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1、课程设计课程名称：机械制造工艺学学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：年级：20级任课教师:201年月第1章零件的分析1.1 零件的分析11.2 零件的加工表面1L3结构工艺性分析1第2章计算生产纲领、确定生产类型32. 1生产纲领33. 2生效率分析34. 3生产类型3第3章毛坯的制造方法53.1确定毛坯的制造形式53. 2.1粗基准的选择原则53. 2.2精基准选择的原则63. 3制定工艺路线63. 4确定各加工表面的毛坯余量75. 5计算时间定额8第4章铳床夹具设计156. 1专用夹具的提出157. 2定位分析158. 3分析计算定位误差154.4切削力和夹紧力的计算
2、16J18第1章零件的分析1.1 零件的分析题目所给的零件是机油泵传动轴支架，它位于传动轴的端部。主要作用是支承传动轴，连接油口，起到固定机油泵的作用。是拖拉机里用到的最普追的零件之一。它结构简单，体积也较小，属叉袈类零件。其中专32孔要与轴配合，要求精度较高。图1-1机油泵传动轴支架1.2 零件的加工表面机油泵传动轴支架的所有加工表面现分述如下：1 .机油泵传动轴支架K面，粗糙度Ra6.32 .机油泵传动轴支架52端面，粗糙度Ral2.53 .机油泵传动轴支架中32*m,粗糙度Ra3.24 .机油泵传动轴支架2x8丁、粗糙度Ra3.25 .机油泵传动轴支架311孔，粗糙度Ral2.56 .机
3、油泵传动轴支架11斜孔，粗糙度Ra6.31.3结构工艺性分析零件的结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性与经济性。零件结构工艺性审查如下所述:1 .避免设置倾斜的加工面，以便减少装夹次数。2 .改为通孔或扩大中间孔可减少装夹次数，保证孔的同轴度。3 .被加工表面设置在同一平面，可一次走刀加工，缩短调整时间。4 .锥度相同只需作一次调整。5 .轴上的沉割槽、键槽或过渡圆角应尽量一致，以减少刀具种类。6 .底部为圆形弧，只能单件垂直进刀加工，改为平面可多件连续加工。7 .需多刀加工的零件，各段长度应相近/的整数倍，铳刀按间距/设置，刀架移动/即可。8 .避免内表面、内凹面
4、的加工，利于提高效率，保证精度。9 .加工螺纹时应留有退刀槽，或具有螺纹尾扣，以方便退刀。10 .加工多联齿轮或插键槽时应留有空刀。11 .将支承面改为台阶式，将加工面铸出凸台、保留精加工面的必要长度，以减少加工面，提高效率，保证精度。12 .避免在斜面上钻孔，避免钻头单刃切削，防止刀具损坏和孔中心偏斜。13 .避免深孔加工，改善排屑和冷却条件。14 .刀具应易于加工切削部位，避免采用接长钻头等非标准刀具。第2章计算生产纲领、确定生产类型2.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn（l+a
5、+）式中：N零件的生产纲领（件/年）Q机器产品的年产量（台/年）11一每台产品中该零件的数量（件/台）a备品百分率废品百分率2.2生效率分析操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。1）标准工时：标准工时工标准作业时间+辅助时间指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时X（1+宽放率）c工厂使用的宽放率一般在10%20%,对一些特殊的
6、工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2）制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑铳间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。生产率=（产出数量X标准工时）（日工作小时X直接人工数）100%2.3生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：L单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2 .成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产
7、接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3 .大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表I-Io表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000机
8、油泵传动轴支架零件图重要远小于100Kg,属于轻型零件，年生产量4000件，由上表知，属于中批量生产。第3章毛坯的制造方法3.1 确定毛坯的制造形式机油泵传动轴支架零件材料为HT200,铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全
9、部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。3.2 定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.2.1 粗基准的选择原则L如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置耍求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2 .如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3 .如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4
