量为a=7mm。然后半精车圆柱面得到工序尺寸P6加工余量为a1=3，P5=P6+a1，依照表2-17精车外圆直径余量为a2=1mm。在背面工序精车外圆面保证工序尺寸，又由于公差精度级别为IT7，因此P7=Φ240+0.021，半精加工时精度级别也为IT7，因此P6=P7+a2=Φ250+0.021则P5=Φ280+0.16。
第五个工步：
轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，粗车圆柱面，加工直径余量为a=5mm，保证工序尺寸P8，粗车公差精度为IT11，然后半精车，公差级别为IT11，加工直径余量为a1=2mm，直接得到工序尺寸P9=Φ180+0.16则P8=200+0.16
单位（mm）
工步
工序直径余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
半精车
2
18
0.16
Φ180+0.16
粗车Φ18
5
18+2=20
0.16
Φ200+0.16
半精
3
20+5=25
0.021
Φ250+0.021
粗车Φ24
4
25+3=28
0.16
Φ280+0.16
粗车Φ32
6
28+4=32
0.16
Φ320+0.16
半精车
3
32+6=38
0.16
Φ380+0.16
粗车Φ38
5
38+3=41
0.16
Φ410+0.16
粗车Φ46
2
41+5=46
0.16
Φ460+0.16
毛坯

46+4=50

一、 工序2——钻Φ8mm孔加工余量、工序尺寸和公差拟定
由表2-28可查得，钻孔余量Z钻=8mm。查表1-20可依次拟定个工序尺寸加工精度级别，钻：IT11。.依照上述成果，再查原则公差数值表可拟定该工步公差分别为，钻：0.09mm。
综上所述，该工序各工步工序尺寸及公差分别为，钻孔：Φ8+0.090mm
工步
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
钻孔
8
8
0.09
Φ80+0.09
其她工序加工余量、工序尺寸、公差级别拟定
工序3：
工步
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣B面
6
26
0.2
26±0.1
粗铣A面
6
32
0.2
32±0.1
工序4：
工步
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
钻孔
6
6
0.09
Φ60+0.09
工序5：
工步
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣4×10槽
4

0.074

粗铣4×21槽
4

0.074

第六节 切削用量、时间定额计算
一、切削用量计算
1、工序1——粗，精车圆柱面
该工序5个工步，轴件装在三爪卡盘与顶尖间，以中心线定位，这些工步是在同一台机床上加工完毕，因而它们进给量和切削速度是同样，只有背吃刀量不同。
（1） 切削速度拟定 依照公式 Vc=∏×d×n／1000
d-工件最大直径（mm）
n-工件转速（r／min）
咱们定n=400r／min 因此Vc=3.14×46×400／1000=57.78m／min
（2） 背吃刀量拟定 依照公式 AP=(DW-DM)／2
DW——工件上待加工表面直径
DM——工件上已加工表面直径
工步1加工Φ46表面，背吃刀量ap1取为a1，a1=2mm；工步2加工Φ38表面，背吃刀量ap2=a1=4mm；工步3加工Φ32表面，背吃刀量ap3=a1=3mm；工步4加工Φ25表面，背吃刀量ap4=a1=3.5mm；工步5加工Φ18表面，背吃刀量ap5=3.5mm
（3） 进给量拟定 由表5-1，按工件材料，该工序进给量f=0.8mm／r
2、工序2——钻Φ8孔
1） 背吃刀量拟定 取 ap=8mm。
2） 进给量拟定 由表5-22，选用该工步每转进给量f=0.1mm／r。
3）切削速度计算 由表5-22，按工件材料灰铁200条件选用，切削速度v可取18m／min，由公式n=1000×v／∏×d可求得该工序钻头转速n=716.6r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床主轴转速，取n=960r/min。再将此转速代入公式，可求出该工序实际钻削速度v=n×∏×d／1000=24m/min。
其她工序在工序卡中给出数据
二、时间定额计算
1、基本时间tm计算
（1）工序4——钻Φ6孔
直接钻孔，依照表5-41，钻孔基本时间可由公式tj=（l+l1+l2）／f×n求得。式中l=8mm；l2=1mm，l1=D×cotkr／2+(1～2)≈3.75mm;f=0.1mm／r；n=960r／min。将数据代入公式得tj=0.13min=7.8s
2、辅助时间tf计算
依照第五章第二节所述，辅助时间tf=（0.15～0.2）tj咱们取tf=0。15tj
工序4——tf=0.15×7.8=1.17s
3、其她时间计算
除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序单件时间还涉及布置工作地时间、休息与生理需要时间与终结时间。由于咱们是大批量生产，分摊到每个工件上准备与终结时间甚微，可忽视不计；布置工作地时间tb是作业时间2％～7％，生理需要与休息时间tx是作业时间2％～4％，咱们取3％。则工序其她时间（tb+tx）可按（3％+3％）×（tj+tf）计算
工序4其她时间：tb+tx=6％×（7.8+1.17）=0.53s
4、单件时间tdj计算
工序4单件时间：tdj=7.8+1.17+0.53=9.5s
其她工序在工序卡中给出数据
第二章 铣平面专用夹具设计

