《机械制造工艺学》课程设计说明书下载(五篇)

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《机械制造工艺学》课程设计说明书下载篇一

课程名称：题目名称：班 级：姓 名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语： 机械制造工艺学

输出轴加工工艺及夹具设计 xx级 机械设计制造及自动化 专业 x 班 xxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxx

指导老师签名：

年 月 日

目录

前言...............................................................................3

1、零件的工艺分析及生产类型的确定..................................................3 技术要求分析...................................................................3 零件的工艺分析.................................................................3...................................................................................3

2、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图..............................................3 选择毛坯.......................................................................3 毛坯尺寸的确定.................................................................4

3、选择加工方法，制定加工艺路线....................................................5 定位基准的选择.................................................................5 零件表面加工方法的选择.........................................................5 制定艺路线.....................................................................6

4、工序设计........................................................................7 选择加工设备与工艺装备.........................................................7 选择机床 根据工序选择机床..................................................7 选用夹具...................................................................7 选用刀具...................................................................8 选择量具...................................................................8 确定工序尺寸...................................................................8

5、确定切削用量及基本工时.........................................................10 切削用量。...................................................................10 基本时间......................................................................12

6、夹具设计.......................................................................12 定位方案......................................................................12 分度设计......................................................................13 切削力和夹紧力的计算..........................................................13

7、结论..........................................................................14 参考文献..........................................................................14 致 谢............................................................................15 附录..............................................................................15

输出轴加工工艺及夹具设计

摘 要：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。

关键词：制造；输出轴；加工工艺；夹具；

前言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。

本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。

零件的工艺分析及生产类型的确定

技术要求分析

题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。

零件的工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ

55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是it6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为ra3.2um,大端端面为ra3.2um,其余为ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200hbw，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

选择毛坯

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获 3

得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：

1、型材

2、锻造

3、铸造

4、焊接

5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。

毛坯尺寸的确定

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>,见表１。铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆角半径：r2；内圆角半径：r3。按表5-11，外模锻斜度5，内模锻斜度7。下图为本零件的毛坯图

图1毛坯图

fig 1 t rough map

选择加工方法，制定加工艺路线

定位基准的选择

本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选48孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

零件表面加工方法的选择

加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

基面先行原则

该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做 5

准备。

先面后孔

对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。

工序划分的确定

工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。

热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件ca6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

制定艺路线

按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工序1 粗车圆柱面φ176及端面。

工序2 粗车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序3 精车φ176外圆柱面及倒角。

工序4 半精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序5 精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序6 倒角。

工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。工序9 钻孔10³φ20。工序10 扩孔10³φ20。工序11 铰孔10³φ20。工序12 铣键槽16³10。工序13 钻斜孔2³φ8。工序15 去毛刺。工序15 终检。

工序设计

选择加工设备与工艺装备

选择机床 根据工序选择机床

（1）工序1、2、3、4和5是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的ca6140型卧式车床。

（2）工序7、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用c616a型卧式车床。

（3）工序12铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的x61w型铣床能满足加工要求。

（4）工序9、10和11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用z525。

选用夹具

本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。

选用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的yt15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而yt类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.b³h＝16³25。

选择量具

本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献[4]》相关资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0～150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0～150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50～125的内径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的外径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的内径百分表（表5-108）。

确定工序尺寸

确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：

表3外圆柱面φ176 轴段加工余量计算

tab3

工序间

工序名称

余量/mm 精车 粗车 毛坯 2 3

经济精度/mm

it10 it12 ±2

表面粗糙度ra/μm

6.3 12.5

尺寸/mm 176 179 181

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

1760.14

1790.4

1812

表4外圆柱面φ55轴段加工余量计算

tab4

工序间

工序名称

余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

it6 it10 it12

表面粗糙度ra/μm

1.6

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

57.5 60

550.019 560.120 57.50.3

602

3.2

6.3 2.5

±2

tab5

表5φ60轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

工

序

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

it6 it10 it12 ±2

1.6 3.2 6.3

62.5 65

6000.019

6100.120

2.5

62.500.30

652

表5φ65轴段加工余量计算

tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工

序

工序基本

标注工序

it6 it10 it12 ±2

tab5

1.6 3.2 6.3

67.5 70

6500.019 6600.120

2.5

67.500.30

702

表5φ75轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车 1.0 1.5

工

序

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

it6 it10

1.6 3.2

76

7500.019 7600.120

粗车 毛坯 2.5

it12 ±2

6.3

77.5 80

77.500.30

802

表5φ104内孔加工余量计算

tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.8 3.2

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.035 1040工

序 工序基本标注工序

it7 it10 ±2

3.2 6.3

103.2 99

0.140 103.20 992

表5φ80内孔加工余量计算

tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.030 8000.12 78.50工

序 工序基本标注工序

it7 it10 ±2

3.2 6.3

78.5 76 762

表5φ50内孔加工余量计算

tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.025 5000.1 48.50工

序 工序基本标注工序

it7 it10 ±2

3.2 6.3

48.5 46 462

确定切削用量及基本工时

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是确定ap、f，再确定v。本说明书选取工序1粗车外圆55mm为例确定其切削用量及基本时间。

切削用量。

本工序为粗车。已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为ca6140型卧式车

床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。

确定55mm外圆的切削用量。

所选刀具为yt15硬质合金可转位车刀，根据表5-112，由于ca6140机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸b³h=16mm³25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角012，后角06、主偏角90、,副偏角10、刃倾角s0、刀尖圆弧半径0.8mm。

