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机械制造技术基础课程设计设计说明书

时间:2020-01-31   来源: 钱柜老虎机  点击:

  机械制造技术基础课程设计设计说明书._幼儿读物_幼儿教育_教育专区。机械制造技术基础课程设计设计说明书.

  课程设计 课程名称: 机械制造基础课程设计 设计题目: 年产量为 10000 件的拨叉的机械加工工艺规程及 典型夹具设计 学 院: ****************** 专 业: **************** 年 级: 101 班 学生姓名: *** 指导教师: *** 日 期: 2013.7.1~2013.7.12 教务处制 课程设计任务书 ***** 学院***************** 专业 2010 年级 学生姓名: *** 课程设计题目:年产量为 10000 件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹 具设计 课程设计主要内容: 1、 绘制拨叉零件的零件图和毛坯图。 2、 设计拨叉零件的机械加工工艺规程,并填写: 1) 整个零件的机械加工工艺过程卡; 2) 整个零件关键工序的机械加工工序卡。 3、 以小组为单位设计某工序的夹具一套,绘出总装图。 4、 编写设计说明书。 设 计 指 导 教 师 (签字): 教学基层组织负责人(签字): 年 月日 一、 摘要 此次,课程设计的主要任务是年产量为 10000 件的拨叉的机械加工工艺规程及典 型夹具的设计。要求在设计中能初步的学会综合应用以前所学的课程,并利用图书馆 资源查找自己所需的相关内容。通过此次课程设计应能达到以下要求: 1、能熟练地运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理,准确的解决一个 零件在加工中的定位,夹紧及其工艺规程的制定。 2、通过对某一道工序的加工数据的查询与计算,学会解决加工过程中某工序所 需的工艺参数。 3、通过对某一道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般办法,提高自己结 构设计的能力。 4、学会利用图书馆资源,学会使用手册、查询相关资料。 关键词:拨叉、工艺分析、精度、工艺规格设计、铣床、花键 二、前言 机械制造技术基础课程设计是我们在大学学完了全部基础课,专业基础课及专业 课后进行的。是我们在毕业设计前对所学的各科课程得一次综合式的复习,也是一次 理论联系实际的训练。 我设计的是主要任务是年产量为 10000 件的拨叉的机械加工工艺规程及典型夹具的 设计。在课程设计的两个周时间里,查阅了很多手册,终于把我的设计任务完成,在 典型夹具的设计的设计中我们小组充分体现出了合作精神,在一次次的提出问题,查 阅大量书籍解决问题,需求老师帮助的过程中,我们顺利的完成了此次课程设计。 目录 第一卷 机械加工工艺规程的设计 第一节 零件的分析.................................................................... 3 1.1 零件的作用...................................................................................... 3 1.2 零件的工艺分析............................................................................... 3 第二节 零件毛坯的确定............................................................. 3 第三节 零件加工余量的确定...................................................... 4 第四节 零件加工工艺过程的设计.............................................. 5 4.1 零件基准的选择........................................................................ 5 4.2 工艺过程的拟定........................................................................ 5 第二卷 机械加工工序设计 第一节 加工条件....................................................................... 6 第二节 查寻计算拉削用量...................................................... 6 第三卷 专用夹具的设计 第一节 问题的提出................................................................... 7 第二节 定位基准的选择........................................................... 