刷架端盖毕业设计说明书

湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 1 页 共 23 页 1 第一章 毕业设计任务概述 以刷架端盖零件图为设计依据，对零件进行工艺分析和夹具的设计，绘制出零件图和所用的夹具。根据零件图确定加工余量，设计并绘制出毛坯图。通过对零件的整体把握和生产纲领及经济性的考虑，设计相应的工艺路线，且对所设计的工艺路线进行比较分析，从中获得最佳方案，以利于生产效率的提高。 我个人是设计整个加工过程和设计钻 2 M16 1.5-6H 两 螺纹 孔夹具的设计工作， 依照所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡、工序卡）。根据加工该零件的工序选择合理的刃量具和切削参数，对编写出的工序参数进行相 应的调试、检查、修改，以利于工件顺利的加工，从而编写出一套内容精简、说服力强的设计说明书。 第二章 毕业设计指导思想 2.1 毕业设计的目的 2.1.1 培养学生理论联系实际的设计思想，综合运用本课程及先修课程的理论知识，结合生产实际知识，训练分析和解决一般工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识。 2.1.2 通过拟定阀体加工方案，合理选择加工机床，正确分析零件尺寸的工作能力、确定尺寸、选择材料，较全面地考虑加工工艺、使用和维护等要求等，学习机械设计的一般方法，掌握通用零件、简单机械设 计的设计原理和过程，培养学生初步设计的能力。 2.1.3 进一步训练学生计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、图表、国家标准和规范）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。 2.2 毕业设计的任务 毕业设计通常选择一般用途的较简单机械为题目，设计的内容包括：零件图分析、毛坯设计及毛坯图、工艺设备的选择、工艺路线设计与比较、工序设计、工序加工程序编制、编写设计说明书、毕业设计答辩等。 2.3 毕业设计的要求 在加工时，保证零件加工质量；适合一般现场条件，能显著提高生产效率；降低生产成本，适应性强； 工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。 2.4 毕业设计的效果 通过这次毕业设计，使我们利用所学基本知识，解决基本问题，熟悉以前旧知识，运用现在新知识，解决实际问题，力争在原有的基础上，再上一步新台阶。 2.5 毕业设计的原则 我认为毕业设计的原则是从准备资料到说明书的结束，应尽量提高生产效率的前提下，降低成本，遵从创新原则，保证加工质量，稳定可靠，提高经济效益。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 2 页 共 23 页 2 第三章 零件图分析 3.1 图样分析 3.1.1 材料牌号及性能 该产品零件材料为 C 级钢（ ZG25MnCrNiMo），该材料为 戚墅堰机车车辆工艺研究所开 发的 ZG25MnCrNiMo C 级钢，钢材成分： C 0.25%， Si 0.36%，Mn 1.36%， S 0.031%， P 0.028%， Cr 0.42%， Ni 0.43%， Mo 0.21%， Cu 0.10%，采用正火 +回火的热处理方式，力学性能指标： b 640MPa ， S 470MPa ， 51% ， Akv(-18) 43J， 44J， 49J(平均为 45.3J)， Akv(-40) 27J ， 35J， 38J(平均为 33.3J)， ZG25MnCrNiMo铸钢克服了 ZG24SiMnVTi 铸钢的铸造性能差、可焊 性 不好和裂纹敏感等缺点，具有良好的机械性能和焊接性能。 该材料有一定的强度和较好的塑性、韧性，良好的焊接性能，被切削性能好。 随着铁路运输高速重载化 ,对机车零部件的技术要求也越来越高。自 1995 年起 ,戚墅堰机车车辆厂逐渐以 C级钢代替 ZG230-450 钢生产车钩及其他零部件 。所以该刷架端盖选择 C级钢 （ ZG25MnCrNiMo）是 非常适合的。 3.1.2 热处理 为了改善或改变铸件的原始组织消除内应力保证铸件性能防止铸件变形和破坏铸件清理后需要进行热处理。 该零件是铸造件，所以为了更好的保证铸件的性能，该零 件选择人工时效处理。 3.1.3 零件形状及尺寸 刷架端盖 零件图（见附图 200403210226-01）所示。 3.1.4 计算生产纲领，确定生产类型 它是指企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。计划通常为一年，因此生产纲领也常称为年度量，可按下式计算。 