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中北大學 課 程 設 計 說 明 書 學生姓名： 杜寶林 學 號： 0902014128 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 機械制造工藝學課程設計 ——杠桿零件的工藝規(guī)程及夾具設計 指導教師： 王彪 職稱: 教 授 馬清燕 職稱: 講師 2013年1月14日 中北大學 課程設計任務書 2012/2013 學年第 1 學期 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 杜寶林 學 號： 0902014128 課程設計題目： 機械制造工藝學課程設計 ——杠桿零件的工藝規(guī)程及夾具設計 起 迄 日 期：2013年1月2日～2013年1月15日 課程設計地點： 中北大學 指 導 教 師： 王彪、馬清燕 系 主 任： 王 彪 下達任務書日期: 2013 年1月 14日 課 程 設 計 任 務 書 1．設計目的： （1）培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理；機械設計、互換性與技術測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等)的知識，結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （2）能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。 （3）培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 （4）進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 2．設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）： 本次設計要求編制一個中等復雜程度零件（不少于10道工序，見附圖）的機械加工工藝規(guī)程，并設計其中一道工序的專用夾具，繪制相關圖紙，撰寫設計說明書。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術決定、數據和計算結果。注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經濟上是合理的，在生產上是可行的。 具體內容如下： （1）根據零件圖，確定生產類型（一般為中批或大批生產），對零件進行工藝分析。 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。 （3）擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片。 （5）設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖1—2張。 （6）撰寫設計說明書。 3．設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等〕： 1．制定零件在中批生產條件下的機械加工工藝規(guī)程，畫零件圖，毛坯圖，填寫工藝卡片、工序卡片。 2．專用夾具設計。設計某道工序的專用夾具。 3．撰寫課程設計說明書一份（A4紙）。 4．主要參考文獻： [1]崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006.12 [2]張龍勛. 機械制造工藝學課程設計指導書及習題.北京:機械工業(yè)出版社，2006.1 [3]孟少農，機械加工工藝手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1991.9 [4]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社 [5]李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版 [6] 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書—2版.北京:機械工業(yè)出版社，2000.10 [7] 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1997.8 5．設計成果形式及要求： 提供課程設計說明書一份，要求內容與設計過程相符，且格式要符合規(guī)定要求； 被加工零件的零件圖1張；毛坯圖1張；夾具裝配圖1套；夾具主要零件圖（通常為夾具體）1張；機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片1套。 6．工作計劃及進度： 2010年1月4日~1月6日 分析研究被加工零件，畫零件圖； 1月7日~1月10日 工藝設計：選擇加工方案、確定工藝路線，畫毛坯圖，填寫工藝卡片； 1月11日~1月18日 夾具設計，畫夾具裝配圖及夾具主要零件圖； 1月19日~1月21日 編寫課程設計說明書 1月22日 答辯 系主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目錄 前 言 6 1.