机械设计课程设计说明书(共26页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 目录毕业设计任务书- 1前言- 3一.零件的工艺分析- 4二.毛坯的选择- 6 三.基准选择- 9四.拟订机械加工路线- 10五.确定机械加工余量- 11六选择机床设备和工艺设备- 12七.确定切削用量及基本工时- 14八.填写工艺文件-16九.机床夹具设计-18十.总结-22参考文献-23前言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课程，并进行了生产实习的基础之上进行的又一个实践性的教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。1、培养学生综合运用所学基础课，专业基础和专业课及知识，分析和解决加工过程技术问题的工作能力。2、巩固，深化和扩大学生所学基本理论，基本知识和基本技能。3、培养学生查阅文献和收集资料的能力，理论分析和能力，制定设计或实验方案的能力，设计计算和绘图能力，计算机应用能力，撰写论文和设计说明书的能力等。4、培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风。但由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多多指教。一·零件的工艺分析及生产类型的确定1零件的作用题目所给定的是某设备上用于拨动某零件使机器改变其工作状态的拨叉，以20H7的孔为回转中心，10H7两个同轴孔连接另一个，通过摇杆的运动实现零件的同步动作此种动作的优点是方便快捷可靠性高，可手动也可连接电动机构实现自动控制。2零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确完整，但某些尺寸，公差，技术要求标注不明或缺损，在重画过程中已作正确的修改和添加。专心-专注-专业该零件属于拨叉类的零件，需要切削加工的部位只有零件的配合面，其余的结构用铸造成型，去毛刺之后就不须机械加工，且对表面粗糙度的要求也不高。零件的设计基准是60的底面，两个10的横孔要求同轴，10的竖孔相对底面的垂直度为0.2，在加工时选60的底面为定位基准，所以60的孔要先加工，解决加工两个竖孔时的刚性问题是该工件的加工难点，应该说，该零件具有一定的工艺难度。3零件的生产类型依设计题目知：Q=1000台/年，n=2件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为5%和5%。代入公式（21）得该工件的生产纲领 N=1000*2*（1+5%）*（1+5%）=2205件/年零件是传动用的拨叉，质量为0.98kg,查表2-1可知其属轻型零件，生产类型为中批生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯该零件的材料为Q.因此选用铸造，考虑到该零件的形状复杂，各个加工部位之间的位置都要靠铸造保证，铸造要求比较高，因此选用金属模。由于零件为中批生产，从提高生产效率、保证加工精度上考虑，选用金属模铸也是正确的。确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见资料知，铸件尺寸公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）铸件的公差等级 由该零件的功用和技术要求，确定其铸件的公差等级为普通级。（2）铸件的质量mf 根据零件成品质量0.98 kg，估算为mf=1.5 kg（3）铸件形状复杂系数mf/mn该铸件为杆形，假设其最大长度为250mm，最大高度为65mm，最大宽度为60mm，则由公式mn =250*65*60*6.5*10-6=6.3 kgS=1.5/6.3=0.24由于0.24介于0.16和0.32之间，故该零件的形状复杂系数S属S3级。（4）铸件的材质系数M由于该零件的材料为球墨铸铁，是碳的分子质量大于0.65%的材料，故该铸件的材质系数为M2级。（5）零件的表面粗糙度，由零件图知，20，10的孔和底面为1.6，铸造部分为6.3。 3.确定加工余量根据铸件质量，零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.72.2 mm，水平方向亦为1.72.2 mm，即铸件各外径的单面余量为1.72.2mm，各轴向的单面尺寸余量亦为1.72.2 mm。(4).确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度大于等于1.6.小于1.6的表面，余量要适当增大。分析本零件，除几个孔和底面的表面粗糙度为1.6之外其余部分的毛坯尺寸只需加上所查尺寸即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的小值当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值）。由此知底面的加工余量为2.5mm,为了铸造方便将孔全部留为实心。 综上所述，确定毛坯尺寸见表1.表1 拨叉毛坯（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62.5264.512214242264224020H7后钻010 H7后钻0527（5）确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-6、表5-7中查得。本零件的毛坯尺寸允许偏差见表2.