轴零件工件图
一、零件本工序加工规定分析
铣26±0.1对称平面
本工序前已加工表面如下：
1.粗车、半精车轴各外圆表面；
2.钻Φ8孔；
本工序使用机床为卧式铣床X60，刀具为Φ18高速钢直柄立铣刀
二、拟订定位方案和选取定位元件
1. 拟订定位方案

依照工件构造特点，其定位方案如下：
以Φ50外圆及Φ24外圆作为定位基准面，再通过夹紧装置定位作用，总共限制工件6个自由度。
1.Φ50外圆及Φ24外圆分别以小V型块V1、V2定位，限制了Y、Z方向移动和转动。
2.采用V型块做夹紧装置，限制了X方向移动和转动。
铣削平面需要限制自由度有X、Y、Z方向转动及X、Z方向移动,因此这种定位方式可行。

2. 定位元件和定位装置设计和选取
1）V形块
材料:20钢 渗碳深度0.8~1.2mm,58~64HRC,按GB/T699-1999查得
2) 夹紧用螺母
材料:45钢 35~40HRC,按GB/T699-1999查得

3. 导向方案
在铣床或刨床夹具中，为保证加工面位置精度，刀具相对工件位置需要调节，因而常设立对刀装置。对刀时移动机床工作台，使刀具接近对刀块，在刀齿切削刃与对刀块间塞进一规定尺寸塞尺，让切削刃轻轻靠紧塞尺，抽动塞尺感觉到有一定摩擦力存在，这样就拟定刀具最后位置，抽走塞尺，就可以开动机床进行加工。
本设计采用是直角对刀块：20钢 渗碳深度0.8~1.2mm,58~64HRC,按GB/T699-1999查得。如下图所示：

三、拟定夹紧方案
由于工件为中档批量生产，产量不大，宜用简朴手动夹紧装置。采用V型块夹紧，两端采用螺栓连接，通过拧紧螺母使V型快夹紧工件来实现夹紧。V型块夹紧工件重要是为了防止工件在加工过程中受力作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠，可以免除夹紧力计算。

四、 定位误差分析

以v形块定位，故定位基准为轴中心线，由于工序基准为外圆柱下母线,因此存在基准不重叠误差△B。该加工面工序尺寸为Φ380+0.16，因此△B=0.16/2=0.08。
又存在基准位移误差△Y。△Y=0.707×Td=0.707×0.16=0.12.
则，定位误差为△D=|△B-△Y|=0.04，由于0.04<1/3×T=1/3×0.1=0.07.因此满足加工规定。

五、 夹具总装图

铣平面夹具总装图

设计总结

两周《机械制造技术基本》课程设计已经接近尾声。时间不长，但使我从中学到了许多在课内主线就学不到东西，让我受益良多。
在这次设计过程中，使我真正地结识到自己还存在诸多局限性之处，知识、能力、经验各方面欠缺，使我真正感受到了学习和实践重要性。
这次设计将我此前学过《机械制造装备设计》、《机械制图》、《机械制造技术基本》与《机械设计》等知识较好联系了起来，并且和实际应用紧密联系了起来，而这对咱们后来发展又是至关重要。
本次设计重要分两大某些，一是轴零件机械加工工艺规程编制，二是铣平面专用夹具夹具设计，虽然在很大限度上还是理论性比较强，但其间穿插查阅手册，实体造型等工作，让自己查阅资料能力提高诸多，理论联系实际观念也进一步己心。
在这次课程设计中，我不但掌握了许多知识，也增长了见识，但我以为更重要一点是，明白了这样一种道理，知识和能力固然重要，但它并不是最重要，至少不起决定性作用，而一种设计人员设计思想、责任心、严谨性等才是处在首要地位因素。
最后，衷心感谢辅导这次设计汪帮富教师。

参照文献
1. 邹青 《机械制造技术基本课程设计指引教程》 机械工业出版社 1991年
2. 上海柴油机厂工艺设备研究所 《金属切削机床夹具手册》 机械工业出版社 1984年
3. 王先逵 《机械制造工艺学》 机械工业出版社
4. 陈宏钧 《机械加工技师综合手册》 机械工业出版社
5. 赵永福 《金属机械加工工艺人员手册》 上海科学技术出版社 1990年
6. 邓文英 《金属工艺学》 高等教诲出版社