8 第三节 切削力及夹紧力的计算................................................ 8 3.1 计算切削力........................................................................... 8 3.2 夹紧力的计算........................................................................ 8 3.3 计算螺纹夹紧力..................................................................... 9 第四卷 误差分析.................................................................. 9 第五卷 设计心得体会、小结............................................. 9 1 第六卷 参考文献............................................................ 10 2 第一卷 机械加工工艺规程的设计 第一节 零件的分析 1.1 零件的作用 拨叉它位于变速机构中,主要起换档变速作用,使主轴回转运动按照工作者的要 求进行工作。 1.2 零件的工艺分析 各加工面及其加工精度要求: 加 工 150 的 底 槽 三 顶 槽 左 顶 槽 下 40*47 花 键 孔 花 键 孔 花 键 底 面 斜面 面 右面 面 右端面 矩 形 长 矩 形 宽 孔 面 面 精度 6.3 3.2 1.6 6.3 3.2 1.6 3.2 6.3 各加工面的加工顺序及其加工所需的步鄹: (1)右端面 40*47 粗铣→半粗铣→精铣 (2)顶槽 先铣出槽再经过精铣 (3)底槽的三个面 粗铣→半粗铣→精铣 (4)顶面 28*40 粗铣→半粗铣→精铣 (5)圆孔 扩孔→铰孔 (6)花键 直接用矩形齿花键拉刀拉出 第二节 毛坯的确定 任务书给的要求是年产量为 10000 件的拨叉,已经是批量生产。考虑到机床在运 行中要经常地变速,以及实现正反转,零件在工作工程中经常承受变载荷,又由于零 件结构比较复杂,零件毛坯比较适合铸造成型。选用 HT250 的灰铸铁,以保证足够的 3 强度、硬度,从而保证零件的工作可靠性。又由于零件尺寸较小,结构复杂,故可采 用金属模机器造型铸造。 第三节 零件加工余量的确定 “拨叉”零件的制造材料为 HT250,生产类型为年产量 10000 件,采用金属型铸 造法铸造。再根据分析的加工工艺来确定加工余量[1]、工序尺寸、毛肧尺寸。 (1)铣削 28×40mm 的上端平面 此面的精度要求为 3.2,根据前面的工艺分析,要进过粗铣、半精铣、精铣方可 达到要求的精度。查《机械制造技术基础课程设计》表 5-49 到 5-51 即可得到,第一 步粗铣的加工余量为 1mm,第二步半精铣的加工余量为 0.7mm,第三步精铣的加工 余量为 0.6mm。总的加工余量为 2.3mm。毛坯的总长度为 102.3mm。 (2)40*47 的右端面 此处端面的加工要经过粗铣、半精铣、精铣方可达到图纸上精度为 3.2 的要求。 查《机械制造技术基础课程设计》表 5-49 到 5-51 得,加工余量:第一步粗铣 1mm, 第二步半精铣 1mm,第三步精铣 0.6mm,总的加工余量就为 2.6mm。其端面是单面 加工精度要求,故总的毛坯长度就应该是 82.6mm。 (3)花键孔 ?250?0.03mm 花键的工艺是直接用矩形齿花键拉刀直接拉出,而拉刀的精度就可以保证 1.6 的 要求。此步骤不用计算具体的加工余量。 (4) 钻扩孔 Φ22+00.28 mm 孔是在铸造的时候就铸造好的,而精度要求是 6.3。只要经过扩孔后一个粗铰即 可达到要求,查可《机械制造技术基础课程设计》表 5-39 得扩孔的加工余量为 1.2mm, 粗铰孔的加工余量为 0.3mm,总的余量 1.5mm。所以,可以确定圆孔尺寸 20.5mm。 (5)铣削槽 8 ?0.03 0 因为,此槽是后面用铣床铣出来的,铣出来后再经过一步精加工来保证加工精度 的要求以及槽的尺寸较小,所以在此不用具体的加工余量。 (6)铣削槽 180?0.012 mm 此处只有槽的内三面 A、B、C 有加工精度要求。槽内底面与两侧面要求达到表 面粗糙度 3.2,经过粗铣、半精铣、精铣方可达到要求的精度,查《机械制造技术基 4 础课程设计》表 5-49 到 5-51 可以确定第一步粗铣的余量为 1mm,第二步半精铣的加 工余量为 0.7mm,第三步精铣的加工余量为 0.6mm。总的加工余量为 2.3mm。 第四节 零件加工工艺过程的设计 拨叉的工艺特点是:外形较复杂,尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求较高。 