10、 .选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5 .粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用机油泵传动轴支架652后端面和32毛坯孔作为定位粗基准。3.2.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：L用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2 .当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一、以免生产基准转换误差。3 .当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均
11、匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4 .为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5 .有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案：工序01：金属型浇注工序02：时效处理1632
12、29HBw工序03：铳52前端面工序04：铳52后端面工序05：粗键、精键32，必；孔口倒角CL5工序06：铳K面工序07：钻、较2x8产$孔;，10x900工序08：钻311孔工序09：钻中11斜孔工序10：去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库3.4 确定各加工表面的毛坯余量1 .机油泵传动轴支架52端面，表面粗糙度为Ral2.5,根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表2.35及表2.36,按公差等级79级，取8级，加工余量等级取F级确定单边总余量Z=2.0mm,一步铳削即可满足其精度要求。2 .机油泵传动轴支架K面，表面粗糙度为Ra6.3,根据机械加工工艺手册（以下简称
13、工艺手册），表2.35及表2.36,按公差等级7-9级，取8级，加工余量等级取F级确定单边总余量Z=2.0mm,一步铳削即可满足其精度要求。3 .机油泵传动轴支架32孔，表面粗糙度为Ra3.2,根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表2.35及表2.36,按公差等级79级，取8级，加工余量等级取F级确定单边总余量Z=1.5mm,两步锋削即粗锋一一精镇方可满足其精度要求。粗键单边余量Z=1.3mm精像单边余量Z=0.2mm4 .机油泵传动轴支架28孔，表面粗糙度为Ra3.2,因孔尺寸不大，故采用实心铸造，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表2.39,首先钻孔至7.8,再钱7.8孔至8
14、。5 .机油泵传动轴支架3x11孔，表面粗糙度为Ral2.5,因孔尺寸不大，故采用实心铸造，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表1.4一7,一步钻削即可满足其精度要求。6 .机油泵传动轴支架中11斜孔，表面粗糙度为Ral2.5,因孔尺寸不大，故采用实心铸造，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表1.4一7,一步钻削即可满足其精度要求。7 .机油泵传动轴支架上其他的不加工表面，要求不高，铸造即可满足其要求。3.5 计算时间定额工序03：铳52前端面L选择刀具刀具选取硬质合金端铳刀，刀片采用YG8,=16mm,v=30mmin,z=l2.决定铳削用量决定铳削深度因为加工余量不大，且表
15、面粗糙Ral2.5,要求不高，故可在一次走刀内铳完，则%,=2.0mm决定每次进给量及切削速度根据立式铳床X52K说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出f.=0.2九/齿，则IOOOv 1000x30Tid 乃 X16597r min按机床标准选取,=600r/mindnw16600CC/.10001000V=-=30mmm当nw=600rmin时fm=fnw=0.216(X)=120mm/min按机床标准选取fm=118mm/min3.计算工时T=L=Moj/DO工作台直径JL=久=3.14x52班“384ninJ/ZwH8工序04：铳中52后端面1 .选择刀具刀具选取硬质合
16、金端铳刀，刀片采用YG8,J0=16nn,v=30mmin,z=l2 .决定铳削用量决定铳削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ral2.5,要求不高，故可在一次走刀内铳完，则a=2.0mm决定每次进给量及切削速度根据立式铳床X52K说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fz=0.2n/齿，则IOOOvdIoOOX30rl6597rmin按机床标准选取hh,=600r/min 30mmin_dnw_16600100O-100O当,=600rmin时fm=fnw=0.2l600=120nm/nin按机床标准选取flll=118HTn/min3 .计算工时T=M=也DO一工作台直径mi
17、n 1.384 minL_Do_3.145277=7T=U8工序05：粗镇、精镇中32泮磔；孔口倒角CL5工步一：粗镇中32/X所选刀具为YT5硬质合金镶刀1 .确定切削深度询m=L3mm22 .确定进给量/根据表1.5*,f=0.02-0.18mmr按坐标键床T4240的进给量（表4.2-21）,选择/=0.12mmr3 .确定切削速度U按表L27*的计算公式确定昨CTmaxtJyv式中Cy=150,m=0.2,X1.=0.15,yv=0.2,T=60min,I=O.9X0.8X0.65=0.4681506Oo,22.Oo,5O.27o0.468m/min 47mmin100047 rmin
