機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、 目 錄一 前 言二 分析研究零件圖紙，進(jìn)行工藝審查三 確定生產(chǎn)類型和工藝安排的基本傾向四 選擇毛坯五 擬定工藝路線六 工序分析 七 專用夾具的設(shè)計(jì) 八 總結(jié)九 參考文獻(xiàn) 前 言這次課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造與自動(dòng)化的一個(gè)十分重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是對(duì)入學(xué)以來(lái)所學(xué)的機(jī)械方面的知識(shí)進(jìn)行了一次全面的檢查、鞏固和提高。這次課程設(shè)計(jì)是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與技能去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的一次綜合訓(xùn)練。把所學(xué)的知識(shí)能夠綜合運(yùn)用到實(shí)際零件的加工中。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我鞏固了已學(xué)的知識(shí)，加深了印象，使自己能夠運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械加工知識(shí)解決一些具體的問(wèn)題。此次課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面有金屬切削原理、加工工藝、數(shù)值計(jì)算、刀具的性能、

2、測(cè)量技術(shù)、金屬切削機(jī)床、CAD制圖外還涉及到毛坯、金屬材料、公差配合及加工設(shè)備等多方面的知識(shí)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)了自己還有許多知識(shí)還沒(méi)有掌握牢固。但更多的是通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我提高、鞏固、擴(kuò)大了自己所學(xué)到的理論知識(shí)與技能，提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書(shū)并在這次設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力、初步樹(shù)立了正確的實(shí)際思想，掌握了一定的機(jī)械加工設(shè)計(jì)方法步驟和思路為以后的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，也使我體會(huì)到了老師平時(shí)對(duì)我們的諄諄教導(dǎo)、用心良苦。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)還有許多不足之處，希望老師給予批評(píng)和指正?。ǘ┓治鲅芯苛慵D紙

3、，進(jìn)行工藝審查 1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 套管的主要加工表面是管的內(nèi)表面和外表面。因?yàn)檫@是與其他零件直接接觸的表面，對(duì)加工及加工精度有很大的影響 該套管零件，是由三個(gè)通孔、兩個(gè)外圓、兩個(gè)端面和一個(gè)槽組成的，是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的加工零件。套管零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，通常起用于帶電導(dǎo)體穿過(guò)或引入與其電位不同的墻壁或電氣設(shè)備的金屬外殼，起絕緣和支持作用的一種絕緣裝置。 由于它們功用不同，套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高，零件大部分都比較小但是根據(jù)不同的場(chǎng)合的應(yīng)用有稍大的 比如說(shuō)用于油井的套管就比較大。2 材料分析該零件材料選用45#鋼。45號(hào)鋼廣泛用于

4、機(jī)械制造，這種鋼的機(jī)械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號(hào)鋼可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45#鋼優(yōu)越的機(jī)械性能，常將45#鋼表面淬火(高頻淬火或者直接淬火)，這樣就能得到需要的表面硬度。 應(yīng)用于應(yīng)力較大和要求韌性中等的零件。3 零件的總體分析綜上所述，該零件主要是保證管道不受損壞，防止泄漏和便于修理。主要加工部位有80mm、60mm的外圓、兩端面、48mm的軸向通孔、2個(gè)6mm的軸向通孔、6mm的徑向孔、1055的槽、倒角。其中60mm的外圓、48mm的軸向通孔、端面、鍵槽表面粗糙度要求較高，要求達(dá)到1.6，其余的只需6.3。由于該零件要傳遞扭矩

5、和承受載荷，所以在最后要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。改善材料的力學(xué)性能，達(dá)到使用要求。 （三） 確定生產(chǎn)類型和工藝安排的基本傾向1 生產(chǎn)類型 成批生產(chǎn)2 設(shè)備選擇 通用設(shè)備和專用工裝3 工藝手段 常規(guī)工藝 4 機(jī)械加工工序的安排原則（1）先加工基準(zhǔn)面 選擇為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)該安排起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。 這有利于保證加工精度。 （2）劃分加工階段 根據(jù)加工質(zhì)量的要求常劃分為粗加工、半精加工、精加工。 由于工件的加工質(zhì)量要求不是很高，所以劃分為粗粗加工、半精加工、精加工三個(gè)階段。（3）先面后孔對(duì)于箱體、支架和連桿等工件，應(yīng)先加工面后加工孔。這是因?yàn)槠矫娴妮喞秸?，安放和定位比較穩(wěn)定可

6、靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保證平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，給平面上的孔加工也帶來(lái)方便，使刀具的初始切削條件能得到改善。（4） 次要表面穿插在各加工階段進(jìn)行 5 熱處理工序安排原則退火與正火：屬于毛坯預(yù)備性熱處理，應(yīng)安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行。 時(shí)效：為了消除殘佘應(yīng)力，對(duì)于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件需在在粗加工前、 后各安排一次時(shí)效處理；對(duì)于一般鑄件在鑄造后或粗加工后安排一次時(shí)效處理；對(duì)于精度要求高的鑄件，在半精加工前、后務(wù)必安排一次時(shí)效處理；對(duì)于精度高、剛度差的零件，在粗車、粗磨半精磨后各需安排一次時(shí)效處理。 淬火：淬火后工件硬度提高且易變形，應(yīng)安排在精加工階段的磨削加工前

