機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)--惰輪軸的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械制造工藝學(xué)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　惰輪軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　起止日期： 2013年 1 月 5日 至 2013 年 1月12日</p><p>　　學(xué) 生

2、 姓 名 </p><p>　　班 級 機(jī)工1005班 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　成 績 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師（簽 字）

3、 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械制造工藝學(xué) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 惰輪軸的設(shè)計(jì)

4、 </p><p>　　完成期限：自 2013年 1 月 5 日 至 2013 年 1 月12 日共 1 周</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）：

5、 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算說明書…………………………………………………………2</p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………………3</p><p>　　零件分析…………………………………………………………………

6、…5</p><p>　　機(jī)械加工工藝規(guī)程制定</p><p>　　一、確定生產(chǎn)類型……………………………………………5</p><p>　　二、確定毛坯制造形式………………………………………5-6</p><p>　　三、選擇定位基準(zhǔn)……………………………………………6</p><p>　　四、選擇加工方法……………

7、………………………………6-7</p><p>　　五、制定工藝路線……………………………………………7-8</p><p>　　六、確定加工余量及毛坯尺寸………………………………8-11</p><p>　　七、工序設(shè)計(jì)…………………………………………………11-14</p><p>　　八、確定切削用量及基本時(shí)間………………………………1

8、4-16</p><p>　　思考與總結(jié)………………………………………………………17</p><p>　　參考資料……………………………………………………………17</p><p><b>　　零件分析</b></p><p><b>　　零件的工藝性分析：</b></p><

9、p>　　從零件圖可以看出，標(biāo)有粗糙度符號的表面有平面、內(nèi)孔、外圓面等。其中精度要求最高的是左邊外圓表面，公差等級達(dá)到IT6-IT7級，表面粗糙度為Ra2.5μm。該外圓面是惰輪軸的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。從表面位置精度要求來看，</p><p>　　中間環(huán)的右端面相對于軸線的垂直度公差為0.06mm，與兩軸線的同軸度公差為0.05mm，中間環(huán)左端面相對于的軸線的垂直度公差為0.03mm，左端面相對于其軸線的垂直度公差

10、為0.03mm。從加工精度和形位公差行來看，其中大部分的公差是涉及的。因此進(jìn)一步證明將其取為設(shè)計(jì)的主要基準(zhǔn)的合理性。</p><p>　　從工藝上看，與兩外圓表面的粗糙度值為2.5um，很容易就可以得到保證。因?yàn)閮赏鈭A表面都進(jìn)行磨削。而形位公差當(dāng)中，垂直度公差當(dāng)中最高等級，為0.03/28相當(dāng)于公差等級為IT7-IT8，很容易就能保證，通過半精車選擇合適的定位基準(zhǔn)就可以保證其公差等級的要求。其它的形位公差等級比較

11、低只要定位基準(zhǔn)選擇適合就能夠得到保證。</p><p>　　機(jī)械加工工藝規(guī)程制定</p><p><b>　　確定生產(chǎn)類型</b></p><p>　　按設(shè)計(jì)任務(wù)書，該零件為大批量生產(chǎn)，取年產(chǎn)量5000臺（按書本的例題進(jìn)行取值的），備品率是8%，機(jī)械加工廢品率是1%，則該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為：</p><p>　　N=Qn（

12、x+a%+β%）=5000×1×（1+8%+%1）=5450件/年</p><p>　　可見惰性輪的年產(chǎn)量為5450件，屬于輕型機(jī)械。因此，根據(jù)表5-8，由生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系確定其生產(chǎn)為中批生產(chǎn)，其毛胚制造、加工設(shè)備及工藝裝備的選擇應(yīng)呈現(xiàn)大批生產(chǎn)的特點(diǎn)。</p><p><b>　　確定毛胚制造形式</b></p><p&

