机械制造工艺学课程设计说明书.docx
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1、目录1绪论 11.1概述 11.2课题研究的方法和意义12零件的工艺分析 13机械加工工艺规程设计. 2 3.1概述 2 3.2零件的分析 2 3.3毛坯的选择 34加工方法的选择及工艺路线的制定 5 4.1定位基准的选择 5 4.2表面加工方法和加工方案的选择 6 4.3制定工艺路线 6 4.4确定加工余量 . 7 4.5计算工序尺寸及公差 85工序设计 8 5.1选择机床 . 9 5.2选择夹具 .9 5.3选择刀具 . 9 5.4选择量具 9 5.5确定各工序切削用量 . 106切削用量及基本时间的确定 107夹具的设计 .19 7.1拟定夹具的结构方案 .19 7.2夹紧装置的设计 .
2、 20 7.3确定夹具体的结构类型 21 7.4夹具总图设计 21 7.5夹具精度的校核 238设计小结. .239参考文献 . 23机械制造工艺学课程设计1绪论1.1 概述机床夹具是零件在机床上加工时,用以装夹工件和引导刀具之间的一种工艺装备,现代夹具有很多种类:按使用机床分为车床、铣床夹具。按夹紧动力源分手动、气动、液压夹具。按夹具使用特点分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调整夹具和成组夹具等,本次设计主要是专用夹具,现在一般企业都习惯于大量采用传统的专用夹具,特别是近几年来数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用,对专用夹具有了更大的需求。现代专用夹具的发展方向
3、主要表现为标准化精密化,高效化、柔性化。所以对专用夹具的设计和研究具有重大意义。1.2课题研究的方法和意义本次课程设计的主要内容是减速箱工艺编制与工装设计,用CAD绘制零件图,毛坯图设计镗夹具一套,用CAD绘制夹具装配图一张,编制工艺过程卡和工序卡一套。 对减速箱的研究不仅是对以前学过的所有专业知识的考查,也是对自我能力提高的一个挑战,要求我们综合运用所学知识,而且设计过程要用到CAD等制图软件,这些软件功能强大,在工业中应用极为广泛,对这些软件的熟练使用是对我们将要步入工作岗位的必备要求,与将来走上岗位的实际演练有着密切关系,研究成果对于减速箱的工业生产具有一定的积极作用。2 零件的工艺分析
4、(1)该零件为精密镗床的减速箱体,小批量生产,各工序均在通用机床上加工,因为生产批量不大,各平面加工前进行划线,划线以顶面及两主要孔为基准,应使各加工面有足够的加工余量;并保证零件加工表面的均称型。(2)mm、mm及mm三孔的精度要求较高,又有相互垂直度要求,为提高生产效率和保证质量,使用夹具安装。该箱体孔的设计基准与装配基准为底座的高15mm,表面粗糙度Ra1.6的台面,若选用该台面为工艺基准,安装和测量不方便,故改选用底面为工艺基准,并提高加工精度为15mm0.03mm,底面粗糙度Ra1.6,以便保证尺寸90mm0.1mm。3机械加工工艺规程设计3.1概述将工件在各个机加工工序中所采用的加
5、工方法、应达到的加工要求、所需要的工装设备、具体的操作规范等用文件的形式详细地规定下来,即形成了零件机加工工艺规程。常用的有机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡片。3.1.1 工艺规程的作用(1) 工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据。(2) 工艺规程是企业组织生产的指导性文件。(3) 工艺规程是创建和扩建机械制造厂(或车间)的重要技术文件。3.1.2 工艺规程的设计原则(1) 所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量所达到设计图样上规定的各项技术要求。(2) 工艺过程应具有较高的生产效率,使产品能尽快投放市场。(3) 尽量降低制造成本。(4) 注意减轻
6、工人的劳动强度,保证生产安全。3.1.3工艺规程设计的步骤及内容(1) 分析零件图和产品装配图。设计工艺规程时,首先应分析零件图所在零件所在零件在部件或总成的装配图。(2) 对零件图和装配图进行工艺审查。(3) 由产品的年生产纲领和产品自身特性研究确定零件生产类型。(4) 确定毛坯。提高毛坯制造质量,可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本。(5) 拟定工艺路线。(6) 确定各工序所用机床设备和工艺设备(含刀具、夹具、量具、辅助等),对需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书。(7) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。(8) 确定各工序的技术要求及检验方法。(9) 确定各工序的
7、切削用量和工时定额。(10) 编制工艺文件。3.2零件的分析3.2.1 生产类型的确定根据课程设计任务书要求得该零件为小批量生产。3.2.2零件的工艺分析减速器箱体的的设计工艺是否完好,对减速器运行时的加工效率和配合精度影响很大。特别是现代工艺对减速器的要求越来越高,已经运用于各种场合,很多工业设备对其运用非常重要。所以对减速器箱体的加工非常重要,同时对工艺制品的发能起到一个推动作用。对其加工的工艺非常重要。1.箱体零件的功用和结构特点箱体是机器的基础零件它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连接成一个整体并保持正确的相互位置以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的
8、工作精度、使用性能和寿命。箱体的种类很多其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处。其结构特点是:(1)外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体,又分成整体式和组合式两种。(2)结构形状比较复杂。内部常为空腔形,某些部位有“隔墙”,箱体壁薄且厚薄不均。(3)箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系。(4)箱体上的加工面主要是大量的平面,此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。2.零件结构分析(1)零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理,重要尺寸精度,公差在0.027之内,形位公差垂直度要求0.
