扇形板课程设计说明书.pdf
哈尔滨理工大学西南科技大学西南科技大学课程设计说明书课程设计说明书课程：制造技术基础课程设计课程：制造技术基础课程设计学院：制造学院学院：制造学院班级：机械班级：机械11071107成员：杨林、杨庆龙、杨毅、王晨睿成员：杨林、杨庆龙、杨毅、王晨睿20142014年年0606月月2020日日指导教师：廖磊指导教师：廖磊目录目录1 机械加工工艺规程设计.31.1 生产纲领和生产类型.3页脚内容0哈尔滨理工大学1.2 零件图样审查.31.3 结构工艺性和技术要求分析.31.4 毛坯设计.41.5 加工工艺路线的拟定.41.5.1 定位基准面的选择.41.5.2 零件表面加工方法的选择.41.5.3 加工阶段的划分.51.6 机床与刀具的选择.72 机械加工工序设计.72.1 工序余量、工序尺寸和公差的确定.72.1.1上下端面的偏差及加工余量计算.82.1.222 孔的偏差及加工余量计算.82.1.38 孔的偏差及加工余量计算.82.1.4外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。.92.2 切削用量的确定.92.2.1 粗铣上下端面.92.2.2 精铣上端面.92.2.3 精铣下端面.92.2.4 粗绞22 孔.102.2.5 精绞22 孔.102.2.7 粗绞8 孔.102.2.8 精绞8 孔.112.3 时间定额的估算.112.3.1 粗铣上下端面.112.3.2 精铣上端面.112.3.3 精铣下端面.12页脚内容1哈尔滨理工大学2.3.4 粗绞22 孔.122.3.5 精绞22 孔.132.3.6 钻8 孔.132.3.7 粗绞8 孔.142.3.8 精绞8 孔.143 专用夹具设计.143.1 设计的基本要求.143.2 定位以及加紧方案.153.3 确定刀具的导向.153.4 定位元件的确定.153.5 加紧元件的确定.153.6 分度装置.153.7 夹具与机床的连接方式.153.8 夹具总装图绘制.163.8.1 绘制要求.163.8.2 绘图要点.163.8.3 装配图的标注.163.9 夹具操作的简单说明.164 参考文献.17页脚内容2哈尔滨理工大学1 1 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计1.11.1 生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产纲领：年产量为 5000 件的扇形板的机械加工工艺规程及钻夹具设计。生产类型：大批生产。1.21.2 零件图样审查零件图样审查扇形板是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和表面的精度要求0.021较高，上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求，精度要求较高，此外还有孔22+要求加工，对精度要求也00.021很高。孔粗糙度要求都是 Ra=1.6，所以都要求精加工。其 8 孔与下平面有平行度的公差要求,和22+孔0有对称度公差要求，因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。1.31.3 结构工艺性和技术要求分析结构工艺性和技术要求分析0.021该零件需要切削加工的地方有 5 个地方：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括22+；0小孔 8 和扇形板 R48 外圆弧面的加工。（1）平面加工有：扇形板上端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=6.3；下端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=3.2；扇形板 R48 弧面采用铣床加工，其粗糙度要求是Ra=3.2。（2）孔系加工有：0.02122+孔的钻、粗镗、半精镗，精镗加工，并且进行倒角145。其表面粗糙度为 Ra=1.6；00.0218 孔钻、铰加工，其表面粗糙度要求 Ra=1.6；并且与下端面的平行度要求为0.08m，与22+的0对称度为 0.1m。技术要求：1、未注圆角半径为 3mm；2、未注线性尺寸公差按 GB/T 1804-c，未注角度公差按 GB/T 11135-c，未注形位公差按 GB/T 1184-L；3、铸件应进行时效处理；4、铸件应进行清理，保证表面平整；页脚内容3哈尔滨理工大学5、零件加工完后所有棱边应去除毛刺；6、不加工表面先涂以防锈漆，再涂以绿色油漆。1.41.4 毛坯设计毛坯设计根据生产纲领的要求，本零件是大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，因此选择毛坯的制造方式为铸造。铸造可以大批量生产，成本较低，能够造出这样零件形状复杂的铸件。