13、gt;　　設(shè)計(jì)單位給出材料QT60-2，按照圖紙的要求確定毛胚的制造形式為鑄造。由于該零件是大批生產(chǎn)，由表5-2可知，選擇金屬鑄造成型，取改毛坯的鑄造等級的公差等級是CT8。</p><p>　　該零件的形狀不是很復(fù)雜，因此毛胚的形狀與零件的形狀應(yīng)盡量接近，且該毛坯采用的是金屬鑄造成型因此其精度是比較高的，搞零件的孔都比較小，鑄造</p><p><b>　　時(shí)不鑄造出毛坯孔。&

14、lt;/b></p><p><b>　　選擇定位基準(zhǔn)</b></p><p><b>　　粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　粗基準(zhǔn)選擇對零件來說應(yīng)選用不加工表面為粗基準(zhǔn)，但是如果所有表面都需要加工則選擇一個(gè)對于位置精度要求比較高的表面為粗基準(zhǔn)，由設(shè)計(jì)零件圖紙查互換性測量可知的外圓表面的公差等級最高IT6~I

15、T7，因此選用公差等級最高的外圓表面作為粗基準(zhǔn)。</p><p><b>　　2．精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　精基準(zhǔn)的選擇來說主要是要考慮：基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一的問題。而這些問題會再工序設(shè)計(jì)的時(shí)候進(jìn)行考慮，此處考慮過于抽象畫。詳情見工序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　選擇加工方法</b></p>

16、<p><b>　　1、平面的加工</b></p><p>　　從零件圖中可以看出需要加工的平面如下：</p><p>　　平面加工的方法有很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本零件來說，需要加工的平面有零件的左右端面，中間環(huán)的左右端面，未注公差等級的尺寸按照GB/T1804-2000標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于公差等級IT13級只需要通過粗車就可以保證，但是表面粗糙度要

17、求比較高因此需要進(jìn)一步的加工。由于該零件是一個(gè)回轉(zhuǎn)體零件，因此采用車削加工是比較方面的，雖然車削的時(shí)候切屑不連續(xù)會造成一定的沖擊，但是控制好進(jìn)給量還是可以保證精度的和刀具的使用壽命的。因此平面的主要加工方法選用車削，但是由于兩個(gè)的外圓面公差等級要求較高因此還需要用到磨削加工。</p><p><b>　　2、孔及槽的加工</b></p><p>　　孔的加工方式有鉆、

18、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。但是對于該零件來說，由于孔不是要求很嚴(yán)格（表面粗糙度值20），因此采用最方便快捷的鉆孔來實(shí)現(xiàn)孔的加工。</p><p><b>　　3、螺紋加工</b></p><p>　　該零件中間環(huán)上有四個(gè)需要加工的螺紋M6，因?yàn)樵摿慵榇笈可a(chǎn)所以采用絲錐攻絲。</p><p><b>　　制定工藝路線</b>&

19、lt;/p><p>　　首先根據(jù)所學(xué)知識可知，工藝路線的擬定的是在保證工件尺寸、位置、以及形狀精度的前提下制定的，在滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，考慮到先有工藝條件，才用通用夾具及專用夾具相結(jié)合。為提高生產(chǎn)效率，盡量采用工序分散。</p><p>　　工序05：粗車的外圓面和右端面。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　

20、工序10：粗車的外圓面及左端面。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以外圓為基準(zhǔn)</p><p>　　工序15：粗車中間環(huán)的右端面。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以外圓及左端面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序20：粗車中間環(huán)的左端面。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p&

21、gt;　　工序25：半精車的外圓面及倒角C1。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序30：半精車的外圓面、左端面，已及的左端面及兩個(gè)倒角C1。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以外圓為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序35：粗車的槽及倒角C0.5。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以外圓

22、及左端面為基準(zhǔn)</p><p>　　工序40：粗車的環(huán)形槽并以及兩個(gè)C0.5的倒角。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序45：磨削的外圓面。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序50：磨削的外圓面</p><p>　　

