車輪機械加工工藝課程設計說明書

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課題名稱：機械加工工藝課程設計</p><p>　　學 院：機電工程系</p><p>　　專業(yè)班級：機械設計制造及其自動 班</p><p><b>　　學 號： </b></p><p>

2、;<b>　　學 生： </b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　2012年12月20日</p><p>　　《機械加工工藝課程設計》評閱書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>&

3、lt;b>　　序 言2</b></p><p><b>　　1、零件的分析3</b></p><p>　　1.1零件的作用3</p><p>　　1.2零件的工藝分析3</p><p>　　2、工藝規(guī)程設計5</p><p><b>　　2.1毛坯設計

4、5</b></p><p><b>　　2.2工藝設計5</b></p><p>　　2.3 制定工藝路線5</p><p>　　2.4 毛坯尺寸及其加工余量的確定9</p><p>　　2.5 確定各工序切削用量及基本工時10</p><p><b>　　3、夾具設

5、計13</b></p><p>　　3.1定位方案的確定13</p><p>　　3.2 夾緊方案：13</p><p>　　3.3 切削力與夾緊力的計算13</p><p>　　3.4 定位誤差分析14</p><p><b>　　4、實習體會15</b></

6、p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p><b>　　序 言</b></p><p>　　機械制造技術課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課程、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，它在我們四年的大學

7、生活中占有重要的地位。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將要從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后能夠很好的從事機械工程設計、制造行業(yè)和參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。</p><p>　　由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。</p><p><b>

8、;　　1、零件的分析</b></p><p><b>　　1.1零件的作用</b></p><p>　　該零件時SDB-80(B1)轉向架操縱部分的組成零件之一。車輪作用是利用其滾動少摩擦。也許車輪的最偉大作用是使人可以搬動大大超過自身重量的物體。</p><p>　　1.2零件的工藝分析</p><p>　

9、　SDB-80(B1)轉向架車輪的加工表面分四種，主要是孔的加工，圓柱端面的加工，槽的加工，螺紋孔的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra3.2的表面粗糙度，因而需精加工，現將主要加工面分述如下： </p><p><b>　　1.2.1孔的加工</b></p><p>　　該零件共有1個孔和24xM10的

10、螺紋孔要加工：φ188mm是零件的主要加工面，多組面，孔與其有位置尺寸度要求，因而是后續(xù)工序的主要精基準面，需精加工且盡早加工出來；有平行度要求的，也要精加工；φ10mm是不通孔，特別注意該孔的加工深度；但由于表面粗糙度要求高，仍需精鉸。并且其孔的加工精度有R3.2的要求，因此對其也應該要進行精加工。</p><p><b>　　1.2.2面的加工</b></p><p&

11、gt;　　該零件共有3個端面要加工：圓柱小端面精度要求較高，同時也是配合孔作為后續(xù)工序的精基準面，需精加工；圓柱大端面以及孔端面粗銑既可。</p><p><b>　　1.2.3槽的加工</b></p><p>　　該零件僅有1個槽需加工：孔上兩側面粗糙度為Ra1.6mm，需精加工，底面加工精度要求不高，但與孔上表面有圓柱度的尺寸要求，而加工槽時很難以表面為定位基準，

12、因而要特別注意尺寸鏈的推算，保證加工尺寸要求油溝槽要注意加工深度，由于表面粗糙度為Ra6.3mm，半精銑即可。</p><p>　　1.2.4螺紋孔的加工</p><p>　　M10mm螺紋孔的加工，同時中心線與孔定位尺寸位置要求。</p><p>　　由以上分析可知，該零件的加工應先粗車輪轂內孔，然后精加工內孔，再以端面為基準加工作為后續(xù)工序，進而以該孔為精基準加

13、工出所有的孔，面，槽，螺紋孔等。</p><p><b>　　2、工藝規(guī)程設計</b></p><p><b>　　2.1毛坯設計</b></p><p>　　零件材料為CL60，根據選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較大，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產類型為成批，大批生產，60鋼材料強度、

14、硬度和彈性都相當高，切削性、焊接性差，水淬有裂紋傾向，小件才能淬火，大件一般正火。多用于制作輪轂、軋輥、輪、軸、彈簧、離合器等要求耐磨性和一定彈性的零件。</p><p>　　由于零件上孔都較小，且都有嚴格的表面精度要求，故都不鑄出，留待后續(xù)機械加工反而經濟實用。</p><p><b>　　2.2工藝設計</b></p><p>　　2.2.

