左臂壳体设计说明书

序言本次课程设计设计的零件是左臂壳体，并且根据零件设计适当的夹具。主要目的学会设计给定零件的工艺规程，并根据要求完成机械加工工艺过程卡片相应的内容，最终掌握中等复杂零件的机械加工工艺过程的设计能力；学会专用机床夹具的设计方法，并完成装配图的绘制。机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学、进行了生厂实习之后的下一个教学环节。旨在培养学生综合设计能力，进一步强化学生对所学技术基础课、专业基础课和专业课知识的理解，锻炼学生将所学知识应用于工程实际的能力，从而使学生系统地掌握本专业知识，达到能独立进行工艺路线、工艺装备等设计的目的。学生通过机械制造工艺学课程设计，应在下述个方面得到锻炼： （1）学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的编制工艺规程和夹具设计的思想、方法及手段，学会正确使用有关手册及其技术资料。（2）能运用所学基本理论知识，独立的分析和拟订一个零件的合理工艺路线和确定工件在加工中的定位、夹紧等方案，编制工艺规程。根据工装设计任务书正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的夹具结构方案，进行必要的计算，设计出符合优质、高效、低成本的夹具。（3）进一步培养学生，分析研究结构工艺性问题，提高结构设计的能力和编写技术文件等的基本技能。（4）进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。（5）提高使用专业软件进行设计的能力，为今后进行毕业设计打下良好的基础。 零件的图样、生产纲领、每日班次和生产条件是本次设计的主要原始资料，由指导老师提供给学生。零件的复杂程度以中等为宜，生产纲领为中批量生产。 本次设计要求编制一个中等复杂程度的零件的机械加工工艺规程，按照教师的指定，设计其中一道或两道的专用夹具，并撰写说明书。学生应像在工厂接受实际设计任务一样，认真对待本次设计任务。在老师的指导下，根据设计任务，合理的安排时间和进度，认真的有计划地按时完成设计任务，培养良好的工作作风。必须以负责的态度对待自己所做出的技术决定、数据和计算结果。主义理论和实际的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的、在生产上是可行的。1.零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的作用 题目所给的零件是左臂壳体，是压缩机等有关机械的一个重要零件，对中间部分加工要求低，对两端的加工精度要求比较高，尤其是左右端面有端面跳动要求，mm及mm的外圆面加工精度要求高，径向跳动有要求，右端mm和mm有同轴度要求，左右端面有端面圆跳动要求，同时还有粗糙度要求，加工有困难。对左侧的台阶面，以及右端左侧的环面具有一定的粗糙度要求。1.2零件工艺分析通过对该零件的重新绘制，知道原图样的视图基本正确，完整尺寸，公差及技术要求齐全。但左右两端的加工精度较高。要进行精加工才能达到要求。该零件属于轴类回转体零件，它的中间部分是直接铸造出来的，无需加工。精加工可以保证跳动及粗糙度要求，在镗床上一次装夹同时镗mm外圆面、左端面以及孔端面可以保证尺寸精度及圆跳动的要求，镗mm内孔和可以保证同轴度要求，左右两组的孔在钻床上用钻套加工保证位置度，和8N8的孔，精度要求高，需要钻加工后铰，位置可以采用专用钻套来保证。1.3零件的生产类型依设计题目知：Q=4000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取10%和1%。代入公式N=Qn(1+)(1+)得该零件生产纲领 N=40001（1+10%）（1+1%）=4444件/年生产类型为中批生产。2.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1选择毛坯及毛坯热处理由于零件的材料为HT200，并且零件结构相对较为复杂，因此采用铸造。从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。毛坯的热处理：灰铸铁（HT200）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用去应力退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。图2-1：左臂壳体零件图2.2确定机械加工余量、毛坯尺寸由铸件尺寸公差与机械加工余量（摘自GB/T 6414-1999）确定：1求最大轮廓尺寸由零件图计算轮廓尺寸，长243mm，宽115mm，高155mm，故最大轮廓尺寸为243mm。2选取公差等级IT查表得，铸造方法按金属型铸造、铸件材料按灰铸铁，得公差IT范围8-10级，取为9级。3求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸及铸件公差等级IT，查表得，公差相对基本尺寸对称分布。4求机械加工余量等级查表得，铸造方法按机械造型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围D-F级，取为E级。5求RAM对所有加工表面取同一数值，查表得，最大轮廓尺寸为243mm，机械加工等级为E级，得RAM为1.4mm。6求毛坯尺寸外圆及外圆台阶较小宜不铸出。两组，孔，孔铰小，铸成实心。的孔属内腔加工，得 R=F-2RAM-CT/2=52-2.8-2.8/2=47.8mm 为了铸造简单，与的孔铸成一样大小，故取直径为mm.长度方向为了铸造方便，不再铸造台阶，故长度方向取为243mm. 7确定毛坯尺寸综上所述，确定毛坯尺寸见表2-2表2-2：:左臂壳体毛坯（铸件）尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸（最小）（最小）2.3设计毛坯图图2-3：左臂壳体毛坯零件合图3选择加工方法，制定工艺路线3.1定位基准的选择本零件是带孔的柱状零件，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，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即先选中间外圆面为粗基准，再选mm孔和右端面为精基准。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆，内孔，端面，钻孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下：（1）mm外圆面，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra6.3um，径向跳动公差为0.04mm,需要粗镗，半精镗，精镗。（2）mm的内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2um，需要粗镗，半精镗，精镗。（3）右端面的表面粗糙度为Ra6.3um，端面跳动公差为0.05mm，需要粗镗，半精镗，精镗。（4）mm外圆面，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra6.3um，径向跳动公差为0.04mm，需要粗车，半精车，精车。（5）左端面的表面粗糙度为Ra6.3um，端面跳动公差为0.05mm，需要粗车，半精车，精车。（6）左右1mm的台阶，未注尺寸公差，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um，粗车即可。（7）两组的孔，未注尺寸公差，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um，钻即可。（8）的孔公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2um，的孔公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um，需要钻，铰。3.3制订工艺路线工序1：粗镗右端面，mm外圆面，粗镗mm的内孔。工序2：半精镗mm外圆面，左端面，mm的内孔。工序3：精镗mm外圆面，左端面，mm的内孔。工序4：粗镗mm的内孔，半精镗mm的内孔。工序5：粗车右端左侧面。工序6：粗车左端台阶面。工序7：粗车左端面，72mm外圆面。工序8：半精车左端面，72mm外圆面。工序9：精车左端面，72mm外圆面。工序10：钻右端413的孔，8F9的孔，铰8F9的孔。工序11：钻左端413的孔，8N8的孔铰8N8的孔。工序12：去毛刺。工序13：终检4工序设计4.1选择加工设备与工艺装备1）选择机床 根据不同的工序选择机床（1）工序1，2，3，4是粗镗，半精镗和精镗，选用卧式镗床能满足要求。选用TX68即可。（2）工序5, 6, 7, 8, 9中的粗车，半精车和精车，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床加工，选用卧式车床CA6140。