課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)搖臂支架零件的機(jī)械加工

數(shù)控加工工藝 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“搖臂支架”零件的機(jī)械加工 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)日期 2011年 5月20日至6月4日 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際哦訓(xùn)練。因此，它在幾年的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。 這次設(shè)計(jì)的是搖臂支架。包括零件圖、毛坯圖各一張，機(jī)械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。最后擬定工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案。 就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己今后從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過設(shè)計(jì)提升自己，加強(qiáng)分析、解決問題的能力，為以后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，我也相信這次課程設(shè)計(jì)是非常有益的。我參考了許多資料，增長了對(duì)設(shè)計(jì)的淺顯認(rèn)識(shí)。我也在網(wǎng)絡(luò)上搜羅了相關(guān)知識(shí)，輔助自己完成、完善課程設(shè)計(jì)。 總之，這次課程設(shè)計(jì)是大有裨益的。最后，我要感謝老師的辛勤教育。 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目錄 目 錄 序言………………………………………………………… 2 設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………… 4 課程設(shè)計(jì)說明書正文……………………………………… 5 一、零件的分析………………………………………… 7 二、確定生產(chǎn)類型……………………………………… 7 三、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)…………………………………… 8 （一）確定毛坯的制作形式…………………………… 8 （二）基準(zhǔn)的選擇……………………………………… 8 （三）工藝路線的擬定及工藝方案的分析…………… 8 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定… 10 （五）確定基本工時(shí)…………………………………… 12 四、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)………………………………… 14 參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 15 設(shè)計(jì)任務(wù)書 機(jī)械加工技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目: “搖臂支架“機(jī)械加工工藝規(guī)程 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1．產(chǎn)品零件圖 2．產(chǎn)品毛坯圖 3．機(jī)械加工工藝過程卡片 4．機(jī)械加工工序卡片 5．課程設(shè)計(jì)說明書 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 指 導(dǎo) 教師： 2011年6月3日 機(jī)械加工技術(shù)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械加工技術(shù)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械加工技術(shù)課程教學(xué)的一個(gè)不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是學(xué)生全面綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一次重要實(shí)踐。它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的能力，為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)和到工廠從事工藝與夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。本課程設(shè)計(jì)的目的在于： (1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及相關(guān)專業(yè)課程(工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬切削加工及裝備等)的理論知識(shí)，結(jié)合金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決機(jī)械加工工藝問題，初步具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 (2)能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)保證加工質(zhì)量的高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理的專用夾具的能力。 (3)使學(xué)生熟悉和能夠應(yīng)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料，指導(dǎo)學(xué)生分析零件加工的技術(shù)要求和本企業(yè)具備的加工條件，掌握從事工藝設(shè)計(jì)的方法和步驟。 (4)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編寫技術(shù)文件等的基本技能。 (5)培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致、科學(xué)分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習(xí)慣。 (6)培養(yǎng)學(xué)生解決工藝問題的能力，為學(xué)生今后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和去工廠從事工藝與夾具設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。 搖臂支架  一、零件的分析 （一）零件的作用 支撐搖臂按正常軌跡動(dòng)作。 （二）零件的工藝分析 零件圖中所有尺寸精度如下： 加工表面 尺寸及偏差(mm) 精度等級(jí) 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 支架底面 20 IT11 6.3 支架雙耳端面 54 IT7 6.3 支架雙耳表面 12 IT8 0.8 與底面的平行度誤差為0.1/100 Φ3mm孔 Φ3 IT12 12.5 Φ4mm孔 IT8 6.3 Φ10.5mm孔 Φ10.5 IT12 12.5 Φ6.1mm孔 Φ6.1 IT12 12.5 支架外圓表面 Φ20 IT12 6.3 與底面的平行度誤差為0.05 （精度等級(jí)查《公差配合與測(cè)量技術(shù)》P14表1.4而得） 由列表可知，整個(gè)零件對(duì)尺寸精度、形位精度要求一般 搖臂支架是形狀不規(guī)則的支架類零件，尺寸精度、形位精度要求一般，零件的主要技術(shù)要求分析如下： 1. Φ4孔的尺寸精度高，主要是保證里面的鋼珠壓入后孔口收口。 2. 鍛件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保證零件的強(qiáng)度、硬度及剛度，在外力的作用下，不至于發(fā)生意外事故。 3. 兩個(gè)Φ12的軸是比較重要的，也是以后機(jī)械加工各工序的主要定位基準(zhǔn)。因此加工此軸的工序是比較重要的。 二、確定生產(chǎn)類型 已知此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，可確定該生產(chǎn)類型為中批，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，并大量采用通用夾具和量具。（該零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比較低，不需要高精度的機(jī)床加工，通過銑削，車削，鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求） 三 、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) （一） 確定毛坯的制造形式 由于零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以采用金屬型鍛造。工件材料為Q235，毛坯的尺寸精度要求為IT11～I(xiàn)T12級(jí)。 （二） 基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知外圓Φ12、孔Φ4等均應(yīng)通過正確的定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。通常先確定精基準(zhǔn)，后確定粗基準(zhǔn)。 （1） 精基準(zhǔn)的選擇 在底面加工以后各工序則以該底面為定位精基準(zhǔn)，這樣就滿足了基準(zhǔn)重合與基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。搖臂支架的底面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其做精基準(zhǔn)定位加工Φ10.5mm孔和Φ６.１mm孔以及搖臂支架的外圓Φ20mm。搖臂支架耳朵的端面做為精基準(zhǔn)，可以鉆Φ3mm孔和Φ4mm孔。這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合。同時(shí)也保證了被加工表面的平行度要求。在加工某些面時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合，這時(shí)需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。 （2） 粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，故此處選擇外圓Φ20mm的外圓面做粗基準(zhǔn)。 （三）工藝路線的擬定 由《特種機(jī)械加工技術(shù)》P109表3-5、3-6、3-7，列出對(duì)搖臂支架外圓柱、孔、表面的加工方法如下： 加工部位 精度等級(jí) 表面粗糙度Ra/μm 加工方法 支架底面 IT11 6.3 粗車-半精車 支架雙耳端面 IT7 6.3 粗車-半精車 支架雙耳表面 IT8 0.8 粗車-半精車-精車 Φ3mm孔 IT12 12.5 鉆 Φ4mm孔 IT8 6.3 鉆-擴(kuò)-鉸 Φ10.5mm孔 IT12 12.5 鉆 Φ6.1mm孔 IT12 12.5 鉆 支架外圓表面 IT12 6.3 粗車-半精車 支架雙耳圓柱 IT8-IT9 0.1 粗車-半精車-粗磨-精磨 為保證達(dá)到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用的工具、夾具、量具，并考慮工序集中、加工順序的安排，以提高成產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，是生產(chǎn)成本下降。 工藝路線方案一： 模鍛，局部淬火 工序： 工序010 . 粗車、半精車底面。 工序020. 鉆Φ10.5 、Φ6.1 工序030. 粗車與半精車外圓，切槽、倒角 工序040. 鉆Φ3 工序050. 鉆2Φ2 工序060. 鉆、擴(kuò)、鉸Φ4 工序070. 磨2Φ12，粗磨與半精磨 工序080. 局部淬火 工藝路線方案二： 模鍛，局部淬火 工序： 工序010. 銑底面 工序020. 鉆Φ10.5，Φ6.1 工序030. 粗車與半精車外圓，切槽、倒角 工序040. 鉆2Φ2 工序050. 鉆Φ3，鉆、擴(kuò)、鉸Φ4 工序060. 磨2Φ12 工序070. 局部淬火 兩個(gè)工藝方案的比較與分析： 兩個(gè)工藝方案中除第一道工序不同外，后面的工序都相同，第一道工序是為了獲取精基準(zhǔn)。方案一、方案二都能滿足精度和加工要求，而方案二較方案一，能夠更加的節(jié)約時(shí)間，提高生出效率，增加效益。 后面的工序均以孔和端面定位，故基準(zhǔn)是重合的，兩方案在這點(diǎn)是相同的。 另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等。本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線二。根據(jù)供需方案二制定出詳細(xì)的工序劃分如下所示： 毛坯為精鍛件，在車間銑去毛刺，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間來加工。 工序： 工序010. 銑底面 工序020. 鉆Φ10.5 、Φ6.1 兩孔 工序030. 整形搖臂支架 工序040. 粗車與半精車外圓，按要求切槽、倒角、車臺(tái)階 工序050. 鉆Φ3，Ra=12.5；鉆2Φ2 工序060. 鉆、擴(kuò)、鉸Φ4 工序070. 去除搖臂支架毛刺 工序080. 精磨2Φ12的搖臂支架兩耳至要求 工序090. 清洗搖臂支架 工序100. 對(duì)搖臂支架雙耳進(jìn)行局部淬火 工序110. 清洗油道后，壓入鋼球 工序120. 檢查 根據(jù)此工序安排，編出機(jī)械加工工藝過程卡及工序卡片，見附表 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1.毛坯尺寸的確定，畫毛坯圖。 搖臂支架材料為Q235由于產(chǎn)品外表面大部分不用加工，所以毛坯選用精密模鍛。該種模鍛的尺寸公差等級(jí)為6～7 級(jí)，用查表法確定加工表面的總余量。但由于用查表法所確定的總余量與成產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 現(xiàn)將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示： 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 Φ12的面 12 3+1 16 1 高 53 3+2 58 0.6 總長 54 2+2 58 0.6 由此，即可繪制出零件的毛坯圖（見圖） 2．銑底面、鉆Φ10.5mm、Φ6.1mm兩孔 兩孔經(jīng)由鉆頭一次鉆出，即可滿足使用設(shè)計(jì)要求 由《制造工藝與夾具》表8-3得，選用硬質(zhì)合金端銑刀，保證尺寸350.15 選用機(jī)床：臥式銑床 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《簡(jiǎn)明手冊(cè)》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》（后簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0后角α0＝8，副后角α0’=10，刃傾角：λs=－10,主偏角Kr=60,過渡刃Krε=30,副偏角Kr=5。 因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=3mm，一次走刀即可完成。 由《械制造工藝與夾具》P609得，鉆Φ10.5mm、Φ6.1mm兩孔用麻花鉆就能滿足要求 取鉆孔的進(jìn)給量f=0.4mm/r，a=3mm,由表11-2得鉆孔時(shí)的切削速度v得： V=2.0m/min 由此可以算出轉(zhuǎn)速為n ===606.6r/min n==1044.17r/min 機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=720r/min則實(shí)際切削速度為： ===23.74r/min ===13.79 計(jì)算鉆削力扭矩及功率，按《械制造工藝與機(jī)床夾具(含課程設(shè)計(jì)與習(xí)題)》表8-7可以得到： 軸向力F==833.8510.50.89=3811.5N 切削扭矩M==333.64=20.3N/s 切削功率=23.1420.310.1=1.3Kw 有上訴計(jì)算結(jié)果與機(jī)床允許值相比軍允許，確定采用切削量 3. 加工，切槽 可用硬質(zhì)合金車刀加工，可以一次加工出留有余量0.2mm即可。 硬質(zhì)合金車刀選用型號(hào)為C122， 刀具的幾何角度：刀具主偏角，刃傾角，前角， 后角，副偏角，副后角。 