机械制造技术基础课程设计

第1页共36页目录一、零件结构工艺性分析................................................................21.零件的技术要求.....................................................................22.确定堵头结合件的生产类型.................................................3二、毛坯的选择................................................................................41．选择毛坯................................................................................42．确定毛坯的尺寸公差............................................................4三、定位基准的选择........................................................................61．精基准的选择........................................................................62．粗基准的选择........................................................................6四、工艺路线的拟定........................................................................71．各表面加工方法的选择........................................................72．加工阶段的划分....................................................................83．加工顺序的安排....................................................................84．具体方案的确定....................................................................9五、工序内容的拟定......................................................................101.工序的尺寸和公差的确定...................................................102.机床、刀具、夹具及量具的选择.......................................113.切削用量的选择及工序时间计算.......................................12六、设计心得..................................................................................35七、参考文献..................................................................................36第2页共36页一、零件结构工艺性分析1.零件的技术要求1.堵头结合件由喂入辊轴和堵头焊接在一起。其中喂入辊轴：材料为45钢。堵头：材料为Q235-A。且焊缝不得有夹渣、气孔及裂纹等缺陷。2.零件的技术要求表：加工表面尺寸及偏差／mm公差／mm及精度等级表面粗糙度／μm形位公差／mm喂入辊轴外圆表面φ40h7IT73.2φ5012.5φ40h7IT72.5喂入辊轴两端面20612.5堵头外圆加工面φ181js7IT73.2堵头内孔加工面φ40H8IT83.2堵头左右外端面φ90IT712.5堵头内部右端面φ7012.5堵头内壁φ15112.5堵头孔外φ7012.5第3页共36页壁堵头内端面7012.52.确定堵头结合件的生产类型根据设计题目年产量为10万件，因此该左堵头结合件的生产类型为大批量生产。第4页共36页二、毛坯的选择1．选择毛坯由于该堵头结合件在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其的强度和冲击韧度，堵头选用锻件，材料为Q235-A，因其为大批大量生产，故采用模锻。喂入辊轴由于尺寸落差不大选用棒料，材料为45钢。2．确定毛坯的尺寸公差喂入辊轴：根据轴类零件采用精轧圆棒料时毛坯直径选择可通过零件的长度和最大半径之比查的毛坯直径206L8.24R25查表得毛坯直径为：φ55根据其长度和直径查得端面加工余量为2。故其长度为206+2+2=210mm堵头:1．公差等级：由于堵头结合件用一般模锻工艺能够达到技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2．重量：锻件重量的估算按下列程序进行:零件图基本尺寸-估计机械加工余量-绘制锻件图-估算锻件重量。并按此重量查表确定公差和机械加工余量据粗略估计锻件质量：11.6fKgM3．形状复杂系数：锻件外廓包容体重量按公式：2Ndh4M计算293186.51011047.851021.65KgNM第5页共36页形状复杂系数：f11.60.5421.6MSMN故形状复杂系数为S2（一般）级。4．锻件材质系数：由于该堵头材料为Q235-A所含碳元素的质量分数分别为C=0.14%—0.22%,小于0.65%所含合金元素的质量分数分别为Si0.3%、S0.05%、P0.045%故合金元素总的质量分数为0.3%0.05%0.045%0.395%3%%。