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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“左臂殼體”零件的機(jī)械
加工工藝規(guī)程及工藝裝備
設(shè) 計(jì) 者：
班級(jí)學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師：
江南大學(xué)
2010年7月8日
江南大學(xué)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)“左臂殼體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及相關(guān)工序的專用夾具
內(nèi)容：1.被加工零件零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3.機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張
（機(jī)械加工工序卡片 1套）
4.夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張
5.主要零件圖 1張
6.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份
原始資料：零件圖樣，Q=4000臺(tái)/年，n=1件/臺(tái),每日一班
班 級(jí) 學(xué) 號(hào)：
學(xué) 生：
指 導(dǎo) 老 師：
系（教研室） 主任：
2010年7月8日
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜和運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立的分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，希望各位老師多加指教。
一． 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型確定
1．零件的作用
題目所給的零件是左臂殼體，是壓縮機(jī)等有關(guān)機(jī)械的一個(gè)重要零件，對(duì)中間部分加工要求低，對(duì)兩端的加工精度要求比較高，尤其是左右端面有端面跳動(dòng)要求，及的孔加工精度要求高，徑向跳動(dòng)有要求，右端和有同軸度要求，端面及外圓還有粗糙度要求，加工有困難。
2.零件工藝分析
通過對(duì)該零件的重新繪制，知道原圖樣的視圖基本正確，完整尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。但左右兩端的加工精度較高。要進(jìn)行精加工才能達(dá)到要求。
該零件屬于軸類回轉(zhuǎn)體零件，它的中間部分是直接鑄造出來(lái)的，無(wú)需加工。精加工可以保證跳動(dòng)及粗糙度要求，在車床上一次裝夾同時(shí)車外圓及鏜內(nèi)孔可以保證同軸度要求，左右兩組的孔在鉆床上用鉆套加工保證位置度，和的孔，精度要求高，需要鉆加工后鉸，位置可以采用專用鉆套來(lái)保證。
3.零件的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=4000臺(tái)/年，n=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和廢品率β分別取10%和1%。代入公式N=Qn(1+α)(1+β)得該零件生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=40001（1+10%）（1+1%）=4444件/年
生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。
零件圖
二． 選擇毛坯及熱處理、確定毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖
1）選擇毛坯及毛坯熱處理
由于零件的材料為HT200，并且零件結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，因此采用鑄造。從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
毛坯的熱處理：灰鑄鐵（HT200）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對(duì)基體的割裂作用大，引起應(yīng)力集中也大；因此，使石墨片得到細(xì)化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶?，來(lái)消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。
2）確定機(jī)械加工余量、毛坯尺寸
由《鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量（摘自GB/T 6414-1999）》確定：
1．求最大輪廓尺寸
由零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長(zhǎng)243mm，寬115mm，高155mm，故最大輪廓尺寸為243mm。
2．選取公差等級(jí)IT
查表得，鑄造方法按金屬型鑄造、鑄件材料按灰鑄鐵，得公差I(lǐng)T范圍8-10級(jí)，取為9級(jí)。
3．求鑄件尺寸公差
根據(jù)加工面的基本尺寸及鑄件公差等級(jí)IT，查表得，公差相對(duì)基本尺寸對(duì)稱分布。
4．求機(jī)械加工余量等級(jí)
查表得，鑄造方法按機(jī)械造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍D-F級(jí)，取為E級(jí)。
5．求RAM
對(duì)所有加工表面取同一數(shù)值，查表得，最大輪廓尺寸為243mm，機(jī)械加工等級(jí)為E級(jí)，得RAM為1.4mm。
6．求毛坯尺寸
外圓及外圓臺(tái)階較小宜不鑄出。
兩組，孔，孔鉸小，鑄成實(shí)心。
的孔屬內(nèi)腔加工，得
R=F-2RAM-CT/2=52-2.8-2.8/2=47.8mm 為了鑄造簡(jiǎn)單，與的孔鑄成一樣大小，故取直徑為mm.
長(zhǎng)度方向?yàn)榱髓T造方便，不再鑄造臺(tái)階，故長(zhǎng)度方向取為243mm.
3）確定毛坯尺寸
綜上所述，確定毛坯尺寸見表1-1
表1-1 左臂殼體毛坯（鑄件）尺寸
零件尺寸
單面加工余量
鑄件尺寸
（最?。?
（最?。?
