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遼寧工程技術大學課程設計 12
遼寧工程技術大學
課 程 設 計
題 目：
前橫架零件的機械加工
工藝規(guī)程及工藝裝備設計
班 級：
機械06-5班
姓 名：
陳叢飛
指導教師：
劉宏梅
完成日期：
2009-7-4
一、設計題目
前橫架零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖（草圖） 1張
(2) 生產類型:中批或大批大量生產
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 毛坯圖 1張
(3) 機械加工工藝過程綜合卡片 1張
(4) 與所設計夾具對應那道工序的工序卡片 1張
(5) 夾具裝配圖 1張
(6) 夾具體零件圖 1張
(7) 課程設計說明書(5000字左右) 1份
四、進度安排(參考)
(1) 熟悉零件,畫零件圖 2天
(2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天
(3) 工藝裝備設計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天
(4) 編寫說明書 3天
(5) 準備及答辯 2天
五、指導教師評語
成 績：
指導教師
日 期
摘 要
對前橫架零件進行了自主的零件工藝性分析和機械加工工藝規(guī)程設計，繪制了相應的零件圖和毛坯圖，填寫相應的機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。在此基礎上進一步設計了指定工序的專用機床夾具，并且繪制其裝配圖。通過該課程設計，進一步掌握機械制造技術的相應知識，將所學理論與生產實踐相結合。同時對Pro/E軟件進一步學習，使用。本次設計使學生得到解決問題和分析問題能力的初步培養(yǎng)，提出了自主的設計思想，完成所要求的設計任務。
關鍵詞：前橫架；機械制造；專用夾具；工藝規(guī)程；實踐
Abstract
Advancing technology capability analysis and the machine-finishing technological process design of the first transverse frame independently, and planning the corresponding detail drawing and the semifinished materials chart, and filling in the corresponding machine-finishing technological process card and the machine-finishing travel chart, designing the special jig of the working procedure, and planning its assembly drawing. Through this curriculum project, further grasping knowledge of the machine manufacture technology, and unifying the theory and the production practice. Meanwhile further studying to the Pro/E software, and using it. This design preliminary raises the student’s ability of solving the problem and analyzing question, proposing the thought of design independently, completing the task which the design requests.
Key word: First transverse frame; Machine manufacture; Unit clamp; Technological process; Practices
目 錄
1前橫架工藝性分析及生產類型的確定 1
1.1前橫架工作表面 1
1.2前橫架的技術要求 1
1.3審查前橫架工藝性 1
1.4確定前橫架生產類型 2
2確定毛坯，繪制毛坯圖 2
2.1選擇毛坯 2
2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2
2.2.1公差等級 2
2.2.2鑄件質量 3
2.2.3機械加工余量 3
2.2.4基本尺寸 3
2.3繪制前橫架鑄造毛坯圖 3
3.擬定前橫架工藝路線 3
3.1定位基準的選擇 3
3.1.1精基準的選擇 3
3.1.2粗基準的選擇 3
3.2表面加工方法的確定 4
3.3加工階段劃分 4
3.4工序的集中與分散 4
3.5工序順序的安排 5
3.5.1機械加工工序 5
3.5.2熱處理工序 5
3.5.3輔助工序 5
3.6確定工藝路線 5
4.機床設備及工藝裝備的選用 5
5.加工余量、工序尺寸和公差的確定 6