15、1基準的選擇</p><p>　　基面選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。</p><p><b>　　1）粗基準的選擇：</b></p><p>　　粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于該零

16、件毛坯沒有鑄孔，故只能以3個主要端面為基準，由于小端面表面粗糙度為Ra3.2mm，若直接以大端面為粗基準，恐不能一次達到加工精度，故先以小端面為粗基準，粗銑大端面，再以大端面為基準，精銑小端面，并保證尺寸精度。完全定位,然后進行銑削。</p><p><b>　　2）精基準的選擇：</b></p><p>　　精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，前面已多次提過

17、以孔為第一精基準，圓柱小端面作為基準先加工出孔，然后作為輔助基準面配合 ，孔加工后續(xù)工序中的孔，面，槽，螺紋等。</p><p>　　2.3 制定工藝路線</p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率?？紤]到先面后孔的加工原則，合理

18、具體加工工藝如下：</p><p>　　表 2.1 工藝方案表</p><p>　　2.3.1工藝路線方案</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　工序一：外觀質量檢查；</p><

19、p>　　工序二：車輪裝夾找正。以車輪輞外側面定位，要求圓跳動≤0.1mm，內側面跳動≤0.15mm；</p><p>　　工序三：粗車輪轂內孔；</p><p>　　工序四：精車輪轂內孔并光內孔至； </p><p>　　工序五：用成型刀車距內側面70±2mm油溝，倒角R3；</p><p>　　工序六：；測量并以車輪內側面定

20、位，以內孔找正，跳動≤0.03mm；</p><p>　　工序七：；車輪輞上消音器安裝槽，尺寸，深14±0.2mm；</p><p>　　工序八：利用車輪內側面定位，并用壓板螺栓固定</p><p>　　工序九：鉆、擴、倒角C1.25；</p><p>　　工序十：攻絲M10； </p><p>　　工序十一

21、：用壓縮空氣清理螺紋孔； </p><p><b>　　工序十二：終檢</b></p><p><b>　　工序十三：待壓。</b></p><p>　　2.3.2工藝方案的比較與分析</p><p>　　上述兩個工藝方案的特點在于：方案一較簡單。方案二采用車床加工工序，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。

22、。顯然方案二比方案一的更加規(guī)范，同時也更好的保證了精度要求。</p><p>　　2.3.3工藝方案的確定</p><p>　　綜上所述，零件的具體工藝過程如下：</p><p><b>　　確定為方案二。</b></p><p>　　2.4 毛坯尺寸及其加工余量的確定</p><p>　　2.4

23、.1毛坯材料選用</p><p>　　SDB-80(B1)轉向架車輪零件材料為CL60,。</p><p>　　毛坯鑄造時可以將φ184孔直接鑄造出來，由于其余孔均有精度要求，且尺寸小，均不鑄出。故僅確定三個端面的相關尺寸。</p><p><b>　　查表確定加工余量。</b></p><p>　　2.4.2中心線孔毛

24、坯尺寸及加工余量計算</p><p>　　根據工序要求，φ184mm孔中心線距離小端面的毛坯基本尺寸</p><p>　　孔有6精度要求，Ra＝3.2mm；</p><p>　　根據《加工工藝手冊》表3.2-10，加工該孔的工藝為：</p><p><b>　　擴→鉸</b></p><p>　　

25、因此查《實用機械加工工藝手冊》表3-9得其孔的加工余量為2～5mm，我們取為3mm。</p><p>　　2.4.3φ10mm孔端面毛坯尺寸及加工余量計算</p><p>　　根據工序要求，φ184mm孔端面僅由粗銑得到，故φ184mm孔端面距φ184mm孔中心線的毛坯。</p><p>　　粗銑后尺寸應于零件圖尺寸相同，但由于零件圖紙并未給出具體的公差等級，現按前

26、面粗銑平面厚度偏差?。?.28mm。故粗銑后的尺寸</p><p>　　其他毛坯尺寸由于零件圖紙未做具體的工序尺寸要求，且對后面諸孔，槽的加工影響不大，僅荒銑即可，故不再一一贅述分析。</p><p>　　2.4.4其他尺寸極其加工余量的確定</p><p>　　其他工序尺寸包括24個孔，2個槽，1個螺紋孔的基本尺寸，現僅分析主要的24個孔的加工余量及尺寸偏差。&l

27、t;/p><p>　　24個孔均不鑄出，機械加工出來，根據《加工工藝手冊》，由于24個孔的表面粗糙度要求均較高，所以都要經過精鉸工序，具體工序尺寸和加工余量為：</p><p>　　1）φ10H7mm孔，Ra＝3.2mm；</p><p>　　根據《加工工藝手冊》表3.2-9，加工該孔的工藝為：</p><p><b>　　鉆→粗鉸→精

