課程設計--張緊輪支架機械加工工藝規(guī)程及機床加工夾具設計

1、<p>　　機械制造工藝學課程設計</p><p><b>　　設計計算說明書</b></p><p>　　設計題目：張緊輪支架</p><p>　　機械加工工藝規(guī)程及機床加工夾具設計</p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b&g

2、t;　　學號： </b></p><p>　　專業(yè)： 機械設計制造及其自動化</p><p><b>　　指導老師: </b></p><p><b>　　學校： </b></p><p>　　2012年9月13日</p><p><

3、b>　　目錄</b></p><p><b>　　1零件分析2</b></p><p>　　1.1零件的工藝分析2</p><p>　　1.2確定零件的生產類型2</p><p>　　2確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2</p><p>　　2.1零件的生產類型：大批量

4、生產2</p><p>　　2.2選擇毛坯2</p><p>　　2.3確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量2</p><p>　　2.4繪制毛坯簡圖3</p><p>　　3工藝規(guī)程設計3</p><p>　　3.1定位基準的選擇3</p><p>　　3.2擬定工藝路線

5、4</p><p>　　3.3加工設備及工藝裝備的選用5</p><p>　　3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定6</p><p>　　3.5切屑用量的計算7</p><p>　　3.6時間定額的計算9</p><p><b>　　圖索引</b></p><p

6、><b>　　圖 1毛胚簡圖3</b></p><p><b>　　圖 2零件圖13</b></p><p><b>　　圖 3毛胚圖14</b></p><p><b>　　表索引</b></p><p>　　表 1零件各表面加工方案4&l

7、t;/p><p>　　表 2張緊輪支架機械加工工序安排（初擬）4</p><p>　　表 3張緊輪支架機械加工工藝路線（修改）5</p><p>　　表 4加工設備及工藝裝備表5</p><p><b>　　零件分析</b></p><p><b>　　零件的工藝分析</b>

8、;</p><p>　　由零件圖可知，其材料為HT200。該材料抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套、車床床身等承受壓力及振動部件。</p><p><b>　　確定零件的生產類型</b></p><p>　　由設計題目以及生產實際可知：產品的年產量為8000件/年，每臺產品中該零件數(shù)量為1件/臺；結合生

9、產實際，備品率α和廢品率β分別為3%和0.5%，零件年產量為：N=8000臺/年*1件/臺*（1+3%）*(1+0.5%)=8281.2件/年。由“機械加工零件生產分類”知，張緊輪支架為輕型零件。查表可知，張緊輪支架的生產類型為大批量生產。</p><p>　　確定毛坯類型繪制毛坯簡圖</p><p>　　零件的生產類型：大批量生產</p><p><b>

10、;　　選擇毛坯</b></p><p>　　由于零件生產類型為大批量生產，零件較為復雜，且零件所使用的材料灰鑄鐵屬于脆性材料，不能鍛造和沖壓，而鑄造生產成本低，成形性高，力學性能好，故采用砂型鑄造方法制造毛坯。根據所學的《金屬工藝學》可知該毛坯零件的鑄造方法選用砂型機器造型， 根據相關資料可查得，該零件在鑄造過程中的拔模斜度為3°。由于鑄件從開始鑄造到鑄造出成型零件，該零件存在很多的內應力，

11、為了保證鑄件的質量，在鑄造后需安排熱處理。在熱處理后，要對鑄件進行涂料，以免鑄件表面被破壞。</p><p>　　確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量</p><p><b>　　鑄件的公差等級</b></p><p>　　由于該毛胚采用砂型鑄造，且材料為灰鑄鐵，查表確定該鑄件的公差等級為CT10~CT13。</p><p>

12、;<b>　　毛胚的尺寸公差</b></p><p><b>　　毛胚的加工余量</b></p><p>　　毛胚加工余量分別如下：長：3mm，高2mm，</p><p><b>　　零件表面粗糙度</b></p><p>　　由零件圖可知，該支架各加工表面的粗糙度Ra均大于等

