4机械制造技术基础课程设计说明书.doc

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1、前 言11.托架零件机械加工工艺规程21.1零件的分析 21.1.1生产类型及其工艺特点21.1.2平面加工31.1.3孔及螺纹孔的加工31.2 工艺规程设计41.2.1确定毛坯的制造形式41.2.2基准面的选择51.2.3制订工艺路线51.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定71.2.5确定切削用量及基本工时72.设计装S刀片75偏头外圆车刀152.1选择刀片夹固结构152.2选择刀片材料152.3选择车刀合理角度152.4选择切削用量152.5选择刀片型号和尺寸162.5.1选择刀片有无中心固定孔162.5.2选择刀片形状162.5.3选择刀片精度等级162.5.4选择刀片边长内切

2、圆直径d（或刀片边长L）162.5.5选择刀片厚度S162.5.6选择刀尖圆半径r172.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸172.6确定刀垫型号和尺寸172.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系172.7.1刀杆主偏角172.7.2刀槽刃倾角182.7.3刀槽前角182.7.4验算车刀后角182.7.5刀杆副偏角K192.7.6检验车刀副后角192.8选择刀杆材料和尺寸212.8.1选择刀杆材料212.8.2选择刀杆尺寸212.9.绘制工作图222.9.1.杠杆式75硬质合金可转位偏头外圆车刀222.9.2. 杠杆式75硬质合金可转位偏头外圆车刀刀杆22结 论2

3、3致 谢24参考文献25前 言 本文工艺规程通过对托架进行分析，在给定的生产条件下，总结实际生产经验和科学分析的基础上，由多个加工工艺方案优选制定出加工工艺过程。工艺规程是指导生产的重要技术文件，实际生产必须按照工艺规程规定的加工方法和加工顺序进行。制定工艺规程应在一定的生产条件下，以最少的劳动量和最低的生产成本，在规定的期间内，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。在编制零件的工艺规程时，提出了相应的夹具,量具和刀具设计任务书。根据任务书进行夹具的结构设计。确定夹具的结构方案中，在定位、夹紧、对定等各个部分的结构以及总体布局等方面的几个不同方案中，经过分析比较，确定合理的方案，最后绘制出夹具

4、总图。就像上述的设计方法，我同样设计了量具和刀具。1.托架零件机械加工工艺规程1.1零件的分析 1.1.1生产类型及其工艺特点本课题的托架是用来保证杆件与板类零件垂直度和连接作用的，托架在现代工艺技术条件下的加工生产已经接近成熟化，在查阅相关资料，借鉴其他相关同类设计的条件下已基本掌握技术要领和加工技术难点。只要按照老师定期安排的任务，结合自己创新性思维，在原先以往基本工艺规程规范下设计出自己独特且可行的工艺方案和夹具。由于工件的技术要求比较低，大部分表面质量铸造即可达到，较高着也只需普通车，铣，钻即可完成，所以，只要按照普通工件设计要求即可达到最后要求的质量。本课题关键问题大致分为以下几项：

5、1、孔和平板的垂直度如何保证；2、孔与孔的平行度如何保证。3、零件不规则性导致设计夹具工作繁杂鉴于以往问题现初步拟定以下解决方案：1、为保证孔与平板垂直度要求及孔与孔的平行度要求，除了夹具设计精准外。拟采用互为基准的方法。2、为保证铸造质量应对磨具精度和质量提出较高要求，如果达不到要求可考虑压力铸造甚至融模铸造高技术铸造方法。在本课题里，主要是制定托架的制造工艺规程及其工艺装备设计。（1）零件图草图如下图所示：图（1）该工件属于典型托架类零件，主要保证孔与平面的垂直度要求。因此可以先以初始基准加工出精基准平面，然后再以加工出来的平面做精基准，再加工出其他需要加工的部位。由于必须保证垂直度且尽快

6、得到精基准，故先加工大平面作为精基准，然后利用面定位加工其他的工序。产品（或零件）的年产量称为该产品（或零件）的生产纲领。根据生产纲领的大小和产品的特点，可以划分不同的生产类型。拟订该零件的生产纲领为中批量生产。在制定零件的机械加工工艺规程时，根据不同的生产类型的工艺特点，制订出合理的工艺规程。成批生产的工艺过程的主要特点如下：1）大部分有互换性，少数用钳工修配；2）部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等；3）部分通用机床和部分高生产率机床，按加工零件类别分工段排列；4）广泛采用专用夹具，部分靠划线法达到精度要求；5）较多采用专用刀具及专用量具；6）有工艺规程，对关键零件

