機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書

課程設(shè)計課程名稱機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計學院機械工程學院班級學號學生姓名指導教師2024年3月9日目錄TOC\o"1-3"\f\h104561序言 I1序言1.1課題研究的意義這個題目讓我溫習機械零件加工過程的知識，對系統(tǒng)和應用進行了復習，不僅檢查了我的知識閱讀能力，還將鍛煉我的理論在實踐應用能力、軟件操作能力和圖形表達能力的結(jié)構(gòu)等方面。通過這次課程設(shè)計來提高我的研究繪制能力,語言表達能力、專業(yè)知識、綜合應用能力、分析和解決問題的能力等，是進入企業(yè)的基礎(chǔ)積累經(jīng)驗,裝配和其他文章。這是一個很好的檢驗自己和鍛煉自己的機會。1.2課題研究的主要任務1.針對刀架座零件的工藝性分析；2.確定刀架座零件的毛坯類型以及制造方法；3.綜合設(shè)計刀架座零件的加工工藝分析；4.根據(jù)刀架座的加工步驟合理選擇或設(shè)計設(shè)備和工藝裝備；5.根據(jù)以上合理選擇數(shù)值，進行計算其切削數(shù)值的可行性。

2零件圖樣分析2.1零件圖圖2.1CA6140刀架座零件圖1.從圖2.1CA6140刀架座圖可以看出，CA6140刀架座零件，其由內(nèi)孔、方形、定位孔、平面、槽等結(jié)構(gòu)組成的零件。2.粗糙度分析表2-1各粗糙度加工表面表面粗超度Ra/μmΦ48H7、Φ16H7孔外端面0.8132外形1.6M16螺紋孔上平面1.6Φ10H7孔之間的槽3.2Φ60孔加工1.6Φ48H7孔加工1.6Φ16H7孔加工1.6Φ10孔加工1.6缺口的加工6.3M16螺孔加工3.22.2加工定位基準和加工精度等級的確定2.2.1加工基準面的確定刀架座零件一共有2個加工基準面，要求如下：（1）夾132面和端面為基準面，加工孔、端面。（2）夾85和端面為基準面，加工兩側(cè)寬槽和螺紋孔等。2.2.2加工精度的選擇加工精度主要用于生產(chǎn)產(chǎn)品程度，加工精度與加工誤差都是評價加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。以下為各加工表面加工階段達到的加工精度等級：上平面：粗銑（IT11）——精銑（IT9）下平面：粗銑（IT11）——半精銑（IT9）--磨132外輪廓面：粗銑（IT11）——精銑（IT9）M16牙孔：鉆（IT11）——擴（IT9）Φ16H7孔：鉆（IT11）——擴（IT9）——鉸（IT7）Φ19.2孔：鉆（IT11）——擴（IT9）——鉸（IT7）Φ10H7孔：鉆（IT11）——擴（IT9）——鉸（IT7）Φ48H7:粗車（IT11）--半粗車（IT9）--精車（IT7）M16螺紋、M12螺紋：鉆（IT11）——攻絲（IT9）2.3毛坯的確定2.3.1零件的材料分析刀架座毛坯有方料、鍛件和鑄件三種。鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質(zhì)零件不宜用自由鍛。鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。鋼質(zhì)零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄鋼件。根據(jù)該軸零件的結(jié)構(gòu)形狀和外輪廓尺寸，所以采用鍛件。本零件的毛坯宜采用鍛件，模鍛鍛造，模鍛毛坯使鋼材經(jīng)過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗。因為加工零件年產(chǎn)量為10000件，加工材料QT45-5，而且加工精度較高。因此選擇毛坯類型為鑄造方式。2.3.2毛坯圖的確定該零件為是方形類零件，材料45鋼，零件的形狀較規(guī)整，因此不能用鍛造，只能用鑄件，加工精度式中，則確定此零件屬于砂型機械造型鑄造的生產(chǎn)方法。