13、于6.3um。</p><p><b>　　繪制毛坯簡圖</b></p><p><b>　　毛坯簡圖如下圖所示</b></p><p><b>　　圖 1毛胚簡圖</b></p><p><b>　　工藝規(guī)程設計</b></p><p

14、><b>　　定位基準的選擇</b></p><p>　　定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后在確定粗基準。</p><p><b>　　精基準的選擇</b></p><p>　　底面是加工有臺階平面的設計基準，張緊輪支架的兩個側面是張緊輪支架上臺階平面在垂直方向上的設計基準，所以在加工臺階平面時選用

15、張緊輪支架的側面作為精基準定位，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。而且在加工時裝夾是在張緊輪支架兩端的底面，不會因為裝夾變形而導致工件作廢。鉆兩個孔也是同樣以底面和張緊輪支架的右側面作為精基準，同樣也起到了設計基準和工藝基準重合的效果。這樣，便于裝夾又能保證精度。</p><p><b>　　粗基準的選擇</b></p><p>　　選擇張緊輪支架底面作為粗基準。采用張

16、緊輪支架底面作為粗基準可以保證空的壁厚的均勻程度和相對于外圓的平行度，采用張緊輪支架的左端面作為粗基準進行加工，可以保證上平面相對于側面的垂直度和內孔加工后相對于側面的平行度。</p><p><b>　　擬定工藝路線</b></p><p>　　工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的總體布局，包括確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中于分散、加工順序的安排以及安排熱處理

17、、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質量和效率，而且影響工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。</p><p>　　因此，擬定工藝路線是制定工藝規(guī)程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案。</p><p><b>　　表面加工方法的確定</b></p><p&

18、gt;　　根據零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；查表孔加工方案的經濟精度和表面粗糙度，確定張緊輪支架各表面的加工方法，如表 1：</p><p>　　表 1零件各表面加工方案</p><p><b>　　加工階段的劃分</b></p><p>　　根據該張緊輪支架加工質量要求，可將加工階段劃分成粗

19、加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面和精度要求；然后粗銑張緊輪支架底面、上表面和四周表面，再鉆孔Φ13、Φ18。在半精銑加工階段，完成表面的精銑加工和孔Φ13、Φ18的加工。</p><p><b>　　加工順序的確定</b></p><p><b>　　機械加工工序</b

20、></p><p>　　遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，即張緊輪支架的底面；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——張緊輪支架底面，后加工上表面和四周表面；遵循“先面后孔”原則，先銑張緊輪支架表面，后加工張緊輪支架孔Φ13、Φ18。由此初次擬張緊輪支架機械加工工序安排，見表 2：</p><p>　　表 2張緊輪支架

21、機械加工工序安排（初擬）</p><p><b>　　輔助工序</b></p><p>　　粗加工張緊輪支架熱處理后，應安排校正直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗；精加工后，安排去毛刺，清洗。綜合所述，該張緊輪支架工序順序的安排順序為：基準加工——主要表面粗加工及一些余量的表面加工——主要表面半精加工和次要表面加工——鉆孔——主要表面精加工。</p>

22、;<p><b>　　確定工藝路線</b></p><p>　　在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，擬訂張緊輪支架的機械加工工藝路線，見表 3：</p><p>　　表 3張緊輪支架機械加工工藝路線（修改）</p><p>　　加工設備及工藝裝備的選用</p><p>　　機床和工藝裝備的選擇應在滿足零

23、件的加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，與生產批量與生產節(jié)拍相適應，并優(yōu)先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現(xiàn)有條件，以降低生產準備費用。</p><p>　　自行車張緊輪支架生產類型為大批量生產，可以選用高效的轉用設備和組合機床 ，也可以選用通用設備，所選的夾具均為專用夾具。各工序加工設備的選用如表 4。</p><p>　　表 4加工設備及工藝裝備表</p>

