哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 制定搖臂的加工工藝，設(shè)計(jì)銑 64 兩端面的銑床家具 班 級： 機(jī)設(shè) 09-1 學(xué) 號： 0930120112 學(xué)生姓名： 朱振東 指導(dǎo)教師： 陶福春 系 主 任： 陶福春 設(shè)計(jì)日期： 2011年 11月 28日 至 2012年 12 月 16 日 目錄 課程設(shè)計(jì) 目的 2 零件作用 3 零件的工藝分析 3 確定毛坯的制造形式 4 基面的選擇 5 制定工藝路線 5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 確定切削用量及毛坯尺寸的確定 5 專用夾具設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)主旨 7 (二 )夾具設(shè)計(jì) 7 （三）課程設(shè)計(jì)心得體會 8 （四）參考文獻(xiàn) 8 哈爾濱理工大學(xué) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 制定搖臂的加工工藝，設(shè) 計(jì)銑 64 兩端面的銑床家具 設(shè)計(jì)要求： 1、中批生產(chǎn)； 2、選用通用設(shè)備； 3、采用手動加緊機(jī)構(gòu)； 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、繪制加工工件圖，計(jì)算機(jī)繪圖； 2、制定零件的加工工藝過程，填寫零件加工工藝過程卡一張和所有工序卡的工序卡。 3、制設(shè)計(jì)指定的工序夾具，繪制夾具全套圖紙； 4、編寫設(shè)計(jì)說明書一份，按照畢業(yè)論文的格式寫； 5、答辯時交全套夾具工程用圖紙、設(shè)計(jì)說明書、工藝過程卡和工序卡，并交電子文稿。 序言 機(jī)械制造技術(shù) 基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、。技 術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的操 作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。 由于知識能力有限，設(shè)計(jì)有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 課程設(shè)計(jì)的目的 工藝綜合課程設(shè)計(jì)旨在繼承前期先修基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，讓我們完成一次機(jī)械零件 的機(jī)械加工工藝規(guī)程和典型夾具設(shè)計(jì)的鍛煉，其目的如下： 1.在結(jié)束機(jī)械制造技術(shù)等前期課程的學(xué)習(xí)之后， 通過本次設(shè)計(jì)使我們所學(xué)到的知識 得到鞏固和加深，培養(yǎng)我們?nèi)婢C合地應(yīng)用所學(xué)知識去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。 2.通過設(shè)計(jì)提高我們的自學(xué)能力，使我們熟悉機(jī)械制造中的有關(guān)手冊、圖表和技術(shù)材料，特別是熟悉機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)方面的材料，并學(xué)會結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際正確使用這些材料。 3.通過設(shè)計(jì)使我們樹立了正確的設(shè)計(jì)理念，懂得合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該是技術(shù)上先進(jìn)的，經(jīng)濟(jì)上合理的， 并且在生產(chǎn)實(shí)踐中是可行的。 4.通過編寫設(shè)計(jì)說明書，提高我們的技術(shù)文件整理能力、寫作及編輯排版能力，為我們將來編寫專業(yè)技術(shù)及科研論文打下基礎(chǔ)。 一、零件的分析 (一 ) 零件的作用 搖臂 的功用是將 推桿 和 凸輪 傳來的運(yùn)動和作用力 改變方向傳給氣門使其開啟 。 （二）零件的工藝分析 搖臂 材料是 HT20，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差，脆性高，不適合磨削，該工件 共有兩組加工面，它們相互之間有一定的位置要求， 在確定搖臂的工藝過程時應(yīng)注意定位基準(zhǔn)的選擇，以減少定位誤差，夾緊力的方向和作用點(diǎn)的選擇應(yīng)使夾緊變形盡量小，對于主要表面，應(yīng)粗、精加工分階段進(jìn)行，加以熱處理工序，以減少變形對加工精度的影響， 現(xiàn)分述如下： 1. 38mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 38mm 的孔及其倒角，尺寸為 64mm 的上下兩平面，還有 M8 的螺紋孔，及寬為 12mm的鍵槽，其主要 加工表面為 38mm的孔。 2. 10mm的孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 10mm 的孔，尺寸為 26mm 的上下端面，且 10mm的孔和 38mm孔中心線距離尺寸為 92mm。