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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
題目：設(shè)計(jì)扁叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程
時(shí) 間
專業(yè)班級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
年 級(jí)
指導(dǎo)教師
引言：
機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機(jī)械加工方法及設(shè)備、互換性與測量技術(shù)、機(jī)械制造工藝學(xué)及工藝裝備等，因而也是一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的課程，必須通過實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)才能使學(xué)生對(duì)該課程的基礎(chǔ)理論有更深刻的理解，也只有通過時(shí)間才能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和獨(dú)立工作的能力。因此，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，也成為機(jī)械類專業(yè)的一門重要實(shí)踐課程。
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)旨在繼承材料成形技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生一次機(jī)械零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和典型夾具設(shè)計(jì)的鍛煉，其目的如下：
（1） 在結(jié)束了機(jī)械制造基礎(chǔ)等前期課程的學(xué)習(xí)后，通過本次設(shè)計(jì)使學(xué)生所學(xué)到的知識(shí)得到鞏固和加深。培養(yǎng)學(xué)生全面綜合地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。
（2） 通過設(shè)計(jì)提高學(xué)生的自學(xué)能力，使學(xué)生熟悉機(jī)械制造中的有關(guān)手冊(cè)、圖表和技術(shù)資料，特別是熟悉機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)方面的資料，并學(xué)會(huì)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際正確使用這些資料。
（3） 通過設(shè)計(jì)使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)理念，懂得合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該是技術(shù)上先進(jìn)的，經(jīng)濟(jì)上合理的，并且在生產(chǎn)實(shí)踐中是可行的。
通過編寫設(shè)計(jì)說明書，提高學(xué)生的技術(shù)文件整理、寫作及組織編排能力，為學(xué)
生將來些專業(yè)技術(shù)及科研論文打下基礎(chǔ)。
目錄
一、 零件分析
1.1零件的結(jié)構(gòu)要求。
1.2零件的工藝分析。
二、 毛坯設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式。
2.2確定毛坯的機(jī)械加工余量和公差
2.3毛坯圖。
三、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1基面的選擇。
3.2制訂加工工藝路線。工序設(shè)計(jì)
4.1機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定。
4.2確定切削用量和基本工時(shí)。
4.3零件圖。
一、 凸塊銑削專用夾具設(shè)計(jì)
I: 夾具設(shè)計(jì)：
II: 定位元件設(shè)計(jì)：
III誤差計(jì)算
III: 夾具設(shè)計(jì)：
四、 總結(jié)
五、 參考文獻(xiàn)
一、 零件圖的分析
1.1結(jié)構(gòu)要求
扁叉結(jié)構(gòu)要合理，要求扁叉結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝的問題。
扁叉是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜程度一般，但其加工兩同軸內(nèi)孔的精度要求較高，此外還有上端面以及兩側(cè)面要求加工精度很高，對(duì)圓柱的四個(gè)端面也要一定的精度要求。
該零件的兩小孔有同軸度要求，且上端面的兩側(cè)面相對(duì)空軸線有對(duì)稱度要求，上端面兩側(cè)面對(duì)兩孔軸線也各自有平行度要求。
因此，該零件的尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此對(duì)他們的加工是非常關(guān)鍵的。
1.2工藝分析
⑴以φ10H7為軸心線為基準(zhǔn)，兩圓柱同軸度有較高的要求。
⑵以兩孔軸線為基準(zhǔn)，要求凸塊兩側(cè)面有較高的對(duì)稱度和平行度。
⑶凸塊的兩側(cè)面要求粗糙度為3.2，上端面粗糙度為6.3。
⑷短圓柱的四個(gè)端面：.有一定的位子要求和粗糙度要求。
⑸兩孔的粗糙度有很高的要求。
二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇金屬型澆注鑄件毛坯。
2.2確定毛坯的機(jī)械加工余量和公差
參考《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》（以下稱指導(dǎo)書）查表2-11，《公差與機(jī)械加工余量》（GB/T6414-1999）
加工表面
工序名稱
工序余量
工序基
本尺寸
工序經(jīng)濟(jì)精度
工序（或工步）尺寸及其偏差
表面粗糙度（Ra ）
公差等級(jí)
公差
粗銑凸塊上端面和兩側(cè)面
粗銑B面和A1、A2面
4.3
2.3
142×7.4
142×10.7
4.3
2.3
42×7.4
142×10.