24、<p>　　加工余量、工序尺寸和公差的確定</p><p>　　工序10：粗銑半精銑支架底面</p><p>　　查表銑平面加工余量表，粗銑和半精銑的余量分別為1.5mm和1.7mm。</p><p>　　工序60：鉆——孔——絞ø13mm孔</p><p>　　由一般孔的加工余量可知，擴孔余量Z擴=0.8mm，半精鏜余量

25、0.5，絞孔余量0.3，粗絞孔余量0.2，半精絞孔余量0.1。查表孔加工方案的經濟度和表面粗糙度，可依次確定各工序尺寸的加工精度等級，半精絞：IT8-IT9,Ra1.25~Ra10擴孔：IT13 Ra1.25~Ra10;鉆孔:IT12,Ra20~Ra80;根據上述結果，再查標準公差數(shù)值表可以確定各工步的公差值，擴孔：0.058mm；鉆孔：0.09mm。</p><p>　　綜上所述，按入體原則確定工序各工步的工序

26、尺寸及公差，鉆孔ø13+0.09 mm；擴孔：ø13+0.058mm。</p><p>　　工序70——鉆—擴—粗鉸—精鉸ø18mm孔</p><p>　　由表基孔制7、8、9級孔的加工余量可得，精鉸余量Z精=0.05mm;c粗鉸余量Z粗=0.10mm；擴孔余量Z擴=0.85mm;鉆孔余量Z鉆=ø15mm；查表2.24孔加工方案的經濟度和表面粗糙度，

27、可依次確定各工序尺寸的加工精度等級，精鉸：IT7;粗鉸：IT10;擴孔：IT11;鉆孔:IT12;根據上述結果，再查標準公差數(shù)值表可以確定各工步的公差值，精鉸:0.018mm;粗鉸：0.070mm；擴孔：0.110mm；鉆孔：0.18mm;</p><p>　　綜上所述，按入體原則確定工序各工步的工序尺寸及公差，精鉸：ø18+0.018；粗鉸：ø17.95+0.07；擴孔：ø17.8

28、5+0.110mm；鉆孔ø17+0.18mm。</p><p><b>　　切屑用量的計算</b></p><p>　　工序10粗銑張緊輪支架底面</p><p><b>　　背吃刀量</b></p><p>　　工步10的背吃刀量ap1取4mm;工序20的背吃刀量取6.5mm。</

29、p><p><b>　　進給量</b></p><p>　　X51型立式銑床功率為4.5KW，查表高速鋼套式面銑刀粗銑平面進給量，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度中等系統(tǒng)選取。該工序的每步進給量取為0.08mm/r。</p><p><b>　　銑削速度</b></p><p>　　由本工序采用高速鑲齒銑刀d

30、w=40mm，齒數(shù)Z=6。查表高速鋼套式面銑刀銑削速度，確定銑削速度Ve=42.7m/min。</p><p>　　則主軸轉速如下： </p><p>　　Ns==r/min=339.97r/min</p><p>　　由本工序采用X51型立式銑床，查表，取轉速nw=300r/min,故實際銑削速度</p><p>　　Vc=3.1

31、4dnw/1000 =3.14*40*300/1000=37.68m/min</p><p>　　當nw=300r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為</p><p>　　Fm=fe *Z *nw=0.08*6*300mm/min =144mm/min</p><p>　　也可根據表查得機床的進給量為125mm/min。</p><p>

32、　　工序20、30、40、50切削用量計算同工序10，詳略。</p><p>　　工序60 鉆——鉸ø13mm孔</p><p>　　鉆ø12.8+0.15孔工步</p><p>　　由工件材料為HT200，孔ø12.8+0.15mm,高速鋼鉆頭，查表高速鋼麻花鉆鉆削碳鋼的切削用量得：切削速度Vc=20m/min，進給量f=0.20mi

33、n/r，取ap=7.8mm，則</p><p>　　Ns=1000v/(3.14dw)=1000*20/(3.14*7.8) =816.2r/min</p><p>　　由本工序采用Z3025型立式鉆床，由表3.15得，轉速nw=630r/min,</p><p><b>　　故實際切削速度為</b></p><p>