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的相互位置精度要求 ，在根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一）確定毛坯的制造形式 零件材料為 HT20， 且此零件結(jié)構(gòu)外形簡單， 考慮到零件的工作狀況， 搖臂在擺動過程中承受很大的 彎矩 ，因此應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和 剛度 以及較小的質(zhì)量。搖臂由 鍛鋼 、可鍛鑄球、 球墨鑄鐵 或 鋁合金 制造。搖臂是一個雙臂杠桿，以 搖臂軸 為支點(diǎn)，兩臂不等長。短臂端加工有 螺紋孔 ，用來擰入 氣門間隙 調(diào)整螺釘 。長臂端加工成圓弧面，是推動氣門的工作面。 應(yīng)該選用鑄件，以保證零件的可靠性，由于零件是中批生產(chǎn)，且零件輪廓尺寸不大， 若選砂型手工造型生產(chǎn)，則效率低，鑄件質(zhì)量差，也不用采用費(fèi)用高，生產(chǎn)周期長的鑄造復(fù)雜形狀毛坯的熔模鑄造，最后確定 采用鋼模鑄造， 它有較高的生產(chǎn)效率， 對保證加工質(zhì)量有利 ，也可滿足毛坯質(zhì)量要求。 （二）基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，否則，就會使加工工藝規(guī)程問題百出，嚴(yán)重會導(dǎo)致生產(chǎn)無法進(jìn)行。 1. 粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工的表面時，則應(yīng)以加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)，現(xiàn)取 64mm 的孔的不加工輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個 V 形塊支承這 64mm 孔的外輪廓，作為主要定位面，以消除 Z 向和 Y 向移動和轉(zhuǎn)動的共 5 個自由度，再用一定位面消除 X向移動自由度，達(dá)到完全定位。 2. 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng) 該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸計(jì)算。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為中批生產(chǎn)的條件下，可采用萬能機(jī)床配以通用夾具，并盡量使工序集中提高生產(chǎn)效率，除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。 在工藝路線的擬定過程中應(yīng)遵循的原則為： （ 1） 基準(zhǔn)先行 按照“先基面后其他”的順序，先加工精基準(zhǔn)面，在 已 加工出的精基準(zhǔn)面為定位基準(zhǔn)，安排其他表面的加工。 （ 2） 先粗后精 按先粗后精的 順序，對精度要求高的各主要表面進(jìn)行粗加工，半精加工和精加工。 （ 3） 先主后次 先考慮主要加工面，再考慮次要加工表面。次要表面的加工，通常從加工方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)安排的，次要表面和主要表面之間往往有相互位置精度要求，常常要求主要表面加工以后，以主要表面 定位加工。 （ 4） 先面后孔 當(dāng)零件有較大的平面可以做為定位基準(zhǔn)時，先將其加工出來，在以面定位加工孔，這樣可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 （ 5） 關(guān)鍵工序 對易出現(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適當(dāng)提前。在一般情況下，主要表面的精加工或光整加工應(yīng)放在最后階段進(jìn)行。 具體 工藝路線方案如下： 工序一 : 正火熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒 工序二 ：粗銑 38mm孔的端面 工序三：粗銑 10mm孔的端面 工序四：調(diào)質(zhì)熱處理，獲得均勻細(xì)密的回火索氏體，提高其綜合力學(xué)性能 工序五 ：精銑 38mm孔的端面 工序六 ：精銑 10mm孔的端面 工序 七 ：鉆、擴(kuò)、精鉸 38mm 孔至圖樣尺寸并銑倒角2x45 工序 八 ：鉆、 擴(kuò)、精鉸 10mm 孔至圖樣尺寸 工序 九 ：鉆 38mm 孔部 M8mm 螺紋孔并倒角 工序 十 ：攻螺紋 M8mm 工序 十一 ：在 38mm 孔內(nèi)部粗銑 b 為 12mm 的鍵槽 工序 十二 ：精銑 b 為 12mm 的鍵槽 工序十三 ：終檢 零件的加工面有端面，內(nèi)孔，和槽，以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料， 以上工藝過程詳 見附表 1 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片和附表 2 機(jī)械加工工序卡片。 （ 四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 “搖臂”零件材料為 HT20，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用鋼模鑄造。加工余量是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在確定工序間加工余量時，應(yīng)遵循的兩個原則： （ 1） 加工余量盡量小，以縮短加工時間，提高效率，降低制造成本，延長機(jī)床刀具使用壽命。 （ 2） 加工余量應(yīng)保證按此余量加工后，能達(dá)到零 件圖要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度要求，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟(jì)加工精度范圍，本工序的余量應(yīng)大于上下工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺陷厚度。