零件的工藝分析及生產類型確定 7 1.1零件的作用 7 1.2零件的工藝分析 7 2.選擇毛坯,確定毛坯尺寸和設計毛坯圖 8 2.1選擇毛坯 8 2.2確定毛坯尺寸和設計毛坯圖 8 3選擇加工方法，制定工藝路線 9 3.1定位基準的選擇 9 3.2零件表面加工方法的選擇 9 3.3制定工藝路線 10 4.工序設計 11 4.1選擇加工設備和工藝裝備 11 4.2確定工序尺寸 12 5確定切削用量及基本時間 13 6.夾具設計 21 總 結 22 參考文獻 22 前 言 大學四年的學習即將結束，在我們即將踏入社會之前，通過課程設計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學，同時對于我們自身來說，這次課程設計很貼切地把一些實踐性的東西引入我們的設計中和平時所學的理論知識相關聯。為我們無論是在將來的工作或者是繼續(xù)學習的過程中打下一個堅實的基礎。 我的課程設計課題目是套齒輪工藝編制與工裝設計。在設計過程當中,我通過查閱有關資料和運用所學的專業(yè)或有關知識，比如零件圖設計、機械制造工藝學、以及所學軟件AUTOCAD的運用，設計了零件的工藝、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設計的機會對以往所有所學知識加以梳理檢驗，同時又可以在設計當中查找自己所學的不足從而加以彌補，使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統掌握。 由于本人水平有限,設計編寫時間也比較倉促,在我們設計的過程中會遇到一些技術和專業(yè)知識其它方面的問題，再加上我們對知識掌握的程度，所以設計中我們的設計會有一些不盡如人意的地方, 為了共同提高今后設計設計的質量，希望在考核和答辯的過程中得到各位指導老師的諒解與批評指正,不勝感激之至. 1.零件的工藝分析及生產類型確定 1.1零件的作用 題目所給的零件是杠桿，用于傳遞力與扭矩，它的加工精度影響自身的傳動精度甚至整個系統的傳動精度。 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。該零件需要加工的地方有平面和孔，加工難度不大，本零件的工藝性較好。 1.2零件的工藝分析 從零件圖上看來，知原圖樣的視圖正確完整，尺寸和公差還有技術要求齊全。從加工表面上看來，毛坯采用鑄件，部分加工表面是主要的工作表面。加工表面有： 1）.零件的上、下端面（由圖紙所示），粗糙度達到6.3。 2）.Φ40圓柱上、下端面,要滿足圓跳動公差為0.05。 3）.內端面,精度要求較高,粗糙度達到3.2,用于連接固定其它部件. 2.選擇毛坯,確定毛坯尺寸和設計毛坯圖 2.1選擇毛坯 根據零件圖可知，零件材料為HT150，零件形狀為異形件，且屬中批及大批生產，因此選用鑄造毛坯，這樣，毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料.加工的表面比較少,而且形狀比較復雜,故用鑄件. 2.2確定毛坯尺寸和設計毛坯圖 （1）求最大輪廓尺寸 根據零件圖計算輪廓尺寸，長203mm，寬38mm，高44mm，固最大輪廓尺寸為203mm。 （2）選取公差等級CT 查表，鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍8～10級，取10級。 （3）求鑄件尺寸公差 根據加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查表得出，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （4）求機械加工余量等級 查表，鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級為G。 （5）求機械加工余量 RMA 對所有加工表面取同一個數值，查表，最大輪廓尺寸為203mm ，機械加工余量等級為G級，得RMA數值為：單側加工時選取3.5mm，雙側加工時選取2.5mm。M12孔較小，鑄成實心。 （6） 查表確定毛坯各加工表面尺寸公差 1.Φ20H7孔：2.2mm 2.Φ40圓柱的上下表面：2.8mm 3.38mm尺寸上的表面：2.8mm 4.24H8尺寸上的表面：2.4mm 5.440-0.1尺寸上的表面：2.8mm 6.22-0.1+0.2尺寸上的表面：2.4mm 7.28mm內槽尺寸上的的公差：2.4mm 8.32內槽尺寸上的公差：2.6mm 9.18mm尺寸上的表面公差：2.4mm 3選擇加工方法，制定工藝路線 3.1定位基準的選擇 基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證、生產率得到提高。否則，不但加工工藝規(guī)程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產不能正常進行。 本零件是帶孔的桿狀零件，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），在加工零件的平面及鉆孔時，都應該以孔作為定位基準，從而避免由于基準不重合而產生的誤差。