机械制造基础课程设计

目录一前言二分析研究零件图纸，进行工艺审查三确定生产类型和工艺安排的基本倾向四选择毛坯五拟定工艺路线六工序分析七专用夹具的设计八总结九参考文献--2前言这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。此次课程设计涉及的知识面有金属切削原理、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、金属切削机床、CAD制图外还涉及到毛坯、金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力‘学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书’并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正！（二）分析研究零件图纸，进行工艺审查1零件结构特点套管的主要加工表面是管的内表面和外表面。因为这是与其他零件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的影响该套管零件，是由三个通孔、两个外圆、两个端面和一个槽组成的，是一个比较简单的加工零件。套管零件是机械中常见的一种零件，通常起用于带电导体穿过或引入与其电位不同的墙壁或电气设备的金属外壳，起绝缘和支持作用的一种绝缘装置。由于它们功用不同，套筒零件的结构和尺寸有着很大的差别，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为同轴度要求较高，零件大部分都比较小但是根据不同的场合的应用有稍大的比如说用于油井的套管就比较大。2材料分析该零件材料选用45#钢。45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火(高频淬火或者直接淬火)，这样就能得到需要的表面硬度。应用于应力较大和要求韧性中等的零件。3零件的总体分析综上所述，该零件主要是保证管道不受损坏，防止泄漏和便于修理。主要加工部位有Φ80mm、Φ60mm的外圆、两端面、Φ48mm的轴向通孔、2个Φ6mm的轴向通孔、Φ6mm的径向孔、10×55的槽、倒角。其中Φ60mm的外圆、Φ48mm的--4轴向通孔、端面、键槽表面粗糙度要求较高，要求达到1.6，其余的只需6.3。由于该零件要传递扭矩和承受载荷，所以在最后要进行调质处理。改善材料的力学性能，达到使用要求。（三）确定生产类型和工艺安排的基本倾向1生产类型成批生产2设备选择通用设备和专用工装3工艺手段常规工艺4机械加工工序的安排原则（1）先加工基准面选择为精基准的表面，应该安排起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。这有利于保证加工精度。（2）划分加工阶段根据加工质量的要求常划分为粗加工、半精加工、精加工。由于工件的加工质量要求不是很高，所以划分为粗粗加工、半精加工、精加工三个阶段。（3）先面后孔对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，给平面上的孔加工也带来方便，使刀具的初始切削条件能得到改善。（4）次要表面穿插在各加工阶段进行--55热处理工序安排原则①退火与正火：属于毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。②时效：为了消除残佘应力，对于尺寸大、结构复杂的铸件需在在粗加工前、后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求高的铸件，在半精加工前、后务必安排一次时效处理；对于精度高、刚度差的零件，在粗车、粗磨半精磨后各需安排一次时效处理。③淬火：淬火后工件硬度提高且易变形，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。④渗碳：渗碳易产生变形，应安排在精加工前进行。为控制渗碳层厚度，渗碳前需要安排精加工。⑤氮化：一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前，氮化处理前应调质。6确定工序集中于分散(1)工序集中工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：①可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；②减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；③减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；④采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。(2)工序分散工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是：--6①设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；②对工人的技术要求较低；③可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；④所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。（四）选择毛坯1确定毛坯本零件选择的成批生产，还有零件加工表面与飞加工表面的技术要求，零件材料的工艺特性，以及零件对材料组织和性能的要求，选择毛坯的制造方式为铸造。锻造虽然能到达这样的形状要求，但是成本高。