表2 拨叉毛坯（铸件）尺寸允许偏差铸件尺寸偏差根据铸件尺寸偏差根据100.3R100.2200.2R80.2600.2R50.2120.2R380.26设计毛坯图（1）确定圆角半径 铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。本铸件的各部分的t/H为大于0.51.故均按表中第一行数值。为简化起见，本铸件内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H=1625进行确定。结果为： 外圆角半径 r=6 内圆角半径 R=3以上所的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。（2）确定拔模斜度 本铸件由于上下模膛深度不相等，拔模斜度应以模膛较深的部分计算。L/B=110/110=1, H/B=32/110=0.291按表5-11，外模斜度=5°，没有内模斜度。（3）确定分模位置 由于毛坯是三个孔在一个平面内且两边对称，为了便于起模，应取三孔轴线所在的平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线。（4）确定毛坯的热处理方式 铸铁毛坯经铸造后，应安排时效处理以消除残余的铸造应力，并使不均匀的晶相组织在应力消除过程中得到细化，均匀的组织，从而改善加工性，和力学性能，时效的处理方式可以是自然时效或人工时效。 图3所示为本零件的毛坯图。 三、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择本零件是一个勺形，中间带有大孔的拨叉，大孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免基准不重合带来的误差，应孔为定位基准，遵循基准重合的原则。具体而言，即选直径20的孔及一底面为精基准。由于选定孔为精基准，所以孔和底面就要优先加工，因此就要选择以表面和一外圆作为粗基准，从工件刚性和夹持稳定性的角度考虑最选择凹弧面和60的外圆作为粗基准。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、内孔、螺纹，材料为QT200以公差等级和表面粗糙度的要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下(1) 三个10H7、一个9.8、一个20H7的孔表面粗糙度均为1.6，需粗车后绞孔获得其尺寸和表面粗糙度。(2) 底面的表面粗糙度为1.6，图纸要求要以刮削的方式获得。(3) M12的螺纹表面粗糙度为12.5，只需钻孔后攻丝即可获得尺寸和表面粗糙度。 （4）其它表面的尺寸及表面粗糙度只需粗加工后就可以达到要求。3制定工艺路线本零件的加工首先要选定一个粗基准，加工出底面和20的孔，然后再以底面和孔定位加工其它部位。按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件的加工可按下述工艺路线进行。工序： 以凹弧面及60的外圆为粗基准粗加工加工底面和20的孔，同时加工两个20的端面到尺寸。工序： 精加工底面留刮余量，绞20的基准孔。工序: 以底面和孔定位,加工30的沉孔到尺寸要求,加工同轴孔的端面到尺寸,加工两个20的端面到尺寸要求.工序: 钻9.8的通孔,钻9.6的通孔. 工序: 绞10的孔至尺寸要求,绞9.8的孔至尺寸要求,攻M12的螺纹至深度.工序: 以10的孔为基准钻5.3的孔,攻M6的螺纹。工序： 以底面和孔为定位基准钻9.8的同轴孔，绞10的同轴孔至尺寸要求工序： 以孔为基准刮底面到尺寸及表面粗糙度。工序： 钳工去毛刺。工序： 终检。四工序设计 1.选择加工设备与工艺设备（1）选择机床 根据不同的工序选择机床。在零件的所有工序加工中，所要求的尺寸精度不高，但是加工的平面多，中批生产虽然不要求很高的加工效率，如果采用普通机床会增加换刀次数和装夹次数，再加上零件的加工余量并不多，所以在所有的工序中都采用立式加工中心进行加工。（2）选择夹具 由于该零件形状复杂，通用夹具不能可靠夹持并进行加工，所以需设计专用夹具。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。加工工序时，底面比较大，选用50的端铣刀可以提高生产效率。加工工序、工序和工序时，选用H7或H9的通用型绞刀。加工工序时，选用25四韧白钢刀，既能加工沉孔、端面，节省了换刀时间。加工工序和工序时，选用9.8 、9.6和5.3的普通麻花钻。加工工序时，由于要保证两孔同轴，就必须一次加工获得，所以选用125*9.8的加长型钻头。加工工序和工序时，选用M6、M12的机用丝锥。（4）量具的选择 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下。选择各轴向加工的量具。由于本零件需要测量的最大尺寸为190mm，所以所有的粗量量具都可以选择0200 mm的游标卡尺测量，62.5、19、选用0100mm的高度游标卡尺即可，12的尺寸由于精度比较高，应选用025mm的外径千分尺，42地的尺寸不能直接测量，要用芯棒插在20的孔里，再用游标卡尺间接测量。选择加工孔的量具，三个10H7、一个9.8H9和一个20H7的孔可以用卡尺进行粗量，绞孔后可以用内径百分表测量。2.