28、鉸</b></p><p>　　鉆孔：φ9.8mm；</p><p>　　粗鉸：φ9.96mm；</p><p>　　精鉸：φ10H7mm。</p><p>　　2.5 確定各工序切削用量及基本工時</p><p>　　2.5.1 工序三的切削用量及基本工時的確定：銑、半精銑凸臺端面和大端面。&l

29、t;/p><p><b>　　1)銑凸臺端面：</b></p><p>　　選擇銑刀半徑為15mm，齒數Z=6（見《實用》表10－216）</p><p>　　，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）</p><p>　?。ā肚邢鳌繁?.9）</p><p><b>　　按機床選取</

30、b></p><p><b>　　實際切削速度：</b></p><p>　　工作臺每分鐘進給量：</p><p><b>　　銑床工作臺進給量：</b></p><p><b>　　基本工時：</b></p><p><b>　　2)精

31、銑內孔面：</b></p><p>　　加工余量為Z=1mm</p><p><b>　　切削速度為</b></p><p><b>　　選用主軸轉速為</b></p><p><b>　　工作臺進給量：</b></p><p><b&

32、gt;　　基本工時：</b></p><p>　　2.5.2工序四的切削用量及基本工時的確定：</p><p>　　2.5.3工序五的削用量及基本工時的確定：鉆→粗鉸→精鉸孔。</p><p><b>　　1）鉆孔：</b></p><p>　　選擇高速鋼錐柄麻花鉆（《實用》表10－173）</p>

33、;<p>　　由《切削》表5-6和《工藝》表11－27查得</p><p>　?。ā肚邢鳌繁?.15）</p><p><b>　　按機床選取</b></p><p>　　基本工時：⑵粗鉸孔：</p><p>　　選擇的高速鋼鉸刀（《工藝》表10-192）</p><p>　　由《切

34、削》表5-18和《工藝》表11－283查得</p><p><b>　　按機床選取</b></p><p><b>　　基本工時：</b></p><p><b>　　2）精鉸孔：</b></p><p><b>　　選擇的鉸刀</b></p>

35、<p><b>　　按機床選取</b></p><p><b>　　基本工時：</b></p><p>　　2)攻螺紋M10mm：</p><p>　　選擇M10mm高速鋼機用絲錐</p><p>　　等于工件螺紋的螺距，即</p><p><b>　

36、　按機床選取</b></p><p><b>　　基本工時：</b></p><p><b>　　3、夾具設計</b></p><p>　　由于生產類型為成批，大批生產，要考慮生產效率，降低勞動強度，保證加工質量，故需設計專用夾具。</p><p>　　3.1定位方案的確定</p&

37、gt;<p><b>　　3.1.1工序要求</b></p><p>　　本次設計選擇設計工序鉆，鉆φ10孔的夾具，該工序要求φ10孔軸線與φ184mm孔中心線平行，同時孔軸線距臺圓柱大端面14mm,而工序基準為同時為了便于立式鉆床加工，車輪裝夾找正。以車輪輞外側面定位，要求圓跳動≤0.1mm，內側面跳動≤0.15mm, 以車輪內側面定位，以內孔找正，跳動≤0.03mm了增加剛

38、度設計支撐釘，夾具設計應首先滿足這些要求，并保證較高的生產效率，還應考慮夾具體制造工藝性和生產經濟性，加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應具有較好的剛性。</p><p><b>　　鉆φ10孔工序簡圖</b></p><p>　　如圖所示，為了加工鉆φ10孔，應限制的自由度有X軸移動﹑Y軸移動﹑Z軸移動﹑繞X軸轉動﹑繞Y軸轉動﹑繞Z軸轉動。為使定位

39、可靠，加工穩(wěn)定，我們所設計的定位方案如附圖A1圖紙——車輪夾具體裝配圖所示，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。</p><p>　　3.1.2定位誤差分析</p><p>　　定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對于夾具設計中采用的定位方案，只要可能產生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的1/3，或滿足++≤T,即可認為定位方案符合加工

40、要求。</p><p>　　對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證孔軸線距 柱小端面50mm，保證孔軸線與孔的中心線平行。</p><p>　　對于臺面求，由于定位基準也是三抓卡盤找正表面粗糙度達到Ra3.2mm，故可認為φ45mm圓柱小端面的平面度誤差為0，即不存在基準位置度誤差，綜上所述，只要支撐釘的標準尺寸得到保證，是不存在定位誤差的。</p><p>

