机械制造技术课程设计底座零件的机械加工工艺规程制订及齿轮专用钻磨夹具设计.docx
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机械制造技术课程设计底座零件的机械加工工艺规程制订及齿轮专用钻磨夹具设计.docx
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机械制造技术课程设计底座零件的机械加工工艺规程制订及齿轮专用钻磨夹具设计
机械制造技术课程设计
题目:
底座零件的机械加工工艺规程制订及齿轮专用钻磨夹具设计
内容:
1.机械加工工艺过程卡片1套
2.机械加工工序卡片1套
3.专用夹具装配图及其零件图纸1份
4.零件图及其毛坯图1份
5.设计说明书1份
姓名:
学号:
KT913-5-26
专业:
机械设计制造及其自动化
指导教师:
1课程设计的题目···································3
2课程设计时间······································3
3课程设计的目的及其要求····························3
3.1课程设计的目的································3
3.2课程设计的内容要求····························3
4设计内容··········································4
4.1零件的分析····································4
4.2零件的工艺分析·································5
4.3毛坯设计·······································5
4.4选择加工方法,拟定工艺路线·····················7
4.5加工设备及刀具、夹具、量具的选择···············8
4.6夹具精度分析与计算·····························11
5、心得体会·········································12
6、参考文献·········································13
1、课程设计的题目
底座零件的机械加工工艺规程制订及齿轮专用钻磨夹具设计
2、课程设计时间
2011年12月15日——2012年1月10日
3、课程设计的目的及其要求
3.1课程设计的目地
机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术,进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。
本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力,使学生进一步巩固有关理论知识,掌握机械加工工艺规程设计的方法,提高独立工作的能力,为将来从事专业技术工作打好基础。
另外,这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。
通过本次课程设计,应使学生在下述各方面得到锻炼:
3.1.1熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论,以及在生产实习中所学到的实践知识,正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧,工艺尺寸确定等问题,从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。
.从而培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力,
3.1.2通过夹具设计的训练,进一步提高夹具结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。
3.1.3熟悉有关标准和设计资料,学会使用有关手册和数据库。
3.1.4在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。
3.2课程设计的内容要求
3.2.1对零件图进行工艺分析。
3.2.2对零件进行分析后,初步拟定工艺路线、确定切削余量、绘制零件的毛坯图,填写机械加工工艺过程卡。
3.3.3进行切削用量、机械加工时间等的计算和查表。
3.3.4填写机械加工工序卡片。
3.3.5对指定工序提出工装设计任务书。
3.3.6根据工装设计任务书(教师指定)进行机床专用夹具设计,包括设计方案的确定、结构设计、定位误差和夹紧力的计算,绘制夹具装配图、零件图等等。
3.3.7编写课程设计说明书。
3.3.8进行课程设计答辩。
4,设计内容
4.1、零件的分析(见下图)
4.1.1、零件的作用
该零件是钻磨夹具上的底座,是用来固定定位座、定位轴和支板的.中心Ф24的孔与定位轴连接,前端通过两个螺钉固定支板连接,右上端由两个销和两个螺钉连接。
4.1.2、零件的形状及其具体尺寸、公差如上图所示。
4.2零件的工艺分析
由零件图可知,其材料为45号钢,该材料为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削。
底座共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。
现分述如下:
上端面的加工表面:
这一组加工表面包括:
上端面:
钻
的孔,并带有倒角;钻两个Φ8通孔。
其中Φ8、
的孔直接在镗床上进行初镗——半精镗。
前端的加工表面:
这一组加工表面包括:
前端面,铣凹槽,粗糙度0.8,钻孔Φ8,孔深20。
该零件上的主要加工面是
的孔。
孔的尺寸精度直接影响底座与定位轴的配合精度。
由参考文献【5】中有关和孔加工的经济加工精度及机床能达到的位置精度可知,上要求是可以达到的。