4）設(shè)計(jì)毛坯圖
毛坯圖
三．選擇加工方法，制定工藝路線
1.定位基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的柱狀零件，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選孔和右端面為精基準(zhǔn)。
以左端面作為粗基準(zhǔn)。
2．零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓，內(nèi)孔，端面，鉆孔等，材料為HT200。以公差等級(jí)和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：
（1）mm外圓面，公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為Ra6.3um，徑向跳動(dòng)公差為0.04mm,需要粗車，半精車，精車。
（2）mm的內(nèi)孔，公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為Ra6.3um，需要粗鏜，半精鏜，精鏜。
（3）右端面的表面粗糙度為Ra6.3um，端面跳動(dòng)公差為0.05mm，需要粗車，半精車，精車。
（4）mm外圓面，公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度為Ra6.3um，徑向跳動(dòng)公差為0.04mm，需要粗車，半精車，精車。
（5）左端面的表面粗糙度為Ra6.3um，端面跳動(dòng)公差為0.05mm，需要粗車，半精車，精車。
（6）左右1mm的臺(tái)階，未注尺寸公差，公差等級(jí)按IT14，表面粗糙度為Ra25um，粗車即可。
（7）兩組的孔，未注尺寸公差，公差等級(jí)按IT14，表面粗糙度為Ra25um，鉆即可。
（8）的孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度為Ra3.2um，的孔公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為Ra3.2um，需要鉆，鉸。
3．制訂工藝路線
工序1：粗車mm外圓面，右端面，左邊1mm臺(tái)階，倒角，粗鏜mm的內(nèi)孔
工序2：粗車mm外圓面，左端面，右邊1mm臺(tái)階，倒角
工序3：半精車mm外圓面，右端面， 倒角，半精鏜mm的內(nèi)孔，精車mm外圓面，右端面， 倒角，精鏜mm的內(nèi)孔
工序4：半精車mm外圓面，右端面， 倒角，精車mm外圓面，右端面， 倒角
工序5：鉆右端的孔，的孔，鉸的孔
工序6：鉆左端的孔，的孔，鉸的孔
工序7：去毛刺
工序8：終檢
四．工序設(shè)計(jì)
一）選擇加工設(shè)備與工藝裝備
1． 選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床
（1）工序1，2，3，4，5，6是粗車，半精車和精車，選用臥式車床能滿足要求。選用CA6140即可。
（2）工序1，3，4中的粗鏜，半精鏜和精鏜，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。
（3）工序7，8加工孔，可采用專用的鉆套和夾具在搖臂鉆床上加工，故選Z3025搖臂鉆床。
2．選擇夾具
本零件車及鉆等工序需要專用夾具。
3．選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。
（1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鑄鐵零件采用YG類硬質(zhì)合金，粗加工用YG8，半精加工用YG3，精加工用YG3X。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位車刀。
（2）的孔選用莫氏錐柄麻花鉆（GB/T1438.1—1996），一次鉆出，，的孔先用莫氏錐柄麻花鉆（GB/T1438.1—1996）鉆出，再用的錐柄機(jī)用鉸刀鉸孔。（GB/T1133—1984）
4．選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀的特點(diǎn)，參考本書有關(guān)資料，選擇如下。
外圓采用測(cè)量讀數(shù)值為0.01mm的千分尺、槽和凸塊的測(cè)量采用讀書值為0.02的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量?？讖讲捎?0～100mm的內(nèi)徑千分尺即可（機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 主編 尹成湖 P161 表4.46）。
二）確定工序尺寸
1．參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-59和參考文獻(xiàn)[15]《互換性與技術(shù)測(cè)量》表1-8，可以查得：
外圓：
粗車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
內(nèi)孔：
粗鏜的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精鏜的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精鏜的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
右端面：
粗車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精車的精度等級(jí)：，表面粗糙度，尺寸偏差是
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
外圓
1.9
2.0
1.1
Ra12.5
Ra3.2
Ra1.6
內(nèi)孔
5
1.7
0.3
Ra12.5
Ra3.2
Ra1.6
右端面
3.7
1.3
1.0
Ra12.5
Ra3.2
Ra1.6
的孔:
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
鉆
鉸
鉆
鉸
鉆
鉸
的孔
8
0.2
Ra12.5
Ra3.2
五、確定切削用量及基本時(shí)間