7、進(jìn)行。 滲碳：滲碳易產(chǎn)生變形，應(yīng)安排在精加工前進(jìn)行。為控制滲碳層厚度，滲碳前需要安排精加工。 氮化：一般安排在工藝過(guò)程的后部、該表面的最終加工之前，氮化處理前應(yīng)調(diào)質(zhì)。 6 確定工序集中于分散(1)工序集中 工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。其主要特點(diǎn)是：可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高；減少了設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、物力；減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度；采用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。(2)工序分散 工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長(zhǎng)

8、。其主要特點(diǎn)是：設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；對(duì)工人的技術(shù)要求較低；可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間；所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。在擬定工藝路線時(shí)，工序集中或分散的程度，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，有時(shí)，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。一般情況下，單件小批生產(chǎn)時(shí)，只能工序集中，在一臺(tái)普通機(jī)床上加工出盡量多的表面；大批大量生產(chǎn)時(shí)，既可以采用多刀、多軸等高效、自動(dòng)機(jī)床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產(chǎn)。批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用效率較高的半自動(dòng)機(jī)床，使工序適當(dāng)集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。（四） 選擇毛坯 1 確定毛坯 本零

9、件選擇的成批生產(chǎn)，還有零件加工表面與飛加工表面的技術(shù)要求，零件材料的工藝特性，以及零件對(duì)材料組織和性能的要求，選擇毛坯的制造方式為鑄造。鍛造雖然能到達(dá)這樣的形狀要求，但是成本高。鑄造可以成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)，成本較低，也能知道出這樣形狀的零件鑄件采用金屬型鑄造精度可達(dá)到3.2-10，因此毛坯的加工余量比較小。毛坯如圖所示： （五） 擬定工藝路線 1 選擇定位基準(zhǔn)面 粗基準(zhǔn)的選用：（1）選擇要求加工余量曉得而均勻的重要表面 （2）某些表面不需加工，則應(yīng)該選擇其中與加工表面 有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。 （3）選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗 基準(zhǔn)。 （4）粗基準(zhǔn)在同一定位方向上只

10、允許在零件加工工序 中使用一次。 所以選用下表面為粗基準(zhǔn)面。由于上表面加工精度較高，而且和下表面有相對(duì)的位置精度平行，所以選擇上表面為精基準(zhǔn)面。 2 確定加工方法及加工方案 加工表面 加工方法 加工方案 表面粗糙度 底面 銑粗銑-半精銑-精銑6.3上表面銑粗銑1.6 車粗車-半粗車-精鉆1.6 車粗車6.3鉆粗鉆-半精鉆-精鉆1.6 鉆鉆6.3 鉆鉆6.3 鍵槽銑粗銑-半精銑-精銑1.6 3 安排加工工藝路線根據(jù)加工順序的安排和表面加工階段的劃分，可將零件的加工工藝路線安排如下：方案一：工序10：鑄造毛坯工序20：銑下表面工序30：換頭銑上表面 粗銑-半粗銑-精銑工序40：鉆軸向6的孔 工序5

11、0：旋轉(zhuǎn)45度角再鉆一個(gè)工序60：鉆徑向6的孔工序70：鉆打孔48 粗鉆-半精鉆-精鉆讓表面粗糙度達(dá)到要求工序80：車外圓60 粗車-半精車-精車讓表面粗糙度達(dá)到要求工序90：車80大圓工序100：銑鍵槽工序110：倒角1x45工序120：清洗工序130：終檢工序140：包裝入庫(kù)方案二：工序10：鑄造毛坯工序20：同時(shí)銑上下表面 銑雙端面粗工序30：鉆軸向6的孔 工序40：旋轉(zhuǎn)45度角再鉆一個(gè)工序50：鉆徑向6的孔工序60：鉆打孔48 粗鉆-半精鉆-精鉆讓表面粗糙度達(dá)到要求工序70：車外圓60 粗車-半精車-精車讓表面粗糙度達(dá)到要求工序80：車80大圓工序90：銑鍵槽工序10：倒角1x45，去

12、毛刺工序11：終檢，包裝入庫(kù) 4 工藝方案的比較與優(yōu)先方案一：這套方案基準(zhǔn)低，在鉆孔、銑臺(tái)階孔，裝夾次數(shù)很多，這樣務(wù)必會(huì)增加加工的安裝誤差，安裝次數(shù)多了，耗費(fèi)了很多時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，且要求工人的技術(shù)等級(jí)比較高，經(jīng)濟(jì)性不高。方案二：采用這一方案，基準(zhǔn)高，一次裝夾中能加工面多，且粗、精加工在一次裝夾中完成，減少了安裝誤差。這樣便于保證工件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，也提高了加工的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。這套方案是一套可行的方案。（六） 工序分析 1 銑2端面 銑上端面和下端面兩處 機(jī)床：X6132（1）銑端面使用高速鋼端面銑刀，加工余量4mm，齒數(shù)Z=18.查表得，沒(méi)齒進(jìn)給量：0.06mm所以 根