N=Qn(1+ )（ 1+） 式中： N 零件年产量，件 /年 Q 产品年产量 ,台 /年 n 每台产品中该零件的数量 ,件 /台 备品率 废品率 该产品的净产量为 5000 件 ,设其备品率为 10 ,机械加工废品率为 1则 : N=Qn(1+ )（ 1+） =5555 件 /年 3.2 结构工艺分析 3.2.1 结构分析 产品结构设计是否合理应遵循以下工艺原则 ,并贯穿产品结构设计的全部过程中的各个阶段。 产品结构 应反映生产规模的特点。 合理的划分产品结构组件。 尽量利用典型结构。 力求系统和结构简单。 合理选择基准，力求合一。 贯彻标准化、统一化原则。 结构应能进行调整和定位。 合理的选取零件的材料。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 3 页 共 23 页 3 机械加工工艺的合理结构。 该产品结构设计较为合理。 3.2.2 图样清晰，尺寸完整 图样分析： 1) 初步了解。 2) 工作原理分析。 3) 表达分析。 4) 结构分析。 5) 尺寸分析。 6) 主要零件的主要技术要求分析。 7) 结构设计分析。 图样是否清晰、 尺寸是否完整。图样是否是一张完整的零件图应还应具有以下基本内容： 1) 一组图形按照国家标准（ GB/T14689-14691-93）和（ GB4457.4-1998）和 (GB4458.4-1998)中的主要内容 . 2) 完整的尺寸 ,能满足零件制造和检验时所需要的正确、完整、清晰、合理的尺寸，按照国家标准 (GB4458.4-1998)。 3) 必要的技术要求（如表面粗糙度、尺寸公差、行位公差、热处理等）。 4) 填写完整的标题栏（零件的名称、材料、图号、比例、数量以及图样的责任者签字等内容）。 该零件图样均满足以上要求并严格执行国家（ GB4457.4-1998）和 (GB4458.4-1998)标准。正确、清晰、合理、完整的表达 出设计者的意图。 第四章 毛坯设计 4.1 选择材料原则 制订工艺规程是，选择毛坯的基本任务是选定毛坯的方法及了解毛坯的制造误差和缺陷。毛坯的选择对零件工艺过程经济性有很大影响。工序数量，材料消耗，加工工时等在很大程度上都取决于所选择的毛坯。但是要提高毛坯质量往往会使毛坯制造困难，须采用较复杂的工艺和昂贵的设备，曾加了毛坯的成本。这两者是相互矛盾的，因此毛坯的种类和制造方法要根据生产类型和具体生产条件决定，同时应充分注意利用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件的生产的总成本，提高质量。 毛坯的确定， 不仅影响到毛坯制造的经济性，而且影响到加工的经济性，通过合理的选择毛坯，以降低零件的制造成本。根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的要求，合理地确定毛坯的种类和制造方法。为了正确合理地选择毛坯，还必须了解毛坯的种类。 4.2 毛坯的类型选择 4.2.1 铸件 ：铸件毛坯的制造方法可分为砂型铸造、金属型制造、精密型制造、压力铸造等，用于铸铁、铸刚、铝等有色金属的铸造，使用于各种形状复杂的零件。 4.2.2 锻件 ：使用于强度要求较高，形状较简单的零件。 4.2.3 型材 ：热轧型材尺寸较大，精度较低，大都用于 一般零件，冷拉型材尺寸较小，精度较高，多用于对毛坯精度要求较高的中小型零件，适宜于自动机加工。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 4 页 共 23 页 4 4.2.4 其它 ：其它毛坯类型，如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。 选择以上毛坯种类时，要综合考虑零件的材料和对材料组织性能的要求以及其他方面的因素。该零件不同于简单的轴类或板类零件，它的结构形状相对复杂及该零件的作用和经济性。由于该工件的加工精度要求不高，为了提高生产效率，对该零件采用铸造方法。 4.3 毛坯的制造方法 零件材料的工艺特征（如可塑性、可铸性）以及零件对材料组织和性能的要求。该材料为 C 级钢具有可铸性及 零件的结构比较复杂，则该零件选择铸造是很理想的。生产中所用的铸件，大都是采用砂型铸造，少数尺寸较小的优质铸件，可采用特种铸造方法，如压力铸造、金属模型铸造、离心铸造等。 采用金属模型铸造是将金属液直接浇入耐高温金属材料制成的铸型中以获得铸件的方法。金属模型可经受很多次的浇注而不损坏即节省了造型工时和大量的造型材料，提高了生产率，又能改善劳动条件，所得到的铸件尺寸精确，表面光洁，结晶颗粒细，机械性能高，但因金属模型的导热率较高退让性差，制造成本高，生产准备周期长等缺点，因而金属模型应用受到一定的局限，金属主要 用于有色金属铸件的大批量生产。 砂型铸造的铸件，按照造型方法的不同，可分为木模手工造型和金属模造型两种。木模手工造型的精度低、加工余量大，适用于单件和小批生产；成批及大量生产时，为提高铸造的生产率，减少铸件的误差和加工余量，常用金属模机器造型的铸件，但其生产费用较高，铸件的重量和尺寸不能过大。 