23、定位基準(zhǔn)：以外圓為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序55：鉆2-的兩個(gè)孔和4個(gè)M6的孔（先鉆出孔，后續(xù)工作繼續(xù)攻絲）。 </p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序60：分別4-M6的螺紋孔進(jìn)行攻絲。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序65：鉆外圓面

24、上的兩個(gè)2-的孔。 </p><p>　　定位基準(zhǔn)：以的外圓面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序70：鉆外圓面上的兩個(gè)2-的孔。</p><p>　　定位基準(zhǔn)：以外圓及左端面為基準(zhǔn)。</p><p>　　工序75：去毛刺、清洗、檢驗(yàn) </p><p>　　確定加工余量及毛坯尺寸</p><p>

25、<b>　　1.確定加工余量</b></p><p>　　法蘭盤的材料是QT60-2，抗拉強(qiáng)度為200Mpa，采用金屬型鑄造成型，且為大批生產(chǎn)。由表5-2知，鑄件的尺寸公差為CT8~CT10，取CT8。由表5-3選擇加工余量F級，根據(jù)機(jī)械加工后鑄造件的最大輪廓尺寸由表5-4可查得各加工表面加工余量，如下表所示：</p><p><b>　　表1-1</

26、b></p><p>　　2.確定毛坯基本尺寸</p><p>　　加工表面的毛坯尺寸只需要將零件尺寸加上查得的相應(yīng)加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表1-2所示</p><p><b>　　表1-2</b></p><p>　　3.確定毛坯尺寸公差</p><p>　　由表5-1查得各鑄件加工

27、尺寸公差如下表1-3所示</p><p><b>　　表1-3</b></p><p><b>　　4.繪制毛坯簡圖</b></p><p><b>　　工序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（一）.選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備</p><p>　?。?）所有

28、車削工序選用的機(jī)床為CA6140。</p><p>　?。?）所有的孔，都是在鉆床上完成的，選擇Z3025，主要技術(shù)參數(shù)見表5-14。</p><p>　?。?）兩個(gè)的外圓，選用萬能磨床MG1432A型號的萬能磨床，主要技術(shù)參數(shù)（參見機(jī)械制造基礎(chǔ)課本）</p><p><b>　　2.夾具選擇</b></p><p>　

29、　對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，一般都是使用專用夾具，但本產(chǎn)品使用通用夾具，保證加工效率、操作方便、滿足高效率的前提下，本設(shè)計(jì)當(dāng)中基本上采用的是通用用夾具。</p><p><b>　　3.選擇刀具</b></p><p>　?。?）鉆頭 從零件要求和加工經(jīng)濟(jì)精度方面來考慮，采用錐柄麻花鉆頭來完成加工工序。工序45中，兩個(gè)的孔直接采用鉆頭直徑為的鉆頭進(jìn)行鉆孔，而兩個(gè)M6的孔

30、，因?yàn)楹罄m(xù)工作中其需要攻絲，因此查表5-20，QT60-2屬于脆性材料因此選用鉆頭的直徑為4.9錐柄麻花鉆進(jìn)行鉆孔。工序50中和工序55中兩者除了孔的角度不一樣，其它基本一樣，因此選用相同的鉆頭，查表5-19，選用3錐柄麻花鉆進(jìn)行鉆孔。</p><p>　?。?）車刀 從零件要求和加工經(jīng)濟(jì)精度方面來考慮，查機(jī)械制造課本，因?yàn)槭腔旧隙际谴旨庸?，且加工材料是QT60-2屬于脆性材料，刀具需要有一定的耐沖擊的性能，

31、選用性能比較好的YG8材料的車刀，工序15和工序20中的半徑加工的刀具可選用YG6材料的車刀，在工序30和工序35當(dāng)中由于切削材料不連續(xù)因此刀具會有很大的沖擊，由此也證明了選用YG8材料的車刀優(yōu)越性（耐沖擊）。</p><p><b>　　4.選擇量具</b></p><p>　　本零件屬于大批量的生產(chǎn)，一般采用專用量具，但是本零件比較簡單相對的精度也不高，所以本加工