5.1工序1——粗銑前橫架上平面至設計尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的確定 6
5.2工序2——鉆-倒角-攻螺紋上平面M12四個螺紋孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定 7
5.3工序3——鉆-攻螺紋-锪平面-倒角C面一個M12螺紋孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定 7
6.切削用量、時間定額的計算 7
6.1切削用量的計算 7
6.1.1工序1——粗銑前橫架上平面 7
6.1.2工序2——鉆、倒角、攻螺紋上平面M12四個螺紋孔 7
6.1.3工序3——鉆、攻螺紋、锪平面、倒角C面一個M12螺紋孔 8
6.2時間定額計算 8
6.2.1基本事件的計算 8
6.2.2輔助時間的計算 8
6.2.3其他時間計算 9
6.2.4單件時間計算 9
7.專用機床夾具設計 10
7.1定位基準的選擇 10
7.2切削力及夾緊力計算 10
7.3定位誤差分析 11
7.4夾具設計及操作的簡要說明 11
1前橫架工藝性分析及生產類型的確定
1.1前橫架工作表面
該零件主要工作表面為前橫架上平面、五個螺紋孔M12、φ25锪平面，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。
1.2前橫架的技術要求
表1-1 前橫架零件技術要求表
加工表面
表面粗糙度Ra /μm
前橫架上平面
25
上平面四個M12螺紋孔
3.2
平面C一個M12螺紋孔
3.2
該前橫架結構簡單，精度要求較低，各項技術要求較合理。
1.3審查前橫架工藝性
分析零件圖可知，零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良。前橫架上平面要求切削加工，且相應方向上均高于相鄰表面，既減少了加工面積，又提高了接觸強度；螺紋孔M12的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證加工精度；該零件除主要工作表面外，其余表面為非加工表面；而主要加工表面雖然加工精度相對較高，是可以在正常生產條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
將草圖修改的零件圖見附件。
其外觀如圖：
圖1-1前橫架零件立體框圖
1.4確定前橫架生產類型
依設計題目可知，為中、大批生產，由材料及尺寸可知質量約1.5kg，為輕型零件，500～5000、5000～50000件。
2確定毛坯，繪制毛坯圖
2.1選擇毛坯
根據(jù)已知材料為HT200，HT200硬度170-220HB，毛坯選用鑄件，考慮零件在工作中所受沖擊不大，輪廓尺寸不大，零件結構又比較簡單，生產類型為中、大批生產，故選擇木模手工砂型鑄件毛坯。毛坯拔模斜度為5o。
2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量
2.2.1公差等級
參考文獻[4]第23頁表2-1，選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。
2.2.2鑄件質量
由軟件測算約為1.5kg。
2.2.3機械加工余量
參考文獻[4]25頁2-5，加工余量等級取G。
參考文獻[4]24頁2-4，機械加工余量取2.8mm。
2.2.4基本尺寸
25～40mm公差等級CT-12，
參考文獻[4]24頁2-3，鑄件尺寸公差5mm，采用粗一級公差5.6mm。
2.3繪制前橫架鑄造毛坯圖
依以上分析計算結果，繪制毛坯圖如附件所示。
表2-1 前橫架鑄造毛坯尺寸公差及加工余量
鑄件重量/kg
公差等級
加工余量等級
1.5
CT-12
G
項目/mm
機械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
厚度22
5.6(±2.8)
表2-3
2.8
表2-4
3.擬定前橫架工藝路線
3.1定位基準的選擇
3.1.1精基準的選擇
根據(jù)該前橫架的技術要求和裝配要求，選擇零件圖中標注距毛坯面25mm的螺紋孔M12和上平面B作為精基準。零件上進一步加工采用它們作基準，該螺紋孔軸線及B、C、D面為設計基準，選擇兩加工面做精基準定位加工之后的螺紋孔M12，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工面的位置度要求。
3.1.2粗基準的選擇
根據(jù)該前橫架的技術要求和裝配要求，粗基準面為毛坯的非加工面，屬粗基準，各面應符合鑄造件要求，表面不允許有凸塊等缺陷，尤其D面(如零件圖所示)，進一步加工為后續(xù)工序準備好精基準。
3.2表面加工方法的確定
根據(jù)前橫架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法。
表3-1 前橫架零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra/μm
螺紋公差帶
加工方案
備注
前橫架上平面
IT12
25
粗銑
表1-8
上平面四個螺紋孔
3.2
7H
鉆-倒角-絲錐攻內螺紋