7、有详细的工艺规程。1.1.2平面加工 平面加工有刨削、铣削和磨削三种加工方法。加工方案通常由经济精度等级决定。由于本零件表面粗糙度大多为12.5um和6.3um，可以选用粗、精铣的加工方法。1.1.3孔及螺纹孔的加工零件体上一系列有相互位置精度要求的孔，称之为孔系。孔系有平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。根据生产的规模和孔系精度要求可采用不同的加工方法：1平行孔系的加工主要的技术要求为各平行孔系中心线之间以及孔中心线与基面之间的尺寸精度和位置精度。1）生产中保证孔距精度的几种方法：a划线、试钻及测量均用于小批量生产中，且精度不高；b利用块规和心轴，可保证精度达到0.03um,但是只适用于小批量生产

8、。c用块板找正法，效率高，工艺装备不太复杂。d成批生产中常常采用钻模加工孔系。采用钻模可大大提高机床夹具工件刀具之间的工艺系统、刚度和抗震性。2）同轴孔的加工主要是控制各孔的不同轴度。3）交叉孔系的加工主要是控制各孔的不垂直度。加工的顺序是先加工精度和光洁度要求较高的孔，然后再加工另外与之交叉的孔。 本零件由于相关孔垂直度和精度要求偏高，故采用互为基准，多次粗、半精、精加工保证。钻扩铰甚至细铰来保证。1.2 工艺规程设计1.2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT150。零件为中批量生产，其结构较为复杂。可选用砂型铸造。公差等级可达到12级。鉴于加工特点和技术可达程度设计毛胚如下：图（2）（2）

9、1.2.2基准面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。为了保证垂直度，应以平面A为精基准。而为了尽快得到精基准，故选择平面B作为粗基准来铣平面A。（2）精基准得选择。主要应该考虑基准互换原则，选择A面为精精准，在加工C面和孔时都以A面定位，便于保证垂直度。1.2.3制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用

10、机床配以专用工夹具。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 铣平面A工序 铣平面B工序 铣平面C工序 铣平面D工序 钻孔F8工序 扩孔F9.5工序 精绞F10工序 钻孔F7工序 钻孔F9工序 镗孔17工序 攻螺纹M6-6H工序 铣2mm槽工序XIV 锪倒角C12.工艺路线方案二 工序 铣平面A工序 铣平面B工序 铣平面C工序 铣平面D工序 钻孔F9工序 镗孔17工序 钻孔F8工序 扩孔F9.5工序 精绞F10工序 钻孔F7工序 攻螺纹M6-6H工序 铣2mm槽工序XIV 锪倒角C13工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工F17和9孔再

11、钻其它孔以保证孔和平面A的垂直度；而方案二则与此相反，先加工其中一孔，从而造成F17孔加工精度不要并且垂直度达不到要求。两相比较可以看出，第二种方案虽然少了装夹方面的工时，但是没有充分利用互为基准的原则，因此还是采用方案一比较合适。通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段，最终确定加工路线确定如下：工序010 以B面为粗基准，铣平面A。选用X6025立式铣床并加专用夹具。工序020 以A面为精基准，铣平面B。选用X6025立式铣床并加专用夹具。工序030 以B面为精基准，铣平面C。选用X6025立式铣床并加专用夹具。工序040 以A面为精基准，铣平面D。选用X6025立式铣床并加专用夹

12、具。工序050 钻孔F8工序060 扩孔F9.5工序070 精绞10工序080 钻孔F9工序090 镗孔F17工序100 铣2mm键槽工序110 攻螺纹M6-6H工序120 锪倒角C1以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。1.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定托架零件材料为HT150，生产类型为中批生产，采用砂型铸造造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量和毛坯尺寸如下： 1. 孔10mm考虑其必须留有余量故必然小于10mm，故必须实心铸造。2.面A、B、C、D根据加工的尺寸查机械制造工艺设计手册表149，A面加工余量为2.0mm，表面粗糙度值要求为R