32、過程當(dāng)中采用的是游標(biāo)卡尺和千分尺進(jìn)行測量。</p><p>　?。ㄒ唬?確定工序尺寸</p><p>　　確定工序尺寸的時(shí)候，對于加工精度要求較低的表面，只需要粗加工就能保證設(shè)計(jì)要求的，將設(shè)計(jì)尺寸作為工序尺寸即可，上下偏差的標(biāo)注也按設(shè)計(jì)的偏差標(biāo)注，本零件的制造過程當(dāng)中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)基本上是重合的，大部分不會涉及基準(zhǔn)不重合而需要工藝尺寸鏈的計(jì)算，只有幾個(gè)標(biāo)有公差等級的加工面涉及到了半精加

33、工和磨削。</p><p>　　的外圓面加工需要經(jīng)過三道工序，并且定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的，由前敘工作可知加工余量為4mm，公差等級分布在IT6-IT7，采用CA6140的車床進(jìn)行車削和MG1432A萬能磨床磨削，取粗車的切削深度為=2mm，能達(dá)到的精度取IT10-13，表面粗糙度為Ra=10-80um，取半精車的切削深度為=1.5mm，能達(dá)到的精度取IT8-IT11，表面粗糙度為Ra=2.5-12.5um，精

34、磨的磨削深度=0.5mm，加工精度可達(dá)到IT6-IT7，表面粗糙度Ra=0.16-1.25um，上述方法確定外圓面的加工余量、工序尺寸公差、以及表面粗糙度如下表</p><p>　　表1-4 外圓面加工各工序的要求</p><p>　　中間環(huán)（左右端面）的加工需要經(jīng)過三道工序，并且定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的，由前敘工作可知加工余量為4mm，公差等級分布在IT12-IT13，采用CA6140

35、的車床進(jìn)行車削，取粗車的切削深度為=2mm或=1.5mm，能達(dá)到的精度取IT10-13，表面粗糙度為Ra=10-80um，取半精車的切削深度為=0.5mm，能達(dá)到的精度取IT8-IT11，表面粗糙度為Ra=2.5-12.5um，上述方法確定中間環(huán)（左右端面）的加工余量、工序尺寸公差、以及表面粗糙度如下表</p><p>　　表1-5 中間環(huán)（左右端面）加工各工序的要求</p><p>　

36、　的外圓面加工需要經(jīng)過三道工序，并且定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的，由前敘工作可知加工余量為4mm，公差等級分布在IT8-IT9，采用CA6140的車床進(jìn)行車削和MG1432A萬能磨床磨削，取粗車的切削深度為=2mm，能達(dá)到的精度取IT10-13，表面粗糙度為Ra=10-80um，取半精車的切削深度為=1.5mm，能達(dá)到的精度取IT8-IT11，表面粗糙度為Ra=2.5-12.5um，精磨的磨削深度=0.5mm，加工精度可達(dá)到IT6-IT7

37、，表面粗糙度Ra=0.16-1.25um，上述方法確定外圓面的加工余量、工序尺寸公差、以及表面粗糙度如下表</p><p>　　表1-6 外圓面加工各工序的要求</p><p>　　確定切削用量及基本時(shí)間</p><p>　　工序05（粗車外圓面）切削用量及基本時(shí)間的確定。</p><p>　　本工序?yàn)榇周囃鈭A面的外圓，機(jī)床采用CA614

38、0車床，由前述可知選用的刀具為YG8硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料，由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角，前角，刃傾角、刀尖的圓弧半徑為，由表5-40可知，車刀的合理耐用度為T=60min。</p><p><b>　　確定切削用量</b></p><p>　?。?）確定背吃刀量 由前述可知粗車的雙邊余量為3mm，故可知單邊余量為

