工藝學(xué)課程設(shè)計--凹件零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計

1、<p><b>　　工</b></p><p><b>　　藝</b></p><p><b>　　學(xué)</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p

2、><b>　　設(shè)</b></p><p>　　計 </p><p>　　課題名稱： 凹件零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院： 物理與機械電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) </p><

3、;p>　　姓 名： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、零件的分析3</b></p><p>　?。ㄒ唬?#160; 零件的作用3</p><p>　?。ǘ?#160; 零件的工

4、藝分析3</p><p>　　二、工藝規(guī)程設(shè)計4</p><p>　　(一)確定毛坯的制造形式4</p><p>　?。ǘ┗娴倪x擇4</p><p>　?。ㄈ┲贫üに嚶肪€5</p><p>　?。ㄋ模C械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定7</p><p>　?。ㄎ澹┐_立切削用

5、量及基本工時9</p><p>　　三、夾具設(shè)計：11</p><p><b>　　一、零件的分析</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┝慵淖饔?lt;/b></p><p>　　題目給的零件是一個呈正方體的凹凸零件，四個角上分別有一個深15直徑為10的孔，零件的具體作用不詳。 </p&

6、gt;<p>　　(二) 零件的工藝分析</p><p>　　凹件共有三組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：</p><p>　　1.以35×35mm的圓角正方形外為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：35×35的圓角正方形凹面；四個深孔周圍的凹面</p><p>　　2.以

7、Ø10深孔為中心的加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：90×90mm端面，R10圓角；鉆Ø10深15的深孔。</p><p>　　3.以100×100mm 端面為中心加工表面</p><p>　　這一組加工表面包括：100×100mm端面；銑三部分深為5的凹面。</p><p>

8、　　它們之間有一定的位置要求，主要是：</p><p>　?。?）35×35mm端面與Ø10mm孔中心軸有一定的平行度；</p><p>　?。?）Ø10深孔與100×100mm 端面的邊有一定的直線度；</p><p>　　（3）100×100mm 端面與35×35mm端面有一定的位置度。</p&g

9、t;<p>　　經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準(zhǔn)，加工出精基準(zhǔn)所在的加工表面，然后借助專用夾具加工另一組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。</p><p><b>　　二、規(guī)程設(shè)工藝計</b></p><p>　?。ㄒ唬┐_定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀</p><p>　　零件材料是45鋼。由于該零件是大批量生產(chǎn)

10、,而且零件加工的輪廓尺寸不大,考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，為提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。</p><p><b>　　基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生

11、產(chǎn)無法正常進行。</p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇。選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)的工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點是：一要考慮如何分配各加工表面的余量：二要考慮當(dāng)零件有不加工表面是，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面是，則應(yīng)以與加工表面相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)；這兩個要求常常是不能兼顧的，但對于一般的軸類零件來說，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對本

12、零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)（這就是粗基準(zhǔn)選擇原則里的余量足夠原則）?，F(xiàn)選取凹件100×100mm底端面作為粗基準(zhǔn)。</p><p><b>　　2）精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在

13、重復(fù)。</p><p><b>　　制定工藝路線</b></p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為單件生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量提高精度要求。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。</p><p><

14、b>　　工藝路線方案一</b></p><p>　　工序 01 下料 棒料110×106mm</p><p>　　工序 02 模鍛106mm×106mm×46mm</p><p>　　工序 03 精銑100×100×40mm長方體的幾個端面</p><p>　　工序 04 精

15、銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><p>　　工序 05 粗銑倒圓角4-R7及倒圓4-R10（凹圓和凸圓）</p><p>　　工序 06 精銑倒圓角4-R7及倒圓4-R10（凹圓和凸圓）</p><p>　　工序 07 鉆、粗鉸4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 08 精絞4-Φ10mm

16、深15的孔</p><p>　　工序 09 鏜4-Φ10mm深15的孔</p><p><b>　　工序 10 檢查</b></p><p><b>　　二 .工藝方案二</b></p><p>　　工序 01 下料 棒料110×106mm</p><p>　　工序

17、 02 模鍛106mm×106mm×46mm</p><p>　　工序 03 粗銑100×100mm端面及長方體各表面</p><p>　　工序 04 精銑100×100mm端面</p><p>　　工序 05 精銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><p><