针对该零件的而言，首先应知道 刷架端盖 生产类型为中批量生产，零件材料为 C 级钢，其结构形状较复杂， 力学性能要求不太高的零件。根据技术要求毛坯种类为铸件，又根据选择毛坯的原则， C级钢材料适合用铸造获得毛坯，可采用砂型铸造或 压力铸造。采用压力铸造的优点是：效率高、精度高，但是由压铸机及压铸型铸造费用高，相应的毛坯制造成本会增加，相比之下，采用目前较为常用的砂型铸造较为合适，它具有的优点是：铸造合金种类、铸件的大小和重量不受限制，生产机动性大，生产准备时间短，受产品型别变更的影响小，因此选择砂型铸造，能节约金属，充分利用生产面积，也可选择砂型铸造中的金属模机械砂型，它的生产效率高，对工人的技术要求低，适合零件的批量生产的铸件。 该零件的材料为中碳钢，它的铸造性能比低碳钢好，它具有较低的熔点，氧化及热裂的倾向性小，流动性较好，收缩 率比低碳钢小，而其塑性、韧性又比高碳钢好，所以在铸钢中，中碳钢应用最广。采用金属型铸造它克服了又型砂带来的一系列缺点，而且它比砂型铸出的铸件有更高的尺寸精度和较好的表面光洁度，故只需较少的机械加工余量或不需要加工。它的冷却速度较砂型快，得到细晶粒的金属组织，因而提高了铸件的机械性能。所以，从对该零件的综合考虑，选用金属型铸造。 4.4 毛坯余量的确定 加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动质量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高了加工成本。若 加工余量过小，则既不能消除上序的各种表面缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时工件的装夹误差，造成废品。因此，应当合理地确定加工余量。确定加工余量的基本原则是，在保证加工质量的前提下越小越好。 确定加工余量的方法有查表法、经验估计法、分析计算法。 在确定加工余量时，要分别确定加工总余量（毛坯余量）和工序余量。加工总余量的大小与所选择的毛坯制造精度有关。用查表法确定工序余量时，粗加工工序余量不能 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 5 页 共 23 页 5 用查表法得到，而是由总余量减去其他各工序余量而得。 通过查阅机械加工工艺手册表 2.3-5、 2.3-6， 其加工表面的余 量如（表一 ）所示。 零件基本尺寸 230 250 218 65 22 42 12 67 95 5 81 毛坯 尺寸 226 254 216 63 20 43 13 69 96 6 82 总毛坯尺寸 4 4 2 2 2 1 1 2 1 1 1 公差等级IT 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 11-13 表一 4.5 毛坯图 见 （附图 200403210226-02） 附录 。 第五章 工艺路线设计 5.1 加工方案的选择 加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面，选择一个合理的加工方法。在选择中，不光要满足零件加工质量的要求，同时，要兼顾生产效率和经济性。由于可供选择的方法很多，即使对同样的精度（表面粗糙度）要求的同类表面，可供选择的加工方法也较多，所以在具体选择时，应充分考虑选择成本较低的那种，从而降低零件的制造成本。 选择加工方法中，除应保证加工面的表面质量和粗造度要求之外，还应综合考虑下列因素：工件的材料；工件的结构尺寸；生产类型和现场生产条件。该零件，孔是主要加工表面。孔的加工方法很多，如车 削、钻削、铰削、扩削、镗削等。由于车削加工回转体零件的加工效率比其他几种要高，其车床比较普遍。阀体为相交回转体零件，所以采用车削更适宜。 钻孔多用于无底孔的加工；扩孔，切削深度较小，排屑容易，其精度一般为 IT1011。扩孔能纠正空孔的轴线歪斜，其进给量较大，生产率高。铰孔，主要用于中小尺寸的精加工，一般孔径精度为 IT7 9，它对纠正孔的位置误差能力很差，孔的有关位置精度由铰孔前的预加工工序保证，采用铰孔，还易出现孔径扩大和表面粗糙度差等缺陷。镗孔，常用的加工方法之一，可作为粗加工、精加工。加工范围广，镗孔 精度一般在 IT68，其加工时，易产生振动，生产率较低，但镗刀结构简单，又能在各种机床上安装镗 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 6 页 共 23 页 6 孔，是一种较经济的方法，且能修正孔的轴线歪斜，位置精度高。 5.2 加工路线的比较分析 方案一 ： 1 铸造 。 2 时效处理 。 3 处理 。 4 划线 。 5 夹小端，粗车大端面，粗车外圆 250， 228，粗车 100 的圆台，各部分留余量 0.5mm，倒角。 