9、05之内,跳动误差要求0.02之内,一般尺寸精度为9-11级;(2)各加工表面的几何形状应尽量简单;(3)有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工;该箱体在加工时,对和二孔加工要保证孔与孔的孔距高度方向在350.03及孔与孔轴线垂直度在0.05之内,故对和加工时采用一次定位安装来加工。3.3毛坯的选择3.3.1毛坯的种类零件为小批量生产,毛坯的种类选择铸件,铸造方法选择砂型手工造型,材料为HT150(适用于形状复杂的毛坯,良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能)。3.3.2铸件制造方法的选择毛坯制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及工厂的现有条件相适应。表3-
10、1各类毛坯的特点及应用范围毛坯种类制造精度(IT)加工余量原材料工件尺寸工件形状砂型手工造型铸造1113大HT15-33各种尺寸复杂选择公差等级12。3.3.3铸件的尺寸公差与加工余量选择查机械制造工艺设计简明手册,铸件的机械加工余量等级为H,铸件的机械加工余量为 6.0,铸件的尺寸公差值选8。3.3.4零件的表面粗糙度由零件图知,除,和四个孔的表面粗糙度为1.6mm;的锥孔,底板和的六个孔为12.5mm;的孔为6.3mm外,其余表面不加工。3.3.5确定铸件毛坯尺寸l 表3-2减速箱毛坯(铸件)尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸3.51175.01273.51806
11、.01923.51275.01373.5155.0及5.0253.3.6确定铸件毛坯尺寸公差表3-3减速箱毛坯允许尺寸公差铸件尺寸偏差铸件尺寸偏差127192137253.3.7确定毛坯的热处理方式灰铸铁减速箱毛坯铸造后应安排退火调质,以消除残余应力,使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到均匀细化的组织,从而改善加工性。4 加工方法的选择及工艺路线的制定174.1定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容,也是保证加工精度的关键。定位基准分为粗基准和精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面,称为辅助基准。4.1.1.粗基准的选择原则(1)应选择不加工
12、表面为粗基准。(2)对于具有较多加工表面的工件,粗基准的选择,应合理分配各加工表面的加工余量,以保证:各加工表面都有足够的加工余量;对某些重要的表面,尽量使其加工余量均匀;使工件上各加工表面总的金属切除量最小。(3)作为粗基准的表面,应尽量平整,没有浇口,冒口或飞边等其它表面缺陷,以便定位准确。(4)同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。4.1.2.精基准的选择原则:(1)基准重合原则。(2)基准统一原则。(3)互为基准原则。(4)自为基准原则。4.2 表面加工方法和加工方案的选择在选择加工方法的时要考虑加工材料的利用率、加工精度的要求、表面质量的要求、对加工的适用程度、生产的效率以及加工零
13、件的形状的复杂程度。主要加工面的加工方法选择:(1) 顶面、底面、底座四侧面采用粗铣、精铣。(2) 粗、精镗孔mm,镗mm,mm孔,并刮端面至图纸要求。(3) 粗、精镗mm两孔,并刮端面,保证130mm至图纸要求。(4) 粗、精镗孔mm并刮端面,保证尺寸117mm至图纸要求。(5) 钻,孔,以及各面小孔。4.3 制定工艺路线表4.1 加工工艺路线工序号工序名称工序内容定位及加紧1铸2清理清除浇冒口,砂型,飞边,毛刺等3热处理时效处理4油漆内壁涂黄漆,非加工表面涂底漆5钳划各外表面加工线顶面及两主要孔6铣粗精铣底面,表面粗糙度Ra1.6顶面按线找正7铣粗精铣顶面,高127mm,表面粗糙度Ra3.