41、　　對于工序要求，基準位置誤差則取決于孔直徑尺寸公差以及圓度誤差，由于孔的表面精度都達到Ra3.2都經過精鉸，故基準位置誤差也可以忽略，只要銷的標準尺寸以及相對位置關系得到保證，定位誤差也是很小的。</p><p>　　綜上所述，該定位方案是符合加工要求的。</p><p>　　3.2 夾緊方案：</p><p>　　采用三抓卡盤找正并用螺栓壓板壓緊。</p

42、><p>　　3.3 切削力與夾緊力的計算</p><p>　　刀具：高速鋼直柄麻花鉆，d=9.8mm</p><p>　　夾具：螺旋壓板（采用單個螺旋夾緊） d0=10mm</p><p>　　據《機械加工工藝師手冊》P436 切削力 Fx=425df0.8kF</p><p>　　d=9.8mm f=0.4mm

43、/r kF=(HBS/150)0.6=(150/150)0.6=1 代入Fx中得，</p><p><b>　　Fx=1999N</b></p><p>　　據《機械加工工藝師手冊》P451 理論夾緊力W=QL/[r`tanφ1+rztan(α+φ‘2)]</p><p>　　因所選螺桿端部與平面是點接觸，所以r`=0</p>

44、<p>　　查表17-26 rz=4.513 α=3°1＇ φ，2=30°</p><p>　　查表17-28 L=120mm Q=25N</p><p>　　將以上各值代入W中得 W=1023.9N 而實際夾緊力FK=WK</p><p>　　K=K0K1K2K3K4K5 </p><p>　　查表

45、17-10 K0=1.5 考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數</p><p>　　K1 =1.2 加工性質系數</p><p>　　K2 =1.0 刀具鈍化程度</p><p>　　K3 =1.2 切削特點</p><p>　　K4 =1.3 手動夾緊力的穩(wěn)定性</p><p>　　K5 =1.

46、0 僅有力矩使工件回轉時工件與支承面接觸的情況</p><p>　　所以K=2.8 代入FK中得，FK=WK=1023.9×2.8=2866.9N</p><p>　　3.4 定位誤差分析</p><p>　　由于定位基準與設計（工序）基準重合，故基準不重合誤差可忽略。</p><p><b>　　4、實習體會<

47、/b></p><p>　　為期兩周的機械制造工藝學課程設計已經接近尾聲，在各位老師的指導下，本次課程設計得以順利完成。通過本次《機械制造工藝學》課程設計，深化了自己對理論知識的理解和掌握，理論聯系實際的學習方式讓我懂得了學習的樂趣。</p><p>　　本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計

48、算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。在設計過程中，我專心致力于其事。前期以設計，計算，選型為主，后期則將重點放在校核與畫圖上。兩周時間，幾乎天天埋頭于公式、手冊之中，可謂廢寢忘食。為了加強鍛煉，我采用了計算機繪圖。 并且細化到了每一個零部件的倒角、圓角；圖中的每一處重要的尺寸、結構都嚴格按照國家的相關標準設計繪制。說明書方面，也充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)勢，結合我所掌握的全

49、部知識，使其具有圖文并貌的頁面，并且盡量靠近畢業(yè)設計的編寫格式。</p><p>　　盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了設計一個完整機械的步驟與方法;也對機械制圖、AutoCAD軟件有了更進一步的掌握。對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現像我們這些學生最最缺少的是經驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié)

50、。在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。</p><p>　　通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。</p><p>　　總的來說，這次設計，使我們

51、在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。</p><p>　　由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　哈爾濱工業(yè)大學趙家齊主編，機械制造工藝學課程設

52、計指導書（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2009.06</p><p>　　曾志新、呂明主編，機械制造技術基礎.武漢：武漢理工大學出版社，2009.01</p><p>　　胡城立、朱敏主編，材料成型基礎.武漢：武漢理工大學出版社，2006.01</p><p>　　王健石主編，機械加工常用刀具數據速查手冊.北京：機械工業(yè)出版社2006.01</p>

53、<p>　　楊叔子主編，機械加工工藝師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006.01</p><p>　　陳宏鈞主編，機械加工工藝手冊(第二版).北京：機械工業(yè)出版社，2005.09</p><p>　　陳家芳主編，實用金屬切削加工工藝手冊（第二版）.上海：上?？茖W技術出版社，2006.02</p><p>　　李益民主編，機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機