13、a6.3um，粗加工即可。B面加工余量为1.5mm, 表面粗糙度值要求为Ra3.2um，需精加工。C面之间加工余量为1.5mm, 表面粗糙度值要求为Ra6.3um，粗加工即可。D面加工余量为2.0mm，表面粗糙度值要求为Ra6.3um，粗加工即可。3.孔17mm根据加工的尺寸查机械制造工艺设计手册表149， 表面粗糙度值要求为Ra3.2um，需精加工。4.孔7mm根据加工的尺寸查机械制造工艺设计手册表149，表面粗糙度值要求为Ra3.2um，需精加工。1.2.5确定切削用量及基本工时工序010：粗铣表面A。本工序采用计算法确定切削用量。工件材料：HT150，砂型铸造，HB=170220HBS机

14、床：X52K立式铣床刀具：刀片材料为高速钢，刀具选用套式面铣刀，刀具主要参数=63mm，L=40mm，d=27mm，Z=10计算切削用量：1）切削深度 对于圆柱铣刀，切削深度是铣削深度。当加工余量小于5mm是时，一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm，对于粗加工，可一次切除。所以2）每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册，推荐值见表3-28，根据刀具和工件大小，取=0.3mm/齿。3）计算切削速度把参数带入公式（1），其中T=10.7，则得：4）确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工序020：粗铣B表面。采用计算法确定切削用量。机床：X52

15、K立式铣床刀具：刀片材料为高速钢，刀具选用粗齿圆柱形铣刀，刀具主要参数=80mm，L=80mm，d=32mm，Z=81）切削深度： 对于圆柱铣刀，切削深度是铣削宽度。当加工余量小于5mm是时，一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm，对于粗加工，可一次切除。所以2）每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册，推荐值见表3-28，根据刀具和工件大小，取=0.3mm/齿3）切削速度 本工序与上一道工序基本相同，由上一道工序可知，把参数带入公式（1），其中T=10.7，则得：4）确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工序030：粗铣表面C。采用计算法确定

16、切削用量。机床：X52K立式铣床刀具：刀片材料为高速钢，刀具选用套式面铣刀，刀具主要参数=63mm，L=40mm，d=27mm，Z=101）切削深度： 对于圆柱铣刀，切削深度是铣削深度。当加工余量小于5mm是时，一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm，对于粗加工，可一次切除。所以2）每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册，推荐值见表3-28，根据刀具和工件大小，取=0.3mm/齿3）切削速度 本工序与上一道工序基本相同，由上一道工序可知，把参数带入公式（1），其中T=10.7，则得：4）确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V=工序040：粗铣表

17、面D。采用计算法确定切削用量。机床：X52K立式铣床刀具：刀片材料为高速钢，刀具选用套式面铣刀，刀具主要参数=63mm，L=40mm，d=27mm，Z=101）切削深度： 对于圆柱铣刀，切削深度是铣削深度。当加工余量小于5mm是时，一次进给就可以铣削全部加工余量。已知毛坯长度方向的加工余量为2mm，对于粗加工，可一次切除。所以2）每齿进给量 根据机械制造工艺设计手册，推荐值见表3-28，根据刀具和工件大小，取=0.3mm/齿3）切削速度 本工序与上一道工序基本相同，由上一道工序可知，把参数带入公式（1），其中T=10.7，则得：4）确定机床主轴转速按机床选取=400r/min所以实际切削速度V

18、=工艺050：钻孔8mm. 1.加工条件机床： Z3025摇臂钻床刀具： 标准麻花钻高速钢钻头8mm2.确定加工用量1）根据机械加工工艺设计手册表3-38，选用f=0.4mm/r2）计算切削速度： 其中：t=60 ，取0.6，带入数据得3）确定机床主轴转速：按机床选取=400r/min所以实际切削速度v=工序060：扩孔9.5。工件材料：HT150，砂型铸造，HB=170220HBS机床： Z3025摇臂钻床刀具： 硬质合金扩刀确定切削用量：1）根据机械制造工艺设计手册表3-46，查得机扩刀扩通孔时的进给量选为f=1.0mm/r2）根据表3-52，查表确定切削速度=0.7m/min即=42m/