18、474rminD3.1431.6按坐标镶床T4240上的转速，选择=48（kmin4 .基本时间选锤刀的主偏角乙二45,则/L3un,=42mm,I2=4m,I3=Of/=0.12mmr,=48(Wmin,i=1=13+42+4+XIminaO.82Iminy30.12480工步二：精镶中32廿必所选刀具为YT5硬质合金镶刀L确定切削深度4,2 .确定进给量/根据表1.5*,f=0.02-0.18unr按坐标镶床T4240的进给量（表4.2-21）,选择/=0.09Inln/r3 .确定切削速度y按表L27”的计算公式确定v=rF式中C,200,m=0.2,xl,=0.15,yv=0.2,T=
19、60min,2000.468m / min 63mminI=O.9X0.8X0.65=0.4681/=X60o22.00,50.272IOOOv 1000 63n =D3.1432r/min 627rmin按坐标镶床T4240上的转速，选择=780rmin4 .基本时间选键刀的主偏角七二45,则/尸0.2、mm,=42mm,I2=4un,Z3=O,f=0.09mmr,=780rmin,i=1T/3 1 min 0.740min0.2+42+4+00.08780工步三：孔口倒角C1.5工序06：铳K面L选择刀具刀具选取硬质合金端铳刀，刀片采用YG8,J0=30mm,v=50mmin,z=22.决
20、定铳削用量决定铳削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3,要求不高，故可在一次走刀内铳完,则ap=2.0mm决定每次进给量及切削速度根据立式铳床X52K说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出f=二02nn齿,则1000v100050I,d万 X 30按机床标准选取匕= 600 r/mindn.兀X 30X 600 _ .-= 57mmm10001000当w=600rInin 时fm = f nw = 0.22600 = 240m rnin按机床标准选取flll = 235 nn / min3.计算工时T / + 4+4 ;=-J Mz1 =0. 5+(d-F- ) 2=l-
21、3fMz工作台的水平进给量（mmmin）fMc工作台的垂直进给量（mmmin）%一一铳削宽度（垂直于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）%一一铳削深度（平行于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d铳刀直径（mm）1 =0. 5+ (d- yd2-a )=0. 5+(30- 302 - 252 )=13. 9mm = 55mm,走刀次数i = 2TJ = + 4+2i = 513.9 + 2.02min ft0.603minf.Mz235工序07：钻、钱2x8/匕孔；钩中10x90工步一：钻孔至7. 8确定进给量根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进=531rmin给量f
22、=根据参考文献IV表4.2-13,取/=0.28mm主轴速度：主轴转速=971360min,根据参考文献IV表4.2-12,取n=545rmin故实际切削速度为U=型三=x78x545*3mmin10001000切削工时：=12mm,1=3.9mn,I2=2mn,走刀次数i=2则机动工时为t=+4+2j=12+3.9+2X2nX（）235minnwf5450.28工步二：钱中7.8孔至8廿65确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量=0.10.8山由，根据参考文献IV表4.2-13,f=03mmr主轴速度：主轴转速=97136（kmin,根据参考文献IV表4
23、.2-12,取n=960rmin故实际切削速度为v=896024mmin10001000切削工时：=12mm,1=0.1n,I2=2rrm,走刀次数i=2则机动工时为tm=+4+1i=12+l+2X2njnX0.226minnwf9600.13工步三：钩10x90工序08：钻3x中11孔确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量=0.10.81mmr,根据参考文献IV表4.2-13,取/=0.28加历”主轴速度：主轴转速=971360/7min,根据参考文献IV表4.2-12,取n=545rmin故实际切削速度为y=型匹=xx545-i9mminl0l0切削工
24、时：=12mm,1=5.5mm,I2=2mm,走刀次数i=3则机动工时为% = + j口+ 55 + 2 3min % 0 383 mi 545 0.28工序09：钻中11斜孔确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量=根据参考文献IV表4.2-13,取/=0.28加主轴速度：主轴转速=971360rmin,根据参考文献IV表4.2-12,取n=545rmin故实际切削速度为1=型出=xx545*9mminl0l0切削工时：=llmm,l=5.5mm,I2=2m,走刀次数i=l则机动工时为&=545 0.28l+2,=H+5.5+2xlninss0j21nin
