加工工艺规程及工艺装备设计说明书.doc

机械制造工艺学课程设计实例机 械 制 造 工 艺 学课程设计说明书设计题目 设计“推动架”零件的机械加工工艺规程及工艺装备。生产纲领为中小批量生产。设计者 ：指导老师： XXXXX师范大学教研室2009年1月4日XX师范大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“推动架”零件的机械加工工艺规程及工艺装备。生产纲领为中小批量生产。内容：1. 零件图 1张2. 毛坯图 1张3. 机械加工工艺过程综合卡片 1套 4. 工艺装备（夹具）主要零件图及画总装图 1套 5. 课程设计说明书 1份班级：0 5机自国内学生：指导老师：XXX 教研室主任：XXXX年月目 录序言4一 零件的分析1零件的作用42零件的工艺分析4二毛坯制造1确定毛坯的制造形式5二 工艺规程设计1基面的选择52制定机械加工工艺路线5四机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.面的加工（所有面）72.孔的加工7五确定切削用量及基本工时1工序切削用量及基本时间的确定92工序切削用量及基本时间的确定103工序切削用量及基本时间的确定114 工序切削用量及基本时间的确定125切削用量及基本时间的确定136. 工序的切削用量及基本时间的确定147工序的切削用量及基本时间的确定158 .工序的切削用量及基本时间的确定169. 工序的切削用量及基本时间的确定16六夹具的选择与设计161.夹具的选择172夹具的设计17 七 选择加工设备1选择机床，根据不同的工序选择机床.18八选择刀具1. 选择刀具，根据不同的工序选择刀具18九 选择量具1选择加工面的量具192选择加工孔量具193选择加工槽所用量具19参考文献 19序言机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。一、 零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是B6065牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即16mm孔装一棘爪，16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。（二）零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，32、16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1.32mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：32mm的两个端面及孔和倒角，16mm的两个端面及孔和倒角。2.以16mm孔为加工表面这一组加工表面包括，16mm的端面和倒角及内孔10mm、M8-6H的内螺纹，6mm的孔及120倒角2mm的沟槽。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：（1）32mm孔内与16mm中心线垂直度公差为0.10；（2）32mm孔端面与16mm中心线的距离为12mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组，然后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、毛坯的制造1 .确定毛坯的制造形式根据零件材料HT200,确定毛坯为灰铸铁，生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于32mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。三、工艺规程设计（一）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。（1）粗基面的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，B6065刨床推动架以外圆作为粗基准。（2）精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择32的孔和16的孔作为精基准。（二）制定机械加工工艺路线(1)工艺路线方案一工序I 铣32mm孔的端面工序II 铣16mm孔的端面工序III 铣32mm孔和16mm孔在同一基准的两个端面工序IV 铣深9.5mm宽6mm的槽工序V 车10mm孔和16mm的基准面工序VI 钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm孔，倒角45。用Z525立式钻床加工。工序VII 钻、扩、铰32mm，倒角45。选用Z550立式钻床加工工序VIII 钻半、精铰、精铰16mm,倒角45。选用Z525立式钻床工序 钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工工序 钻6mm的孔，锪120的倒角。选用Z525立式钻床加工工序 拉沟槽R3(2)工艺路线方案二工序I 铣32mm孔的端面工序II 铣16mm孔的端面工序III 铣32mm孔和16mm孔在同一基准的两个端面工序IV 铣深9.5mm宽6mm的槽工序V 车10mm孔和16mm的基准面工序VI 钻、扩、铰32mm，倒角45。选用Z535立式钻床加工工序VII 钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm孔，倒角45。用Z535立式钻床加工工序VIII 钻半、精铰、精铰16mm,倒角45。选用Z525立式钻床工序 钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工工序 钻6mm的孔，锪120的倒角。选用Z525立式钻床加工工序 拉沟槽R3（3）工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm的孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm加工钻、扩、铰32mm,倒角45，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰32mm,倒角45，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻16mm的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便，并且方案二加工孔是在同一钻床上加工的.因此，选择方案二是比较合理的。（4）确定工艺过程方案表 3.1 拟定工艺过程工序号工序内容简要说明010一箱多件沙型铸造020进行人工时效处理消除内应力030涂漆防止生锈040铣32mm孔的端面先加工面050铣16mm孔的端面060铣32mm孔和16mm孔在同一基准的两个端面070铣深9.5mm宽6mm的槽080车10mm孔和16mm的基准面090钻、扩、铰32mm，倒角450100钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm孔，倒角450110钻半、精铰、精铰16mm,倒角450120钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H0130钻6mm的孔，锪120的倒角后加工孔0140拉沟槽R30150检验0180入库四机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“推动架”零件材料为灰铸铁HT200，毛坯重量约为0.72kg。