6 调头夹大端，粗车小端面，粗车内圆 65， 218，各部分留余量 0.5 7 调头夹小端，精车大端面，保证长度，精车外圆 250， 246，内圆 230，230-234 的斜度， 100 的圆台，倒角。 8 调头夹大端，精车小端面，保证长度，精车内孔 218， 65，车油槽 3-R2.5，倒角， 9 按尺寸 95， 282， 8斜度，圆角 R8以及尺寸长 148， R6 的尺寸打样冲点。 10钻 6 22，锪平 40， 6 8.5 孔，攻丝 6 M10，倒角。 11按划线刨尺寸长 95， 282， 8斜度，圆角 R8 以及尺寸长 148。 12钻孔 2 14.5，攻丝 2-M16 1.5，倒角 120 2深。 13去毛刺 。 14质检 。 15入库 。 方案二 ： 1 铸造 。 2 时效处理 。 3 处理 。 4 划线 。 5 夹小端，粗车大端面，粗车外圆 250， 228，粗车 100 的圆台，内圆 65，各部分留余量 0.5mm，倒角。 6 调头夹大端，粗车小端面，粗车 218，各部分留余量 0.5。 7 调头夹小端，精车大端面，保证长度，精车外圆 250， 246，内圆 230，230-234 的斜度， 100 的圆台，内经 65的表面，车油槽 3-R2.5，倒角。 8 调头夹大端，精车小端面，保证长度，精车内孔 218，倒角 。 9 按尺寸 95， 282， 8斜度，圆角 R8以及尺寸长 148， R6 的尺寸打样冲点。 10钻 6 22，锪平 40， 6 8.5 孔，攻丝 6 M10，倒角。 11按划线刨尺寸长度 95， 282， 8斜度，圆角 R8 以及尺寸长 148。 12钻孔 2 14.5，攻丝 2-M16 1.5，倒角 120 2深。 13去毛刺 。 14质检 。 15入库 。 5.3 确定最优的加工路线 若按照加工方案一加工，在车 内圆 65， 车油槽 3-R2.5 放在刷架端盖零件左边加工会给加工时带来切削力大，对刀子的钢性不好，因为左边刀具到加工面的距离要比右边的距离长。因此，将方案一与 方案二结合考虑，在加工右端面时进行加工车 内圆 65， 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 7 页 共 23 页 7 车油槽 3-R2.5 刀具钢性比在右边小，所以我采用方案一进行加工对加工带来方便。 通过优化的方案如下 : 1 铸造 2 时效处理 3 处理 4 划线 5 夹小端，粗车大端面，粗车外圆 250， 228，粗车 100 的圆台，各部分留余量 0.5mm，倒角。 6 调头夹大端，粗车小端面，粗车内圆 65， 218，各部分留余量 0.5 7 调头夹小端，精车大端面，保证长度，精车外圆 250， 246，内圆 230，230-234 的斜度， 100 的圆台， 倒角。 8 调头夹大端，精车小端面，保证长度，精车内孔 218， 65，车油槽 3-R2.5，倒角 。 9 按尺寸 95， 282， 8斜度，圆角 R8以及尺寸长 148， R6 的尺寸打样冲点。 10钻 6 22，锪平 40,6 8.5 孔，攻丝 6 M10，倒角。 11按划线刨尺寸长 95， 282， 8斜度，圆角 R8 以及尺寸长 148。 12钻孔 2 14.5，攻丝 2-M16 1.5，倒角 120 2深。 13质检。 14去毛刺。 15入库。 第六章 工序设计 6.1 工序的安排 加工该零件是分多工序加工还是 集中在一起加工，根据现场条件和零件本身的结构而定。工序集中与工序分散，是拟订工艺路线时确定工序数目（或工序内容多少）的两种不同的原则，它和设备类型的选择有密切的关系。工序集中就是将工件在少数几道工序内完成；工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。工序集中与分散各有特点： 6.1.1 工序集中 ： 1) 采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。 2) 工件装夹次数减少，易于保证表面减间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。 3) 工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作（ 本特 点也适应于组织集中）。 4) 因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。 6.1.2 工序分散 ： 1) 设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。 2) 可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 3) 设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 8 页 共 23 页 8 工序集中和工序分散的应用。工序集中多用于单件小批生产及设备较少；工序分散则用于大批大量生产；成批生产尽可能采用效率较高的机床，使工序适当集中。