25、第4章铳床夹具设计由指导老师的分配，决定设计工序06：铳K面的铳床夹具。4.1 专用夹具的提出本夹具主要用于铳K面，粗糙度为Ra6.3,精度要求一般，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，K面精度则不予考虑。4.2 定位分析选用机油泵传动轴支架中52后端面、32孔和8孔下端面定位，定位分析如下：1 .机油泵传动轴支架中52后端面作为第一定位基准，与心轴52端面相配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2 .机油泵传动轴支架中32孔作为第二定位基准，与心轴32外圆相配合限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3 .机油泵传动轴支架中8孔下端面作为第三定位基准，与六角头支承相配合限制一个
26、自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。4 .3分析计算定位误差L基准位移误差AY由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用与表示。工件以32孔在轴上定位铳K面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算y=限一-(OmaX-4nin)式中基准位移误差，
27、mmDmaX孔的最大直径，mmdmin轴的最小直径，mm=(Z)ma-dmin)=-(32.025-31.959)mm=0.033mI2I*1IIIin,22.基准不重合误差AB加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用AB表示。基准不重合误差为与二32式中b基准不重合误差，mm工件的最大外圆面积直径公差，mmb=0.025mm=0.0125mm4.4切削力而夹紧方的计算1切屑力计算查表1-2-3圆周力：Fc=902apf。MkP径向力：Fp=530ap09f75kp轴
28、向力：Fc=45apfkp其中：kp=knkrknkxsp查机床夹具手册表2-43p=(鬻)，表1-2-5Fi,n=0.4,Fpn=1.0,Ffn=0.8表1-2-6%=45。K所=1.0,=l0；Krp=1.0,4=0。,Ksp=1.0由上得：Fc=725N,Fp=459N,Ff=695N2夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由n(/+/2)=kp其中f为夹紧面上的摩擦系数，取力=A=025F=R+GG为工件自重.N=5034N+夹紧螺钉：公称直径d=10m11b材料45钢性能级数为6.8级=6100,=8x%=480MPS10螺钉疲劳极限：b_=0.32=0.32600=1%MPak极限应力幅：
29、rtlim=*=51.76MPa%许用应力幅：口=a IimKT=17 3MPa螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为=13Js=3.54取s=4得H=120MRz=2.8r满足要求2成,21.3x4xN1=5MPand；经校核：满足强度要求，夹具安全可靠总结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图，绘图，设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先，我要感谢老师对设计的指导。本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的，
30、我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是老师不厌其烦的指导，不断的点拨迷津，提供相关资料，才使设计顺利完成。老师的耐心讲解，使我如沐春风，不仅如此，老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我，在此，我向老师表示最真诚的感谢。同时，感谢同班同学的支持和帮助，使我更好的完成了课程设计。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中，在此，我想对我的父母说：你们辛苦了，我会尽最大的努力来让你们过上最幸福的日子，请相信我。最后，很感谢阅读这篇课程设计的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇课程设计。参考文献1张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京：航空工
31、业出版社，19892肖继德，陈宁平主编.机床夹具设计（第2版）.北京：机械工业出版社20053浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册（第2版）.北京：机械工业出版社，19954任嘉卉主编.公差与配合手册.北京：机械工业出版社，19935东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册.北京：冶金工业出版社，19836江南大学郑修本主编.机械制造工艺学（第二版）.北京：机械工业出版社，19997上海理工大学陆剑中，孙家宁主编.金属切削原理与刀具（第4版）.北京：机械工业出版社，2005网刘力，王冰主编.机械制图（第二版）.北京：高等教育出版社，20049陈于萍，高晓康编著.互换性与测量技术（第二版）.北京：高等教育出版社，200510张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计知道书及习题.北京：机械工业出版社，199911孟宪栋，刘彤安主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，199914江洪，郦祥林，李仲兴编著.Solidworks2006基础教程（第2版）.北京:机械工业出版社，2006