生产类型为中小批量，可用采一箱多件砂型铸造毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.面的加工（所有面）根据加工长度的为50mm，毛坯的余量为4mm，粗加工的量为2mm。根据机械加工工艺手册表2.3-5加工的长度的为50mm、加工的宽度为50mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。2.孔的加工（1）32mm.毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械加工工艺手册表2.3-48确定工序尺寸及余量。钻孔：31mm. 2z=16.75mm扩孔：31.75mm 2z=1.8mm粗铰：31.93mm 2z=0.7mm精铰：32H7（2）16mm.毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械加工工艺手册表2.3-48确定工序尺寸及余量。钻孔：15mm. 2z=0.85mm扩孔：15.85mm 2z=0.1mm粗铰：15.95mm 2z=0.05mm精铰：16H7（3）16mm的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械加工工艺手册表2.3-48确定工序尺寸及余量。钻孔：15mm 2z=0.95mm粗铰：15.95mm 2z=0.05mm精铰：16H8（4）钻螺纹孔8mm毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械加工工艺手册表2.3-48确定工序尺寸及余量。钻孔：7.8mm 2z=0.02mm精铰：8H7（5）钻6mm孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械加工工艺手册表2.3-48确定工序尺寸及余量。钻孔：5.8mm 2z=0.02mm精铰：6H7由参考文献可知，差得该铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。表41用查表法确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明27的端面92H4.0顶面降一级，单侧加工16的孔16H3.0底面，孔降一级，双侧加工50的外圆端面45G2.5双侧加工（取下行值）32的孔32H3.0孔降一级，双侧加工35的两端面20G2.5双侧加工（取下行值）16的孔16H3.0孔降一级，双侧加工表4.2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT27的端面924.0963.216的孔166102.250的外圆端面455502.832的孔326.0262.635的两端面205252.416的孔166102.2图4.1所示为本零件的毛坯图图4.1 零件毛坯图五确定切削用量及基本工时1工序切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量 本工序为铣32mm孔的端面。已知工件材料为HT200，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10，a=12，=45已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用XA6132卧式铣床。1）确定每齿进给量f根据资料所知，XA6132型卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.160.24mm/z、现取f=0.16mm/z。2）选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。3）确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=56.52m/min 实际进给量： f=f=0.16mm/z4）校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据XA6132型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= PP P=7.50.8=6P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。（2）基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.6min2 工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为铣16mm孔的端面。选择高速钢圆柱铣刀直径d=50mm，齿数z=8。已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=35mm故机床选用XA6132卧式铣床。1）确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.200.30mm/z、现取f=0.20mm/z。2）选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.80mm，耐用度T=180min。3）确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc73mm/s，n=350r/min,Vf=390mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=23.55m/min 实际进给量： f=f=0.23mm/z4）校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。（2） 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.3 min3工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为铣32mm孔和16mm孔在同一基准上的两个端面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=60mm，齿数z=8。其他与上道工序类似。1）确定每次进给量f 根据资料，查得每齿进给量fz=0.200.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。2）选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=180min。3）确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。则实际切削：Vc =Vc=47.1m/min 实际进给量： f=f=0.2mm/z4）校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.5kw，P=0.8 kw，P=7.5，依据上述校验方法可知机床功率能满足要求。（2） 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=5.8 min4 工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量的确定本工序为铣深9.5mm,宽6mm的槽。所选刀具为切槽铣刀，铣刀直径d=6mm，根据资料选择铣刀的基本形状r=10，a=20，已知铣削宽度a=3mm，铣削深度a=9mm故机床选用XA6132卧式铣床。1）确定每齿进给量f根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给量f=0.520.10mm/z、现取f=0.52mm/z。