除取决于生产类型外，还应综合 考虑现有的生产条件、工件结构特点和技术要求的因素，使指定的工艺路线适当地集中，合理的分散。 该零件的加工面多为内孔，及钻孔及平面的加工，技术要求及精度、表面粗糙度要求低，为中批生产，选择工序分散较为适宜，便于生产率的提高和保证加工质量，便于工件在一次装夹中完成多个面的加工，给操作者带来方便。 6.2 加工阶段划分 为了保证加工质量，合理使用设备，人力，及时发现毛坯缺陷，及时处理，按加工性质和作用不同，工件的加工质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。加工精度和表面质量要求特别 高还可以采用光整加工和精加工，但也有其他方案。 工艺过程中划分加工阶段的主要原则如下： 保证加工质量 合理利用设备 便于热处理工序的安排 此外，划分加工阶段还有两个优点： 1）在粗加工中及早发现毛坯的缺陷， 及时修补或报废； 2）零件表面的精加工安排在最后，可防止或减少表面损伤。 划分加工阶段，是对零件整个机械加工工艺过程而言，通常是以零件上主要表面的加工过程来划分，而次要表面的加工穿插在主要表面加工过程中，在有些情况下，次要表面的精加工是在主要表面的半精加工，甚至是粗加工中就可完成，而这时并没有进 入整个加工过程的精加工阶段；相反，有些小孔，常常安排在精加工之后进行钻削，这对小孔加工本身来讲，仍属于粗加工，这点，在划分加工阶段时应引起注意。 各加工阶段的主要任务： 1）粗加工阶段 从坯料上切除较多余量，所能达到精度和表面质量都比较低的加工过程。 2）半精加工阶段是在粗加工之间的一道切削过程。 3）精加工阶段是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高的加工过程。 4）光整加工阶段是精加工后从工件上不切除或切除及薄的金属层，用以获得光洁的表面和更加精确的加工过程（一般用于提高位置精度）。 5）超精 加工阶段是按照超稳定，超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在 0.1 以下的加工技术。 备注：但对于那些加工质量要求不高刚性好，毛坯精度较高，余量小的工件，就可以划分为几个阶段，对于有些刚性好的重型工件，由于装夹及运输很费时，也常在一次装夹下完成去除粗、精加工。为了弥补部分阶段带来的缺陷，重型工件在粗加工工步后，松开夹紧机构，让工件变形的可能，然后要较小的夹紧力重新夹紧工件，继续以精加工分步加工。 根据刷架端盖主要加工的内容和要求，从加工经济、加工精度考虑，将该零件的加工划分为粗加工和半精加工两个阶段。 6.3 基准的选择 基准是用来确定生产对象是几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 根据基准的作用不同分设计基准与工艺基准两大类。设计基准是设计图样上所采用 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 9 页 共 23 页 9 的基准。如刷架端盖零件图中的 250 的轴线及左端面是设计基准。 有粗基准和精基准之分。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准的顺序应从精基准到粗基准。 6.3.1 精基准的选择 ： 精基准的选择应从保证零件的加工精度出发，同时考虑装夹方便夹具结构简单，选择精基准一般应遵循：基准重合、基准统一、互为基准、自为基准和保证工件定位准 确、夹紧可靠、操作方便的原则。 6.3.2 粗基准的选择： 选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是合理地分配各个加工余量；二是保证加工面与不加工面的相互位置关系，具体选择时考虑以下原则： 1）对于具体加工面与非加工面的工件，为了保证非加工面与加工面之间的位置要求，应选择非加工表面作为粗基准。 2）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各表面的加工余量，若需要保证各主要加工表面都有足够的余量，应选择毛坯余量最小的表面作粗基准，若对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，则应该重要的表 面作为粗基准。 3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），通常只允许用一次，以免产生较大的定位误差。 4）选作粗准的表面应平整，要避开锻造飞边和铸造浇口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。 