18、b>　　及倒角</b></p><p>　　工序 06 粗銑4-Φ10深15mm孔的端面銑深5及倒凸圓4-Φ10凹圓4-Φ10</p><p>　　工序 07 鉆、粗鉸4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 08 精鉸4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 09 鏜4-Φ10mm深15的孔&l

19、t;/p><p>　　工序 10 精銑4-Φ10mm深15孔的端面及倒凸圓4-R10 凹圓4-R10</p><p><b>　　工序 11 檢查</b></p><p>　　三.工藝方案的比較與分析</p><p>　　上述兩個方案的特點在于：方案一 采用車削端面，可以保證精度，而方案二采用同時銑削加工兩個端面，可以提高

20、效率，方案二的效率雖高但精度不能保證，應(yīng)把保證精度放在首位，故選用方案一車削兩端面。經(jīng)過比較修改后的具體工藝過程如下:</p><p>　　工序 01 下料 棒料110×106mm</p><p>　　工序 02 模鍛106mm×106mm×46mm</p><p>　　工序 03 粗銑100×100×40mm長方體

21、的幾個端面</p><p>　　工序 04 精銑100×100mm端面</p><p>　　工序 06 粗銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><p>　　工序 07 精銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><p>　　工序 08 粗銑倒圓角4-R7及倒圓4-R10

22、（凹圓和凸圓）</p><p>　　工序 09 鉆、粗鉸4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 10 鏜4-Φ10mm深15的孔</p><p><b>　　工序 11 檢查</b></p><p>　　以上加工方案大致看來還是合理的.但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后,就會發(fā)現(xiàn)仍有問題,

23、問題在于銑削加工次數(shù)較多，而且比較分散，這樣影響加工進度，降低了效率。</p><p>　　因此最后確定的加工工藝路線如下： </p><p>　　工序 01 下料 棒料110×106mm</p><p>　　工序 02 模鍛106mm×106mm×46mm</p><p>　　工序 03 粗銑100×

24、;100×40mm長方體的幾個端面</p><p>　　工序 04 精銑100×100×40mm長方體的幾個端面</p><p>　　工序 05 粗銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><p>　　工序 06 精銑35×35mm深5mm的凹面及深孔周圍深為5的凹面</p><

25、;p>　　工序 07 粗銑倒圓角4-R7及倒圓4-R10（凹圓和凸圓）</p><p>　　工序 08 精銑倒圓角4-R7及倒圓4-R10（凹圓和凸圓）</p><p>　　工序 09 鉆、粗鉸4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 10 精絞4-Φ10mm深15的孔</p><p>　　工序 11 鏜4-Φ10mm深15的

26、孔</p><p><b>　　工序 12 檢查</b></p><p>　?。ㄋ模C械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　“凹件”零件材料為45鋼，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。</p><p>　　根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下

27、：</p><p>　　表1 凹件厚度的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸表</p><p>　　表2 凹件長度、寬度的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸表</p><p>　　100×100mm端面的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下圖：</p><p><b>　　由圖可以知道：</b></p>&

28、lt;p><b>　　由圖可以知道：</b></p><p>　　毛坯名義尺寸為：100+6=106（mm）</p><p>　　毛坯的最大尺寸：106+0.7=106.7（mm）</p><p>　　毛坯的最小尺寸：101-0.8=100.2（mm）</p><p>　　粗銑后最大尺寸：101+1.2=102.2

29、（mm）</p><p>　　粗銑后最小尺寸：101.2-0.32=100.88（mm）</p><p>　　半精銑后最大尺寸：100+0.6=100.6（mm）</p><p>　　半精銑后最小尺寸：100.6-0.12=100.48（mm）</p><p>　　精銑后尺寸為100mm</p><p>　?。ㄎ澹┐_定

30、切削用量及基本工時:</p><p>　　工序03 用銑床粗銑底平面，見平即可。</p><p>　　加工條件：XK5032銑床，一把YT15面銑刀，刀盤直徑125mm，寬20mm，齒數(shù)20，專用夾具，0~200、0.2mm 游標(biāo)卡尺，柴油冷卻。</p><p>　　a.確定背吃刀量 </p><p>　　端面的總加工余量為4mm，由毛坯圖