（1）确定背吃刀量ap 由于粗车双边余量为2.5mm，则ap＝2.25mm。

（2）确定进给量f 根据表5-114，在粗车钢件、刀杆尺寸为16mm25mm、ap3mm、工件直径为60~100mm时，f0.5~0.9mm/r。按ca6140机床的进给量选择f0.65mm/r。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。

根据表5-55，ca6140机床进给机构允许的进给力fmax3530n。

根据表5-123，当钢材b570~670mpa、ap2.0mm、f0.75mm/r，r45，v65m/min(预计)时，进给力ff760n。

ff的修正系数为k0ff1.0，ksff1.0，kkff1.17,故实际进给力为ff7601.17n889.2n，由于fffmax，所选的f0.65mm/r可用。

（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度t60min。

（4）确定切削速度v 根据表5-120，当用yt15硬质合金车刀加工钢材时，ap2.0mm，f0.75mm/r时，切削速度v97m/min。

切削速度的修正系数为sv0.8，tv0.65，tv0.81，tv1.0，mvv1.0表2-9。则有：v970.80.650.81m/min40.9m/min 1000v100040.9nr/min203.4r/min

d64按ca6140机床的转速选择n185r/min3.08r/s,则实际切削速度v37.2m/min。

最后确定切削用量为：

ap1.25mm，f0.65mm/r，n185r/min，v37.2m/min。

基本时间

确定粗车外圆55的基本时间t 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为： 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为：

tjlll1l2ii fnfn式中：l83.4mm，l1i1

aptan(2~3)2mm，l20，f0.65mm/r，n3.08r/min，则tj83.42s43s

0.653.08其余工步切削用量及基本工时计算从略

夹具设计

本夹具是第11道工序钻28通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-l gb/t 6135.3－1996。

在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下面是夹具设计过程：

定位方案

夹具特点，工件以另一端面和键槽定位，通过轴心，用螺栓夹紧。结构简单，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用h7/g6配合。其结构图如图3所示：

图3 28夹具装配图 fig 3

26fixture assembly

分度设计

通过分度盘来实现。拧紧螺母，并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄，可将分度盘松开。此时用捏手将定位销从定位套中拔出，使分度盘连同工件一起回转180°，将定位销重新插入定位套中，即实现了分度。再将手柄转回，销紧分度盘，即可进行加工。

切削力和夹紧力的计算

本工序加工是钻削可估算其夹紧力，其为螺旋夹紧机构。实际效果可以保证可靠的卡紧。

根据公式：

`mqwk[r`tan1rztan(2)]10

mq——原动力（n²mm）wk——实际所需夹紧力

r`——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）

rz——螺纹中径之半(mm)——螺纹升角（°）

1——螺杆端部与工件间的当量摩擦角（°）

``——螺旋副的当量摩擦角（°），2cot2tan2 cos0——除螺旋机构以外的效率，其值为0.85~0.958。

参数:wk = 100

使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。结论

此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时也设计了其中一道钻孔工序的夹具。

作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。

参考文献

[1] 陈宏钧.机械加工工艺手册[m].机械工业出版社，2003 [2] 王先逵.机械制造工艺学[m].机械工业出版社，2006 [3] 徐学林.互换性与测量技术基础[m].湖南大学出版社，2005 14

[4] 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[m].化学工业出版社，2007 [5] 胡农.车工技师手册[m].机械工业出版社，2004 [6] 王光斗.机床夹具设计手册[m].上海科学技术出版社，2000 [7] 曾庆福.机械制造工艺学[m].清华大学出版社，1989 [8] 赵如福.金属机械加工工艺人员手册[m].上海科学技术出版社，2000 [9] 王启平.机床夹具设计 [m].哈尔滨工业大学出版社，1996 [10] 陈宏钧.车工实用技术[m].机械工业出版社，2004 [11] 艾兴.切削用量简明手册[m].机械工业出版社，2004

致 谢

机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中遇到了不少困难，在老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且，这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

附录

附录1：零件图 附录2：工艺卡 附录3：夹具零件图 附录4：夹具装配图

《机械制造工艺学》课程设计说明书下载篇二

机械设计制造及其自动化专业

机械制造工艺学课程设计任务书

机械制造工艺学课程设计是对本专业学生设计能力的一次综合训练，是对学生掌握、运用专业基础知识情况的考查，综合反映出学生的分析能力、计算能力、设计能力以及逻辑思维语言表达能力。

设计题目：设计 “xxx”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 生产纲领：10000件/年

设计要求：每人针对零件加工过程中的某一个或几个工步、工序制定装夹方案，可采用气动、液压、手动形式。

设计工作量：

1、夹具装配图1张（根据实际需要，a1或a2均可，手绘）绘图比例一般为1:1；

主视图应取操作者实际工作位置； 零件视为“假想体”，双点划线绘制轮廓； 夹紧机构处于夹紧状态。

2、设计说明书 1份（7～10页，手写）(1)制订简单的工艺路线（工艺规程）；

(2)本道工序（选择设计夹具的这道工序）设计。工艺参数的确定； 定位基准的选择； 定位误差分析；

切削力及夹紧力计算等。设计时间：1周 设计图纸要求：

(1)图纸规范，符合国家标准；

(2)结构设计合理、正确；

(3)结构表达正确；(4)图面清晰、整洁；(5)尺寸、配合标注完整；

(6)文字表达准确、工整。

设计说明书要求：

(1)撰写规范、条理清晰；(2)计算内容正确、完整。参考文献：

1.赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.2版.北京：机械工业出版社，1998.2.机床夹具设计集锦.北京：机械工业出版社，2010.3.哈尔滨工业大学，上海工业大学.机床夹具设计.上海：上海科学技术出版社，1980.4.王先逵.机械加工工艺手册.2版.北京：机械工业出版社，2007.5.王栋.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2010.6.李益民.机械工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7.赵长发.机械制造工艺学.3版.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社, 2013.8.机床夹具图册、机械工艺师手册、机械工程师手册、机械设计手册等相关的参考资料。