5）合理地选择定位基准，对保证零件表面间的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工顺序都有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构，选择定位基准时，应注意减少装夹的次数，尽量做到安装一步到位，能把零件上所有要加工表面部位加工出来。 对于刷架端盖零件，选择定位基准应有 利于提高工件的刚性，以减少切削变形，定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。所以以刷架端盖的左端面和 A、 B面为精基准。 6.4 切削用量选择 确地选择切削用量，对保证加工质量，提高生产效率，获得良好的经济效益，都有着重大意义。切削用量包括被吃刀量、切削速度、进给量。选择好的切削用量，使三者能互相适应，以形成最佳切削参数。选择切削用量首先分析被加工材料的性能和加工要求；刀具材料性能；机床及其运动参数；装夹和加工系统刚性等条件。由于切削速度对刀具寿命影响最大，其次为进给量，影响最小是背吃刀量 ，因此，选择切削用量步骤是：先定 ap,在选 f,最后确定 Vc。 6.4.1 选择背吃刀量 ap 在机床、夹具、刀具和零件等的刚度允许条件下，尽可能选取较大的背吃刀 量，以减少走刀次数，提高生产效率。 粗加工：在加工余量（指半径方向上）不多并较均匀、加工工艺系统刚性足够时，应使背吃刀量一次切除余量 A，即： ap=A；如果在加工面上有硬化层、氧化皮或硬杂质情况下，此时，加工余量若足够，则背吃刀量 ap也应加大，若需分两次切除余量，则：ap1=（ 2/3 3/4） A； ap2=（ 1/3 1/4） A 精加工：由于粗加工后形成表面 的质量较为良好，应使半精加工的背吃刀量依次切 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 10 页 共 23 页 10 除余量。半精车取 (1 3)mm，精车取 (0.1 0.5)mm 6.4.2 选择进给量 f 粗加工：增大进给量，可提高生产效率，但过大进给量，会使切削力剧增而影响机床进给系统、刀具和工件的强度和刚性，此外，也会显著加大表面粗糙度，为此，制定的进给量应考虑到上述影响因素。粗车时一般选 (0.3 0.8)mm/r。 精加工：精加工的进给量 f 主要根据表面粗糙度要求选择。表面粗糙度 Ra 值要求小时，应选用较小进给量。但 f 值不能过小，当进给量 f值小于一定限定时，实际表面粗糙度 Ra 值反 而会增大。精车常取 (0.08 0.3)mm/r。切断时，宜取（ 0.05 0.2） mm/r，具体选择时应结合各方面的条件。 6.4.3 主轴转速的确定 主轴转速的确定方法，应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的 材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。 6.4.4 选择切削速度 Vc 进给速度通常是根据零件的加工精度和表面粗糙度及刀具和材料进行选择。 切削速度主要根据工件和刀具材料的性质来确定。切削强度和硬度较高的工件，产生切削热和切削力都比较大，车刀易磨损，切削夙敌应低些。脆性材料如铸铁，工件材料强度 不高，但车削时形成崩碎的切屑，热量集中在切削刃附近不易散热，切削速度相对选低些；有色金属和非金属材料，切削速度选得较高。精加工时，应尽量避开积屑瘤、鳞刺产生的切削速度区域。在已选定的 ap 和 f 的基础上，所选用切削速度，应使刀具耐用度具有合理值。 切削用量的选择方法可分为计算法和查表法，具体选用根据加工来确定。总之，选择的基本原则是：应首先选择一个尽可能大的切削深度，其次是较大的进给量，最后，在刀具和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。 切削用量的参数都是在加工程序中体现。其具体值根据所用机床的工艺特性， 参考切削用量结合实践经验确定。正确的选择余量对提高效率，保证加工质量有至关重要的作用。切削余量的选择原则：粗铣时首先考虑选择尽量大的 ap，其次选择较大的 f，最后确定合理的 Vc。精铣时选择较小的 ap和 f，较高的 Vc。选择如下； (1) 用车削大端面及各部分阶梯圆时 ,最大的部分为 250，最小的部分为 100. Vc=40 60m/min f=0.4 0.6mm/r 粗车时 : Vc=41.3m/min f=0.5mm/r ap =2mm n=1000Vc/ d=1000 41.3/3.14 250=52.6r/min 精车时 : Vc=73.5m/min f=0.4mm/r ap =0.2mm n=1000Vc/ d=1000 73.5/3.14 100=234r/min (2) 车削小端面及各部分阶梯时，最小的部分为 218。 