34、　　Vc= =m/min =15.43m/min</p><p>　　鉸ø13+0.09孔工步</p><p>　　取背吃刀量ap=0.6mm，由工件材料為45鋼，孔ø9.0+0.09，查表高速鋼鉸刀鉸削切削用量得：切削速度Vc=14m/min，進給量f=0.8mm/r，則</p><p>　　Ns== r/min=495.46r/min<

35、;/p><p>　　由本工序采用z3025型立式鉆床，取轉速nw=500r/min，故實際切削速度為</p><p>　　Vc==m/min=14.13m/min</p><p>　　工序70鉆——擴——鉸ø18孔</p><p><b>　　鉆ø17mm孔工序</b></p><p&

36、gt;　　切削速度Vc=20m/min進給量f=0.2mm,背吃刀量為ap=6.5mm，則</p><p>　　n==r/min=489.96r/min</p><p>　　由于本工序采用Z3025型鉆床。由表3.15得實際轉速取n=400r/min,則實際切削速度為</p><p>　　Vc= =16.328m/min</p><p>　　

37、擴孔ø17.85mm孔工步</p><p>　　高速鋼擴孔鉆取其切削速度Vc=20m/min進給量f=0.2mm/r,背吃刀量ap=0.425mm則</p><p>　　n==r/min=459.89m/min</p><p>　　由于本工序采用Z3025型鉆床，由表得實際轉速為n=400r/min,則實際切削速度</p><p>

38、　　Vc==17.395m/min</p><p><b>　　鉸ø18mm孔工步</b></p><p>　　查表5.23，取切削速度Vc=11.4m/min,進給量取f=0.8mm/r,背吃量ap=0.075mm,則</p><p>　　n= = =259.32r/min</p><p>　　由于本工序采用

39、Z3025型鉆床，由表3.15得實際轉速n=250r/min則實際切削速度</p><p>　　Vc= =10.99m/min</p><p><b>　　時間定額的計算</b></p><p><b>　　基本時間tj的計算</b></p><p>　　工序10——粗銑支架底面</p>

40、<p>　　由面銑刀對銑平面、主偏角Kr=90度，查表銑削基本時間計算，L1=+(1～3)mm，L2=2～5mm。確定 L1=12mm，L2=5mm，L=180；則該工序的基本時間為：</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+180)/125=1.576min </p><p>　　工序20——銑支架上表面</p><p&

41、gt;　　L1=12mm，L2=5mm,L=180；則該工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+180)/125=1.576min </p><p>　　工序30——銑支架四周表面</p><p>　　L1=12mm，L2=5mm,L=(110+22）*2+3.14*2*(15+10)+4*30=541；則該工序的基本時間

42、為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+541)/125=4.64min </p><p>　　工序40——銑上表面臺階</p><p>　　L1=12mm，L2=5mm,L==60；則該工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+60)/125 =0.616</p&

43、gt;<p>　　工序50——銑馬蹄形孔</p><p>　　L1=12mm，L2=5mm,L==320.48；則該工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+320.48)/125=2.700 </p><p>　　工序60：鉆——擴——鉸ø13mm</p><p>　　鉆孔工

44、步。查表鉆削基本時間的機械算，可知該工步中：L1=（D/2）*cot(kr)+ (1～2)mm=(12/2*cot45+1)mm=7mm，L2=1mm，L=45;則工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/Fn</p><p>　　=(7+1+45)/(0.2*680)</p><p><b>　　=0.390min</b>

45、;</p><p>　　擴孔工步。鉆削基本計算時間得，L1=(D-d1)/2*cot(kr)+ (1～2)mm=0.85/2*1+1mm=1.425mm,L2=2mm,L=45mm; 則工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/Fn</p><p>　　=(1.425+2+45)/(0.2*680)</p><p>&l