《机械制造工艺学》课程设计说明书下载篇三

上海工程技术大学课程设计论文 机械制造工艺学课程设计说明书目录

目 录

前言

一 零件的分析

（一）零件的作用

（二）零件的工艺分析

（三）零件的结构特点

（四）关键表面的技术要求分析 二 工艺规程的设计

（一）确定生产类型

（二）确定毛坯的制造形式

（三）基准的选择

（四）各表面和孔加工方法的确定

（五）工序安排的原则

（六）工序集中和分散的考虑

（七）加工设备与工艺装备的选择

（八）不同方案的分析比较

（九）加工余量。切削用量，工时定额的确定

（十）工序尺寸和公差的确定 三夹具的设计

（1）设计思想与设计方案的比较（2）定位分析与定位误差的计算 上海工程技术大学课程设计论文

（3）对刀及导引装置的设计（4）夹紧机构的设计与夹紧力的计算（5）夹具操作动作说明 四设计体会 五主要参考文献

前言

机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学和大部分专业课之后，进行了一次知识的全面的梳理和贯通，同时这个也是在毕业设计之前对于我们所学课程一次全面的复习，也是一次理论联系实践的训练，因此这次课程设计在学习中是一个很重要的环节。

就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础

由于能力有限，设计中还有很多不足之处，希望各位老师给予批评指导

一.零件的分析

（一）零件的作用

内阶梯套很少情况下单独使用，一般都与其他零件相配合，如法兰盘，上海工程技术大学课程设计论文

内阶梯套上的孔通常用来定位，根据这个零件可以设计一个夹具，进行零件的大批量的加工从而节约了时间，提高了生产效率，孔的直径为8公差要求为h8，要求比较高，因为是用轴套直接进行打孔，要考虑到钻孔镗孔铰孔等多道工艺的加工。

（二）零件的工艺分析

该零件是比较规则的圆柱形棒料零件，形状较规则，尺寸精度，形位精度要求较高，零件的主要技术要求分析如下：

（1）在该零件上打一个孔，并且整个零件长度为42，在设计专用的钻套类夹具的时候，要根据孔的大小，确定快换钻套的大小，并且根据快换钻套的大小来确定衬套的的尺寸，因为两者的间隙较小，根据零件的孔的尺寸8，确定衬套的大小，由于零件的长度42直接用车刀加工不太方便，更具三爪卡盘的行程，必须夹住足够的长度，因此可以选用毛坯的长度稍长一些，加工之后直接用割刀进行切割，然后放的余量读一些，直接进行加工到零件应该达到的尺寸，在棒料上打的两个孔的尺寸要求相差不大，应该先加工左端的直径为28的孔，然后调头夹住打完孔的一段直接打25的孔，由于大端的孔已经加工完成，因此在进行打孔的时候应该完全贯通的，两个孔的公差要求都是h7的，公差的要求较高。

（2）由于该材料是棒料，必须保证棒料在热处理加工的时候不能有松动，有砂眼，内部奥氏体不均匀等缺陷，以保证零件的强度，硬度，刚度在外力的作用下，不能发生意外事故。

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（三）零件的结构特点：

由于长度是42，宽度60，从零件的主视图来看是个长方形，孔的尺寸是8，孔上必须装上快换钻套，和衬套，并要使压板保持一定的刚度。

（四）关键表面的技术要求分析

毛坯的材料是棒料因此在加工的工程中，对于工件的表面粗糙度有一定的要求，内孔由于必须要与专门的夹具体的轴形成一定的配合关系，因此必须保证其粗糙度要小于外表面，在形成配合的过程中是一种的间隙配合，零件是大批量的生产，生产时要快速装夹，并且快速拆卸，因此这样的一种生产要求对于内孔的表面粗糙度提出了较高的要求，外表面的粗糙度是用车刀车出来的，外表面的粗糙度是3.2，直接采用粗车和半精车就可以使精度达到6.3-3.2这个精度级别，而这种方法是适合于除淬火钢之外的所有的各种金属，在车床上直接装夹进行车削，简单易行，效率提高了。

二.工艺规程设计

（一）确定生产类型

由于所生产的零件是内阶梯套，材料是ht200，可知是铸造出来的，在铸造的过程中一般采用砂型铸造，况且砂型铸造简单易行，原材料易得等优点被广泛的采用在形状比较简单的零件中，可以进行大批量的加工。

（二）确定毛坯的制造形式

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（1）毛坯的选择：由于采用的材料是ht200，可以看出是铸件，由于前面的工艺分析可知不能铸造的完全接近尺寸，必须铸造的比较长，用割刀进行切割的形式进行加工，毛坯的选择可以是75x100（2）毛坯图的说明：由于尺寸比较长可以先进行加工一下端面，把左端面加工出来，并且在左端面上打孔，加工左端面的孔至尺寸掉头夹住左端，采用一夹一顶的方式用割刀隔断工件，并且留出一定的余量，方便车出剩余的部分。

