机械制造基础课程设计年产十万件的套筒座的机械加工工艺规程及典型夹具设计

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1、课 程 设 计 课程名称： 机械制造基础课程设计 设计题目： 年产量为100000件的套筒座的机械加工工艺规程及典型夹具设计 学 院： 现代农业工程学院 专 业： 农业机械化及其自动化 年 级： 101班 学生姓名： 李雄 指导教师： 苏微 日 期： 2013.7.1-2013.7.12 教 务 处 制课 程 设 计 任 务 书现代农业工程 学院 农业机械化及其自动化 专业 2010 年级学生姓名： 李雄 课程设计题目：年产量为100000件的套筒座的机械加工工艺规程及典型夹具设计 课程设计主要内容：1、 绘制套筒座零件的零件图和毛坯图。2、 设计套筒座零件的机械加工工艺规程，并填写：1） 整

2、个零件的机械加工工艺过程卡；2） 整个零件关键工序的机械加工工序卡。3、 以小组为单位设计某工序的夹具一套，绘出总装图。4、 编写设计说明书摘要 机械制造技术基础是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使学生对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立工作能力。机械制造课程设计是我们在学完大学的全部基础课程、技术基础课程以及大部分专业课程之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前，对所学的各门课程的一次深入的

3、综合性的总复习。因此，它在我们四年的大学生活中占有非常重要的地位。因此，机械制造技术基础课程设计应运而生，也成为机械类专业重要实践课程。机械制造基础课程设计的前提课程是机械设计，机械制造基础，学生在设计中要自觉培养自己的独立工作能力，在综合选修课程知识和参考参考各种设计资料的基础上，勤于思考，大胆创新。并要主动争取指导老师的指导，虚心向老师请教，特别是加强生产实践经验方面的请教，力争圆满完成设计工作。关键词：套筒座，夹具，切削用量，设计，工艺.序言学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学

4、生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，并进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。本次课程设计,是在学完相关专业基础课程后，经过生产实习取得感性知识后的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计，获得综合运用过去学课程知识的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成

5、夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础 （6）通过机械设计训练，培养学生综合运用机械设计基础知识及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料等相关知识的能力。（7）课程设计过程也是理论联系实际的过程，学会使用手册、查询相关材料，对运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能进行一次综合训练，提高技能水平。 目录1 零件的分析.61

6、.1分析零件的作用及技术要求.61.2零件的工艺分析.62 毛坯铸造.7三. 机械加工工艺规程设计.83.1选择定位基准.83.2零件加工工艺路线.93.3零件的加工表.93.4刀具的选择.103.5底座孔的加工工艺步骤.114 专用夹具设计.124.1设计要求.124.2计算切削力.124.3 夹紧力估算.124.4夹具结构设计及操作简要说明.134.5铣床夹具对刀块位置尺寸的确定.13五设计心得.14六主要参考文献.15一零件的分析1.1 分析零件的作用及技术要求 套筒座顾名思义就是支承套筒的作用，起定位、夹紧套筒的作用。技术要求有套筒座的圆角为R3-R5，倒角1.5，套筒支承孔是重要表面

7、，所以其精度要求很高。而加工套筒支承孔需要底面作精基准，所以底面的粗糙度也有很高的要求。底面的6个螺栓孔上表面也有表面粗糙度的要求，还有套筒支承孔自身有个圆柱度要求。具体的要求是：套筒支承孔对底面的平行度为0.01；套筒支承孔的圆柱度是0.01；支承孔中心到底面尺寸为800.02，支承孔尺寸要求为50H7套筒支承孔内表面粗糙度R值为1.6；底面的表面粗糙度要求是R值为1.6；底面6个螺栓孔上表面粗糙度要求是R值为12.5；还有套筒支承孔两断面表面粗糙度是R值为6.3；顶面螺纹孔上表面粗糙度要求是R值为12.5。1.2 零件的工艺分析套筒座的主要加工表面是套筒支承孔和底面、支承孔两端面。因为这是

8、与其他零件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的影响。套筒支承孔的内表面必须要有足够的粗糙度才能保证零件的加工要求同时必须相对于底面又要有很高的平行度，因为支承孔的轴线与底面的定位有很大的关系。同时底面要有足够的粗糙度才能保证与支承孔轴线的平行度。支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的要求高，能达到6.3就可以了。分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性：本零件的主要作用是支承作用，根据零件的复杂程度，我们选择铸造制作毛坯。选择HT250，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优。需要进行人工时效处理，即将铸件重新加热到530-620C，经长时间保温（2-6h），利用塑性变形降低应力