14、2底面8铣铣底座四侧面,表面粗糙度顶面并校正9铣粗铣四侧面凸缘端面,各端面均留加工余量0.5mm,铣底座两侧,高15mm至,表面粗糙度底面及一侧面10镗粗,精镗孔mm,镗mm,mm孔,并刮端面至图纸要求高15mm台面及一侧面11镗粗,精镗mm两孔,并刮端面,保证130mm至图纸要求底面,mm孔及一侧面12镗粗,精镗孔mm并刮端面,保证尺寸117mm至图纸要求13钻钻孔,锪顶面14钻钻各面M5-7H小径孔底面,顶面,侧面15钳攻各面M5-7H螺纹底面,顶面,侧面16钳修底面四角锐边及去毛刺17检验4.4 确定加工余量合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大(材
15、料工时机床刀具)则消耗大;余量过小,不能去掉加工前道工序存在的误差和缺陷层,影响加工质量,造成废品。故应在保证加工质量的前提下尽量减小加工余量。毛坯余量(总余量)已在画毛坯图时确定,这里主要是确定工序余量。(1)平面加工余量表4.2平面加工余量加工工序加工长度加工宽度粗加工后精铣3010010030030010001.0mm1.5mm1.5mm2.0mm(2)镗孔加工余量表4.3 镗孔加工余量项目加工直径直径余量半精镗20800.71.2mm精镗301300.250.40mm(3)在实心工件孔的工序尺寸表4.4 实心工件孔的工序尺寸零件基本尺寸钻粗铰精铰87.87.968H7零件基本尺寸钻扩孔
16、钻粗铰1211.011.9512H94.5计算工序尺寸及公差工序顺序确定后,就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的确定与工序余量大小。工序尺寸的标注方法基准选择。中间工序安排等密切相关,是一项细致的工作。5 工序设计选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量,又经济合理。中批生产时,通常采用通用机床加专用工夹具;在大批大量生产条件下,多采用高效率专用机床、组合机床流水线、自动线与随行夹具。在需要改装设备或设计专用机床时,应根据具体要求提出设计任务书,其中包括与加工工序内容有关的必要参数,所要求的生产率保证产品质量的技
17、术条件以及机床的总体布置形式等。在选择工艺装备时,既工考虑适应性又要注意新技术的应用,当需要设计专用刀具。量具时,也应提出设计任务书。5.1选择机床根据不同的工序选择机床,相关内容根据简明手册常用金属切削机床的技术参数部分选择。(1)工序6,7,8,9是粗铣和精铣,精铣的精度要求高,因此可选用X5012型立式铣床。(2)10,11,12工序中包括粗镗,精镗,由于精镗的精度要求高,表面粗糙度值较小,需选用精度高的车床才可满足要求,因此选用C616A型卧式车床。(3)13,14工序主要是钻孔、锪孔。孔的精度要求高,表面粗糙度小,可选用Z525B立式钻床。5.2选择夹具加工减速箱箱体除了粗铣、精铣槽
18、,钻小孔需要专用夹具外,其他的各工序使用通用夹具即可。5.3选择刀具根据不同的工序选择不同的刀具,根据简明手册金属切削刀具参数选择。(1)在车床上加工的工序,一般都选用硬质合金车刀和镗刀。(2)钻小孔可采用复合钻一次完成。(3)在铣床上的加工的工序中,需要铣顶面,侧面,底面以及部分端面,部分面表面粗糙度要求不高,只要粗铣即可,可选用圆柱形铣刀,对于要求精铣的面可用端面铣刀。5.4选择量具量具的选择一般情况下尽量采用通用量具。根据变速箱箱体零件的精度要求,尺寸和形状特点,查阅工艺课程设计简明手册选择量具。5.4.1选择加工孔用量具(1)粗镗孔,公差等级为IT12,可选读数值为0.01mm,测量范
19、围25-100的内径千分尺。(2)精镗孔,精度要求较高,加工时每个工件都要进行测量,应该选用极限量规。可选三牙锁紧式圆柱塞规。5.4.2选择加工轴向尺寸所用量具表5.1加工轴向尺寸所用量具尺寸公差量具读数值0.02,测量范围0-150的游标卡尺读数值0.02,测量范围0-200的游标卡尺读数值0.02,测量范围0-150的游标卡尺读数值0.01,测量范围0-25的游标卡尺5.5确定各工序切削用量在单件小批生产中,各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定,以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地严格地选择切削用量,以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切削用量的选用与下列因素有关:生产率
20、,加工质量(主要是表面粗糙),切削力所收起的工艺系统弹性变形,工艺系统的振动,刀具耐用度,机床功率等。在综合考虑上述因素的基础上,使背吃刀量ap,进给量f ,切削速度v的积最大。一般应先尽量取在的ap,其次尽量取大的进给量f,最后取合适的切削速度v。6 切削用量及基本时间的确定6.1 工序6切削用量及基本时间的确定本工序为粗、精铣底面,表面粗糙度为Ra6.3。各工序的加工余量,由机械加工工艺手册查得,毛坯余量为2mm粗铣余量为1.3mm半精铣余量为0.5mm磨削余量为0.2各工序的加工经济精度和表面粗糙度精铣后为IT8,Ra=6.3um(零件的设计要求)粗铣后为IT11,Ra=12.5um1.
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