由文獻(xiàn)表7-1可以得到，，f=0.2mm/r,n=720r/min 則相應(yīng)的切削速度為 切槽刀用YT15加工，由表7-5得，, 4.鉆 用高速鋼鉆頭，進(jìn)給量，切削速度 5.鉆、擴(kuò)、鉸 采用高速鋼麻花鉆，直徑 選擇切削用量，背吃刀量，進(jìn)給量根據(jù)表8-69查得：,，由文獻(xiàn)得切削速度 按公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 = 擴(kuò) ，用鋼擴(kuò)孔鉆，進(jìn)給量，用齒數(shù)為6的高速鋼鉸刀，進(jìn)給量。 6. 磨2 選用陶瓷結(jié)合劑砂輪，輪寬為2 ，精磨淬火鋼工件，回轉(zhuǎn)的圓周速度 縱向進(jìn)給量： 工作臺(tái)單行程的橫向進(jìn)給量 (五) 確定基本工時(shí) 1. 時(shí)間定額計(jì)算 計(jì)算鉆孔的時(shí)間定額 1）機(jī)動(dòng)時(shí)間 由文獻(xiàn)得鉆孔的計(jì)算公式： t= 代入數(shù)值 2）輔助時(shí)間，由文獻(xiàn) 開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運(yùn)轉(zhuǎn) 0.02min 清除鐵屑 0.04min 卡尺測(cè)量 0.10min 裝卸工件時(shí)間有文獻(xiàn)表2.5-42取一分鐘 所以輔助時(shí)間 T=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)min=1.19min 3)作業(yè)時(shí)間 T=t+T=(0.368+1.19)min=1.558min 4)常量工作場(chǎng)地時(shí)間T 由參考文獻(xiàn)，取=3％，則 T0= T=1.5583％=0.04674min 5）休息和生理需要時(shí)間T 由參考文獻(xiàn)，?。?，則 T= T =1.5583％=0.04674min 6）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間T 由文獻(xiàn)的去部分時(shí)間為： 簡(jiǎn)單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模 6min 由設(shè)計(jì)給定5000件，則 T/n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min 7)單件時(shí)間 T=2.39986min 8)單件計(jì)算時(shí)間 T= T+ T/n=2.40632min 四、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 通過這次的課程設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步地理解了所學(xué)過的理論知識(shí)及具體運(yùn)用了這些知識(shí)。 我也從中學(xué)到了許多有關(guān)機(jī)械加工的知識(shí),主要?dú)w納為以下： 搖臂支架外形較復(fù)雜，且其技術(shù)要求高，所以適當(dāng)?shù)倪x擇機(jī)械加工中的定位基準(zhǔn),是能否保證搖臂支架技術(shù)要求的重要問題之一。對(duì)于加工主要表面，按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。 而搖臂支架的機(jī)械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的。搖臂支架的加工路線可以分為三個(gè)階段：劃分為粗加工，半精加工和精加工。 在這次夾具設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了更多專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了實(shí)際操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課程中，我們只是學(xué)習(xí)了一些重要的理論知識(shí)，而沒有切合實(shí)際的練習(xí)與測(cè)試。在這次課程設(shè)計(jì)中我遇到了許多難題和問題，我又重新學(xué)習(xí)了以往遺漏和沒有完全掌握的知識(shí)。 通過這次的課程設(shè)計(jì)，使自己對(duì)工藝人員所從事的工作有了親身的體驗(yàn)，學(xué)會(huì)了查圖表、資料、手冊(cè)等工具書 。 總之，通過這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ)。在此，衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)！ 參考文獻(xiàn) 1、蘭建設(shè)主編,《械制造工藝與夾具》 機(jī)械工業(yè)出版社,2004,7 2、劉守勇主編，《械制造工藝與機(jī)床夾具(含課程設(shè)計(jì)與習(xí)題)》機(jī)械工業(yè)出版社 3. 陸劍中、孫家寧主編，《金切削原理與刀具》機(jī)械工業(yè)出版社2005.1 4、晉禮、楊琳主編，《機(jī)械加工設(shè)備》機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8 5、焦建民主編，《切削加工手冊(cè)》電子工業(yè)出版社，2007.9 6、黃如林主編，《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社2004.4 7. 董燕主編，《公差配合與測(cè)量技術(shù)》 武漢理工大學(xué)出版社 2008.7 8. 劉紅普主編，《特種機(jī)械加工技術(shù)》 北京理工大學(xué)出版社 2010.1 15