13、據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-147背吃刀量：確定主軸轉(zhuǎn)速：切削工時(shí)： （2） 鉆孔 鉆2個(gè)6的軸向孔 ，一個(gè)6的徑向孔，主要大通孔表面粗糙度為1.6查表算得： 確定主軸轉(zhuǎn)速：查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取n=100r/min,所以實(shí)際切削速度為切削工時(shí)： （3）車外圓 機(jī)床：C6140刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16mm25mm，1. 計(jì)算切削用量1）確定最大加工余量：兩端都要加工，故此時(shí)兩邊最大的加工余量可按Z=5.5mm考慮。=3.5mm。2）確定進(jìn)給量f:根據(jù)切削手冊(cè)表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm25mm，3.5mm，工件直徑為140mm時(shí)。f=0.50.7mm/r按C6140車床說(shuō)明書(shū)

14、取f=0.5mm/r3) 計(jì)算切削速度：按切削手冊(cè)表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命T=60min） 式中，見(jiàn)切削手冊(cè)表1.28，即，所以m/min4) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與254.78r/min相近的有250r/min，300r/min，現(xiàn)在取250r/min。 計(jì)算切掉工時(shí)：按工藝手冊(cè)表6.21，取 ， （4）銑槽 銑槽10mm80mm55mm 機(jī)床：X6132使用高速鋼銑刀，直徑D=35mm，齒數(shù)Z=18.根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-67查表得，沒(méi)齒進(jìn)給量：0.06mm所以 根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 表 10-147背吃刀量：確定主軸轉(zhuǎn)速：切削工時(shí)： （

15、七）專用夾具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的專用夾具為銑兩端面平面夾具。首先對(duì)專用夾具進(jìn)行定位原理分析：本工件在加工頂面螺紋孔平面時(shí)采用一面兩孔作為定位基準(zhǔn)，易于做到工藝過(guò)程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相對(duì)位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點(diǎn)；本工件采用底面和一對(duì)對(duì)角工藝孔作為定位基準(zhǔn)，工件底面為第一定位基準(zhǔn)，限制了x、y方向轉(zhuǎn)動(dòng)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度；圓柱銷為第二定位基準(zhǔn)限制了x、y方向移動(dòng)兩個(gè)自由度；菱形銷為第三定位基準(zhǔn)，它和圓柱銷聯(lián)合限制了z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所以此定位方案符合六點(diǎn)定位原理，采用對(duì)稱壓板將工件壓緊。夾具主要設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算1. 確定兩銷中心距及尺寸公差（中心距公

16、差需采用對(duì)稱公差的標(biāo)注形式）兩銷中心距基本尺寸Ld兩孔中心距基本尺寸=134.4mm，公差按劃線等級(jí)取0.4mm兩銷中心距的尺寸公差TLd（1/31/5）TLD =1/40.4=0.10mm兩銷中心距尺寸及公差的標(biāo)注：LdLd/2=134.40.05mm2. 確定圓柱銷的尺寸及公差圓柱銷直徑的基本尺寸d1工件孔1的最小極限尺寸=10.5mm圓柱銷按g6制造（T=0.011mm）即=mm3. 查表確定削邊銷尺寸b及Bb=4mm B=10.5-2=8.5mm4. 確定削邊銷的直徑尺寸及公差=0.188mm按h6級(jí)確定公差：=5. 計(jì)算定位誤差目的是分析定位方案的可行性 因?yàn)槎ㄎ环较蚺c加工尺寸方向垂

17、直，且被加工表面無(wú)尺寸公差要求，為次要加工表面，只要保證粗糙度為Ra12.5，故只需進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算即可。=轉(zhuǎn)角誤差很小，符合定位要求，可以使用。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 1、工件夾緊方式的確定從夾緊動(dòng)力源選擇：手動(dòng)夾緊確定主夾緊機(jī)構(gòu)： 螺栓壓板2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作說(shuō)明本夾具按底面一面兩孔定位，可以限制6個(gè)自由度，屬于完全定位方式。工件加工出了2個(gè)工藝孔，分別以圓柱銷和菱形銷定位，工件靠壓板用螺栓和螺母壓緊，夾具靠?jī)蓚€(gè)定位鍵定位和兩個(gè)U型槽與銑床鏈接 總 結(jié)本設(shè)計(jì)在老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著各位老師的心血和汗水，在學(xué)校學(xué)習(xí)和生活期間，也

18、始終感受著各位老師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的課程論文工作順利完成，在此向全體老師表示由衷的謝意。感謝他們?nèi)陙?lái)的辛勤栽培。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，是我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心、細(xì)致、。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂；有兩次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算錯(cuò)誤，只能好不情愿地重來(lái)。但是一想起老師平時(shí)對(duì)我們的耐心教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┬∈д`而出現(xiàn)令世人無(wú)比震驚的事故，