（3）工序10，11加工孔，可采用专用的钻套和夹具在摇臂钻床上加工，故选Z3025摇臂钻床。 2）选择夹具 本零件镗及钻等工序需要专用夹具。 3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 （1）在镗床上加工的工序，一般都选用硬质合金镗刀和高速钢镗刀。加工铸铁零件采用硬质合金镗刀。（2）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工用YG3，精加工用YG3X。为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀。（3）的孔选用莫氏锥柄麻花钻（GB/T1438.11996），一次钻出，的孔先用莫氏锥柄麻花钻（GB/T1438.11996）钻出，再用的锥柄机用铰刀铰孔。（GB/T11331984） 4）选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状的特点，参考本书有关资料，选择如下。外圆采用测量读数值为0.01mm的千分尺、槽和凸块的测量采用读书值为0.02的游标卡尺进行测量。孔径采用50100mm的内径千分尺即可。4.2确定工序尺寸1参照参考文献1机械制造技术基础课程设计指南表2.3-59右端面：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是mm外圆：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是mm内孔：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是mm内孔端面：粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是 加工表面工序双边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右端面5.00.80.2Ra12.5Ra3.2Ra1.6外圆0.40.40.2Ra12.5Ra3.2Ra1.6内孔51.70.3Ra12.5Ra3.2Ra1.652孔端面0.60.4Ra12.5Ra3.2的孔: 加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度钻铰钻铰钻铰的孔80.2Ra12.5Ra3.25、确定切削用量及基本时间5.1切削用量的确定 工序4的切削用量的确定切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、，再确定。（1） 粗镗右端面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为110mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为（2） 半精镗右端面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为110mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为（3） 精镗右端面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为110mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为5.2切削用量的确定 工序5的切削用量的确定切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、，再确定。（1） 粗镗80mm外圆面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为80mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为（2） 半精镗80mm外圆面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为80mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为（3）精镗80mm外圆面 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为80mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献（1）表5-139可查出，取。b、确定切削速度 根据参考文献(1)表5-139，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为5.3切削用量的确定 工序6的切削用量的确定切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、，再确定。（4） 粗镗52mm的孔 选用刀具为YT5硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。b、确定背吃刀量 因其单边余量：Z=2.65mm所以铣削深度： mmc、确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为（2）半精镗52mm的孔 所选刀具为YT15硬质合金，直径为20 mm的圆形镗刀。A、切削用量确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量：Z=0.65mm所以铣削深度： mm确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为（3）精镗52mm的孔切削用量 确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量：Z=0.05mm所以铣削深度：mm确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为6夹具设计本夹具是工序4在TX68车床上加工右端面，镗右端面，外圆是用的专用夹具，有关说明如下：1.定位方案 工件以右端左侧面及的外圆定位，两个V型块与短销定位，其中两个V型块限制4个自由度，短销限制1个自由度，共限制5个自由度，轴线回转方向自由度不需限制。2.夹紧机构 根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足要求。两个V型块固定在夹具体上，上面用两个压盖通过拧紧螺栓使压盖与V型块连接，实现夹紧，有效提高了工作效率。V型块夹紧力主要作用是定位以及防止工件在车削力作用下产生的倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可免去夹紧力的计算。3.夹具与机床连接元件 在夹具体上开有沉孔，可以安装在TX68的工作台。4.使用说明 安装工件时，松开螺栓，拿出垫片，可以吧两个压盖直接取出，然后安装工件，垫上垫片后，拧紧螺栓便可进行加工。5.结构特点 该夹具结构简单，操作方便，但夹具沿轴向方向比较长，需要质量分布均匀，不然容易产生振动。两个V型块的夹紧面需要有一定的锥度，加工制作有一定困难。 图6-1：左臂壳体夹具三维装配7、总结通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，同时也提高了自己的计算机制图能力，更加熟悉理解Solidworks和Autocad的运用。通过本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、镗床夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的机械设计制造及其自动化的所有知识进行了实际的应用与综合的学习。8、参考文献1 夏祖印，张能武.机械加工实用手册.合肥：安徽科学技术出版社，2008.9.2 张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2007.5.3 机床夹具设计手册.王光斗.王春富.上海科学技术出版社4 机械制造技术基础.黄健求.机械工业出版社5 互换性与测量技术基础.王伯平. 机械工业出版社6 机械图形学.李凤平.张士庆.苏猛.屈振生.东北大学出版社7 赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006.8 曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001.9 李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993.10 肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993.