根据零件图样得知，零件材料为 HT150。采用金属型铸造。1.51.5 加工工艺路线的拟定加工工艺路线的拟定1.5.11.5.1 定位基准面的选择定位基准面的选择1粗基准的选择：选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工 表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经 初加工。（4）保证不加工表面位置准确原则。（5）粗基准一般不得重复使用原则。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。2精基准选择：（1）基准重合原则。（2）基准统一原则。（3）互为基准的原则。（4）自为基准原则。此外，还应选择工件上精度高，尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。1.5.21.5.2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择1选择加工方法应考虑的因素：页脚内容4哈尔滨理工大学（1）加工要求；（2）经济精度；（3）生产纲领；（4）结构形状；（5）尺寸大小；（6）生产实际。2加工方法材料去除法上下端面：粗铣精铣R48 圆弧面：粗铣精铣22 孔：钻粗绞精绞8 孔：钻粗绞精绞1.5.31.5.3 加工阶段的划分加工阶段的划分工艺路线方案一:工艺 1：铸造毛坯。工序 2：粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。工序 3：粗铣零件的下端面，以上端面为粗基准。工序 4：精铣零件的上端面，以下端面为精基准。工序 5：精铣零件的下端面，以上端面为精基准。工序 6：用数控机床加工 R48 外圆弧，以下端面和孔为基准。工序 7：对22 孔进行粗镗，以下端面为基准。工序 8：对22 孔进行半精镗，以下端面为基准。工序 9：对22 孔进行倒角 1X45，以上、下端面为基准。工序 10：对22 孔进行精镗，以下端面为基准。工序 11：中检。工序 12：对8 孔空进行钻铰-精铰。以22 孔和下端面为基准。工序 13：清洗表面。页脚内容5哈尔滨理工大学工序 14：剔除毛刺。工序 15：终检。工艺路线方案二：工艺 1：铸造毛坯。工序 2：用数控机床加工 R48 外圆弧，以下端面和孔22 为基准。工序 3：粗精铣上端面，以 R48 外圆弧为基准。工序 4：粗精铣下端面，以 R48 外圆弧和上端面为基准。工序 5：对22 孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角 1x45，以右端面为基准。工序 6：对8 孔空进行钻铰-精铰。以22 孔和下端面为基准。工序 7：对22 孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角 1x45。工序 8：清洗表面。工序 9：剔除毛刺。工序 10：终检。工艺方案比较与分析。从工序可以看出：方案二由于铣面夹具设计非常难造价太高，并且由于8 和22 有对称度要求，故应先加工22，再钻8 的孔，还有对于倒角，我们应把倒角放在精铰前。通过以上分析：方案一为合理、经济的加工工艺路线方案。最终确定方案如下表：工序号123456工序名称铸造毛坯粗铣粗铣粗铣精铣精铣工序内容粗铣右端面 B，以左端面 C 为基准粗铣 R48mm 扇面粗铣左端面 C，以右端面 B 为基准精铣右端面 B，以左端面 C 为基准精铣 R48mm 扇面页脚内容6哈尔滨理工大学78精铣钻、扩精铣左端面 C，以右端面 B 为基准钻 22mm 孔至尺寸 20mm，扩至 21mm粗绞 22mm 孔9粗绞、精绞精绞 22mm 孔10倒角B 面端 22mm 孔口倒角、C 面端 22mm 孔口倒角钻 38mm11钻、绞绞 38mm12去毛刺、检验1.61.6 机床与刀具的选择机床与刀具的选择机床选择：工序 16 为铣削加工，根据工件尺寸选用X5020A 立式铣床。工序 710 为钻绞加工，根据工件尺寸选用 Z5125A 立式钻床。刀具选择：铣削平面时，选用套式立铣刀，直径D=50。铣削 R48 弧面时，选用球头铣刀。钻 20 孔时，选用 20 麻花钻。绞 212,22 孔时，选用 22，H7 的直柄机用铰刀。钻 7.8 孔时，选用直柄短麻花钻，直径7.8mm。铰 7.96，8 孔时，选择8mm，精度等级为 H7 级的直柄机用铰刀。2 2 机械加工工序设计机械加工工序设计2.12.1 工序余量、工序尺寸和公差的确定工序余量、工序尺寸和公差的确定工序余量的选用原则：（1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。（2）加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。