39、1.5mm，即=1.5mm。</p><p>　?。?）確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-41可知，當(dāng)粗加工鑄鐵的時(shí)候，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的橫向進(jìn)給量，選取f=0.2mm/r.</p><p>　　（3）確定切削速度v 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度</p><p>　　根據(jù)表5-43可知，查得=189.8，=0.15，=0.2，m=0.2。因?yàn)?/p>

40、本例題的加工條件與該公式的應(yīng)用條件不完全相同，故需要根據(jù)制造手冊來對車削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min，得修正系數(shù)=1.0，根據(jù)工件材料=200Mpa，得出修正系數(shù)=1，根據(jù)毛坯表面狀態(tài)查得修正系數(shù)=0.765，根據(jù)主偏角，查得修正系數(shù)=1.0，刀具材料YG8，得修正系數(shù)=1.15。所以有：</p><p>　　查表5-44，根據(jù)CA6140機(jī)床上主軸的轉(zhuǎn)速的選擇n=710r/min，則實(shí)際切削速度

41、為：</p><p>　　檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45查得切削力和切削功率的計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中的數(shù)值由表5-45查得：分別為，。由表5-32得：與刀具耐用度相關(guān)的修正系數(shù)；與工件材料相關(guān)的修正系數(shù)=1.0；與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正的系數(shù)為：</p><p><b>　　所以，切削力為：</b&g

42、t;</p><p><b>　　切削功率為：</b></p><p>　　根據(jù)表5-46得知：CA6140機(jī)床電機(jī)的主功率=7.5KW，因?yàn)?，故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為：</p><p><b>　　2.基本時(shí)間</b></p><p>　　由表5-47的鏜孔的基本時(shí)間為：</

43、p><p>　　式中，l___切削加工長度，單位為mm</p><p>　　——刀具切入深度，單位為mm，；</p><p>　　——刀具切出長度，單位為mm，；</p><p>　　——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長度，單位為mm；</p><p><b>　　i——進(jìn)給次數(shù)</b></p>

44、;<p>　　由前述的條件可知：l=19mm，，=4mm，=0，f=0.2mm/r，n=710r/min，i=1。所以基本時(shí)間為</p><p><b>　　思考與總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì),讓我受益非淺,不僅培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的邏輯思維能力,更重要的是學(xué)會了熟悉運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論實(shí)際知識解決零件在

45、加工中的定位，夾緊，以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題保證加工質(zhì)量。通過這次惰輪軸軸的設(shè)計(jì),讓我們從機(jī)械基礎(chǔ)到公差配合、從機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖到機(jī)床設(shè)備應(yīng)用，把機(jī)械制造過程中的各種知識綜合整理，又有了更高層次的理解和發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中,老師的細(xì)心指導(dǎo),讓我們了解了自己在學(xué)習(xí)過程中的缺陷,使我們進(jìn)一步熟悉及應(yīng)用機(jī)械制造中的理論研究,培養(yǎng)了我們一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)和良好習(xí)慣!課程設(shè)計(jì)是我們

46、所學(xué)知識的總結(jié)及運(yùn)用,同時(shí)也讓我們進(jìn)一步熟悉了計(jì)算機(jī)的操作（特別是CAD、word、excel）,讓我們?yōu)楫厴I(yè)后工作有了信心。在此,感謝老師的認(rèn)真指導(dǎo)!同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過程中，我們也遇到了很多問題，其中就有不少就是因?yàn)樽约旱闹R儲備是很有限的，因此，我也更加感受到了自己的不足并決心努力克服改正。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1 張世

47、昌 主編·機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)·北京：高等教育出版社，2001.1</p><p>　　2 鄭修本 主編·機(jī)械制造工藝學(xué)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.7</p><p>　　3 趙志修 主編·機(jī)械制造工藝學(xué)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.6</p><p>　　4 明興祖 編著·數(shù)控加工綜合實(shí)踐