采用大批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的粗糙度查參考文獻《機械制造工藝簡明手冊》確定各表面加工余量。毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應力，應使杠桿壁厚盡量均勻。公差等級為CT10。選擇加工余量等級選擇G?；境叽纭?00mm，單邊加工余量為2-3mm；雙側(cè)加工余量的一半為2mm；在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，可據(jù)此繪出毛坯圖如下：毛坯的具體尺寸與形狀如下圖2-1：圖2-1毛坯圖3工藝規(guī)程設(shè)計3.1選擇定位基準選擇精基準時，往往考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠的前提下，一般遵循基準重合原則、盡量使定位基準與工序基準重合，消除定基誤差，尺寸精度靠調(diào)整刀具工件間位置保證，位置精度則依賴機床本身精度，不增加制造難度。選擇粗基準時，為了使定位方便可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面用專用夾具裝夾時，使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。3.2擬定加工工藝路線加工順序的原則有：先主后次、先粗后精、先基面后其他的等。加工路線方案的比較是保證加工表面的加工精度和粗糙度的加工要求，根據(jù)以上的加工路線原則等合理的設(shè)計兩套方案，并進行合理的分析與選擇，優(yōu)勝劣汰，淘汰掉加工過程中在生產(chǎn)成本、時間、生產(chǎn)效率等的基礎(chǔ)上比不上另一套方案的加工工藝方案。因此選擇兩個方案比較決定其中一個作為零件的加工工藝路線：表3.1加工方案一工序號工序名稱工序內(nèi)容01鑄造鑄造毛坯02銑粗銑上平面、保證厚度88mm掉頭粗銑下端平面、保證厚度86mm03銑粗銑右端平面、保證厚度135mm粗銑左端平面、保證厚度133mm粗銑右端平面、保證厚度135mm粗銑左端平面、保證厚度133mm04銑精銑上平面、保證厚度85.5mm掉頭精銑下端平面、保證厚度85mm05銑粗銑右端平面、保證厚度132.5mm粗銑左端平面、保證厚度132mm粗銑右端平面、保證厚度132.5mm粗銑左端平面、保證厚度132mm06銑銑?10H7外圓斜面07銑銑38mm槽、深25mm08鉆鉆擴絞φ16F7通孔09鉆鉆擴絞φ19.2孔10車粗車、半精車φ48H7、φ6011車精車φ48H7、φ60深50mm12鉆鉆M16、M12螺紋底孔、攻M16、M12螺紋13檢驗按圖紙檢驗工件表3.2加工方案二工序號工序名稱工序內(nèi)容01鑄造鑄造毛坯02銑粗銑上平面、保證厚度88mm掉頭粗銑下端平面、保證厚度86mm03銑粗銑右端平面、保證厚度135mm粗銑左端平面、保證厚度133mm粗銑右端平面、保證厚度135mm粗銑左端平面、保證厚度133mm04銑精銑上平面、保證厚度85.5mm掉頭精銑下端平面、保證厚度85mm05銑粗銑右端平面、保證厚度132.5mm粗銑左端平面、保證厚度132mm粗銑右端平面、保證厚度132.5mm粗銑左端平面、保證厚度132mm06銑銑?10H7外圓斜面07銑銑38mm槽、深25mm08鉆鉆M16、M12螺紋底孔、攻M16、M12螺紋09鉆鉆擴絞φ19.2孔10車粗車、半精車φ48H7、φ6011車精車φ48H7、φ60深50mm12鉆鉆擴絞φ16F7通孔13檢驗按圖紙檢驗工件從以上兩種方案比較分析得出，其中，方案一是先加工；方案一是將下平面先加工，方案二是后加工鉆φ16H7孔，為了用φ16孔定位，需要先將此孔加工，如果后續(xù)加工在銑槽的時候就缺乏定位，故而選擇方案一一起銑削加工。這樣可以減少更換夾具的時間，提高時間效率：3.3加工余量及工序尺寸的確定工序尺寸是指某一工序加工應達到的尺寸，其公差即為工序尺寸公差，各工序的加工余量確定后，即可確定工序尺寸及公差：見表3.4。