确定工序尺寸（1）确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量(毛坯余量)，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各孔的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见表加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精10H753.29.8106.33.21.69.8H94.83.29.69.86.33.21.620H7101.519.7206.33.21.6M62.65.26.3（2）确定轴向工序尺寸 本零件的各工序的轴向尺寸如图所示。确定各加工表面的工序加工余量。 本零件各端面的工序加工余量见表。工序加工表面总加工余量工序加工余量12.52.3221.5321.5422.551.5261.5212.50.2五、确定基本工时。工序 I 粗铣，精铣端面1) 决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定 Vc=60(m/min) n=1000V/d=(1000x60)/(3.14x50)=382.16r/min 根据型数控加工中心说明书选n=380r/minVc=3.14nd/1000=(380x3.14x50)/1000=59.66m/min Vf=nfZ=380x0.14=53.2mm/min 选Vf=37.5mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0159mm/z2. 精铣4）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5 L1+=12mmTm=(L+L1+)/Vf=(40+12)/190=0.273（min） 工序 钻孔、铰孔。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=20mm,入切量和超切量由表2.29查出y+=6mm,所以 Tm=26/272*0.28=1.18min.2、铰孔基本工时 Tm= L/nf=1.5×15×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.025(min)工序 粗铣，精铣圆面。6) 基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(20+24)/50=0.88（min） L1+=24mm2. 精铣6) 基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(40+25)/100=0.65（min） L1+=25m工序 铣圆弧侧面5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)106/Vf=(40+46)/95=1.11（min） L1+=46mm 工序 钻孔、铰孔。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=40mm,入切量和超切量由表2.29查出y+=6mm,所以 Tm=45/600*0.3=0.22min.2、铰孔基本工时 Tm= L/nf=45/100*0.2=2.25(min)工序。扩孔，攻丝。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出所以 Tm=30/250*0.3=0.4min.2、攻丝基本工时 Tm= L/nf=30/100*1.5=0.2(min)工序。钻孔，铰孔。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=30mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+=4所以 Tm=34/500*0.3=0.22min.2、铰孔基本工时 Tm= L/nf=30/100*0.3=1(min)工序。钻孔，攻丝。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=13mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+=3所以 Tm=16/400*0.2=0.16min.2、攻丝基本工时 Tm= L/nf=30/200*0.8=0.75(min)工序。钻孔，铰孔。 计算基本工时 Tm=L/nf 式中L=l+Y+,l=104mm,入切量和超切量由表2.29查出Y+=4所以 Tm=108/600*0.3=0.3min.2、铰孔基本工时 Tm= L/nf=110/100*0.3=3.67(min)六夹具设计本零件形状复杂，通用夹具不能满足其定位加工得要求，该零件又是批量生产工序分散，所以不同的工序要设计不同的夹具，以满足零件精度和提高生产效率。本夹具是工序用直径9.8 的加长钻头钻10H7的同轴孔的专用夹具，所设计的夹具装配图如图所示，夹具体零件图如图所示，有关说明如下。（1） 定位方案： 工件以60的底面加之20的圆柱短销限制五个自由度还有一个转动自由度靠短销和削边销共同限制，及工件六个自由度全部限制。定位示意图如图所示：（2） 夹紧机构： 本工序用的是10 的钻头，因此切削力不是很大，所以夹紧力也不需要很大，采用杠杆夹紧即可满足要求。为提高生产效率，也可采用气动夹紧（3） 对刀装置：采用光电寻边器。（4） 与机床连接元件 采用两个标准的定位键A18h8JB/T8016-1999,固定在夹具体的同一直上的键槽中用以确定夹具在机床中的正确位置，并保证定位键的宽度在与机床的梯形槽相匹配的要求。（5） 夹具体：工件的定位元件和夹紧元件由连接板连接起来，其余的相关机构都装在连接板上，从而确定了各元件的相对位置，这样有机地连接起来，便实现了定位，夹紧对刀的功能。