選擇不需加工的面作為粗基準，選20mm孔及一端面作為精基準。 3.2零件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有端面，內孔，底面等，材料為灰鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關資料，其加工方法選擇如下。 左右端面：為未注公差尺寸，根據GB1800-79規(guī)定，只需要進行粗銑。 Φ20H7孔：標注了公差尺寸和表面粗糙度值1.6，精度較高，因為鉸刀是定尺寸刀具，能加工出7級精度的孔，所以這里選擇擴孔，絞孔。 左邊槽44上端面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。 左邊槽44下底面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。 左邊槽22內端面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。 Φ40上下端面，標注了表面粗糙度值3.2，相對于基準軸線A的圓跳動為0.05，精度較高，需要進行粗銑，半精銑，精銑。 24H8槽：標注了表面粗糙度值0.8，精度較高，需要進行粗銑，半精銑，精銑。 表2 零件表面加工方法 加工部位 表面粗糙度 經濟精度IT 加工方法 40mm孔上下兩端面 粗銑12 半精銑10 粗銑 → 半精銑 40mm兩側端面 ---- 粗銑 mm孔 擴孔10 絞孔7 擴孔，絞孔 24H8mm槽內表面 粗銑12 半精銑10 精銑8 粗銑 → 半精銑→精銑 mm槽內表面 粗銑12 半精銑10 粗銑 → 半精銑 440-0.1上下表面 粗銑12 半精銑10 粗銑→ 半精銑→ 磨 28mm單側內表面 ---- 粗銑 32單側內表面 ---- 粗銑 M12螺紋孔 ---- ---- 鉆孔→ 手動攻絲 3.3制定工藝路線 本零件的加工工藝路線按照先加工基準面、先面后孔、先住后次以及先粗后精的原則加工，本零件的加工可按以下工藝路線進行。 工序一： 1.粗銑杠桿中間圓柱上下面 2.半精銑杠桿中間圓柱上下面 工序二： 擴孔、精鉸?20H7孔 工序三： 1.粗銑杠桿左端44上下表面 2.粗銑杠桿左端22上下面 3.半精銑杠桿左端44上下表面 4.半精銑杠桿左端22上下面 5.粗銑杠桿左端28單側內表面 工序四： 1.粗銑杠桿右端18上下面 2.粗銑24H8的上下面 3.半精銑杠桿右端24H8上下面 4.粗銑杠桿右端32單側內表面 工序五：用直徑為10.5的鉆鉆螺紋孔 工序六：手攻M12的螺紋 工序七：1.車倒角1x45° 2.車倒角1.5 x45° 工序八：精銑杠桿右端24H8內上下面 工序九：杠桿左右叉局部淬火 工序十：校正杠桿右端撥叉上下面平行度 工序十一：磨杠桿中間圓柱兩端面至44-0.0.1，對?20H7的圓跳動為0.05 工序十二：清洗 工序十三：終檢 4.工序設計 4.1選擇加工設備和工藝裝備 （1）選擇機床 根據不同的工序選擇機床 1. 工序1是粗加工和半精加工。工序的工步數不多，選用立式銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，所以選用X52K立式銑床。 2. 工序2是定位孔的加工，精度要求較高，擴孔選用四面組合鉆床，絞孔用手動。 3. 工序3、4是粗加工和半精加工，依然選用X52K立式銑床。 4. 工序5選用Z518立式鉆床。 5. 工序6手動攻絲。 6. 工序7為車倒角，選用轉塔式六角車床即可。 7. 工序8為精銑轉速要求高一點，進給量要求小一點，選用X51立式銑床。 8. 工序9用熱處理裝備淬火機進行淬火處理。 9. 工序10是用平行度校正儀進行平行度的校正。 10. 工序11磨端面選用MM7112臥軸矩臺平面磨床。 11. 工序12清洗用清洗機。 12. 工序13用各種專用量具對各部分進行檢驗。 （2）選擇夾具 本零件結構復雜，無法用通用夾具進行裝夾，需使用專用夾具，進行各工序的加工 （3）選擇刀具 根據不同的工序選擇刀具 1.平面銑削選用立銑刀，考慮到需加工的最大平面尺寸為40圓柱端面，因此所選銑刀：高速鋼套式立銑刀，直徑d=10 mm，長度l=22mm，粗齒數3。 2. 擴孔選用錐柄擴孔鉆，鉸刀選用手用鉸刀。 3. 鉆螺紋孔φ10.5mm.攻絲M12 用錐柄階梯麻花鉆，手用絲錐。 4. 倒角選用普通車刀450偏刀。 5.磨端面用1-350×40×127-WA46K5V砂輪 （4）選擇量具 本零件屬成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關資料，選擇如下。 ① 選擇加工平面所用量具 銑端面，選擇讀數值0.02，測量范圍0～150游標卡尺。 ② 選擇加工孔所用量具 鉆、擴、鉸孔選擇讀數值0.01，測量范圍5～30內徑千分尺。 