表3.4加工余量及工序尺寸的確定加工表面加工精度工序內(nèi)容加工余量工序尺寸上平面IT11粗銑1.587IT9半精銑0.585.5下平面IT11粗銑1.5133.5IT9半精銑0.5132.538槽平面IT11粗銑1.535IT9半精銑0.53738槽平面IT11粗銑1.535IT9半精銑0.537Φ16通孔IT11鉆7.5Φ15IT9擴0.2Φ15.6IT7鉸0.1Φ16H7Φ10H7通孔IT11鉆4.5Φ9IT9擴0.2Φ9.6IT7鉸0.2Φ10H73.4設(shè)備和工藝裝備的選擇1.現(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。下列在設(shè)備的清單所示。2.量具是測量零件的尺寸、角度、形狀精度和相互位置精度等所用的測量工具。常用游標量具包括:游標卡尺、深度游標卡尺、高度游標卡尺、千分尺以及百分表等。應根據(jù)零件的加工精度以及各方面的測量因素進行測量。3.刀具的選擇和零件的材質(zhì)和機床有關(guān)。例如車端面時，如果杠桿零件的被切削的端面直徑過大，選取的刀具為硬質(zhì)合金比較合適，無論是粗加工還是精加工都可以使用，如果是高速鋼的刀具，盡量不選用，過高的機床轉(zhuǎn)速容易導致刀具折損和刀具壽命縮短。因此要根據(jù)零件的材質(zhì)和零件的尺寸等因素綜合選擇合適的刀具。4.夾具是指機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。夾具種類按使用特點可分為：（1）萬能通用夾具。（2）專用性夾具。（3）可調(diào)夾具。（4）組合夾具。主要選擇專用夾具進行對工件夾緊。圖3.5設(shè)備和工藝裝備清單工序號設(shè)備專用夾具及量具刀具名稱刀具規(guī)格刀具材質(zhì)01專用夾具02X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ40齒數(shù)3硬質(zhì)合金03X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ40齒數(shù)3硬質(zhì)合金04X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ40齒數(shù)3硬質(zhì)合金05X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ40齒數(shù)3硬質(zhì)合金06Z525立式鉆床專用夾具，塞規(guī)麻花鉆φ15高速鋼麻花鉆φ15.8高速鋼鉸刀Φ16高速鋼07Z525立式鉆床專用夾具，塞規(guī)麻花鉆Φ9.5高速鋼麻花鉆Φ9.8高速鋼鉸刀Φ10高速鋼08Z525立式鉆床專用夾具，塞規(guī)麻花鉆Φ18.8高速鋼麻花鉆Φ19高速鋼鉸刀Φ19.2高速鋼09X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ20齒數(shù)3高速鋼10X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀φ20齒數(shù)3高速鋼11X51立式銑床專用夾具，游標卡尺立銑刀Φ10齒數(shù)2高速鋼12Z525立式鉆床專用夾具，游標卡尺麻花鉆Φ15.4高速鋼13Z525立式鉆床專用夾具，螺紋塞規(guī)麻花鉆Φ10.2高速鋼絲錐M16、M12高速鋼4切削用量的確定 工序08-1鉆φ10通孔至φ9采用刀具φ7高速鋼麻花鉆切削余量3.5mm確定進給量：，擇選確定切削速度：，擇選=16m/min換算成主軸轉(zhuǎn)速相近的轉(zhuǎn)速為750r/min。故實際轉(zhuǎn)速為16.5r/min工序08-2擴φ10mm通孔為φ9.8采用刀具φ7.8高速鋼麻花鉆切削余量0.4mm確定進給量：，擇選確定切削速度：，擇選=16m/min換算成主軸轉(zhuǎn)速相近的轉(zhuǎn)速為650r/min故實際轉(zhuǎn)速為15.9r/min工序08-3鉸φ10mm通孔采用刀具φ10硬質(zhì)合金鉸刀切削余量0.1mm確定進給量：，擇選確定切削速度：，擇選=10m/min換算成主軸轉(zhuǎn)速相近的轉(zhuǎn)速為400r/min。