（1）切削用量的確定 工序7的切削用量的確定
切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度。確定順序是先確定、，再確定。
1．半精加工 外圓：
1）確定背吃刀量 ，半精車雙邊余量為2，顯然為單邊余量，
2）確定進(jìn)給量，查表5-116，在刀杠尺寸為，粗糙度Ra3.2時(shí)，半精車取
3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量為取為0.7，轉(zhuǎn)位車刀耐用度。
4）確定切削速度 根據(jù)表5-121 鑄件硬度在，，，切削速度。
切削速度的修正系數(shù)為，，，，，，
故，
按CA6140車床的轉(zhuǎn)速（表5-56），選擇，則實(shí)際切削速度
2．精加工外圓：
1）確定背吃刀量 ，精車雙邊余量為1.1，顯然為單邊余量，
2）確定進(jìn)給量，查表5-116，在刀杠尺寸為，粗糙度Ra1.6時(shí)，精車取
3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量為取為0.7，轉(zhuǎn)位車刀耐用度。
4）確定切削速度 根據(jù)表5-121 鑄件硬度在，，，切削速度。
切削速度的修正系數(shù)為，，，，，，
故，
按CA6140車床的轉(zhuǎn)速（表5-56），選擇，則實(shí)際切削速度
3. 加工右端面
1）確定背吃刀量 ，精車單邊余量為1.0，顯然為單邊余量，
2）確定進(jìn)給量，查表5-114，在刀杠尺寸為，粗糙度Ra1.6時(shí)，精車取
3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量為取為0.7，轉(zhuǎn)位車刀耐用度。
4）確定切削速度 根據(jù)表5-121 鑄件硬度在，，，切削速度。
切削速度的修正系數(shù)為，，，，，，
故，
按CA6140車床的轉(zhuǎn)速（表5-56），選擇，則實(shí)際切削速度
（2）基本時(shí)間 工序7基本時(shí)間的確定
1.半精車時(shí)間。根據(jù)表2-24，車外圓基本時(shí)間為，， ，，，，，，
取為9s。
2.精車。根據(jù)表2-24，車外圓基本時(shí)間為，，， ，，，，，，
取為9s。
3.半精鏜 內(nèi)孔時(shí)間。選鏜刀的主偏角，半精鏜基本時(shí)間為，， ，，，，，，
4. 精鏜 內(nèi)孔時(shí)間。選鏜刀的主偏角，精鏜基本時(shí)間為，， ，，，，，，
取為10s。
5. 半精車右端面時(shí)間。根據(jù)表2-24，車端面基本時(shí)間為，，， ，，，，，，
6．精車右端面時(shí)間。根據(jù)表2-24，車端面基本時(shí)間為，，， ，，，，，，
7.確定工序的基本時(shí)間
六．夾具設(shè)計(jì)
本夾具是工序鉆4-13孔，有關(guān)說(shuō)明如下：
1.定位方案 工件以左端面及的外圓定位，采用平面與短銷定位，其中的外圓即為短銷，與定位板19配合使用。平面限制3個(gè)自由度，短銷限制2個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度，軸線回轉(zhuǎn)方向自由度不需限制。
2.夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足要求。采用兩個(gè)V型塊夾緊，V型塊2固定在夾具體上，通過擰緊螺母11使V型塊14向V型塊2移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊，有效提高了工作效率。V型塊夾緊力主要作用是防止工件在車削力作用下產(chǎn)生的傾覆和振動(dòng)，手動(dòng)夾緊是可靠的，可免去夾緊力的計(jì)算。
3.夾具與機(jī)床連接元件 在夾具體上開有沉孔，可以安裝在CA6140的過度盤上。
4.夾具體 工件的定位元件與夾緊裝置通過夾具體連接起來(lái)，夾具體上有兩個(gè)比較大的支撐臺(tái)，和夾具體鑄在一起，整個(gè)夾具可以實(shí)現(xiàn)定位、夾緊等功能。
5.使用說(shuō)明 安裝工件時(shí)，松開螺母11，帶動(dòng)V型塊14沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，把工件安裝在定位板19上，再擰緊螺母11使V型塊14向V型塊2移動(dòng)，兩個(gè)V型塊把工件夾緊，然后可以用車刀對(duì)工件右端面進(jìn)行加工。
6.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但夾具沿軸向方向比較長(zhǎng)，需要質(zhì)量分布均勻，不然容易產(chǎn)生振動(dòng)。兩個(gè)V型塊的夾緊面需要有一定的錐度，加工制作有一定困難。
七、總結(jié)
通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)镜闹R(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì)資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、車床夾具的設(shè)計(jì)與分析，對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。
八、參考文獻(xiàn)
[1] 李楠，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南，化學(xué)工業(yè)出版社，2009
[2] 機(jī)床夾具圖冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1984
[3] 夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)
[4] 孟少龍，機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷，機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[5] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1990