（三）基准的选择

根据零件图纸和零件的使用情况分析，知长度42的长度要求的不超过20丝，公差是±0.10，精度要求比较高，以此必须采用正确的定位才能保证，故对于基准的选这应该给予分析

（1）粗基准的选择：按照粗基准的选择要求，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，此处应该直接选择右端为第一毛基准，在加工28的孔时应保证孔壁均匀，里面的粗糙度达到1.6的要求。（2）精基准的选择：在左端面已经被车出之后，并且左端的大孔已经被打好了，掉头夹住左端面的时候，之后加工的各道工序应该以左端面为精基准，从左端面为轴向尺寸的定为精基准，这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则加工的过程中也许会出现某些基准不重合的情况，这时候需要进行尺寸链的换算。

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（四）各表面和孔加工方法的确定

表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量高要求的表面选择一套合理的加工方法，在选择时一般先根据表面粗糙度选择最最终的加工方法，由于材料已经是铸件就不用采用磨削等方法直接用粗车和半精车就行，对于精度要求it7的孔来说采用拉削，铰削，镗削，和磨削都可以，对于内阶梯套而言，直接进行钻孔和扩孔即可，对于直径为8竖直打下的孔可以采用钻，镗，铰等方法。

（五）工序安排的原则

机械的零件加工一般要经历切削加工，热处理，和辅助工序，因此在加工的时候要全面考虑切削工序安排的总的原则是前面的工序为后面的工序创造条件，做好基准准备，对于铸件为毛坯的内阶梯套设计的毛坯尺寸为100x75，粗加工之后由于加工余量大所受的夹紧力切削力也大，也许会引起变形，所以需要划分加工阶段逐步恢复和修正变形逐步提高表面的质量，并且也要遵循先面后孔的原则，在加工毛坯的时候夹住零件的右端面，车出左端面，进行加工28的孔，加工至尺寸掉头之后以左端面为基准进行加工若加工好平面，就能以左端面进行加工保证了右端面的平行度和和同轴度的要求。

（六）工序集中和分散的考虑

一般情况下，单件小批量只能采用工序集中，而大批量生产则可以集中，也可以分散，个表面加工方法确定之后，应该考虑 上海工程技术大学课程设计论文

哪些表面的合适在一道工序中完成，那些应该在分散的不同的工序从而确定零件加工的工艺过程的工序总数及内容。

（七）加工设备与工艺装备的选择

总的原则是根据生产类型和加工要求，使所选择的工艺装备既能保证加工质量，有经济合理，就内阶梯套而言，因为是铸件可以采用大批量的生产加工，直接用车床进行外圆内孔的加工，然后在打上面孔时候可以直接做一个夹具，用于快速的打孔生产，在打孔的时候尽量的快速装夹，打孔从而节约了时间。

（八）不同方案的分析比较

（1）工艺路线的拟定

为了保证达到零件的几何形状，尺寸精度位置精度及各项技术要求，必须要拟定合理的工艺路线

这样的零件根据生产纲领是成批的生产，所以采用专门设计的工夹量具，并要考虑工序集中，提高生产效率，是成本下降。

工艺路线方案

（一）精铸，退火 工序：

1，钻左端孔挂左端面 2，拉孔 3，车左端面

4，掉头夹住左端车右端面 5，割刀割掉

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6，打孔 7，精车右端面 工艺路线方案

（二）精铸，退火 工序： 1铣左端面

2钻。扩倒角铰出28h7孔 3夹住左端面车右端面 4割刀割掉 5打孔 6精车右端面

两个工艺方案的比较与分析：

两个工序方案除了前三道有些不同外，后面的工序都是相同的，前三道工序都是为了获得精基准。方案一是用车削的方法，在车端面的时候同时将孔一并完成，这样很好的保证了孔和端面的垂直度，方案二是直接铣两个端面，然后再钻床上直接加工出孔，因为两个端面一次性铣出，可以有较好的平行度，然后用端面定位，用滑柱钻模的钻套定中心，用钻模板直接压紧也能得到较好的孔与端面的垂直度，后面的工序以及孔和端面的定位，故基准是重合的，两方案在这点上是相同的。

（九）加工余量。切削用量，工时定额的确定

已知零件的尺寸，长度为42直径为60，但是毛坯的尺寸不能 上海工程技术大学课程设计论文

多出几毫米，因为这个零件在车床上根本装夹不住，因此毛坯的尺寸可以选的稍微多一些可以用一个割刀割除的多余尺寸来保证零件在车床上的加工的刚度要求。1.直径60的端面的加工

两端面的加工由车削来完成，工序余量为2mm由查表可得：n=800r/min则相应的切削速度为： v=πdn/1000=πx60x800/1000=150.80m/min 外圆的加工也是由车削完成的直接进行精加工车到外圆的尺寸60，加工的长度应该是50mm 打孔直径28h7 采用直径为24mm的高速钢钻头进行打孔尺寸由于没有公差尽量的先是长度短一些如19.5mm，然后进行用车刀进行镗孔，可以镗孔至尺寸27.8mm，找一个扩孔钻的直径为27.8mm的扩孔的钻头，然后进行一下粗铰可以由27.8铰到27.94，最后进行精铰至尺寸28h7，尺寸可以有钻头的长度来保证，查表得取进给量f=0.3mm/r按机床的实际转速取n=200r/min则实际的切削速度为

v=πdn/1000=3.14x28x200/1000=17.584m/min

掉头之后，夹住工件的长度为40mm，直接进行打右端面的孔，因为右端面的孔的直径是25，可以采用第一次钻头的直径为22mm，然后用车刀进行镗孔至24.8，进行粗铰至尺寸 上海工程技术大学课程设计论文