粗车时 : Vc=30.5m/min f=0.5mm/r ap =2mm n=1000Vc/ d=1000 30.5/3.14 230=42.2r/min 精车时 : Vc=54.8m/min f=0.4mm/r ap =0.2mm n=1000Vc/ d=1000 54.8/3.14 218=80r/min (3) 用 6X22mm 标准麻花钻钻孔 Vc=8 25 f =0.2 0.3mm/r ap =20mm n =1000Vc/d=1000 17.3/22=786.4r/min 用 6X8.5 标准麻花钻钻孔 Vc=8 25 f =0.2 0.3mm/r ap =20mm 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 11 页 共 23 页 11 n=1000Vc/d=1000 13.3/8.5=1500r/min 通过查机械加工工艺手册，零件的切削用量具体的计算参数及如表（二）所示。 加工部位 切削速度Vc(m/min) n=1000Vc/ d(r/min) 背吃刀 量 ap 进给速度 Vf (mm/min) 车左端面 粗车 41.3 73.5 45 80 1-4 0.2-1 0.5 0.2 精车 车右端面 粗车 30.5 54.8 45 80 1-4 0.2-1 0.5 0.2 精车 车内孔 36.5 45 1-4 0.5 钻 6X22 17.3 250 20 0.2 钻 6X8.5 13.3 500 12 0.2 攻丝 6xM10 3.14 100 12 手动 车油槽 3-R2.5 16.3 80 手动 表 二 6.5 切削余量的选择 6.5.1 切削深度 ap,单位 mm 工件上已加工表面和待加工表面间垂直距离，也就是每次进给时，车刀切入工件时的深度。 ap (dw-dm)/2 式中 ap切削深度 dw工件待 加工表面 dm工件已加工表面 6.5.2 进给量 f，单位 mm r 工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离，它是衡量进给运动大小的参数，查表参考资料金属切削速度手册。 6.5.3 切削速度 c，单位 m min 在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，也可以理解为车刀在一分钟内车削工件表面理论展开直线长度，但必须假定切削没有变形或收缩它是衡量主运动大小的参数，切削速度 c的计算公式为 Vc dn/1000 或 Vc=dn/318 式中 d -工件直径 Vc 切削速度 n 车床轴转速 6.6 工序尺寸的确定 零件某一表面最后一道工序的工序尺寸及公差是零件的设计尺寸及公差 ,各中间工序的工序尺寸及公差均要通过计算确定。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 12 页 共 23 页 12 当工序基准与设计基准重合时其工序尺寸及公差的确定比较简单，只须考虑各工序的加工余量和工序所达到的加工精度。计算顺序是由最后一道工序开始往前推算，一直推算到毛坯尺寸的大小。如外圆和孔表面的工序及公差的计算即属于这种情况。 当工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定需利用工艺尺寸链原理来进行分析和计算。 必须注意在工序间安排检验时，如测量基准与基准不重合，也应用尺寸链进行计算，以确定检验尺寸及公差。并注意防止产生“假废品”。 6.7 工时定额的计算 时间定额是指在一定的是生产条件下 ,规定生产一件产品或完 成一道工序所需消耗的时间 . 完成一个零件的一道工序的时间定额 ,称为单位时间定额 ,它由下列几部分组成 . 6.6.1 基本时间： tb tb =(L+L1+L2)/nf 式中： tb 基本时间 工件加工表面的长度， min L1 刀具的切入长度 , mm L2 刀具的切出长度 , mm I 进给次数 6.6.2 辅助时间 TB 辅助时间是为实现工艺过程所须进行的各种辅助动作所消耗的时间 ,包括 :装卸工件 ,无 停机床 .引进或退刀刀具 ,改变切削用量 ,试切和测量工件的所消耗的时间 .基本时间和辅助时间总和称为作业时间。 TB=tb+ta 6.6.3 布置工作地时间 ts ,布置工作地时间是为了使加工正常进行，工人照管工作地所消耗的时间，一般按作业时间的计算。 6.6.4 休息与生理需要的时间 tr 一般的安作业时间的 6.6.5 准备与终结时间 te 准备工作有：熟悉工艺文件，领取材料，领取工艺装备，调整机床等。 结束工作有：拆卸和归还工艺装备，送交成品等。 所以，批量生产时单件时间定额为上述时间之 和。即： Tc=tp+te/N=tb+ta+ts+tr+te/N(N 批量 )。 第七章 工艺装备及切削液的选择 7.1 机床的选择 在选择机床时要注意下述几点： 1.机床的主要规格尺寸应与加工零件的外轮廓尺寸相适应，即小零件应选小机床，大零件应选大机床，做到设备合理使用。对于大零件，在缺乏大型设备时，可采用“蚂蚁啃骨头”的办法，以小干大。 2.机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。