故该锻件的材质系数为M1级。5．锻件尺寸公差根据锻件材质系数和形状复杂系数查得锻件尺寸公差为（2.41.2）。6．锻件分模线形状：根据该堵头的形装特点，选择零件轴向方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。7．零件表面粗糙度：由零件图可知，该堵头结合件的各加工表面粗糙度Ra均大于等于1.6μm。属于a类。第6页共36页三、定位基准的选择1．精基准的选择喂入辊轴:对实心的轴类零件，精基准面选用顶尖孔，轴上所有的外圆表面都是以轴线为设计基准，用顶尖孔定位能符合基准重合原则，避免了基准不重合产生的定位误差，而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则，避免了因基准转换而产生的误差。堵头：选择堵头外圆表面和堵头结合件端面作为精基准，堵头外圆表面的轴线是堵头的设计基准，将它作为精基准，遵循了“基准重合”的原则。零件上的很多表面都可以采用堵头左端面作为工序基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则，避免了因基准转换而产生的误差2．粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠，选该喂入辊轴的外圆表面、堵头外圆表面作为粗基准，以保证为后序准备好精基准。第7页共36页四、工艺路线的拟定1．各表面加工方法的选择加工表面公差／mm及精度等级表面粗糙度／μm加工方案喂入辊轴两端面206mm12.5粗车-半精车喂入辊轴外圆表面φ500-0.02512.5粗车φ400-0.025IT73.2粗车-半精车-精车φ400-0.025IT73.2粗车-半精车-精车堵头左右外端面90mm6.3粗车-半精车堵头外圆加工面0.0230.023181IT73.2粗车-半精车-精车堵头内孔加工面0.039040IT83.2粗镗-半精镗-精镗堵头内部右端面φ7012.5粗车堵头内壁φ15112.5粗镗堵头孔外壁φ7012.5粗镗堵头内端面7012.5粗铣螺孔M10-6H攻螺纹第8页共36页2．加工阶段的划分该堵头结合件加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工阶段：粗车喂入辊轴端面、加工顶尖孔、粗车外圆、粗车堵头端面、粗车堵头外圆、粗镗堵头内壁、粗镗堵头内孔半精加工阶段：半精车喂入辊轴外圆、半精车端面、半精镗堵头内孔。精加工阶段：精车喂入辊轴外圆、精车堵头外圆表面。3．加工顺序的安排（1）机械加工工序：遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（2）方案对比：方案一：喂入辊轴主要表面粗加工-轴颈φ40H8/n7精加工-堵头主要表面粗加工-堵头主要表面精加工-焊接-轴主要表面精加工方案二：喂入辊轴主要表面粗加工-轴颈φ40H8/n7精加工-堵头主要表面粗加工-堵头内孔φ40H8/7精加工-焊接-轴主要表面精加工-堵头主要表面精加工方案三：喂入辊轴主要表面粗加工-轴颈φ40H8/n7精加工-堵头主要表面粗加工-堵头内孔φ40H8/n7精加工-焊接--堵头主要表面精加工-轴主要表面精加工论证：从零件的技术要求和装配要求及各方面考虑选取一个最为合适的方案作出下列论证方案一：堵头外圆表面精加工之后进行焊接，使工件发生变形，使堵头外圆表面和辊轴的同轴度降低。方案二：为了使零件在加工后发生变形的变形量小，先对零件进行焊接，焊接之后加工堵头外圆表面保证了堵头外圆表面和轴颈的同轴度，但加工堵头外圆表面时以轴颈φ40H8/n7作为定位基准，会破坏轴颈表面，由于轴颈表面质量要求较高，故不太合理。方案三：在方案二的基础上将最后两道工序进行颠倒，即焊第9页共36页接之后先加工堵头外圆表面，然后加工轴颈φ40H8/n7，保证了φ40H8/n7表面的质量综合以上可知方案三最为合理4．具体方案的确定1．粗车辊轴两端面，打中心孔。2．粗车φ50外圆。3．粗车φ40n7外圆。4．半精车φ40n7外圆。5．精车φ40n7外圆，并倒角。6．粗车φ40h7外圆。7．粗车堵头右端面。8．粗镗堵头内孔。9．粗车堵头左端面。10．半精车堵头左端面11．粗车堵头外圆表面13．粗镗堵头内壁表面14．粗镗堵头内孔外臂表面15．粗车堵头内端面（A面）16．半精镗堵头内孔17．精镗堵头内孔18．倒角0.5×45°19．钻孔20．攻螺纹105MH长度为17mm21．焊接22．半精车堵头外圆表面23．精车堵头外圆表面，倒角8×45°21．半精车辊轴φ40h7外圆22．精车辊轴φ40h7外圆第10页共36页五、工序内容的拟定1.工序的尺寸和公差的确定加工表面加工方案加工余量精度等级尺寸及精度工序余量喂入辊轴φ50粗车5φ505喂入辊轴端面粗车22062喂入辊轴φ40n7精车0.2IT70.0420.017400.2半精车1.4IT100.1170.01740.21.4粗车8.4IT120.2670.01741.64.2喂入辊轴φ40h7精车0.2IT700.025400.2半精车1.4IT10φ40.20-0.11.4粗车8.4IT12φ41.64.2堵头φ181js7精车0.5IT70.0230.0231810.5半精车2.0IT100.1620.023181.52.0粗车2.8IT12183.52.8堵头φ40H8精镗0.1IT80.0390400.1第11页共36页半精镗1.5IT100.1039.91.5粗镗2.0IT1238.42端面粗车右端面2.0IT12932半精车左端面1.0IT10901粗车左端面2.0IT12912内壁粗镗2φ1512内孔外壁粗镗2φ702A面粗铣2702螺孔钻8.5螺纹8-M10-6H攻螺纹2.机床、刀具、夹具及量具的选择根据堵头结合件的切削要求，零件大小、结构尺寸、工艺路线、保证加工余量和经济合理性的要求，选择C6140型车床，三爪卡盘夹紧。选用车刀YT15。由于钻孔直径为8.5mm，孔径较小，考虑其经济性要求，故选用5125Z型台式钻床，并选择8.5mm