4.2確定工序尺寸 表3 本零件各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 （mm） 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度/ 粗（鉆） 半精 精（鉸） 粗 半精 精 粗 半精 精 mm上下端面 1.5 0.9 ─ 46 44.2 ─ 3.2 ─ mm孔 2.4 ─ 0.1 19.8 ─ 20H7 ─ ─ 1.6 44mm上下表面 1.5 1.0 ─ 46 ─ ─ 3.2 ─ mm上下內表面 1.5 1.0 ─ 20 ─ ─ 3.2 ─ 18mm上下面 2.5 — — 18 — — 6.3 — — 24H8mm上下內表面 1.5 0.8 0.2 21 23.6 24H8 — — 0.8 螺紋孔 10.5 — — — — — — — — 攻絲 1.5 — — — — — — — — 28mm單側內表面 3.5 — — 28 — — 6.3 — — 32mm單側內表面 3.5 — — 32 — — 6.3 — — 5確定切削用量及基本時間 工序I 平面加工（1） 本工序為粗銑、半精銑平面。材料為HT150，鑄件；機床為X52K立式銑床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。 1.切削用量 （1）粗銑平面 ① 確定背吃刀量 mm上下端面粗銑=1.5mm精銑=1.0 ② 確定每齒進給量 本精銑工步加工后表面粗糙度為3.2，查表得=0.15 mm/z ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min ④ 確定切削速度v和進給量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3 取=1.5 mm =40 mm =1 得=12.49m/min =99.44 r/min 查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min 查表 選f=60 mm/min 則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z ⑤ 校驗機床功率 查表得：=30 =1.0 =0.65 =0.83 =0.83 =0 取=1.5mm =35 mm =0.63 得=0.82 kw ＜ 7.5 kw 固可用X52K立式銑床 （2）半精銑上下端面 ① 確定背吃刀量 本工步加工余量=0.9mm ② 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為，查表得=0.6 mm/r， 即=0.1 mm/z ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.2 mm，刀具壽命T=120 min ④ 確定切削速度v和進給量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3 取=0.9 mm =30 mm =1 得=15.88 m/min =126.43 r/min 查表 選n=118 r/min 則=70.8 mm/min 查表 選f=60 mm/min 則實際切削速度為v=16.67 m/min 實際每齒進給量=0.09 mm/z 2.基本時間 （1）粗銑平面 mm上下端面： =40 mm =90° = 12.32mm =2 mm 得=0.91 min=55 s （2）半精銑上下端面 =40 mm =90° =12..32 mm =2 mm 得=0.91 min=55 s 工序總時間 =55+55+55+55=220 s 工序Ⅱ ￠20孔加工 本工序為粗鏜、精鏜孔。材料為HT150，鑄件；機床為四面組合鉆床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。 1. 切削用量 （1）擴孔 ① 確定背吃刀量 本工步加工余量=2.4mm ② 確定進給量f 查表得：進給量f=0.30 mm/r ③ 確定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min 取=2.4mm =0.9 得=19.03 m/min =242.42 r/min 查表 選n=235 r/min 選v=63 mm/min （2）精鉸孔 ① 確定背吃刀量 本工步加工余量=0.1 mm ② 確定進給量f 查表得：進給量f=0.10 mm/r ③ 確定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min 取=0.1 mm =0.9 得=48.13 m/min =613.12 r/min 查表 選n=600 r/min 選v=50 mm/min 2. 基本時間 （1）擴孔 =44 mm =45° =5 mm =4 mm =0 得=0.9 min=54 s （2）鉸孔 =44 mm =45° =2.5 mm =4 mm =0 得=1.0 min=60s 工序Ⅲ總時間 =60+54=114s 工序Ⅲ 平面加工（2） 本工序為粗銑平面。材料為HT150，鑄件；機床為X52K立式銑床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。 