31、已知銑削寬度為ae=106mm，兩次走刀加工，ap=2mm.</p><p>　　b. 確定進給量及基本工時 2mm，再查</p><p>　　根據(jù)《工藝手冊》中表4.2-38，XK5032數(shù)控銑床，刀桿直徑為2《切削手冊》表3.15和《工藝手冊》表4.2-38可得，我們可以取進給量f=0.10mm/z。</p><p>　　c．計算切削速度 </p&g

32、t;<p>　　根據(jù)《切削手冊》表3.27可得，Cv=186mm, qv=0.2, yv=0.4, uv=0.2, m=0.2, xv=0.1,Pv=0,修正系數(shù)kv=1.1,選擇刀具使用壽命T=60min.</p><p>　　vc= Cvdqvkv /(TmapxvfyvaeuvzPv) =186×1250.2×1.1/(600.2×20.1×0.10

33、.4×600.2×200) 4.87m/min.</p><p>　　d.確定銑床主軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　　nw=1000vc/（×dw）=1000×4.87/(3.14×12)129.25r/min</p><p>　　根據(jù)《工藝手冊》表4.2-39，與129.51r/min相近的轉(zhuǎn)速為130r/min。

34、現(xiàn)選擇nw=130r/min.所以實際切削速度為v=5 m/min.</p><p><b>　　e.計算基本時間</b></p><p>　　按《工藝手冊》表6.2-7，=106mm,</p><p>　　1+(1~3) =32mm.</p><p><b>　　2=2mm.</b></p&

35、gt;<p>　　時間t==140／150=0.93min，取時間t=56s。因為分兩次加工，所以切削時間T=2×56s=112s</p><p>　　工序5 用數(shù)控銑床以底平面為精基準(zhǔn)半精銑頂平面，保證其厚度尺寸為40mm。然后加工四周、凹槽，保證其尺寸要求和精度要求。</p><p>　　在工序5的半精加工中，端面的總加工余量為2mm，由毛坯圖已知銑削寬度為ae

36、=106mm，兩次走刀加工，ap=1mm。因為工序5的加工條件和工序4相差不大，所以其切削用量可以參照工序4，基本加工時間的算法同上。</p><p>　　工序6 以底平面定位并夾緊工件，鉆4×φ10mm×15mm的孔，保證兩孔中心的距離為60±0.02mm。</p><p>　　加工條件：Z515鉆床，10mm標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆，專用夾具，0~200、0.2mm

37、 游標(biāo)卡尺，柴油冷卻。</p><p><b>　　a.確定進給量 </b></p><p>　　根據(jù)《切削手冊》表2.7，f=1.0~1.2，查《工藝手冊》4.2-16，根據(jù)機床實際進給量取f=0.12mm/r</p><p>　　b.選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度</p><p>　　根據(jù)《切削手冊》表2.12可得，鉆頭后

38、刀面的最大磨損限度為0.8~1.2mm,使用壽命為70min.</p><p><b>　　c.計算切削速度</b></p><p>　　根據(jù)《切削手冊》表2.30，Cv=4.8, zv=0.4, xv=0, yv=0.7,m=0.2, 表2，31得，修正系數(shù)kv=1.0.</p><p>　　vc=Cvd0zvkv/(Tmapxvfyv)=4

39、.8×39×1.0/(700.2×19.50×0.120.7)18m/min</p><p>　　nv=1000vc/(dw)=1000×18/(3.14×39)147r/min</p><p>　　根據(jù)《工藝手冊》表4.2-15，按機床實際轉(zhuǎn)速選取nw=125r/min,則實際切削速度為v=15m/min.</p>

40、<p><b>　　d.計算基本時間</b></p><p>　　按《工藝手冊》表6.2-7，=15mm,</p><p>　　=1~2mm，=90。，取1=2mm.</p><p><b>　　2=3mm.</b></p><p>　　時間t==20／15=1.33min，取時間t=8

41、0s。</p><p>　　因為要加工4個孔，所以切削時間T=4×80s=320s</p><p>　　最后，將以上各工序的切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片。</p><p><b>　　三、夾具設(shè)計</b></p><p>　　（一） 定位基準(zhǔn)的選擇</p

42、><p>　　由零件圖可知，待加工平面對Φ10的軸線有平行度要求，對100×100mm的端面有垂直度要求，其設(shè)計基準(zhǔn)為35×35的端面。本設(shè)計選用以Φ10孔的內(nèi)表面和90×90mm的底端面為主要定位基面，另選用100×100mm的上端面作為輔助定位基準(zhǔn)。為了降低生產(chǎn)成本，本設(shè)計選擇采用螺紋夾緊的方式。</p><p>　?。ǘ┣邢髁皧A緊力計算<