铸造可以成批生产和大批量生产，成本较低，也能知道出这样形状的零件铸件采用金属型铸造精度可达到3.2-10，因此毛坯的加工余量比较小。毛坯如图所示：--7（五）拟定工艺路线1选择定位基准面粗基准的选用：（1）选择要求加工余量晓得而均匀的重要表面（2）某些表面不需加工，则应该选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。（3）选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准。（4）粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次。所以选用下表面为粗基准面。由于上表面加工精度较高，而且和下表面有相对的位置精度平行，所以选择上表面为精基准面。2确定加工方法及加工方案--8加工表面加工方法加工方案表面粗糙度底面铣粗铣-半精铣-精铣6.3上表面铣粗铣1.6外圆表面60车粗车-半粗车-精钻1.6外圆表面80车粗车6.3径向圆内表面48钻粗钻-半精钻-精钻1.6径向孔6钻钻6.3轴向孔6钻钻6.3键槽铣粗铣-半精铣-精铣1.63安排加工工艺路线根据加工顺序的安排和表面加工阶段的划分，可将零件的加工工艺路线安排如下：方案一：工序10：铸造毛坯工序20：铣下表面--9工序30：换头铣上表面粗铣-半粗铣-精铣工序40：钻轴向6的孔工序50：旋转45度角再钻一个工序60：钻径向6的孔工序70：钻打孔48粗钻-半精钻-精钻让表面粗糙度达到要求工序80：车外圆60粗车-半精车-精车让表面粗糙度达到要求工序90：车80大圆工序100：铣键槽工序110：倒角1x45工序120：清洗工序130：终检工序140：包装入库方案二：工序10：铸造毛坯工序20：同时铣上下表面铣双端面粗工序30：钻轴向6的孔工序40：旋转45度角再钻一个工序50：钻径向6的孔工序60：钻打孔48粗钻-半精钻-精钻让表面粗糙度达到要求工序70：车外圆60粗车-半精车-精车让表面粗糙度达到要求工序80：车80大圆工序90：铣键槽工序10：倒角1x45，去毛刺--10工序11：终检，包装入库4工艺方案的比较与优先方案一：这套方案基准低，在钻孔、铣台阶孔，装夹次数很多，这样务必会增加加工的安装误差，安装次数多了，耗费了很多时间，降低了生产效率，且要求工人的技术等级比较高，经济性不高。方案二：采用这一方案，基准高，一次装夹中能加工面多，且粗、精加工在一次装夹中完成，减少了安装误差。这样便于保证工件的加工质量，提高生产效率。同时，也提高了加工的稳定性和经济性。这套方案是一套可行的方案。（六）工序分析1铣2端面铣上端面和下端面两处机床：X6132（1）铣端面使用高速钢端面铣刀，加工余量4mm，齿数Z=18.查表得，没齿进给量：0.06mm所以rZaff/mm08.11806.0.根据《金属机械加工工艺人员手册》表10-147min/0.33mmvc背吃刀量：mmap1确定主轴转速：min/300min/353310001000rrdvnwcs切削工时：min15.008.1300034721nflllt--11（2）钻孔钻2个6的轴向孔，一个6的径向孔，主要大通孔15.0048表面粗糙度为1.6查表算得：rmmf/62.0min/18mv确定主轴转速：min/2.104min/551810001000rrdvnwcs查机床说明书，取n=100r/min,所以实际切削速度为min/3.17min/1000100551000mmndvww切削工时：min26.062.0100088211nfllltmin97.062.01000060212nfllltmin29.162.01000080213nflllt（3）车外圆机床：C6140刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16mm×25mm，90rk，150γ，80α，mm5.0εγ1.计算切削用量1）确定最大加工余量：两端都要加工，故此时两边最大的加工余量可按Z=5.5mm考虑。pa=3.5mm。2）确定进给量f:根据《切削手册》表1.4，当刀杆尺寸为16mm×25mm，pa≥3.5mm，工件直径为140mm时。f=0.5~0.7mm/r按C6140车床说明书取f=0.5mm/r3)计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命T=60min）--12vyxpmvckfaTCvv式中，v2.0,35.0,15.0,242kmyxCvvv。见《切削手册》表1.28，即44.1vMk，8.0svk，04.1vkk，81.0krvk，97.0vBk所以23.112cvm/min4)确定机床主轴转速：min/78.254min/1523.11210001000rrDvns按机床说明书，与254.78r/min相近的有250r/min，300r/min，现在取250r/min。计算切掉工时：按《工艺手册》表6.2—1，取mml302601，mml402802，mml32，03lmin26.0min51.02500330211fnllltwmin34.0min51.02500340212fnllltw（4）铣槽铣槽10mm×80mm×55mm机床：X6132使用高速钢铣刀，直径D=35mm，齿数Z=18.根据《金属机械加工工艺人员手册》表10-67查表得，没齿进给量：0.06mm所以rZaff/mm08.11806.0.根据《金属机械加工工艺人员手册》表10-147min/0.33mmvc背吃刀量：mmap1确定主轴转速：--13min/300min/353310001000rrdvnwcs切削工时：min18.008.1300035521nflllt（七）专用夹具设计设计要求本次设计的专用夹具为铣两端面平面夹具。首先对专用夹具进行定位原理分析：本工件在加工顶面螺纹孔平面时采用一面两孔作为定位基准