页脚内容7哈尔滨理工大学（3）要考虑零件热处理时引起的变形。（4）要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。（5）要考虑被加工零件尺寸，尺寸越大，加工余量越大。（6）选择加工余量时，还有考虑工序尺寸公差的选择。（7）本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度。（8）本道工序的余量必须大于上道工序的尺寸公差和几何公差。2.1.12.1.1上下端面的偏差及加工余量计算上下端面的偏差及加工余量计算上下端面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步 余量如下：粗铣：查机械制造技术基础课程设计表 6-65 可知，其单边余量值规定为 1 mm。可知其粗铣时精度等级为 IT12，粗铣平面时厚度偏差取-0.25mm精铣：查机械制造技术基础课程设计表6-65 可知，其单边余量值规定为 0.7mm。铸造毛坯的基本尺寸为 32mm。毛坯的名义尺寸为：32+（1+0.7）2=35.4mm粗铣后尺寸为：32+0.72=33.4mm精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。2.1.22.1.22222 孔的偏差及加工余量计算孔的偏差及加工余量计算该孔精度要求为 IT7，查机械制造技术基础课程设计表5-53 得知确定工序尺寸及余量为：钻孔：20扩孔：21粗绞：21.7精绞：222.1.32.1.38 8 孔的偏差及加工余量计算孔的偏差及加工余量计算该孔精度设为为 IT7，查机械制造技术基础课程设计表5-51 得知确定工序尺寸及余量为：钻孔：7.8mm粗铰：7.96mm精铰：8H7mm页脚内容8哈尔滨理工大学该孔就可达到精度要求。2.1.42.1.4外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。粗铣：R49精铣：R482.22.2 切削用量的确定切削用量的确定2.2.12.2.1 粗铣上下端面粗铣上下端面a确定背吃刀量粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面 A 的加工余量为 1.5mm，选择背吃刀量 ap=1.5mm。b确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz=0.05mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择切削速度 Vc=70.2m/min2.2.22.2.2 精铣上端面精铣上端面a确定背吃刀量精铣时一般为 0.11mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 ap=0.7mm。b确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz=0.12mm/z.选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择切削速度 Vc=49m/min。2.2.32.2.3 精铣下端面精铣下端面a确定背吃刀量精铣时一般为 0.11mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 ap=0.7mm。b确定进给量页脚内容9哈尔滨理工大学根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择每齿进给量 fz=0.08mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择切削速度 Vc=57.6m/min。2.2.42.2.4 粗绞粗绞2222 孔孔a确定背吃刀量粗绞时，为提高效率，一般选择绞削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗绞大孔时加工余量为 1.8mm，即 ap=1.7mm。b 确定进给量和切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-82，选择进给量为 0.5mm/r，切削速度为 0.5m/s。2.2.52.2.5 精绞精绞2222 孔孔a 确定背吃用量取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0.06mm。b 确定进给量和切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-82，选择进给量为 0.03mm/r，切削速度为 1.5m/s。2.2.6 钻8 孔a.确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为 7.