24.94mm，（十）工序尺寸和公差的确定 三.夹具体的设计

夹具体的设计应该根据加工的需要，原则上夹具的设计更具零件工艺设计中所规定的原则和要求来进行，比如工序名称，加工技术要求，机床型号前后的工序关系，基准定位夹紧部位。同时加工的零件数等。

夹具设计步骤如下：

（1）设计思想与设计方案的比较

对于内阶梯套上面主要有一个孔，如何打这个孔，可以专门的做一个夹具，用一个专门的夹具体放在钻床上可以直接打孔根据这个设计思想可以设计出一个专门的夹具，把工件放在轴上用螺母直接拧紧定位，直接打孔即可

（2）定位分析和定位误差的计算

在制定工艺规程的时候，定位基准的正确选择对保证零件的尺寸精度和相互位置的精度要求，也会对零件各表面的加工安排都有很大的影响，定位就是使工件的自由度被限制了，一般情况下要进行六点定位原则用合理支撑的六点限制工件的六个自由度使工件在夹具中位置完全确定，对于内阶梯套而言直径为28的孔和夹具体上的芯轴的配合应该是间隙配合，这样可以方便拆卸，当零件放上芯轴上左端面和台阶面必须重合而且紧紧的靠在台阶轴的右侧面，注意右侧面台阶不可太高，否则会形 上海工程技术大学课程设计论文

成过定位，必须要小于阶梯套的直径60，当内阶梯套被套在芯轴上时候，把开口垫圈套在轴上，是左侧面和阶梯套的右侧面紧靠，防止松动，然后旋紧螺母压紧开口垫圈使内阶梯套轴向被完全固定零件依靠夹具体上的芯轴前后也被固定。对刀及导引装置的设计两端面的加工由车削来完成，工序余量为2mm由查表可得：n=800r/min则相应的切削速度为： v=πdn/1000=πx60x800/1000=150.80m/min 外圆的加工也是由车削完成的直接进行精加工车到外圆的尺寸60，加工的长度应该是50mm 打孔直径28h7 采用直径为24mm的高速钢钻头进行打孔尺寸由于没有公差尽量的先是长度短一些如19.5mm，然后进行用车刀进行镗孔，可以镗孔至尺寸27.8mm，找一个扩孔钻的直径为27.8mm的扩孔的钻头，然后进行一下粗铰可以由27.8铰到27.94，最后进行精铰至尺寸28h7，尺寸可以有钻头的长度来保证，查表得取进给量f=0.3mm/r按机床的实际转速取n=200r/min则实际的切削速度为

v=πdn/1000=3.14x28x200/1000=17.584m/min掉头之后，夹住工件的长度为40mm，直接进行打右端面的孔，因为右端面的孔的直径是25，可以采用第一次钻头的直径为22mm，然后用车刀进行镗孔至24.8，进行粗铰至尺寸24.94mm，夹具体的设计应该根据加工的需要，原则上夹具的设计更具零件工艺 上海工程技术大学课程设计论文

设计中所规定的原则和要求来进行，比如工序名称，加工技术要求，机床型号前后的工序关系，基准定位夹紧部位。同时加工的零件数等

对于内阶梯套上面主要有一个孔，如何打这个孔，可以专门的做一个夹具，用一个专门的夹具体放在钻床上可以直接打孔根据这个设计思想可以设计出一个专门的夹具，把工件放在轴上用螺母直接拧紧定位，直接打孔即可

在制定工艺规程的时候，定位基准的正确选择对保证零件的尺寸精度和相互位置的精度要求，也会对零件各表面的加工安排都有很大的影响，定位就是使工件的自由度被限制了，一般情况下要进行六点定位原则用合理支撑的六点限制工件的六个自由度使工件在夹具中位置完全确定，对于内阶梯套而言直径为28的孔和夹具体上的芯轴的配合应该是间隙配合，这样可以方便拆卸，当零件放上芯轴上左端面和台阶面必须重合而且紧紧的靠在台阶轴的右侧面，注意右侧面台阶不可太高，否则会形成过定位，必须要小于阶梯套的直径60，当内阶梯套被套在芯轴上时候，把开口垫圈套在轴上，是左侧面和阶梯套的右侧面紧靠，防止松动，然后旋紧螺母压紧开口垫圈使内阶梯套轴向被完全固定零件依靠夹具体上的芯轴前后也被固定。（3）对刀及导引装置的设计

（4）当内阶梯套在夹具体的芯轴上被固定的时候，自由度被限制了，这时候可以考虑到应该对零件的打孔的设计，孔的直径为8，必须要安放一个衬套，一个快换钻套，上海工程技术大学课程设计论文