表1-10
C面一個螺紋孔及其锪平面
3.2
7H
鉆-絲錐攻內螺紋-锪鉆-倒角
表1-10
3.3加工階段劃分
該前橫架加工質量要求高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工兩個階段。在粗加工階段，首先粗銑上平面，準備好精基準。在半精加工階段，完成上平面四個螺紋孔M12的鉆、倒角、攻螺紋，再對C面螺紋孔M12鉆、攻螺紋，及锪平面φ25、倒角。
3.4工序的集中與分散
選用工序集中原則安排該前橫架的加工工序。該前橫架生產類型為中、大批生產。可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)減少，不但可縮短輔助時間，而且由于有在一次裝夾中加工兩次表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。
3.5工序順序的安排
3.5.1機械加工工序
（1）遵循“先基準后其它”原則，首先加工精基準——前橫架上平面及相應螺紋孔。
（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——除锪平面外的表面，后加工次要表面——锪平面。
（4）遵循“先面后孔”原則，先加工前橫架上平面，后加工螺紋孔。
3.5.2熱處理工序
鑄件毛坯，材料HT200，需最終熱處理，淬火加回火，提高硬度等力學性能。
3.5.3輔助工序
檢查鑄件毛坯D面質量，加工完成后進行終檢工序。
綜上所述，該前橫架工序的安排順序為：粗加工——半精加工——熱處理——終檢。
3.6確定工藝路線
在綜合上述工序順序安排原則的基礎上，表4-1列出了前橫架的工藝路線。
4.機床設備及工藝裝備的選用
在中、大批生產條件下，根據(jù)相應尺寸等條件，選用刀具、機床、量具。表4-1中列出相應選擇。
表4-1前橫架工藝路線及設備、工裝選用
工序號
工序名稱
機床設備
刀具
量具
1
粗銑前橫架上平面
立式銑床X5012
中齒莫式錐柄立銑刀36×155 GB/T 6117.2-1996
游標卡尺
2
鉆、倒角、攻螺紋上平面M12四個螺紋孔
搖臂鉆床Z3025
莫氏圓錐麻花鉆φ10.5；45°倒角刀；M12細柄機用絲錐
游標卡尺；螺紋塞規(guī)
3
鉆、攻螺紋、锪平面、倒角C面一個M12螺紋孔
搖臂鉆床Z3025
莫氏圓錐麻花鉆φ10.5；45°倒角刀；M12細柄機用絲錐；φ25平底锪鉆
游標卡尺；螺紋塞規(guī)
4
熱處理——淬火加回火
淬火機等
5
終檢
游標卡尺；螺紋塞規(guī)
5.加工余量、工序尺寸和公差的確定
5.1工序1——粗銑前橫架上平面至設計尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的確定
以平面D定位粗銑上平面B，保證尺寸達到零件圖設計尺寸22mm的要求。
表5-1平面工序尺寸
工序名稱
工序加工余量/mm
工序尺寸/mm
尺寸公差/mm
表面粗糙度Ra /μm
粗銑
22
0.21
25
鑄件毛坯
5.6
5.2工序2——鉆-倒角-攻螺紋上平面M12四個螺紋孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定
麻花鉆直徑10.5mm，即鉆孔余量，經(jīng)濟精度IT12，公差0.15mm。攻螺紋至M12，加工余量1.5mm，螺紋公差帶7H。
5.3工序3——鉆-攻螺紋-锪平面-倒角C面一個M12螺紋孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定
鉆-攻螺紋，同工序2。其他為計算分析之外。
6.切削用量、時間定額的計算
6.1切削用量的計算
6.1.1工序1——粗銑前橫架上平面
依以上分析，該工序一個工步，分四次走刀完成加工。
切削深度ap=5.6mm，由表5-11、5-7 進給量取fz=0.1mm/z，
由表5-13初取銑削速度30m/min，由n=1000v/πd求得n=265r/min，取銑床取主軸轉速263r/min，繼而求得銑削速度v=nπd/1000得v=29.7m/min。
6.1.2工序2——鉆、倒角、攻螺紋上平面M12四個螺紋孔
（1）鉆孔工步
背吃刀量ap=10.5mm。由表5-22，進給量取f=0.15mm/r。同理計算切削速度：先由表5-22取v=20m/min，由n=1000v/πd求得n=606.6r/min，取630r/min,v=nπd/1000得v=20.7m/min。
（2）攻螺紋工步
背吃刀量ap=1.5mm，進給量為螺紋螺距，即f=1.75mm/r，由表5-38切削速度v=9.6m/min，由n=1000v/πd求得n=254.8r/min，取鉆速n=315r/min,則v=nπd/1000得切削速度v=11.9m/min。
6.1.3工序3——鉆、攻螺紋、锪平面、倒角C面一個M12螺紋孔
同工序2.
6.2時間定額計算
6.2.1基本事件的計算
（1）工序1——粗銑前橫架上平面
由表5-43l=119mm，d=36mm, l1=0.5d-[0.04d×（d-0.04d）] 1/2+2=9mm,l2=4mm,z=6,fmz=0.1×6×263=157.8mm/min。
該工序基本時間 tj=(l+l1+l2)/fmz =0.84min=50.2s.