上述工艺特点决定了拨叉在机械加工时存在一定的困难,因此在确定拨叉的工艺过程 时应注意定位基准的选择,以减少定位误差;夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少 夹紧变形;对于主要表面,应粗、精加工分阶段进行,以减少变形对加工精度的影响。 为了满足精度的要求,可采用互为基准的原则进行加工工艺过程的设计。 4.1 零件基准的选择 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基准的选择应当正确与合理,可 以是加工测量得到保证。第一步,选择 Φ40 的左端面为粗基准来粗铣 40*47 的右端面, 后面紧接着加工花键底孔。底孔加工好以后,轴线亦可作为一个基准。对于,28*40 上面、宽为 18 的槽、40*48 的右端面,采用互卫基准的原则应粗、精加工分阶段进 行加工。 4.2 工艺路线的拟定 根据上面对基准面的分析,以及在年产量为 10000 件的条件下,可以考虑采用 X61W 万能性机床配以专用夹具,并尽量将工序集中来提高生产率。除此以外,还应 当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。拟定的工艺过程如下: 工序 10 金属型铸造毛坯; 工序 20 以直径 40 的圆孔左端面为基准粗铣 40*47 的右端面,保证零件长 度为 81.6mm。零件原尺寸为 82.6mm; 工序 30 扩花键底孔,保证直径为 21.7; 工序 40 铰花键底孔,保证直径为? 2200.03 ; 工序 50 工序 60 工序 70 工序 80 工序 90 以圆孔轴线 的顶端面,保证与轴线; 分别以桥外右端面、圆孔轴线、桥外左端面为基准粗铣下面槽 A、 B、C 三面,保证尺寸 A 面厚度 9.3,B 与轴线; 以 A 面为基准半精铣 40*47 的右端面,保证与 A 面距离为 27.9; 分别以 40*47 右端面、孔轴线 右端面为基准半精铣下面槽 A、B、C 三面,保证 A 面与右端面 27.2,B 面与轴线; 以孔轴线 的顶端面,保证与轴线 工序 130 工序 140 工序 150 工序 160 工序 170 工序 180 以孔轴线 的顶端面,保证与轴线; 以 A 面为基准精铣 40*48 的右端面,保证与 A 面距离 26.6; 分别以 40*47 右端面、孔轴线 右端面为基准精铣下面槽 A、 B、C 三面,保证 A 面与右端面距离 26,B 面与轴线,C 面 与右端面距离 44; 用槽铣刀铣出顶槽,保证槽的右面与 40*47 右端面距离为 10; 铣顶槽左右两面,保证槽深为 8mm,宽慰 8mm,与偶面与右端面距 离为 10mm; 拉花键,保证键宽为 6?0.06 ?0.03 ,深 1.5; 车 15 度倒角; 去毛刺; 检查。 第二卷 机械加工工序设计 在本次的课程设计中,加工工序的设计只要求在工艺过程中选择一道工序对其进 行设计。现选择工序 150,拉花键,下面对其加工余量及相应的参数进行有关的设计。 第一节 加工条件[2] 工件材料:HT250 铸铁σ =200N/mm2 加工要求:拉宽 6 深 2.5 的花键孔 机 床:L5120 刀 具:查《机械加工工艺设计实用手册》(张耀震主编)表 12-19,采用齿数为 6, 花键尺寸外径 25,内径 22,键宽 6 的矩形齿花键拉刀,拉削长度为 80, 拉刀总长为 760mm。 第二节 查寻计算拉削用量 (1)背吃刀量得确定[2] 由于此处采用矩形齿花键拉刀拉削,精度可达到要求以及加工尺寸较小,故可一 次走刀拉削到位,所以背吃刀量为 1.5mm。 6 (2)单面齿升量[2] 查《机械加工工艺设计实用手册》(张耀震主编)表 11-15,可得单面齿升量 af ? 0.06? 0.1mm ,在此处选择 af ? 0.06mm。 (3) 拉削速度[2] 查《机械加工工艺设计实用手册》(张耀震主编)表 15-62,可得拉刀拉削速度 v=3.6m/min(0.06m/s)。 (4)查刀面最大磨损及寿命[3] 查《切削用量简明手册》表 3.7,刀面最大磨损为 0.5~0.8mm。 查《切削用量简明手册》表 3.8,寿命 T=180min。 (5)拉削力[2] 查《机械加工工艺设计实用手册》(张耀震主编)表 15-59,拉刀切削刃每 1mm 长度单位拉削力 FZ ?162.8N ,拉削力的计算公式: Fm a x ? FZ ? ?dm 2 Ze FZ ? 拉刀切削刃每1mm长度单位切削力(N) dm ? 拉削后工件公称直径(mm) Ze ? 拉刀同时工作齿数最大值(6) Fm a x ? 162 .8? 3.14 ? 2 22 ?6 ? 33738 .67 N ? 33.74 KN 查《机械加工工艺设计实用手册》(张耀震主编),此工作条件下拉床额定拉力为 200KN,33.74200,故拉削力的计算符合要求。查《机械加工工艺设计实用手册》 (张耀震主编)表 15-60,拉床功率为 1.8KW。 (6)拉削工时 拉刀工作行程为 L=80mm, 拉刀拉削速度 V=0.06m/s。 所以机加工工时为:T=1.333s。 7 第三卷 夹具的设计 机床夹具(简称夹具)是在机械加工中使用的一种工艺装备,它的主要功能是实 现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位,使各被加工工件在夹具中占有一个正确的 加工位置;通过夹紧,克服加工中存在的各种作用力,使这一正确的位置得到保证, 从而使加工过程得以顺利进行。