这两个的尺寸要设计准确，快换钻套的长度应该伸出的长一些，快换钻套的底端到工件的上表面的尺寸应该是小于5的，不能太短，不能让快换钻套和压板相平齐，这样间隙太大，当钻孔刀竖直打下去时直接碰到刚性工件，由于伸出的长度太长，可能会钻偏，从而造成工件的报废，下端面的距离和工件也不可太近，太近虽然具有良好的导向作用由于间隙太小零件的排屑不能及时排出，钻头会过热，因此会损伤钻头，并且产生的热应力会使工件发生变形，然后热胀冷缩，使孔加工的尺寸精度达不到要求，况且这个孔的加工精度要求比较高，当内阶梯套在夹具体的芯轴上被固定的时候，自由度被限制了，这时候可以考虑到应该对零件的打孔的设计，孔的直径为8，必须要安放一个衬套，一个快换钻套，这两个的尺寸要设计准确，快换钻套的长度应该伸出的长一些，快换钻套的底端到工件的上表面的尺寸应该是小于5的，不能太短，不能让快换钻套和压板相平齐，这样间隙太大，当钻孔刀竖直打下去时直接碰到刚性工件，由于伸出的长度太长，可能会钻偏，从而造成工件的报废，下端面的距离和工件也不可太近，太近虽然具有良好的导向作用由于间隙太小零件的排屑不能及时排出，钻头会过热，因此会损伤钻头，并且产生的热应力会使工件发生变形，然后热胀冷缩，使孔加工的尺寸精度达不到要求，况且这 上海工程技术大学课程设计论文

个孔的加工精度要求比较高，因此对刀原件的安装和定位就显得比较重要。

（5）夹紧机构的设计与夹紧力的计算

工件在夹具体上在夹紧的过程中应该保持工件在定位时已经获得了正确了位置，夹紧力是由大小，方向，作用点来确定就内阶梯套而言孔和芯轴必须垂直，所以应该以工件的左端面作为定位基准，并且夹紧力的方向也会垂直，较容易保证质量，夹紧力操作的公式为

q=fl/(r`×tanψ+rxtan(ψ+α))r`螺杆的下端与工件接触的当量摩擦半径 r螺旋作用中径之半 α螺旋升角

螺杆下端与工件的摩擦角 螺杆与螺母的摩擦角

（五）夹具操作动作说明

因为零件是内阶梯套，并且生产是大批量生产因此如何的进行快速高效的进行打孔，是首先要解决的，在快速高效的同时如何保证孔与轴线的垂直度要求，所做的夹具体为钻床专用夹具，把工件放上直接进行快速的定位，夹紧，定位的时候不可出现过定位，把工件放上夹具体的芯轴上面，使左端面与台阶面的相重合，调整两个平面的平行度，左端面定位好之后，在右端面处放置一个开口垫圈是开口垫圈的左端面和和工件的额右端 上海工程技术大学课程设计论文

面相重合，保证平行度和垂直度等要求在开口垫圈的右侧放置上一个直径大于开口垫圈的直径螺母，通过和螺纹的拧紧，固定了开口垫圈的位置，也使零件的位置也被固定了当零件的自由度被确定的时候，直接可以在零件上打孔。四．设计体会

通过这次课程设计，我进一步地理解了所学的理论知识及具体运用这些知识通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关夹具设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我 上海工程技术大学课程设计论文

很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

通过这次课程设计，自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体会，学会了查图表，资料手册等工具书，通过实例对工艺编程和切削用量的选择计算等做了一次练习。

总之，通过这次课程设计使我获益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础，在此衷心感谢各位老师的帮助和指导。五 主要参考文献

1刘力主编。机械制图。北京：高等教育出版社，2008 2左晓明主编。机械制图。上海：同济大学出版社，2009 3刘守勇主编。机械制造工艺与机床夹具。北京：机械工业出版社，1997 上海工程技术大学课程设计论文

4赵志修主编。机械制造工艺学。北京：机械工业出版社1985 5哈尔滨工业大学，上海工业大学主编，圆柱齿轮加工（第二版）上海：上海科学技术版社

6王启平主编，机械制造工艺学，哈尔滨：哈尔滨工业大学出17 版社，1980 7林其骏主编，机床数控系统，北京：中国科学技术出版社，1991

《机械制造工艺学》课程设计说明书下载篇四

机械制造工艺学 课程设计说明书

设计题目： 定位销零件机械加工工艺规程设计 学 生： 张新民 学 号： 机电工程学院

班 级： 机械设计09-3 指导教师： 付 敏 副教授 目 录 1 零件的分析………………………………………………………………………………… 1 1.1零件结构工艺性分析………………………………………………………………………1 1.2 零件的技术要求分析………………………………………………………………………1 2 毛坯的选择……… …………………………………………… 2 2.1 毛坯种类的选择……………………………………………………………………………2 2.2毛坯制造方法的选择…………………………………………………………………… …2 2.3毛坯形状及尺寸的确定 …………………………………………………… …2 3 工艺路线的拟定… …………………………………………… 2 3.1 定位基准的选择……………………………………………………………………………2 3.2零件表面加工方案的选择……………………………………………………………… …2 3.3加工顺序的安排 … ………………………………………………… …2 3.3.1加工阶段的划分 … ………………………………………………… …2 3.3.2机械加工顺序的安排 … ………………………………………………… …2 3.3.3热处理工序的安排 … ………………………………………………… …2 3.3.4辅助工序的安排 … ………………………………………………… …2 4 工序设计… …………………………………………… 2 4.1 机床和工艺装备的选择……………………………………………………………………2 4.2工序设计 ……………………………………………………………… …2

… … … … 结论……………………………………………………………………………………………4 参考文献

1零件的分析

1.1零件的结构工艺性分析

该零件的加工表面有：c、i 表面，e、g 端面；c、i 表面的表面粗糙度要求为ra=1.6其余表面的表面粗糙度要求为ra=12.5。g、e 端面与基准a 的垂直度要求为0.02，φ18的中心线与基准a 的同轴度要求为φ0.02。退刀槽用普通3mm 切槽刀。1.2零件技术要求分析