零件的结构工艺性也是可行的。
其具体过程如下表:
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
六面
Ra0.8
IT11以下
铣
Φ20中心孔
无
IT11以下
钻孔-粗镗—半精镗
右M8通孔
无
IT11以下
钻通孔并攻丝
倒角
无
IT11以下
粗车
前端凹槽
0.8
IT11以下
铣
前M8-7H螺纹孔
无
IT11以下
钻孔并攻丝
4.3毛坯设计
4.3.1毛坯的选择
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性,毛坯的制造方法主要有以下几种:
a型材、b锻造、c铸造、d焊接、f其他毛坯。
根据零件的材料,推荐用型材。
该零件材料为45号钢。
4.3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
4.3.2.1求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸,最大长215mm,宽150mm,高31mm
4.3.2.2选择型材公差等级
查手册铸造方法按机器造型,铸件材料按优质碳素结构用钢,得铸件公差等级为8~12级取为11级。
4.3.2.3求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为45号钢得机械加工余量等级E-G级选择F级。
4.3.3、确定机械加工余量
以单边端面的加工余量确定为例
工序名称
工序基本余量
工序的经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差和Ra
铣车
0.5
H7
215
215 Ra=0.8μm
毛坯
H12
215+0.5=215.5
215.5Ra=25μm
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度,取铸件加工表面的单边余量为7mm。
所以工件的总长为14+215=229mm。
其他的加工余量以此类推。
4.3.4、确定毛坯尺寸
由上面的计算方法可以得出其他的毛皮尺寸,他们的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧0.8。
Ra﹤0.8的表面,余量要适当加大。
分析本零件,加工表面Ra≧0.8,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量。
(由于有的表面只需粗加工,这时可取所查数据的小值)
4.3.5、设计毛坯图
由于毛坯形状前后对称,且最大截面在中截面,为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。
为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后要做时效处理。
(毛坯图见附页)
4.4、选择加工方法,拟定工艺路线
4.4.1基面及其精基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一,基面的选择正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。
否则,加工工艺过程会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法进行。
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准,称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差,零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
精基准的选择:
上端面是装配基准,又是设计基准,用它作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则.其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则.
粗基准的选择:
选择后端面作粗基准,这样保证各加工面均有加工余量,此外,还能保证定位准确,加紧可靠。
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
选择适合的铸件
02
铣六面和凹槽
03
钳工划线
04
粗钻至Φ20
05
倒角
06
钻4-
的通孔
07
钻销孔
08
钻4-
的孔
09
扩4-Φ20,深度15的孔
10
钻2-M8-7H,深度20的孔
11
攻螺纹2-M8-7H深20
12
热处理,发蓝
去除应力
13
磨Ra0.8的端面
14
镗
的孔
15
去毛刺
钳工
16
检验,入库
4.5、加工设备及刀具、夹具、量具的选择
由于生产类型为大批量,故加工设备以通用机床为主,其生产方式以通用机床专用夹具为主,工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
4.5.1选择机床,根据不同的工序选择机床:
根据本零件加工精度要求,我们选用最常用的机床:
X5036k立式铣床,摇臂钻床用ZQ3050×13,下面是这两台机床的具体资料:
4.5.1.1X5036k立式铣床
本车床适用于铣各种平面和凹槽等。
具体数据如下
主要技术参数
X5036K
主轴锥度(mm)
7;24ISO50
主轴端面至工作台距离(mm)
60~500
主轴孔中心至立柱表面距离(mm)
325
主轴转速范围(r.p.m)
(12级)60~1800
工作台尺寸(mm)
1500×360
工作台行程(mm)
1000×320
电动机功率(kw)
4 或 5.5
外型尺寸(mm)
2200×2600×1880
4.5.1.2摇臂钻床ZQ3050×13
机床性能:
机械加紧,机械变速,自动升降,自动进刀,定程切削.