专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某 一工序而专门设计的。由于不需要考虑通用性,因此夹具的结构紧凑,操作迅速方便。 第一节 问题的提出 本 夹 具 主 要 用 来 铣 宽度为 8 ?0.03 0 mm 的槽,保证两侧的粗糙度等级为 1.6,底部 的粗糙度等级为 6.3。这一槽对 40×47mm 的端面有一定的位置与尺寸要求。加工本 道工序时,40×47mm 的端面已经加工出来,这样就保证了设计基准与工艺基准的重 合,保证了加工精度,避免了加工误差。因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何 提高劳动生产效率,降低劳动强度。 第二节 定位基准的选择 由零件可知,宽为 8+0.03 0 的槽对 40×47mm 的端面有尺寸要求,故其设计基准为 40 ×47mm 的端面。为了减小误差,使用轴心定位,配合 40×47mm 的端面为主要定位 基准,查询《切削用量手册》(艾兴编),采用高速钢立铣刀[3]。 第三节 切削力及夹紧力的计算 8 3.1 计算切削力[4] 查《机械加工工艺设计手册》(王威廉编),表 15-48 可得切削力公式为: FZ ? 9.81? CFZ ? a 0.83 e ? a f 0.65 ? a p ? d ?0.83 0 ? Z CFZ ? 铣削力系数 ae ? 铣削宽度(mm) a f ? 每齿进给量(mm / z) ap ? 铣削深度(mm) d0 ? 铣刀直径(mm) Z ? 铣刀齿数 取: d0 ? 63 mm Z=6 a f ? 0.01mm/z ae ? 8 mm ap ? 8 mm CFZ ? 30 代入数据,可算得: FZ ? 9.81? 30 ? 80.83 ? 0.010.65 ? 8? 63?0.83 ? 6 ? 127 .9N 3.2 夹紧力的计算 查《机床夹具设计手册》(杨黎明编),表 2.2-1 可得各安全系数[5]的取值: K0 -基本安全系数:1.5 K1 -加工性质系数:1.1 K2 -刀具钝化系数:1.2 K3 -切削特点系数:1.1 可得:总安全系数 K ? K0K1K2K3 ? 2.178 手册注明安全系数 K 小于 2.5 时取 K=2.5; 理论夹紧力为: F? ? KFZ ? 2.5*127.69 ? 319.22N 实际夹紧力为: F ? F? ? 319.22 ? 6384.4N ?1 ? ?2 0.05 3.3 计算 M16x1.5 的细牙螺纹,所产生的夹紧力[6]为 由T = 1 2 F0 [tan(ψ + v ) + 2 3 fc D03 D02 d 3 0 ] d 2 0 9 F0=2M/D2tan(a+6,55)+0.66(D3- d3)/ (D2- d2) 其中: M=19000 N·M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm 解得: F0=1O405 (N) 很明显,螺纹产生的夹紧力可以满足所需夹紧力。而此次设计我们所选用的螺纹为 M20 的,条件满足。 第四卷 误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准不重合的误 差。径向尺寸以轴线为定位基准,也与设计基准相重合,无定位误差。即不必考虑定 位误差,只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。 第五卷 设计心得体会、小结 通过机床工艺及夹具设计,汇总所学专业知识为一体(《机械制造技术基础》《机 械设计基础》《机械制图》等),让我们队所学的专业知识得以巩固、复习及使用,在 理论与实践的有机结合;是我们对各科的作用有力更加深刻的理解,并为将来的实际 工作奠定基础! 在此次的设计中我们小组主要是设计 KCSJ-10 的拨叉的铣床夹具。在此次过程中, 我们小组齐心协力的完成了此项设计。在此期间我们查阅了大量的书籍,学会并更加 的得心应手的利用图书馆资源来获取相关的知识。还有老师的帮助对我们的设计亦有 很大的帮助,在此对老师们表示感谢! 第六卷 参考文献: [1] 柯建宏.机械制造技术基础课程设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2006. [2] 张耀震.机械加工工艺设计实用手册[M].北京:航空工业出版社,1993. [3] 艾兴.切削用量简明手册[M].北京:机械工业出版社,1993. [4] 王威廉.机械加工工艺设计手册[M].北京:航天工业出版社,1987. [5] 杨黎明.机床夹具设计手册[M].北京:国防工业出版社,1996.5. [6] 东北重型机械学院、洛阳工程学院、第一汽车制造厂职工大学.机床夹具设计手 册第二版[M].上海:上海科学技术出版社,1990. 10 11

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