（6） 使用说明：安装工件时松开杠杆夹紧机构，将工件装在左边的定位元件中加紧螺钉即完成工件的安装。 按下钻套前进键将钻套移至工作位置，等钻孔完成后，按下钻套气缸回退键，使钻套退移至指定位置进行，在进行绞孔加工，绞孔完成后，本工序即完成（7） 机构特点：该夹具结构较复杂，但是操作简单快速且精度较高，故适用于加工精度较高的场合。夹具底面的定位键可使夹具实现重复安装且能保证精度。本夹具是一套专用夹具，所以加工对象就有其唯一性，因而不能用于其他零件的加工。机械加工工艺过程卡产品名称零件名称零件图号拨叉拨叉1材料名称及牌号QT200毛坯种类或材料规格铸件256*60*62.5总工时工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具量具工时工序：粗铣面和孔以凹弧面及60的外圆为粗基准粗加工加工底面和20的孔，同时加工两个20的端面到尺寸。专用夹具0200mm游标卡尺工序：精铣面绞孔精加工底面留刮余量，绞20的基准孔。专用夹具 塞规工序:铣沉孔铣面以底面和孔定位,加工30的沉孔到尺寸要求,加工同轴孔的端面到尺寸,加工两个20的端面到尺寸要求.专用夹具0200mm游标卡尺工序:钻孔钻9.8的通孔,钻9.6的通孔.专用夹具0200mm游标卡尺工序:钻孔攻丝绞10的孔至尺寸要求,绞9.8的孔至尺寸要求,攻M12的螺纹至深度.专用夹具塞规工序:钻孔攻丝以10的孔为基准钻5.3的孔,攻M6的螺纹。专用夹具塞规工序：钻绞孔以底面和孔为定位基准钻9.8的同轴孔，绞10的同轴孔至尺寸要求专用夹具塞规工序：刮底面以孔为基准刮底面到尺寸及表面粗糙度。专用夹具0200mm游标卡尺工序：去毛刺去除全部毛刺工序：终检。按零件图纸要求全面检查数控加工工序卡零件名称拨叉零件图号1夹具名称专用夹具设备名称及型号数控加工中心材料名称及牌号HT200硬度工序名称铣面钻绞孔工序号工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1铣面2540050180端铣刀1游标卡尺2钻孔30300300.1219.5铰刀2游标卡尺3绞孔1015030120铰刀1游标卡尺数控加工工序卡零件名称拨叉零件图号1夹具名称专用夹具设备名称及型号数控加工中心材料名称及牌号HT200硬度工序名称铣面钻绞孔工序号工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1锪沉孔2550030130锪孔钻1游标卡尺2铣面25600302220立铣刀2游标卡尺3钻孔256003029钻头2游标卡尺4钻孔2560030211钻头2游标卡尺5锪孔2560030213锪孔钻2深度游标卡尺6绞孔2560030210绞刀2塞规7绞孔256003029.8绞刀2塞规8攻丝25600302M12丝攻2塞规数控加工工序卡零件名称拨叉零件图号1夹具名称专用夹具设备名称及型号数控加工中心材料名称及牌号HT200硬度工序名称钻绞同轴孔工序号工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1钻孔258005015.2钻头1游标卡尺2攻丝251501202M6丝攻2塞规数控加工工序卡零件名称拨叉零件图号1夹具名称专用夹具设备名称及型号数控加工中心材料名称及牌号HT200硬度工序名称钻绞同轴孔工序号工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1钻孔2550030130锪孔钻1游标卡尺2 绞孔25150302210铰刀2塞尺七、设计小结 作为一名技师班的学生，我觉得能做类似的机械制造毕业设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的四年时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论方面，如何去锻炼我们的实践方面？如何把我们所学到的专业知识用到实践中去呢？我想通过此次的设计就为我们提供了良好的设计平台。在做本次的毕业设计过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我做的是拨叉的毕业设计，主要是端面、孔的加工，需要考虑的是加工方法，定位基准，刀具和加工余量的确定等。我觉得我们的指导老师对我们毕业设计的完成有着很大的帮助，特别是指导老师给我们的毕业设计提出了很多好的建议，对我们整个设计的过程起们着很大的引导作用。当然，这其中也培养了我们的团队精神，加强了我的学习兴趣，同时可还以通过实践锻炼一下我们，使我们不但不再对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。当然，这其中定有不足之处，望老师给予我们宝贵的指教！工序程序卡片G91G28Z0X0Y0T1M6G0G40G54M3S600G0X0Y0Z50Z2G1Z-15F30Z-90F200Z-108F30G1Z5F300G0Z50G91G28Z0T2M6G0G54M3S150X0Y0Z2G1Z-30F40Z-90F200G1Z-108Z-30F200Z2F40G0Z50M5M30G91G28Z0参考文献1机械制造技术（华中科技大学出版社）2机械制造技术课程设计指导（化工工业出版社）3数控工艺培训教程（清华大学出版社）4机械加工工艺手册（机械工业出版社）5机床工艺学（机械工业出版社）6金工实习（机械工业出版社）7。机械制图（华中科技大学出版社）8典型零件机械加工生产实例（机械工业出版社）9. 公差与测量技术基础 （华中科技大学出版社）10.夹具设计手册 机械工业出版社 11.机械设计手册 机械工业出版社12液压与气动原理 机械工业出版社