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量 a=7.8mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-64，（HT150 硬度为 170HBS）选择进给量 f 为 0.5mm/rc.确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.45m/s2.2.72.2.7 粗绞粗绞8 8 孔孔a.确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为 0.16mm。一次工作行程扩完，所以选择背吃刀量a=0.16mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-67，（HT150 硬度为 170HBS）选择进给量 f 为 0.8mm/r页脚内容10哈尔滨理工大学c.确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.45m/s2.2.82.2.8 精绞精绞8 8 孔孔a.确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为 0.04mm。一次工作行程扩完，所以选择背吃刀量a=0.04mm。b.确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-64，（HT150 硬度为 170HBS）选择进给量 f 为 0.5mm/rc.确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度 Vc=0.45m/s2.32.3 时间定额的估算时间定额的估算2.3.12.3.1 粗铣上下端面粗铣上下端面一个工位的基本时间=+1+2其中l=70mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fmz 为工作台水平进给量。1=其中=50,=36.4，()+(13)=8.852=25,取2=4mm，=74.664/所以，=1.12.3.22.3.2 精铣上端面精铣上端面一个工位的基本时间=+1+2其中l=70mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fmz 为工作台水平进给量。1=()+(13)=7.396页脚内容11哈尔滨理工大学其中=50,=33.4，2=25,取2=4mm，=124.8/所以，=0.65=392.3.32.3.3 精铣下端面精铣下端面一个工位的基本时间=+1+2其中l=70mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fmz 为工作台水平进给量。1=其中=50,=32.7，()+(13)=7.0882=25,取2=4mm，=97.84/所以，=0.829=49.732.3.42.3.4 粗绞粗绞2222 孔孔一个工位的基本时间=+1+2+3其中l=32mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fn 为主轴每转刀具的进给量。1=tan+(23)=4.29其中=1.7，=402=35,取2=4mm，页脚内容12哈尔滨理工大学3=35,取2=4mm，取=1所以，=0.43=262.3.52.3.5 精绞精绞2222 孔孔一个工位的基本时间=+1+2+3其中l=32mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fn 为主轴每转刀具的进给量。1=tan+(23)=2.012其中=0.1，=402=35,取2=4mm，3=35,取2=4mm，取=1所以，=1.56=93.82.3.62.3.6 钻钻8 8 孔孔一个工位的基本时间=+1+2其中l=15mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fn 为主轴每转刀具的进给量。1=其中D=7.8，=152cos+(12)=172=14,取2=3mm，所以，=0.0704=4.2页脚内容13哈尔滨理工大学2.3.72.3.7 粗绞粗绞8 8 孔孔一个工位的基本时间=+1+2其中l=15mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fn 为主轴每转刀具的进给量。1=12cos+(12)=3.6其中D=7.96，1=7.8，=152=14,取2=3mm，所以，=0.025=1.52.3.82.3.8 精绞精绞8 8 孔孔一个工位的基本时间=+1+2其中l=15mm为切削加工长度；l1 为刀具切入长度；l2 为刀具切出长度；fn 为主轴每转刀具的进给量。