该定位销在工作时外圆表面需要承受冲击载荷，为增强耐磨性需淬火处理，处理后硬度为55-60hrc，所有尖角倒钝，表面要防锈处理。由于在使用过程中要反复装夹工件，所以要求定位销轴应具有较好的耐磨性，因此选用t10a。

2毛坯的选择 2.1毛坯种类的选择

定位销在定位时需要承受载荷，所以要求销具有较高的强度和抗冲击力跟耐磨性，力学性能要求较高，所以选择锻件。

2.2毛坯制造方法的选择

该零件的形状简单，且为单件小批量生产，考虑到经济性因素，采用自 由锻。

2.3毛坯形状及尺寸的确定

查机械工艺手册可知：长度尺寸为30+2 ×3mm ﹙粗车﹚，直径尺寸以最大的为准来确定，30+4﹙粗车﹚。

由于该定位销的形状较简单，所以毛坯的形状如下图所示 3工艺路线的拟定 3.1定位基准的选择

合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该销轴的几个主要配合表面对基准轴线有垂直度要求，它又是实心轴，所以选择两端面及中心孔位基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用毛坯的外圆。

3.2零件表面加工方案的选择

由于该销轴主要表面的ra 值为1.6，故φ

18、φ20的外圆表面加工方案为粗车→半精车、精车→磨削。其余表面粗糙度要求不高，粗车就能达到要求在加工过程中两端面需钻孔。

3.3加工顺序的安排 3.3.1加工阶段的划分

该销轴的加工可划分为三个阶段：粗车（粗车外圆、钻中心孔等），半精车、精车（主要的外圆配合表面），磨削（表面粗糙度要求较高的2处外圆）。

3.3.2机械加工顺序的安排

《机械制造工艺学》课程设计说明书下载篇五

《机械制造工艺学》课程设计说明书题目:ca6140车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计

学院:工学院 姓名: 学号: 班级:机制104班 指导教师:杨卫平二o一二年十二月 目录(自动生成的目录参考 绪论........................................................................................................................-11.2 超声加工相关技术概述..................................................................................-11.2.3 旋转超声加工技术................................................错误!未定义书签。1.3 超声加工技术的国内外研究现状........................................错误!未定义书签。

1.3.1 超声振动切削的研究进展....................................错误!未定义书签。1.3.2 超声复合加工的研究进展....................................错误!未定义书签。1.3.3 超声表面光整加工的研究进展............................错误!未定义书签。1.3.4 旋转超声加工的研究进展....................................错误!未定义书签。1.4 课题研究依据及本文所做的工作........................................错误!未定义书签。旋转超声磨削及其加工机理分析........................................................................-42.2 传统磨削中的材料去除机理................................................错误!未定义书签。

2.2.1 塑性材料的去除机理............................................错误!未定义书签。2.2.2 脆性材料的去除机理............................................错误!未定义书签。2.3 超声加工的材料去除机理....................................................错误!未定义书签。

2.3.1 传统超声加工中的材料去除机理........................错误!未定义书签。2.3.2 旋转超声加工中的材料去除机理........................错误!未定义书签。2.4 旋转超声磨削的材料去除机理............................................错误!未定义书签。

2.5 本章小结................................................................................错误!未定义书签。总结..........................................................................................错误!未定义书签。

参考文献........................................................................................错误!未定义书签。

致谢................................................................................................错误!未定义书签。

i 1 课程设计任务及要求 1.1 课程设计任务

机械制造工艺学课程设计要求学生在完成机械制造工艺学理论知识学习、进行了生产实习后,通过课程设计实践性教学环节,获得综合运用所学知识进行工艺规程及工艺装备设计的基本能力。主要锻炼学生能理论联系实际,正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量;根据保证工序质量要求,结合工程背景,提出工装设计任务并完成符合生产实际的工装设计;学会使用手册及图表资料,并掌握与本设计有关的各种资料的引用和标注。

本次课程设计任务: 某机床厂年生产ca6140车床5000台,请完成该车床上,零件号为831004、毛坯为铸件、材料为zg45法兰盘的工艺规程设计及满足相应工序要求的夹具设计。零件技术要求如下图所示。

图1 ca6140车床法兰盘零件图 企业年生产纲领

⑴ca6140车床生产纲领为5000台/年,每台产品831004法兰盘数量1件;⑵831004法兰盘备品率为2%,废品率为0.4%。企业现有生产条件

⑴毛坯为外协件,生产条件可根据需要确定;⑵现可供选用的加工设备有: •车床:ca6140、c3163、c5140 •铣床:x5030a、x6132、x2010-30 •刨床:b6050、bc6063、b2010

•磨床:m1432、m2120、m7140、mt1040a •镗床:tx619t、tx6210、tpx6111b、tk4163 •钻床:z525、zx50、z3050、z4116 1.2 课程设计要求

学生必须按机械制造工艺学课程设计指导书要求,完成以下课程设计任务,主要包括以下几个部分: [1] 零件图一张

[2] 机械加工工艺卡片一套

[3] 课程设计说明书(不少于2000字一份 [4] 一人一个资料袋 附图:零件实物图

图2 ca6140车床831004法兰盘2 零件技术要求及其结构工艺性分析 2.1 零件技术要求

从设计任务中给定的零件图可知,该零件尺寸精度中,最高精度等级为it6、最低精度为未注公差;形状精度均为未注公差;位置精度要求两侧平面相对φ20mm内孔轴心线端面跳动公差0.03mm、其余各几何要素间相互之间位置精度均为未注公差;各加工表面的表面粗糙度值(ra最大6.3微米、最小值0.4微米;毛坯采用zg45钢材料铸造而成;其形状是由简单的回转面、平面组合而成,几何特征如下图所示。其主要是在进给机构中起到连接件的作用。