一.44mm上下端面 切削用量 ① 確定背吃刀量 44mm上端面加工余量=1.5 mm ② 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為3.2，查表得=0.15 mm/z ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min ④ 確定切削速度v和進給量f mm上端面： 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3 取=1.5 mm =40 mm =1 得=12.49m/min =99.44 r/min 查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min 查表 選f=60 mm/min 則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z 2.基本時間 與工序Ⅰ相同 44mm上下端面： =0.91min=55 s 工序Ⅲ 總時間 =55+55=110s 二.22上下表面 切削用量 （1）粗銑平面 ① 確定背吃刀量=1.5 ② 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為3.2，查表得=0.15 mm/z ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min ④ 確定切削速度v和進給量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3 取=1.5mm =28 mm =1 得=12.49m/min =99.44 r/min 查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min 查表 選f=60 mm/min 則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z （2）半精銑端面 ① 確定背吃刀量 本工步加工余量=1.0 mm ② 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為，查表得=0.6 mm/r， 即=0.1 mm/z ③ 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.2 mm，刀具壽命T=120 min ④ 確定切削速度v和進給量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3 取=1.0 mm =20mm =1 得=18.65 m/min =132.75 r/min 查表 選n=118 r/min 則=70.8 mm/min 查表 選f=60 mm/min 則實際切削速度為v=16.67 m/min 實際每齒進給量=0.09 mm/z 2.基本時間 （1）粗銑平面 =28 mm =90° = 10mm =2 mm 得=0.59 min=35 s （2）半精銑端面 =28 mm =90° =7 mm =2 mm 得=0.6 min=36 s 工序總時間 =35+36=71 s 注意：其他工序里32內測表面、24H8，28內測表面、18mm上下面、螺紋的加工和上面介紹的的類似，不在贅述。 總 結 課程設計作為工科院校大學生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固大學生大學所學知識的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗畢業(yè)生綜合應用知識的能力、自學能力、獨立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學生參加工作前的一次實踐性鍛煉。 大學四年的學習即將結束，在我們即將踏入社會之前，通過課程設計來檢查和考驗我們在這幾年的所學的知識，同時對于我們自身來說，這次課程設計很貼切地把一些實踐性的東西引入我們的設計中和平時所學的理論知識相關聯。為我們無論是在將來的工作或者是繼續(xù)學習的過程中打下一個堅實的基礎。 通過這一學期的學習和對有關資料的查閱，我運用所學的專業(yè)知識和從與專業(yè)相關聯的課程為出發(fā)點，設計了離合齒輪零件的工藝、編制了離合齒輪的加工程序，并復習了所學軟件AUTOCAD的運用，同時學習了其他一些相關軟件的應用。在設計思想中盡可能體現了我所學的、掌握和了解的知識。 其次我從這次課程設計中獲益匪淺，在以后的工作中，肯定會遇到許多困難，但回想起這設計經歷的時候，我就萌發(fā)出那種和困難做斗爭的勇氣。當然由于設計經驗的不足，在設計過程中難免有不足和缺點，但是我絕得得到教訓也算是一種收獲吧。 參考文獻 [1]機械制造工藝學 王先逵 機械工業(yè)出版社 1995年 [2]機械制造工藝學課程設計指導書 趙家齊 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1981年 [3]互換性與測量技術基礎 龐學慧 武文革 兵器工業(yè)出版社 2003年 [4]機械制造工藝設計簡明手冊 李益民 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2000年 [5] 機械制造工藝、金屬切削機床設計指導 李洪 東北工學院出版社 1989年 [6] 機械設計課程設計手冊 吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社 1992年 23