19、min3）确定机床主轴转速按机床选取=900r/min所以实际切削速度v=工序070：绞孔10机床： Z3025摇臂钻床刀具： 硬质合金铰刀2.确定切削用量1）根据机械制造工艺设计手册表3-46，查得机铰刀扩通孔时的进给量选为 f=0.5mm/r2）根据表3-52，查表确定切削速度=0.8m/min即=48m/min3）确定机床主轴转速按机床选取=1000r/min所以实际切削速度v=工序080：钻9孔。工件材料：HT150，砂型铸造，HB=170220HBS1.加工条件机床：摇臂钻床Z35刀具：标准麻花钻高速钢钻头9mm2.计算切削用量1）进给量f=0.5mm/r2）钻削速度v=7.9m/m

20、in3）确定主轴转速按机床选取=530r/min则实际切削速度v=工序090：粗镗17孔。机床： T4240坐标镗床刀具：硬质合金镗刀确定切削用量：1）根据机械加工工艺设计手册表3-113，选用进给量f=0.9mm/r2）确定进给速度，选用=0.2mm/s即=12mm/min3）确定机床主轴转速：按机床选用=125r/min则实际切削速度 v=工序100：钻6孔工件材料：HT150，砂型铸造，HB=170220HBS1.加工条件机床：摇臂钻床Z35刀具：标准麻花钻高速钢钻头6mm2.计算切削用量1）进给量f=0.5mm/r2）钻削速度v=7.9m/min3）确定主轴转速按机床选取=530r/m

21、in则实际切削速度v=2.设计装S刀片75偏头外圆车刀已知: 工件材料50钢，使用机床CA6140，加工后dm=240,Ra=3.2,精车完成，加工余量4.0mm，设计装S刀片75偏头外圆车刀。 设计步骤：2.1选择刀片夹固结构考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削，参照表2-1典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。 2.2选择刀片材料由原始条件结构给定：被加工工件材料为HT200，连续切削，完成精车工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YG6。2.3选择车刀合理角度根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀：几何角度的形成特点，选取

22、如下四个主要角度(1)前角= 10，(2)后角=8,(3)主偏角=75，(4)刃倾角=5后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。2.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：精车时：切削深度a=0.8mm，进给量f=0.1mm/r，切削速度v=120m/min2.5选择刀片型号和尺寸2.5.1选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。2.5.2选择刀片形状按选定的主偏角=75，选用正方形刀片。2.5.3选择刀片精度等级选用U级2.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）根据已选定的,k，可求出刀刃的实际参加

23、工作长度。为； L= =0.83mm L1.5L=1.243mm因为是正方形，Ld1.2432.5.5选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S2.42.5.6选择刀尖圆半径r根据a,f, 利用诺模图，得连续切削r=1.22.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸根据条件，选择A型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：SNUM120408-A3，尺寸为L=12.70mm,d=12.70mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm, r=0.8刀片参数： 精车刀尖角=90，刃倾角=0，法后角=0，法前角=20，断屑槽宽W=3mm2.6确定刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫

24、型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM120408-A3相对应的硬质合金刀垫得型号为：S12B,其具体尺寸为：L=d=11.70mm,S=3.18mm,d1=6.6mm,r=0.8mm,D=8mm,C=1.52.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系2.7.1刀杆主偏角K=K=752.7.2刀槽刃倾角 =52.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为： tan=将=10，=20，=5代入式得： tan= =-0.1777则=-10.07取=-102.7.4验算车刀后角车刀

25、后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos将=-10，=5代入得: tan=-tan-10cos5=0.175则 =9.92与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=9.92，取=102.7.5刀杆副偏角K Krg=Kr而 K=180-K-又=，K=KK=180-K-=180-K-车刀刀尖角的计算公式为 cot=cot 将=90，=-10，=5代入得 cot=cot =cot cot=0.0153则 =89.123故 K= K=180-75-89.123 =15.877取 K=162.7.6检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0时，则式为 tan=-

26、tancos而 tan=-tancos+tansin tan=tansin+tancos将=-10，=5，=89.123代入得: tan=-tan（-10）cos89.123+tan（5）sin89.123=0.0902则 =5.153 tan=tan（-10）sin89.123+tan5cos89.123 =-0.175则 =-9.926 再将=5.153，=-9.926代入式得: tan=-tan5.153cos（-9.926）=-0.088则 =-5.001可以满足切削要求而刀杆副后角=故=-5.001，取=-5综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=10，=9.92，K =7