具體如下： 1. 內(nèi)孔 38 其精度要求為 IT7，參照機(jī)械制造工藝手冊確定工序尺寸及加工余量為： 鉆孔： 24 鉆孔： 36 2Z=12mm 擴(kuò)孔： 37.7 2Z=1.7mm 精鏜： 37.9 2Z=0.2mm 細(xì)鏜： 38 2Z=0.1mm 2. 內(nèi)孔 10 其精度要求為 IT8，參照機(jī)械制造工藝手冊確定工序尺寸及加工余量為： 鉆孔： 8 擴(kuò)孔： 9.7 2Z=1.7mm 精鏜： 9.9 2Z=0.2mm 細(xì)鏜： 10 2Z=0.1mm 3. 38 孔外端面的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=4mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm. 4. 10孔外端面的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=4mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm. 5. 寬為 12 的鍵槽的加工余量 根據(jù)平面加工余量表得： 粗銑是加工余量取 2Z=6mm,精銑時加工余量取 2Z=1mm （五）確定切削用量及基本工時 （ 1）工序二 及工序三為粗銑，所以根據(jù)表銑削速度推薦值選 取銑削速度v=15m/min 在由表進(jìn)給量推薦值選取進(jìn)給量 f=0.20mm/z, 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， d=225mm,齒數(shù) z=20,則 N=1000v/ d=1000 15/ 225 （ r/min） =21.3 r/min 現(xiàn)選用 X63 臥式銑床，取 n=37.5r/min 工作臺每分鐘進(jìn)給量 F=f Z n =0.20 20 37.5 =150mm/min 粗銑時銑刀的行程 : L=2L+2L=128+52=180mm 則工時為 t=180/F=180/150=1.2min (2)工序五及工序六 為精銑，所 以根據(jù)表銑削速度推薦值選取銑削速度v=20m/min 在由表進(jìn)給量推薦值選取進(jìn)給量 f=0.15mm/z, 精銑時，工作臺每分鐘進(jìn)給量 F=f z n =0.15 20 37.5 =112.5r/min 得精銑工時 : t=180/112.5=1.6min (3)工序 七 ： 鉆 38 孔 取進(jìn)給量 f=0.35mm/r,v=14.5mm/r,且需要進(jìn)行擴(kuò)鉸時其進(jìn)給量和切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時進(jìn)給量和切削速度關(guān)系分別為： F=(1.21.8)f V=(1/21/3)v 令 F=1.4f=0.49mm/r 根據(jù)機(jī)床性能選取 F 為 0.5mm/r V=0.5v=7.25m/min N=1000V/ d=60.4r/min 取 N=60r/min 所以鉆孔工時： t=35/60 0.5=1.1min (4)工序八 ：鉆 10 孔 取進(jìn)給量 f=0.30mm/r,v=12m/min 令 F=1.5f=0.45mm/r V=1/3v=4m/min N=1000V/ d=127.4r/min 取 N=125r/min 得鉆孔工時： t=22/0.30 125=5.9min (5)工序九：鉆 M8 螺紋孔 工件材料為 HT20 鐵，硬度 200HBS。孔的直徑為 8mm。加工機(jī)床為 Z535 立式鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至 7，選用 7 的麻花鉆頭。攻 M8 螺紋，選用 M8 細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。 切削深度pa： 10.5pa mm進(jìn)給量 f ，取 rmmf /25.0 切削速度 V ，取 smV /43.0 由式（ 2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n ： 01 0 0 0 1 0 0 0 0 . 4 3 6 0 1 1 7 4 / m i n3 . 1 4 7Vnrd ，取 900 / m innr 實(shí)際切削速度 V ： 0 3 . 1 4 7 9 0 0 0 . 3 3 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnV m s 被切削層長度 l ： 12.5l mm 刀具切入長度 1l ：1 7( 1 2 ) 1 2 0 2 4 . 122rDl c t g k c t g m m 刀具切出長度 2l ： 02 l 走刀次數(shù)為 1 攻 M8 1.5 的螺紋 機(jī)床： Z535立式鉆床 刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（ 8 1.5M ） 進(jìn)給量 f ：由于其螺距 mmp 5.1 ,因此進(jìn)給量 rmmf /5.1 切削速度 V ，取 m in/88.8/148.0 msmV 由式（ 2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n ： 01 0 0 0 1 0 0 0 8 . 8 8 3 5 3 . 5 / m i n3 . 1 4 8Vnrd ，取 360 / m innr 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0n：取 3 6 0 / m innnr實(shí)際切削速度 V ： 0 3 . 