43、/p><p>　　刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ80mm</p><p>　　由《機械制造工藝設(shè)計手冊》P 可查得 </p><p><b>　　銑削扭矩 M</b></p><p><b>　　切向力 </b></p><p>　　切削功率 Pm=2πM

44、·n·10(kw)</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　C=558.6</b></p><p><b>　　x=1 </b></p><p><b>　　y=0.8 </b></p>&

45、lt;p><b>　　d=80</b></p><p><b>　　k=0.9</b></p><p><b>　　f=0.13 </b></p><p><b>　　n=1450</b></p><p>　　所以當(dāng)銑距中心軸線24mm和34mm面時

46、有：</p><p>　　=19.65(N·m) </p><p>　　=491.35(N)</p><p>　　Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw) </p><p>　　因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m) </p><p>　　F=491

47、.35x2=982.7N</p><p>　　Pm=178.97x2=357.94(kw)</p><p>　　如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。</p><p>　　螺旋夾緊機構(gòu)不公結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長升角又小，所以螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動夾緊中用得最

48、多的一種夾緊機構(gòu)。</p><p>　　根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件</p><p><b>　　FL=</b></p><p><b>　　F=</b></p><p>　　式中 F——夾緊力(N)</p><p><b>　　F——作用力

49、(N)</b></p><p>　　L——作用力臂(mm)</p><p><b>　　d——螺桿直徑</b></p><p><b>　　α——螺紋升角</b></p><p><b>　　——螺紋處摩擦角.</b></p><p>　　—

50、—螺桿端部與工件間的摩擦角.</p><p>　　——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm)</p><p><b>　　所以有F==</b></p><p>　　==3075.73N</p><p>　　顯然 F=3075.73N>982.7N=F</p><p>　　故本夾具可安全工

51、作。</p><p>　?。ㄈ?定位誤差分析</p><p>　　夾具的主要定位元件為支撐板和定位銷。支撐板尺寸與公差都是選取的標(biāo)準(zhǔn)件，其公差由標(biāo)準(zhǔn)件決定，并且在夾具裝配后的技術(shù)要求統(tǒng)一磨，支撐板的定為表面與夾具體底面平行度誤差不超過0.02；定位銷選取標(biāo)準(zhǔn)件，夾具體上裝定位銷銷孔的軸線與夾具體底面的垂直度誤差不超過0.02。</p><p>　　夾具的主要定位元

52、件為短定位銷限制了兩個自由度,另一端面限制三個自由度,繞銑刀軸線旋轉(zhuǎn)方向的自由度無須限制。因零件對形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用標(biāo)準(zhǔn)件，故定位誤差在此可忽略。</p><p>　?。ㄋ模?夾具設(shè)計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。但由于本夾具是應(yīng)

53、用于組合機床上，兩銑刀同時工作的對銑加工，夾具尺寸不能很大，如果采用機動夾緊，夾具勢必過于復(fù)雜和龐大，本夾具為了提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，考慮簡單、經(jīng)濟、實用, 減輕工人勞動強度，采用螺旋夾緊機構(gòu),操作非常簡單,先擰松夾緊螺母,稍旋轉(zhuǎn)彎頭壓板，將工件放置在夾具支撐板上，由定位銷定位,再將壓板旋轉(zhuǎn)復(fù)位，擰緊螺母達到夾緊要求即進行銑削加工.本工序采用的是專用的組合機床，高速鋼鑲齒三面刃銑刀來銑側(cè)端面，因而不需要很大的夾緊力，而且可以采用長柄

54、扳手，只需擰松兩個夾緊螺母即可，因而工人的勞動強度不大。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　［1］黃健求主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2005.</p><p>　?。?］肖繼德、陳寧平主編.機床夾具設(shè)計（第二版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2000.</p><p&g

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57、</p><p>　?。?0］王光斗等主編.機床夾具設(shè)計手冊［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版,2000.11.</p><p>　?。?1］艾興等編. 切削用量簡明手冊［M］. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.3.</p><p>　?。?2］王伯平主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）［M］. 北京:機械工業(yè)出版社,2004.4.</p><p&g