1=12cos+(12)=2.2其中D=8，1=7.96，=152=14,取2=3mm，所以，=0.038=2.33 3 专用夹具设计专用夹具设计利用本夹具主要用来钻圆周面上 3 个8 的孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高产品生产率和降低劳动强度，提高企业经济效益。3.13.1 设计的基本要求设计的基本要求（1）保证被加工要素的加工精度；页脚内容14哈尔滨理工大学（2）提高劳动生产效率；（3）具有良好的使用性能；（4）具有经济性。3.23.2 定位以及加紧方案定位以及加紧方案由零件图可知：上下端面进行了粗、精铣加工，22 孔进行了粗、半精、精绞加工。因此，定位、夹紧方案选择为：方案：一面、心轴和销定位，夹紧方式选用螺母开口垫圈在心轴上夹紧。图中对孔的的加工有位置公差要求，所以我们选择底平面、孔和销为定位基准来设计钻模模具，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制 5 个自由度，用销限制一个自由度，保证了6 个自由度都得到限制。利用分度盘转动，可以加工出3 个孔。3.33.3 确定刀具的导向确定刀具的导向本夹具用于钻孔，查机械制造技术基础课程设计表5-117 可得，选用：钻套 B8B816 JB/T 8045.1-199916 JB/T 8045.1-1999查表 5-120 得，选用：衬套 A12A1212 JB/T 8045.4-199912 JB/T 8045.4-19993.43.4 定位元件的确定定位元件的确定定位方案选用了一面、心轴和销定位，因此，定位元件选用：定位板，定位销，和定位心轴3.53.5 加紧元件的确定加紧元件的确定根据夹具要求，选用了：螺母，螺钉，垫圈，压块等加紧元件，查机械制造技术基础课程设计表5-99 至表 5-114，选用相应的结构和规格参数。3.63.6 分度装置分度装置由于零件要求，加工 3 个8 孔，因此需要使用分度装置。查机械制造技术基础课程设计表4-15，选用的回转式分度装置为轴向分度的圆柱分度销。查表 4-16，选用的分度销及其操纵机构为手拉式。3.73.7 夹具与机床的连接方式夹具与机床的连接方式本夹具是钻床夹具，因此需要通过定位键或定向键与机床的工作台 T 型槽连接，查机械制造技术基础课程页脚内容15哈尔滨理工大学设计表 4-18 至表 4-20 选用相应结构与参数。3.83.8 夹具总装图绘制夹具总装图绘制3.8.13.8.1 绘制要求绘制要求（1）按现行的国家制图标准进行绘图，除特殊情况外，按1:1 比例绘制，也可以根据实际情况按推荐比例进行绘图。（2）夹紧机构处于夹紧的工作状态，特别是夹紧元件的加紧点一定要作用在工件的被夹紧表面上。（3）要充分考虑运动零部件的运动空间，不能出现干涉或卡死的现象。（4）对夹具的装配工艺性和夹具零件的结构工艺性要给予充分考虑。3.8.23.8.2 绘图要点绘图要点（1）应精心布置图面。根据被加工零件的尺寸和整个夹具的设计方案，按选择的比例合理的布置装配图的各个视图位置，要用最少的视图和剖面来准确，完整的表现出夹具的工作原理，整体结构和各个装置，元件间的装配关系。住视图要与夹具在机床上实际工作时的位置一致。还要考虑给零件标号，尺寸标注，标题栏和零件明细表留出足够的空间。（2）用双点画线在各视图中画出被加工零件的外形轮廓和主要表面，其中包括定位表面，夹具表面，被加工表面。（3）按设计的方案，依次画出定位元件，导向对刀元件，夹紧机构和其他辅助装置或元件。（4）标注总装图的尺寸和技术条件。（5）按实际设计的结果，标出组成夹具的零件，标准件标号。填写零件明细表和标题栏。3.8.33.8.3 装配图的标注装配图的标注（1）尺寸标注，共 6 种尺寸需要标注。（2）公差与配合标注。（3）其他技术要求标注。3.93.9 夹具操作的简单说明夹具操作的简单说明本夹具用于在钻床上加工孔。工件以端面、一孔、一销为定位基准，在定位环上实现完全定位，采用手动螺旋压板机构夹紧工件，该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。拧紧开口垫圈旁的螺母，可以使工件与分度机构贴紧，拧紧另一个螺母整个装配体就夹紧了，这样就可以开动机床进行第一个孔的加工，先钻孔然后换刀具进行铰孔，这样一个孔就加工好了，旋转螺套，使分度盘与加具体之间有空隙，这样拔出对位销就可以旋转分度盘，旋转到下一个孔，松开对位销反转螺套直到不能再转，这样就可以进行加工第二个孔，用同样的方法页脚内容16哈尔滨理工大学加工第三个孔，加工完后，松开开口垫圈旁的螺母，开口垫圈取下，换上下一个工件，如此往复进行。4 4 参考文献参考文献1 吕明 机械制造技术基础（第 2 版）武汉理工大学出版社 20132 柯建宏 机械制造技术基础课程设计（第 2 版）华中科技大学出版社 20123吴宗泽 机械设计课程设计手册（第 4 版）高等教育出版社 20124大连理工大学工程图学教研室 机械制图（第 6 版）高等教育出版社 2007页脚内容17