（2）工序2——鉆、倒角、攻螺紋上平面M12四個螺紋孔
鉆孔工步：根據(jù)表5-41，取l1=5.7mm，l2=1mm，l=22mm，tj=0.3min=18s；
倒角工步：tj=0.02min=1.2s；
攻螺紋工步：l=22mm, l1=6.4mm，l2=2mm, tj=0.06min=3.6s。
該工序基本時間21.62s。
（3）工序3——鉆、攻螺紋、锪平面、倒角C面一個M12螺紋孔
鉆孔工步：根據(jù)表5-41，取l1=5.7mm，l2=1mm，l=20mm，tj=0.3min=18s；
攻螺紋工步：l=20mm, l1=6.4mm，l2=2mm,tj=0.05min=3s；
锪平面工步：tj=0.02min=1.2s；
倒角工步：tj=0.02min=1.2s。
該工序基本時間23.4s。
6.2.2輔助時間的計算
按輔助時間與基本時間的關系，取tf=0.15tj，則各工序的輔助時間分別為：
工序1的輔助時間：tf=0.15×50.2=7.53s；
工序2鉆孔工步的輔助時間：tf=0.15×18=2.7s；
工序2倒角工步的輔助時間：tf=0.15×1.2=0.18s；
工序2攻螺紋工步的輔助時間：tf=0.15×3.6=0.54s；
工序3鉆孔工步的輔助時間：tf=0.15×18=2.7s；
工序3攻螺紋工步的輔助時間：tf=0.15×3=0.45s；
工序3锪平面工步的輔助時間：tf=0.15×1.2=0.18s；
工序3倒角工步的輔助時間：tf=0.15×1.2=0.18s。
6.2.3其他時間計算
除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該前橫架生產類型為中大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計?，F(xiàn)取布置工作地時間tb與休息與生理需要時間tx均3%，則工序其他時間可按6%×（tj+tf）計算。
工序1的其他時間：tb+tx=6%×（50.2+7.53）=3.46s；
工序2鉆孔工步的其他時間：tb+tx=6%×（18+2.7）=1.24s；
工序2倒角工步的其他時間：tb+tx=6%×（1.2+0.18）=0.08s；
工序2攻螺紋工步的其他時間：tb+tx=6%×（3.6+0.54）=0.25s；
工序3鉆孔工步的其他時間：tb+tx=6%×（18+2.7）=1.24s；
工序3攻螺紋工步的其他時間：tb+tx=6%×（3+0.45）=0.2s；
工序3锪平面工步的其他時間：tb+tx=6%×（1.2+0.18）=0.08s；
工序3倒角工步的其他時間：tb+tx=6%×（1.2+0.18）=0.08s。
6.2.4單件時間計算
工序1的單件時間：tdj=50.2+7.53+3.46=61.19s；
工序2的單件時間為三個工步單件時間的和，其中：
鉆孔工步：21.94s；倒角工步：1.46s；攻螺紋工步：4.39s
則工序2的單件時間tdj=21.94+1.46+4.39=27.79s。
工序3的單件時間為四個工步單件時間的和，其中：
鉆孔工步：21.94s；攻螺紋工步：3.65s；锪平面工步：1.46；倒角工步：1.46s；
則工序3的單件時間tdj=21.94+3.65+1.46+1.46=28.51s。
將上述零件工藝規(guī)程設計結果填入工藝文件。填寫工藝卡和工序卡。
7.專用機床夾具設計
選擇工序1進行專用夾具設計。
7.1定位基準的選擇
標準六點定位加工平面，如圖所示。
圖7-1夾具立體框圖
7.2切削力及夾緊力計算
粗加工K=3；軟件計算切削力取3.1N
則夾緊力：FJ=KF=3×3.1=9.3N
7.3定位誤差分析
如毛坯圖所示，定位方案銑工件上平面，以D面為定位基準，要求保證尺寸22±0.105。則定位基準與工序基準重合，定位誤差為零。
7.4夾具設計及操作的簡要說明
工件簡單，夾緊力小，則夾具設計求簡，采用標準件A型固定手柄壓緊螺釘和支承釘。
夾具體設計見附圖。
銑床夾具的裝配圖見附圖。
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