12.5
6.3
銑B面
精銑B面
0.7
142×6
≥IT13、≤IT14
0.7
142×6
6.3
銑A1、A2
精銑A1、A2
0.7
142×10
≥IT13、≤IT14
0.7
142×10
3.2
銑圓柱C端面
粗銑C1、C1
2.0
?24
?≥IT16、≤IT17
?2
?24
?6.3
，查表2-11,輪廓尺寸尺寸不超過160mm，得加工余量5-7mm，故取6mm。
2.3設(shè)計(jì)及繪制毛坯圖
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1基面的選擇
⑴粗基面的選擇。以上端面作為粗基準(zhǔn)，粗銑兩側(cè)面和上端面；以圓柱端面互為粗基準(zhǔn)，粗銑四個(gè)端面。
⑵精基面的選擇。以精銑過后的上端面為精基準(zhǔn)，精銑兩側(cè)面；以精銑后一個(gè)圓柱端面為精基準(zhǔn)，精銑其他三個(gè)端面。
3.2制訂加工工藝路線。
（一）、工藝路線方案一
Ⅰ、粗銑凸塊兩側(cè)面A1、A2/和凸塊上端面B面
Ⅱ、精銑B面
Ⅲ、精銑A1、A2面
Ⅳ、粗銑C圓柱兩端面C1、C2
Ⅴ、粗銑D圓柱兩端面D1、D2
Ⅵ、精銑C圓柱兩端面C1、C2
Ⅶ、精銑D圓柱兩端面D1、D2
Ⅷ、鉆孔
Ⅸ、粗鉸
Ⅹ、精鉸
Ⅺ、檢查入庫
（二）、工藝路線方案二
Ⅰ、粗刨面A1、A2和C 面
Ⅱ、半精銑C面
Ⅲ、半精銑A1、A2
Ⅳ、精銑C面
Ⅴ、精銑A1、A2
Ⅵ、粗銑C圓柱兩端面C1、C2
Ⅶ、粗銑D圓柱兩端面D1、D2
Ⅷ、半精銑C圓柱兩端面C1、C2
Ⅸ、半精銑D圓柱兩端面D1、D
Ⅹ、精銑C圓柱兩端面C1、C2
Ⅺ、精銑D圓柱兩端面D1、D
Ⅻ、精銑圓柱端面
ⅩⅢ、鉆孔
ⅩⅣ、粗鉸
ⅩⅤ、精鉸
ⅩⅪ、檢查入庫
通過比較得，第一種方案加工時(shí)間較短，加工精度合適，成本較合理；第二種方案加工時(shí)間張，加工精度很高，但成本較高。因此，采用第一種方案加工。
四、工序設(shè)計(jì)
4.1機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定。
“扁叉”材料為HT200，生產(chǎn)類型中批量，金屬型鑄造毛坯。
據(jù)以上原始資料及加工路線，確定工序五中加工表面即兩同軸小孔的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
內(nèi)孔（φ10未鑄成孔即毛坯為實(shí)心圓柱體）
查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表2-11，工序尺寸加工余量為5-7mm，故取6mm。
查《工藝手冊(cè)》表2.2～2.5，工序尺寸加工余量
鉆孔 10mm的麻花鉆
鉸孔 0.035mm
精鉸 0mm
—銑削速度（m/min）
、 —銑刀直徑（mm）
—銑刀轉(zhuǎn)速（r/min）
f —銑刀每分鐘工作臺(tái)移動(dòng)速度，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
—銑刀每齒工作臺(tái)移動(dòng)速度，即每齒進(jìn)給量（mm/z）
—進(jìn)給速度，即工作臺(tái)每分鐘移動(dòng)速度（mm/min）
Z —銑刀齒數(shù)
—銑削寬度
—銑削背吃刀量
4.2確定切削用量和基本工時(shí)。
工序Ⅰ：粗銑A1、A1、B面
本工序是粗銑上端面B和兩側(cè)面A1、A2，已知加工材料為HT200，σb=195Mpa,鑄件無外皮，機(jī)床為X6142型臥式銑床，所選刀具為整體銑刀，其參數(shù)：直徑d=200mm，齒數(shù)z=20。
（1）確定每齒進(jìn)給量。根據(jù)《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-4知X6142型臥式銑床的主電動(dòng)機(jī)功率為14.175KW。查5-27知工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒銑刀加工鑄鐵時(shí)，每齒進(jìn)給量 =0.3—0.5mm/z。由于本工序背吃刀量=1—2mm和上端面B切削寬度為12mm和兩側(cè)面A1、A2的切削寬度為10.7mm，故粗銑三個(gè)面都選擇每齒進(jìn)給量=0.4mm/z。
（2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度。跟據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，查表5-28，用高速鋼鑲齒銑刀粗加工鑄鐵時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2mm,查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)知，銑刀合理耐用度時(shí)間T=120min。
（3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f。由《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)查得，整體銑刀切削鑄鐵的切削速度為V=29.7m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是：
n=1000V/∏d=47.3r/min。
選取 n=45r/min，則實(shí)際銑削速度為
=∏dn/1000=28.26m/min
銑刀每轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)速度，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
f=z=0.4×20=8mm
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
=zn=0.4×20×45=360mm/min
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取f=300mm/min，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
=Vf/zn=300/(20×45)=0.333mm/z
（4）校驗(yàn)機(jī)床功率。由5-31和5-32知，由銑削力Fz和銑削功率Pm得，故選X6142合適。最后確定的切削用量為：
=12mm ==10.7