机床主要技术参数如下:
最大钻孔直径:
50mm
主轴中心线至立柱母线距离:
1600-360mm
主轴端面至底座工作面距离:
1050-260mm
主轴行程:
220mm
主轴锥孔:
莫氏5号
主轴箱水平移动距离:
1250mm
主轴转速6级:
78,135,240,350,590,1100
主轴进给量:
0.10,0.16,0.22,0.25,0.35,0.56
主电机功率:
4kw
升降电机功率:
1.5kw
净重:
2500kg
机床外形尺寸:
2170*950*2450mm
4.5.2、选择刀具:
选用锋钢即可,加工铸铁零件采用YG类硬质合金为YG6,具体见工序卡。
4.5.3夹具的设计
本夹具具体以加工齿轮专用钻磨夹具设计进行说明,夹具为专用夹具,其他具体见工序卡。
(夹具装配图)
4.5.3.1定位方案及定位元件的选择和设计
定位座中的定位销作为横向定位基准,以
作为轴向的定位基准。
4.5.3.2定位元件的确定
中心孔采用圆柱定位销,为了保证定位精度采用过渡配合
4.5.3.3夹紧机构
采用压板将工件与夹具体的夹紧。
4.5.3.4定位误差分析
根据我的定位关系主要定位元件为一个定位轴、定位销和平面组成,由于圆柱定位轴和中心孔的配合精度较高,而且对工件的所加工尺寸精度要求不高,在使用钻模板对刀具进行对刀,在此条件下足可以满足要求的加工精度。
4.5.3.5夹紧力的计算
查表可得
=42.7、xf=1.0、yf=0.7、.
=.0.9
因此Fz=.595N
查表可得
=0.021、xM=2.0、yM=0.8、.
=.0.87
因此扭矩M=1.6Nm
由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式
P=K×
其中:
其余系数K=K1×K2×K3×K4
K1——基本安全系数1.3
K2——加工性质系数1.1
K3——刀具钝化系数1.15
K4——断续刀削系数1.2
所以K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98
考虑实际夹紧力较小,以及所加工零件的结构特征,决定选用滑动压板夹紧结构。
4.5.4量具
因为工件的所加工工序加工精度不是很高,所以用游标卡尺等量具就可以了具体见工序卡
4.6、夹具精度分析与计算
所设计夹具需保证的加工要求有:
尺寸66.5±0.1mm;孔
轴线对φ24轴线间垂直度公差0.1mm等二项,精度分别验算如下:
(1)尺寸65.5±0.1mm的精度校核
A、定位误差ΔD,有前计算,已知ΔD=0;
B、钻套与中间衬套间的最大配合间隙ΔT1=0.027mm;
C、定位轴的定位端面至衬套中心距离(50mm)其尺寸公差按工件相应尺寸公差的三分之一取为ΔJ1=0.03mm;
D、麻花钻与钻套内孔的间隙X2=0.04mm;
E、钻套外径与中间衬套内径间的最大配合间隙ΔI=0.027mm;
F、钻头在钻套孔中的倾斜误差:
X1=(B+S+H/2)×X2÷H
由于B=5mm,S=8mm,H=15mm。
所以X1=(5+8+9)×0.04÷18=0.059
G、钻套中间衬套内外表面轴度公差e1=e2=0.02mm;
按概率法相加
ΔT=[(2ΔJ1)2+e12+e22+Δ12+X12]
=0.124mm
ΔD+ΔT=0.124mm<0.2mm
因而该夹具能保证尺寸65.5±0.1mm的加工要求。
(2)孔φ10轴线对φ24轴线间垂直度公差0.1mm精度校核
钻套孔轴线对夹具底座间垂直度误差ΔT=0.02mm
因此此夹具能保证两孔轴线的垂直度要求。
5、心得体会
这学期的实习已经结束了,我主要完成了课程设计,在这次完成课程设计的过程中我学到了很多课堂上无法学到的知识,并对课堂上的知识进行了回顾和巩固。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不可少的过程。
在设计的过程中,经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查中我,找到了许多的问题,暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。
回顾起此次课程设计至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说是有苦有甜,但是学到了很多的东西,同时不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了许多课堂上没有的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的,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提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
6、参考文献
【1】孙恒,陈作模主编机械原理.北京:
高等教育出版社2000
【2】大连理工大学工程画教研主编.机械原理.北京:
高等教育出版社1993
【3】哈尔滨工业大学理论力学教研组编.机械制图.北京:
高等教育出版社1997
【4】刘鸿文主编.材料力学.北京高等教育出版社1991
【5】机械加工工艺师手册杨叔子主编北京机械工业出版社2003
【6】孙志礼,冷兴聚,魏严刚等主编.沈阳:
东北大学出版社2000
【7】巩云鹏,田万路等主编.机械设计课程设计.沈阳:
东北大学出版社2000
【8】高泽远,王金主编.机械设计基础课程设计.沈阳:
东北工学院出版社1987
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