故實際轉(zhuǎn)速為10.1r/min5夾具的設(shè)計5.1問題的提出根據(jù)工件的外形及用途設(shè)計專用夾具，本工序主要設(shè)計的夾具為工序80鉆擴絞φ10H7通孔，專用夾具是指謀道工序的夾具設(shè)計，真對這個工序結(jié)合機床設(shè)計合適的夾具，保證工序加工要求及零件尺寸的精度，在設(shè)計夾具前需要先分析零件的工藝，根據(jù)工藝確定夾具的定位及夾緊。從零件圖和工序卡得知此零件的定位基準為v型夾具與兩端面定位，因此確定定位方法。進行鉆內(nèi)孔φ10時，內(nèi)孔φ10的表面粗糙度要求為Ra1.6，由鉆擴鉸削直接加工就可以達到要求，其中內(nèi)孔φ10的寬度和長度由刀具的尺寸保證，內(nèi)孔φ10的深度尺寸和位置精度加工要求由設(shè)計夾具來保證。4.通過機械加工工藝簡明速查手冊表4.1可知在鉆孔至少需要限制的自由度2.從零件圖和工序卡得知此零件的定位基準為定位，可知此定位并不能拿滿足其六點自由度定位的要求。因此設(shè)計芯軸和B型定位銷作為定位元件。定位限制自由度如下：（1）V形塊限制的2個自由度。（2）V形塊與后定位擋塊限制工件的3個自由度。（3）手動夾緊限制工件1個自由度綜上共6個自由度。圖4.1定位示意圖5.3定位誤差分析（1）芯軸孔在X、Y方向的最大位移（孔與銷的最大間隙）φ10H7/f6 （2）削邊銷孔在X、Y方向的最大位移φ8H7/p6 （3）基準孔中心連線的轉(zhuǎn)角誤差 則在X，Y方向最大誤差為 本道工序是準φ10孔夾具設(shè)計，兩孔在X方向的位移誤差不影響加工精度，而Y方向誤差小于0.1，能達到精度要求。通過以上計算，該定位方案能保證足夠的精度。5.4夾緊方案設(shè)計螺旋夾緊機構(gòu)，螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，由于螺旋升角很小，所以擴力作用比斜楔大，并能可靠自鎖，在機床夾具中得到廣泛應用。其缺點是夾緊動作慢，可采用單螺旋夾緊或者快速螺旋來解決。5.5切削力和夾緊力的計算由于本道工序主要完成鉆面加工，由《切削手冊》得：4.切削力計算：式中——軸向切削力（N）——鉆頭直徑（mm）——每轉(zhuǎn)進給量（mm）經(jīng)計算得：F=589.795N2.夾緊力的計算：由于切削力方向和夾緊力方向相垂直因此選擇進行夾緊力計算： 有：摩擦系數(shù)經(jīng)軟件分析確定安全系數(shù)計算如下： 式中——為各種因素的安全系數(shù) 若安全系數(shù)的計算結(jié)果小于2.5時，取所以得 六角螺母的夾緊力：。理論上夾緊力： > 則理論夾緊力已遠遠大于所需的加緊力了,所以本夾具可安全工作。5.6主要零部件設(shè)計1.芯軸和其他元件六角螺母、芯軸和開口墊圈、內(nèi)六角螺釘?shù)攘慵牧暇褂?5鋼。內(nèi)六角螺釘?shù)淖饔弥饕糜谶B接夾具體和固定鉆模板、芯軸等零件，確保連接使用螺釘跟方便拆卸。2.引導裝置鉆套安裝在鉆模板上，用來確定刀具的位置和方向，可提高刀具的高度。其中鉆模板確定為鉸鏈式鉆模板，這種鉸鏈式鉆模板可以方便工件拿出。鉆套有固定式鉆套、可換鉆套、快換鉆套等鉆套。由于本文的箱體零件暫定為大批量生產(chǎn)，故而符合要求有可換鉆套和快換鉆套。但是夾具的主要目的是鉆孔，鉆孔之后會有攻絲的加工步驟，故而選擇廣泛應用在一次安裝下需連續(xù)更換刀具的場合的快換鉆套，此鉆套只要將其逆時針旋轉(zhuǎn)使得鉆套螺釘對準鉆套上缺口即可取出。3.夾具體夾具體主要連接機床與工件的工件，是布置導向，定位等布局。經(jīng)綜合分析，此設(shè)計的夾具體的材質(zhì)為HT200，采用鑄造。夾具體通過兩側(cè)U型槽進而與鉆床的工作臺連接，從而實現(xiàn)對夾具的固定。具有足夠的剛度與強度，安放穩(wěn)定，工藝性好，實用安全。5.7簡要操作說明通過工件內(nèi)孔φ20及端面和φ8孔為定位基準，由芯軸和定位銷等定位零件作為定位元件。然后用芯軸頭部螺紋通過快換墊圈壓緊工件平面達到夾緊的目的，在夾具體上的各定位元件限制其自由度。加工此工件前，先把夾具體通過兩側(cè)U型槽安裝在鉆床工作臺上，獲得正確的位置，緊接著安裝芯軸等定位元件以及快換墊圈等夾緊元件等各零件。且安