图2 ca6140车床831004法兰盘三维图 2.2 零件的结构工艺性分析 2.2.1 传统超声加工技术

ca6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 超声加工方法是近40 年来逐步发展的一种新型加工方法，它不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆性金属材料，而且适合于半导体和不导电的非金属硬脆材料（如半导体硅片、玻璃、陶瓷

以及金属基碳化硅复合材料等）的精密加工和成形加工[1, 7, 8]。在难加工材料 和精密加工中，超声波加工方法具有普通加工无法比拟的工艺效果，具有广泛的应用范 围[1, 15]。1.传统超声加工的原理 传统超声加工是利用工件做超声振动，并沿工具头振动方向施加一定压力，通过液 体磨料来加工材料。如图 1-1 所示，其原理为：加工时，超声波发生器通过换能器产生 超声频振动，该振动振幅（约有 5μm）一般比较小，不能满足需求，需用变幅杆将换能 器的振动振幅放大后（振幅为 20~30μm），再传给工具。换能器 超声波发生器 超声振动 加压 工具 磨料喷嘴 工 件 变幅杆 磨料 工件 图 1-1 超声加工示意图 由于工具与工件间充满了液体（水或煤油）与磨料（如氧化铝或碳化硅等）混合的 悬浮液，且工具以很小的压力压在工件上。工作液中悬浮的磨粒在工具的超声振动下以 高速不断冲击工件加工表面，使该表面受到很大的压强而产生材料的变形，当应力超过 其强度极限时，材料将发生破坏而成粉末状去除。同时由于悬浮工作液的扰动，促使磨 料以高速抛磨工件的加工表面。此外，悬浮工作液受工具端部的超声振动而产生的“空 化”现象在工件表面形成液体空腔，促使液体渗入被加工材料的缝隙处，而空腔的瞬时 闭合又引起强烈的液压冲击，加快了工件材料的机械破除作用，并有利于加工区域磨料 悬浮液的均匀搅拌和磨蚀产物的排除。磨料悬浮液的循环流动使磨料不断更新，并带走 被粉碎下来的材料微粒，工具逐渐渗入到材料中，工具形状便复现在工件上。因此，超 声加工是磨粒在超声振动下的机械冲击和抛磨作用与超声空化作用的综合结果，其中磨 料的连续冲击和抛磨起着主要作用。2.传统超声加工的特点 由超声加工的原理和过程可以看出，超声加工具有如下特点：-2-ca6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 1 由于超声加工是靠磨料及液体分子的不断冲击和空化作用来进行加工的，因此 适合加工各种硬脆材料，如玻璃、陶瓷、宝石、半导体等，尤其是电加工难以加工的导 电性能差的材料。2 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削 力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤。加工精度高，尺寸精度可达 0.01~0.02mm，表面粗糙度也较低，可以达到 ra0.63~0.08um，很适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。3 工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的 相对运动，便可加工各种复杂的型腔和型面。一般超声加工

机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。4 虽然超声加工的面积不大，且工具头磨损较大，加工效率相对较低。但可以与 其它多种加工方法结合应用，如超声电火花加工和超声电解加工等。3.传统超声加工的应用 超声加工与其它加工方法相结合，逐渐发展成了多种多样的超声加工方法和方式，在生产中获得了广泛的应用。其主要应用范围如下表 1-1。随着超声加工研究的不断深 入，其应用范围还将继续扩大。表 1-1 超声加工的应用范围 超声切削加工 超声材料去除加工 超声磨削加工 磨料冲击加工 超声表面光整加工 超声车削、超声钻削、超声镗削、超声插齿、超 声滚齿、超声攻丝、超声刨削、超声振动铰孔 超声修整砂轮、超声磨削、超声磨齿 超声打孔、超声切割、超声套料、超声雕刻 超声抛光、超声珩磨、超声砂带抛光、超声压光、超声珩齿 超声焊接、超声电镀、超声清洗、超声处理 超声焊接和其它应用 超声塑性加工 超声拉丝、超声拉管、超声冲裁、超声轧制、超 声弯管、超声挤压、超声铆墩 超声复合加工 超声电火花复合加工、超声电解复合加工-3-ca6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 2 旋转超声磨削及其加工机理分析 2.1 旋转超声磨削的原理 旋转超声磨削的加工原理如图 2-1 所示，其中，压电陶瓷换能器用于将从外部接入 的高频电振荡信号（由 220v 或 380v 的交流电经超声波发生器转换而成）转换为超声 频机械振动；由于压电陶瓷换能器产生的振幅较小（大约有 5μm），一般不能满足需求，需用变幅杆将换能器的振动振幅放大后（振幅为 20～30μm）再传至磨削工具，磨削工 具在由电机驱动做旋转运-4-ca6140 车床法兰盘机械加工工艺规程及夹具设计 参 考 文 献 [1] 赵家齐.机械制造技术基础课程设计指导书(第 2 版.北京:机械工业出版社 [2] 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社 [3] 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社 [4] 张进生、房晓东.机械工程专业课程设计指导.北京：机械工业出版社 [5] 李旦.机械制造技术基础课程设计机床夹具专用图册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 [6] 王绍俊.机械制造工艺设计手册，北京：机械工业出版社，1992.-5-