1 4 8 3 6 0 0 . 1 5 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0dnV m s 三專用夾具設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具是在機(jī)械加工中使用的一種工藝設(shè)備，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊，通過定位使各被加工工件在夾具中占據(jù)一正確加工位置，通過夾緊，克服加工中存在的這種作用力，使這一正確位置得到保證，從而使加工過程得以順利進(jìn)行。 為了提高勞動效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，通常需要設(shè)計(jì)專用夾具， 專用夾具是針對某一種工件機(jī)械加工工藝過程中的某一道工序設(shè)計(jì)的，由于不需要考慮通用性，因此夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便，按實(shí)際需要 可采用各種省力機(jī)構(gòu)、動力裝置、防護(hù)裝置、分度裝置等，因此專用夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。專用夾具通常由使用廠根據(jù)設(shè)計(jì)要求自行設(shè)計(jì)與制造，制造周期較長，當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝過程變更時往往無法繼續(xù)使用，故此類夾具只適合在產(chǎn)品固定工藝過程穩(wěn)定的批量生產(chǎn)中使用。 夾具的設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)與機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它對機(jī)床性能的發(fā)揮、延伸 、生產(chǎn)率的高低、生產(chǎn)成本的控制、工件的加工質(zhì)量有很大的影響。在其設(shè)計(jì)時應(yīng)注意一下問題： 1. 所設(shè)計(jì)的專用夾具應(yīng)當(dāng)既保證加工經(jīng)度又能保證生產(chǎn)工序的節(jié)拍，特別是批 量生產(chǎn)中的夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工時間和輔助時間。 2. 夾具的操作應(yīng)簡單方便、安全省力，必要時可以設(shè)計(jì)和配置安全防護(hù)裝置。 3. 能保證夾具一定的使用壽命和較低制造成本。 4. 適當(dāng)提高夾具的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度，選用標(biāo)準(zhǔn)化元件，特別應(yīng)選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短生產(chǎn)周期和降低制造成本。 5. 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于夾具的制造和維修。 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)銑 38 孔兩端面的銑床夾具，本夾具將用于 X63 臥式銑床。 （一）設(shè)計(jì)主旨 本夾具主要用來銑 38 孔兩端面，加工本工序時， 38 孔尚未加工，為提高加工效率，刀具為兩把高 速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件的兩個面同時進(jìn)行加工，同時，為了縮短輔助時間，準(zhǔn)備采用手動夾緊裝置。 （二） 夾具設(shè)計(jì) 3. 定位基準(zhǔn)面的選擇 由零件圖可知， 38 孔與 10 孔有平行度要求，所以選擇中間連接部分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2 切削力和夾緊力的計(jì)算 F=CFaxFpfyFzanFez/(dqFonwF) 式中， CF=650, ap=2.1mm, xF=1.0, fz=0.08min, yF=0.72, ae=40mm, nF=0.86, do=290.5mm, qF=0.8, wF=0, z=20,所以 F=1235N 3.定位誤差分析 一批零件逐個在夾具上定位時，各個工件在夾具上占據(jù)的位置不可能完全一致，以至使加工后各工件的加工尺寸存在誤差，這種因?yàn)楣ぜㄎ欢a(chǎn)生的工序基準(zhǔn)在工序尺寸上的最大變動量稱為定位誤差，用 D 表示，主要包括基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移誤差，本夾具的定位元件為兩個V 形塊，且采用活動式。 4.夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 本夾具采用手動夾緊，本工序?yàn)殂娤骷庸ぃ?V 形 塊對中性能好，且采用活動式，能使工件的定位基準(zhǔn)面保持和 V形塊兩斜面的對稱面平行度，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，并且安裝方便。 （三）課程設(shè)計(jì)心得體會 緊張而又辛苦的三周課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。 課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健的在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累。然