9、，然后在炉内缓慢冷却至200C以下出炉空冷。经时效退火后可消除90%以上的内应力。该零件的机械加工工艺性我觉得很好，因为其结构工艺性良好，需要精加工的内孔相对于不加工的内孔有台阶，便于退刀。另外还有2个加强筋。重要加工面都有技术要求，符合使用性能。零件图如图二 毛坯铸造 根据生产纲领的要求，本零件是大批生产，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，我们选择毛坯的制造方式为铸造。锻造难达到这样的形状要求，生产成本也较高。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。根据机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编） 零件材料为HT250钢，采

10、用金属型铸造，精度可达到3.210，因此毛坯的加工余量比较小。三. 机械加工工艺规程设计3.1选择定位基准该零件的重要加工表面是支承孔50H7，其与底面A有平行度关系，所以底面自然就成了精基准面，粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是粗铣底面A，根据以重要加工表面为粗基准的选用原则我们选择毛坯支承孔和底面台阶孔平面作为粗基准，考虑到第二基准面选择的方便性，同时底面的一对螺栓孔成为工艺孔，并将其精度由原来的10.5提高到10.5H7，该定位基准组合在后续底面台阶孔及支承孔上径向孔的加工中都将作为精基准面，自然应该在工艺开始阶段安排加工将来作为精基准的底面和底面工艺孔。支承孔为重要加工表面，精

11、度要求高，故采用左右支承孔互为基准，反复加工，可以保证零件图技术要求所以粗基准就是毛坯支承孔和底面台阶孔平面，精基准就是底面A和底面上的一对工艺孔以及支承孔本身（互为基准）。3.2零件加工工艺路线加工表面粗糙面度尺寸精度尺寸公差形位公差加工方法底面ARa 1.6IT7无铣支承孔左右端面Ra 6.3无35无铣支承孔Ra1.6IT7平行度0.01圆柱度0.01镗6个底座孔无无无钻、扩螺纹孔平面Ra12.5无3无铣螺纹无无M6无攻丝3.3零件加工工序表：工序10铸造毛坯工序20粗铣底面A以两端面为粗基准面，保证底面到中心线的尺寸为81.7mm工序30半精铣底面A以两端面为粗基准面，保证底面到中心线的

12、尺寸为mm工序40 精铣底面A以两端面为粗基准面，保证底面到中心线的尺寸为mm工序50粗铣左端面，以底面为精基准，保证长度为mm工序60粗铣右端面，以底面为精基准，保证长度为mm工序70半精铣左端面，以底面为精基准，保证长度为mm工序80 半精铣右端面，以底面为精基准，保证长度为mm工序90 粗铣螺纹孔端面，保证端面到中心线的尺寸为mm工序100粗铣孔端面，保证孔端面到底面的尺寸为mm工序110粗镗孔，保证孔的尺寸为48.7mm工序120半精镗孔，保证孔的尺寸为mm工序130 精镗孔，保证孔的尺寸为mm工序140镗倒角工序150用通用麻花钻扩钻6个底座孔保证孔的直径为mm工序160钻螺纹孔，用

13、直柄麻花钻钻mm的孔工序170攻螺纹，用丝锥攻螺纹保证螺纹孔为M6mm工序180去毛刺，检验入库3.4刃具选择（1）铣削底面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=60mm（2）铣削底凸台面和螺纹孔面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=40mm（3）铣削端面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=100mm（4）镗孔时选用机夹单刃高速钢镗刀直径D=40mm（5）扩钻mm孔时，选用直柄麻花钻，直径mm。（6）钻孔mm时，选用直柄麻花钻，直径mm。（7）攻螺纹时用M6的螺纹刀。 3.5底座孔的加工工艺步骤由于生产纲领为100000件/年，为大批量生产，故均采用专用夹具；加工孔的机床选择为Z5125A型立式钻床，

14、由于毛培为铸铁，硬度250HBS，刀具选择为麻花钻，mm孔经扩钻孔至mm。选择测量范围0mm-20mm的内径千分尺即可，6个底座孔经过麻花钻的孔钻工序（用麻花钻扩孔的方式成为扩钻），达到符合要求的孔径。（1）用查表法确定各道工序的加工余量及毛坯总余量如下由于铸造时已经铸出毛坯孔9.7mm，故毛坯总余量0.8mm扩钻孔加工余量=0.4mm(见课程设计手册表5-51)（2） 进给量确定高速钢钻头钻孔的进给量，查机械制造技术基础课程设计 表5-64， 进给量=0.28-0.34，取0.3高速钢钻头钻孔切削速度 根据机械制造技术基础课程设计 表5-66，=0.25所以，用麻花钻钻扩底面孔时，依据机械制