27、5，K=15.877，=5，=-5.001刀杆于刀槽的几何角度为；=-10，=10，K=75，K=16，=5，=-52.8选择刀杆材料和尺寸2.8.1选择刀杆材料选用45号钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45，发黑。2.8.2选择刀杆尺寸1.选择刀杆截面尺寸因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BH=2025mm由于切削深度a=0.8mm，进给量f=0.1mm/r，可以不必校验刀杆强度。2.选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm2.9.绘制工作图2.9.1.杠杆式75硬质合金可转位偏头外圆车刀2.9.2. 杠杆式75硬质合金可转位偏

28、头外圆车刀刀杆结 论通过这次课程设计，使我对这三年所学东西进行了总结和巩固，让我学会怎么运用所学知识解决实际问题。这次课程设计了托架的工艺规程及相应的夹具、量具和刀具，使我熟悉制定机械加工工艺规程和工装的设计过程。这次设计是我们理论知识与实践的相结合，为我们即将走上工作岗位打下了一个基础。此次课程设计运用的是比较常规的知识，这些知识虽然比较熟悉，但在实际运用中也遇到了不少的问题和困难，同时从这其中也学到了不少的经验，对现有的知识也有进一步加深和巩固。在这一过程中感受最深的就是实际的东西和理论的东西有一定的差距，而且在设计中要实践和理论相结合，及时灵活的解决问题。在此次设计中，我们参阅了不少有关

29、书籍和资料，通过自己的思考和，在老师的精心指导下完成了此次设计任务。在设计过程中，应用到了大学三年来所学的所有知识，发现自己还有许多欠缺的地方，通过看书和老师指导弥补了不少，其它不足之处在今后的工作中尽快弥补上。在设计中遇到不少困难和难题，在指导老师的指导帮助下解决了这些难题，我从中受益非浅，巩固了所学知识和缺乏的地方。本次设计是我们大学来所担任完成的规模最大的一次设计，由于知识结构和经验不足，其中可能有不少疏漏和不合理的地方，望各位老师给予指正。致 谢 伴随着课程设计的结尾我的课程设计已接近尾声，在此对我课程设计阶段以及大学以来提供了帮助和支持的人们表示感谢。本篇说明书是在导师张海华的悉心指

30、导下完成的，他丰富的经历和雄厚的知识体系对我们的知道游刃有余，也让我们学习到了出乎想象的东西，不仅在学术上教导了我们，更是把他那严谨的科研风格、博大的知识面 、积极乐观的生活态度感染了我们，使我们对以后的人生道路产生长远的影响。在说明书即将完成之际，谨向导师致以最诚挚的敬意。感谢学院其他老师在我完成课程设计的过程中曾经给予过我的帮助和解答。以及我的各个科任老师，你们在我大学的起步和发展阶段起到了非常大的作用。感谢和我在一起做课程设计的同学们，我们在一起的探讨使得我避免了很多的错误，并让我在你们身上学到了自己身上所没有的作风和习惯。感谢我的家人在我的求学生涯中给予的无私奉献和关爱。在此祝他们身体

31、健康、工作顺利 ，感谢所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友。 由于本人水平有限，本此设计又是第一次的综合性设计，在设计和论说明书的写作的过程中难免有不当和不足之处，恳请各老师批评指正，本人不胜感激！参考文献1机械制造工艺设计手册 王绍俊 哈尔滨工业大学 机械工业出版社1985年2机床夹具设计手册.东北重型机械学院 洛阳农业机械学院 长春汽车厂工人大学编 上海科学技术出版社3机械设计新标准应用手册第二版 主编：扬永生 北京科学技术出版社 19934机械加工工艺设计实用手册 主编：张耀宸 副主编：马占永 航天工业出版社 19935实用机械设计手册实用机械设计手册 第二版实用机械设计手册编写组编 机械工业出版社 19946金属机械加工工艺人员手册 主编：赵如福 上海科技出版社7机床夹具设计手册（第二版） 东北重型机械学院 洛阳农业机械学院 第一汽车制造厂职工大学编 上海科学技术出版社8 机械制造工艺及设备设计指导手册 主编：李云 副主编：阎志 孙学强 贾建华 机械工业出版社出版9金属切削刀具 西安交通大学 乐兑谦主编 机械工业出版社出版社出版10机械制造技术沈阳工学院 赵艳红 张竟耀主编 张海华副主编 化学工业出版社出版