=4.3mm = =1.3 荒銑的背吃刀量
= = =1.0mm 粗銑的背吃刀量
=0.333mm/z
f=300m/min
=29m/min
2.基本時(shí)間tm
tm=（Lw+L1+L2）/
LW ——工件銑削部分長度
L1——切入行程長度 當(dāng)主偏角為90時(shí)，L1=0.5（ d— ）+（1—3）
L2——切出行程長度 L2=3—5mm
已知n=46r/min，Lw=142mm。由計(jì)算得L1+L2=8mm。所以，基本時(shí)間為：
=（142+8）300=0.5mim =0.5min
=+ =1min
工序Ⅱ：精銑B面
本工序是精銑端面，已知加工材料為HT200，σb=195Mpa,鑄件無外皮，機(jī)床為X5042型立式銑床，所選刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d=200mm，齒數(shù)Z=20。粗銑時(shí)，為了提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個(gè)工作行程銑完；精銑時(shí)一般為0.1-1mm或更小。
（1）確定每齒進(jìn)給量。根據(jù)《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-4知X5042型臥式銑床的主電動(dòng)機(jī)功率為14.175KW。查5-72知工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，每齒進(jìn)給量=0.3-0.5mm/z。由于本工序背吃刀量=0.7和切削寬度為12mm，故選擇每齒進(jìn)給量=0.3mm/z。
2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度。跟據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，查表5-28，用高速鋼鑲齒銑刀粗加工鑄鐵時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2mm,查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)知，銑刀合理耐用度時(shí)間T=120min，。
（3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f。由《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)查得，高速鋼切削鑄鐵的切削速度為V=33.8m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是：
n=1000V/∏d=33.79r/min。
選取 n=34r/min，則實(shí)際銑削速度為
=∏dn/1000=21.35m/min
銑刀每轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)速度，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
f=z=0.3×20=6mm
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
=fn=n=0.3×20×34=204mm/min
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取f=180mm/min，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
=Vf/zn=180/(20×34)=0. 265mm/z
（4）校驗(yàn)機(jī)床功率。由《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表5-31和5-32知，由銑削力Fz和銑削功率Pm得，故選X6142合適。最后確定的切削用量為：
==6mm
=0.7mm
=0.265mm/z
f=180m/min
=22m/min
2.基本時(shí)間tm
tm=（Lw+L1+L2）/
LW ——工件銑削部分長度
L1——切入行程長度 當(dāng)主偏角為90時(shí)，L1=0.5（ d— ）+（1—3）
L2——切出行程長度 L2=3—5mm
已知n=34r/min，Lw=142mm。由計(jì)算得L1+L2=6mm。所以，基本時(shí)間為：
tm=（142+8）/180=0.833mim
工序Ⅲ：精銑A1、A2面
本工序是精銑側(cè)面，已知加工材料為HT200，σb=195Mpa,鑄件無外皮，機(jī)床為X6142型臥式銑床，所選刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)：直徑d=200mm，齒數(shù)Z=20。粗銑時(shí)，為了提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個(gè)工作行程銑完。
（1）確定每齒進(jìn)給量。根據(jù)《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-4知X6142型臥式銑床的主電動(dòng)機(jī)功率為14.175KW。查5-27知工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，每齒進(jìn)給量=0.3—0.5mm/z。由于本工序背吃刀量=0—1mm和切削寬度為7.4mm，故選擇每齒進(jìn)給量=0.3mm/z。
（2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度。跟據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，查表5-28，用高速鋼鑲齒銑刀粗加工鑄鐵時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2mm,查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)知，銑刀合理耐用度時(shí)間T=240min。
（3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f。由《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72續(xù)查得，高速鋼切削鑄鐵的切削速度為V=20m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是：