15、造技术基础课程设计 表5-67进给量f=(1.2-1.8)=1.50.3=0.45,查阅Z5125A型机床的进给量,选择进给量为0.46（3） 切削速度，根据机械制造技术基础课程设计表5-67，V=(1/2-1/3)=0.50.25=0.125 m/s=7.5 m/min（4） 走刀次数 一次（5） 机床转轴转速的确定 r/min,查阅机床转速值，取272 r/min（6） 基本钻削时间计算一次走刀基本时间：=0.18min=10.8s四专用夹具设计4. 1 设计要求专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、

16、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。本次设计的专用夹具为铣顶面螺纹孔平面夹具。首先对专用夹具进行定位原理分析：本工件在加工顶面螺纹孔平面时采用一面两孔作为定位基准，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度，且具有支撑面大，支撑刚性好等优点。夹具主要设计过程如下：4.2计算切削力根据现代夹具设计手册，表3-91可得铣削力公式为： 取：D=80mm Z=4 mm/z mm mm 代入数据，可算得：1057.34N4.3 夹紧力估算查现代夹具设计手册，表3-21可知：当夹紧力与切削力方向一致时，由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，通常不必计算夹紧力，仅需较小的夹紧力来防止工件再加工时产

17、生的振动和转动。4. 4 夹具结构设计及操作简要说明（1）、工件夹紧方式的确定从夹紧动力源选择：手动夹紧确定主夹紧机构： 钩形压板 （2）、结构设计及操作说明本夹具按底面一面两孔定位，可以限制6个自由度，属于完全定位方式。夹具装配图如图所示： 4.5铣床夹具对刀块位置尺寸的确定 夹具在机床上安装完毕，在进行加工之前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相对夹具定位元件处于正确位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀，调整法对刀，用样件或对刀装置对刀。不管采用哪种对刀方法，都涉及到对刀基准和对刀尺寸。通常是以与工年定位基准重合的定位元件上的定位面作为对刀基准，以减少基准变换带来的误差。铣床夹具的对刀尺寸是从

18、对刀基准到刀具切削表面之间的位置尺寸，和对刀块位置尺寸差一个塞尺厚度。影响对刀块位置尺寸的因素主要有对刀需要保证的工件上的加工尺寸、定位基准在加工尺寸方向的最小位移及塞尺的厚度，常见的定位方式孔定位、圆柱面定位，进行铣床夹具对刀块位置尺寸的分析计算。五 设计心得 通过此次课程设计，我体会到了真正自己动手设计一个机械零件的复杂性，掌握了有关机械制造工艺学方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过自己反复查阅资料和老师的指导，这些问题也被迎刃而解，同时也暴露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。整个设计过程中，同学们分工合作，各自

19、完成自己的任务，我们一起讨论，一起设计，有过争执，有过矛盾，但当我们的设计终于顺利完成时，我们都非常高兴，压在心中的大石也终于消失了。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

20、通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。最后，感谢我的指导老师苏薇老师，两个星期的时间里，苏老师自始至终给予我悉心地指导，才使得我们顺利完成此次课程设计。六 主要参考文献1柯建宏.机械制造技术基础课程设计M.武汉:华中科技大学出版社,2006.2艾兴.切削用量简明手册M.北京:机械工业出版社,19933现代夹具设计手册/朱耀祥，浦林祥主编.-北京：机械工业出版社，2

21、009.104机械制图/吴艳萍主编 中国铁道出版社5机械制造技术基础课程设计指南/崇凯主编.北京化学工业出版社2006.12成绩考核评分标准姓名： 李雄 学号：201011404129评分指标满分值评分平时表现（30%）平时出勤率X110学习态度与努力程度X210独立工作能力X35与指导老师探讨能力X55设计难度与质量（60%）零件图标准化程度X65毛坯图标准化程度X75毛坯图表达正确程度X85工艺过程合理性X95工序卡合理性X105设计说明书内容完备性X115设计计算与分析讨论X125设计说明书内容条理性X135夹具设计合理性X145夹具图标准化程度X155夹具设计图表达正确程度X165夹具设计是否有创新X175回答问题情况（10%）X1810总成绩Y100