2）选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.20mm，耐用度T=60min。3）确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据铣刀直径d=6mm，铣削宽度a=3mm，铣削深度a =9mm，耐用度T=60min时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=8.49m/min 实际进给量： f=f=0.16mm/z4)机床功率 据资料可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.8kw，P=0.8 kw，可知机床功率能满足要求。 (2)时间根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=2.75min5切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为车端面、钻孔10、车孔16、孔口倒角，加工条件为：工件材料为HT200,选用CA6140车床。刀具选择：选择高速钢麻花钻，do=10mm，钻头采用双头刃磨法，后角o120，45度车刀。 1）钻孔切削用量查切削用量手册 所以，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 2）钻头磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度（查切削用量手册）为0.50.8mm，寿命。 切削速度，查切削用量手册： 修正系数 故查切削用量手册机床实际转速为 故实际的切削速度 3）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。（2） 计算工时：6. 工序的切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量 本工序为钻32mm孔，刀具选用高速钢复合钻头，直径d=32mm，使用切削液1）确定进给量f 由于孔径和深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.20mm/r。2）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。3）确定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速.（2） 基本时间钻32mm深45mm的通孔，基本时间为25s7工序的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为钻、半精铰，精铰16mm的孔。铰刀选用15.95的标准高速钢铰刀，r0=0,a0=8,kr=5铰孔扩削用量：1） 确定进给量f 根据参考文献三表2.4-3查出f表=0.651.4按该表注释取较小进给量，按Z525机床说明书，取f=0.72。2） 确定切削速度v和转速n 根据表2.4-20取V表=14.2,切削速度的修正系数可按表2.4-20查出，kmv=1。故K=0.87 故V=14.20.871=12.35m/minN= 根据Z525机床说明书选择n=275r/min.这时实际的铰孔速度V为：V= 根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精铰：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精铰：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min (2)时间计算： 1)钻孔基本工时：T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 2)半精铰基本工时：l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3)精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmT= 8 .工序的切削用量及基本时间的确定 (1)切削用量 本工序为钻螺纹孔6mm、攻丝M8-6H，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=6mm,以及机用丝锥。钻床选用Z525立式钻床，使用切削液。1)确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2)选择钻头磨钝标准及耐用度 查表得，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3)确定切削速度V 查表得，=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量可取f=0.16mm/r；查V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速。 (2)基本时间钻6mm螺纹孔，攻丝，基本时间为45s.9. 工序的切削用量及基本时间的确定本工序为钻6mm的孔，锪120倒角，选用Z525立式钻床加工(1)切削用量 刀具采用高速钢复合钻头，直径d=6mm，使用切削液。1)确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给2)选用钻头磨钝标准及耐用度 查表得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。3)确定切削速度V 查表得，=670MPa的HT200的加工性为5类，暂定进给量f=0.16mm/r。查得v=16m/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1041r/min。 (2)基本时间 钻一个6mm深8mm的通孔，基本时间约为6s.最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表六夹具的选择与设计1.夹具的选择。 本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。2夹具的设计（1）定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择孔32mm和端面为基准定位，侧面加定位销辅助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。（2）切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1S2S3S4F=16.77N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。（3）定位误差分析本工序采用孔32和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。（）夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构本次设计中还按老师的要求画出了夹具体的零件图，具体结构可参见附图。七 选择加工设备由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成.1选择机床，根据不同的工序选择机床工序040、050铣32mm孔的端面和铣16mm孔的端面，因定为基准相同。工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择XA6132卧铣铣床。工序06