n=1000V/∏d=31.85r/min。
選取 n=35r/min，則實(shí)際銑削速度為
=∏dn/1000=21.98m/min
銑刀每轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)速度，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
f=z=0.3×20=6mm
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
=z n=0.3×20×35=210mm/min
根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取f=150mm/min，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
=f/zn=150/(20×35)=0.214mm/z
（4）校驗(yàn)機(jī)床功率。由《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表5-31和5-32知，由銑削力Fz和銑削功率Pm得，故選X6142合適。最后確定的切削用量為：
=0.7mm
==6mm
=0.214mm/z
f=150m/min
=22m/min
2.基本時(shí)間tm
tm=（Lw+L1+L2）/
LW ——工件銑削部分長度
L1——切入行程長度 當(dāng)主偏角為90時(shí)，L1=0.5（ d— ）+（1—3）
L2——切出行程長度 L2=3—5mm
已知n=35r/min，Lw=142mm。由計(jì)算得L1+L2=8mm。所以，基本時(shí)間為：
tm=（142+8）/150=1mim
故，A1，A2兩面的基本時(shí)間為：t=2×tm=2min
工序Ⅳ：粗銑圓柱C的兩個(gè)端面C1、C2
本工序是粗銑圓柱C 的C1、C2兩個(gè)端面，已知加工材料為HT200，=195Mpa，鑄件無外皮，機(jī)床為XQ6125型臥式銑床。圓柱C 的C1、C2兩個(gè)端面尺寸一樣，先銑C1面，再C2銑面。
1、刀具的選擇
銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選擇。根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表3.1，銑削寬度≤5mm時(shí)，直徑d0=80mm，ap≤70mm。但是根據(jù)零件的構(gòu)造條件和裝夾工藝，選擇d0=160mm。由于采用的刀具為高速鋼鑲齒圓柱銑刀，故齒數(shù)Z=10。
2、選擇切削用量
1）決定切削用量由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)完成，則
=h=2mm
2）確定每齒進(jìn)給量。根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-4知XQ6125型臥式銑床的主電動(dòng)機(jī)功率為2.22KW。查《切削用量簡明手冊(cè)》表3.3知工藝系統(tǒng)剛性中等、高速鋼鑲齒圓柱銑刀加工鑄鐵時(shí)，每齒進(jìn)給量=0.12~0.2mm/z。現(xiàn)選擇每齒進(jìn)給量=0.15mm/z。
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8mm，根據(jù)表3.8查得，鑲齒銑刀（d0=160mm），刀具壽命T=180min。
4）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量fZ。由《切削用量簡明手冊(cè)》表3.11查得：
當(dāng)d0=160mm，Z=10，=40~70mm，=2.8mm，=0.15mm/z時(shí)，Vt =30m/min，nt=60r/min，Vft=57mm/min。各修正系數(shù)為： ===1.0，。
故 =30×1.0×1.0m/min=30m/min
=60×1.0×1.0r/min=60r/min
=57×1.0×1.0mm/min=57mm/min
根據(jù)銑床XQ6125型的說明書，選擇nc=60r/min, Vfc=95mm/min。
因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為：
m/min=30m/min
=mm/min=0.158mm/z
5）檢驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表3.20查得切削功率的修正系數(shù)0.8 kW，，故實(shí)際切削功率為
根據(jù)XQ6125型銑床說明書，機(jī)床允許的主軸功率為
2.22×0.75 kW=1.665 kW
故，因此所決定的切削用量可以采用，即ae=2mm，n=60r/min, Vf=95mm/min，=30m/min，=0.15mm/z。
3、計(jì)算基本工時(shí)
式中，L=l+y+Δ，l=24mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》表3.25查得，y+Δ=21mm，則L=l+y+Δ=（24+21）mm=45mm，故
因?yàn)榇帚奀圓柱C1、C2兩端面的工步相同，所以兩個(gè)工步所用的時(shí)間相同，即粗銑圓柱C 的C1、C2兩個(gè)端面所需要的基本工時(shí)為：
n
4.3扁叉零件圖如下:
五、總結(jié)
通過為期一個(gè)半星期的課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)機(jī)械制造基礎(chǔ)這一門課程實(shí)用性的理解，也是我明白了工廠里面工人操作流程，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，加工工藝規(guī)程，我有了一些粗層次的了解，我認(rèn)為出去以后當(dāng)我看到那一張張工序卡片，工藝卡片，我一定能看懂它，感謝有這樣一次機(jī)會(huì)！感謝我們團(tuán)體成員為這次課程設(shè)計(jì)所付出的辛勤努力，以及傅老師的指導(dǎo)。
六、參考文獻(xiàn)
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