46、t;b>　　=0.356min</b></p><p>　　粗鉸孔工步。Ap=(D-d)/2=(12.95-12.85)/2=0.05mm;查表得，L1=0.05mm,L2=13mm,L=45mm; 則工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/Fn</p><p>　　=(0.05+13+45)/(0.4*545)</p

47、><p><b>　　=0.266min</b></p><p>　　d、精鉸孔的工步。原理同粗叫一樣得；L1=0.02mm,L2=13mm,L=45mm; 則工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L)/Fn</p><p>　　=(0.02+13+45)/(0.3*97)</p><

48、p><b>　　=1.994min</b></p><p>　　工序70——擴孔ø18mm</p><p>　　由表鉆削基本計算時間得，L1=(D-d1)/2*cot(kr)+ (1～2)mm=0.5*1+1mm=1.5mm,L2=2mm,L=30-16=14mm; 則工序的基本時間為</p><p>　　Tj=(L1+L2+L

49、)/Fn</p><p>　　=(1.5+2+14)/(0.2*680)</p><p><b>　　=0.027min</b></p><p><b>　　輔助時間的計算</b></p><p>　　輔助時間Tf與基本時間Tj之間的關系為Tf=（0.15～0.2）Tj。取Tf=0.15Tj，則各工

50、序的輔助時間分別為：</p><p>　　工序10的輔助時間：Tf=0.15*1.576min=0.236min</p><p>　　工序20的輔助時間：Tf=0.15*1.576min=0.236min</p><p>　　工序30的輔助時間：Tf=0.15*4.64=0.696min</p><p>　　工序40的輔助時間：Tf=0.15

51、*0.616=0.0924min</p><p>　　工序50的輔助時間： Tf=0.15*2.7min=1.041min</p><p>　　工序60的輔助時間： Tf=0.15*（0.39+0.266+0.356+1.994）min=4.509min</p><p>　　工序70的輔助時間： Tf=0.15*0.027min=0.041min</p>

52、<p>　　3、其他時間的計算各工序的其他時間（Tb+Tx）可以按關系3% * Tj計算，他們分別為：</p><p>　　工序10的其他時間：Tb+Tx=3%*1.576min =0.047min</p><p>　　工序20的其他時間：Tb+Tx=3%*1.576min= 0.047min</p><p>　　工序30的其他時間：Tb+Tx=3%*

53、4.64min=0.1392min</p><p>　　工序40的其他時間：Tb+Tx=3%*0.616min=0.0185min</p><p>　　工序50的其他時間：Tb+Tx=3%*2.7min=0.081min</p><p>　　工序60的其他時間：Tb+Tx=3%*（0.39+0.266+0.356+1.994）min=0.920min</p&g

54、t;<p>　　工序70的其他時間：Tb+Tx=3%*0.027min=0.008min</p><p>　　4、單件時間Tdj的計算</p><p>　　各工序的單間時間分別為：</p><p>　　工序10的單件時間：Tdj=1.576min +0.236min+0.047min=1.859</p><p>　　工序20的單

55、件時間：Tdj=1.576min +0.236min+0.047min=1.859</p><p>　　工序30的單件時間：Tdj=4.64+0.696min+0.1392min=5.475</p><p>　　工序40的單件時間：Tdj=0.616+0.0924min+0.0185min=0.727</p><p>　　工序50的單件時間：Tdj=2.7min+1

56、.041min+0.081min=3.822</p><p>　　工序60的單件時間：Tdj=（0.39+0.266+0.356+1.994）min+4.509min+0.920min=10.429</p><p>　　工序7的單件時間：Tdj=0.027min+0.041min+0.008min=0.076</p><p><b>　　主要參考文獻<

57、;/b></p><p>　　[1]王先逵，機械制造工藝學2版，北京：機械工業(yè)出版社，2006。</p><p>　　[2]王棟，機械制造工藝學課程設計指導書，北京：機械工業(yè)出版社，2010。</p><p>　　[3]王凡，實用機械制造工藝設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2008。</p><p>　　[4]毛平淮，互換性與測量技術基