对于高精度的零件加工在缺乏精密设备时，可通过设备改装，以粗干精。 3.机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通 用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 13 页 共 23 页 13 4.机床选择还应结合现场的实际情况，例如设备的类型，规格及精度状况以及设备的分布排列情况等。 该零件适宜选择：普通车床 CW6163 车端面、内外圆表面、锥面和到棱、倒角等和牛头刨床 B650 刨刷架手柄、摇臂钻床 Z3450 钻 6 M10-7H、 6 22、 2 M16 1.5-6H。 各机床的技术规格见表 (三 ) 7.2 刀具的选择 合理选用切削液能有效地减小切削力、降低切削温度、减小加工系统热变形、延长刀具寿命和改善已加工表面质量，此外，选用高性能切削液是改善难加工材料切削性 能的一个重要措施。 切削液的选用：粗加工和高速切削时，优先选用水溶性切削液；中低速、精加工优先选用切削油；加工难切削材料选用切削油添加剂；磨削时选用水溶性并加防锈剂；考虑配方成本、回收并在利用。 该零件的质量和粗糙度要求不高，选用乳化液切削液即可。 刀具及刀具参数选择正确与否，直接关系到零件 的加工效率和加工表面质量及刀具本身的寿命。刀具材料应具备有高硬度和高耐磨性、足够的强度和韧性以及高的 耐热性 ，刀体材料保证刀具的强度。因此，合理选择刀具由为重要。对刀具的材料选择应考虑到所采用那种机床加工时机床的刚性、工件 材料及经济性等。则数控机床刀具应选较高的耐用度和刚性，有良好的断屑性和尺寸稳定性，安装调试方便等特点。 一般采用标准刀具，必要时也可各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具，刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。 刀具的选择也应考虑刀具几何参数的大小，选择刀具合理几何参数的一般性原则： 1） 要考虑工件的实际情况，如材料成分、制造方法、形状、精度等。 2） 要考虑刀具材料性能和刀具结构。 3） 要注意刀具几何参数之间的联系。 4） 要考虑具体的加工条件。 5） 处理好刀具的锋利性同刀具强度和耐磨性的关系 。 刀具确定好以后，要把刀具规格、刀具型号、刀具参数和该刀所要加工的内容列表记录下来，具体见刀具卡片。 该工件加工的刀体材料普通碳钢，规格（ B H），适宜选择硬质合金刀具（ YT15）：45车刀（ 25 25）、 60内外螺纹刀（ 25 25）、内孔车刀（ 25 25）、扩孔钻、 10.2钻头、 12的机用丝锥、内孔切槽刀（ 25 25）。 技术规格 机床名称 技术规格 机床名称 技术规格 机床名称 CW6163 B665 Z3040 加工最大 直 （ mm） 630 滑枕行程长度（ mm） 65 650 最大 钻孔 直径（ mm） 40 加工最大 度（ mm） 1350 工作台顶 面面积 650 450 主轴最 大行程 315 中心距 1500 滑枕往 复次数 12.5 73 主轴转 速级数 12 主轴正反转级数 18 工作台水 平移动量 600 主轴转 速范围 40 2000 主轴转速正反 （转 /分） 8 800 工作台垂 直移动量 300 主轴中心线至立柱距离 340 1400 刀架最 30 30 刀架转 60 主轴进给 0.05 1.6 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 14 页 共 23 页 14 大尺寸（宽高） 动角度 量级数 主轴每转刀架进给量（ mm/r） 工 作台水平进给范围 0.33 3.33 主轴最大扭转力矩 5000 纵向 0.05 24 工作台水平进给级数 10 主电动机功率（ KW） 3 横向 0.025 12 主电机转速（ r/min） 1440 主电动机：功率（ KW） 10 主电动机功率（ KW） 3 表三 7.3 量具的选择 量具的选择应做到量的精度应与零件的加工精度相适应； 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应； 量具的类型应与被测表面的性质、生产类型、生产方式相适应 为了保证零件的尺寸和公差，量具的精度必须与加工精度相适应。而在检测 工件时，先应校对量具。单件中批生产应广泛采用通用量具，如内卡钳、游标卡尺、深度游标卡尺、百分表等。大批大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等。 根据 零件 的尺寸精度选择的量具有：游标卡尺 0300mm，高度，深度游标卡尺0200mm，内卡钳 150mm，螺纹塞规。 7.4 切削液的选择 合理选用切削液能有效地减小切削力、降低切削温度、减小加工系统热变形、延长刀具寿命和改善已加工表面质量，此外，选用高性能切削液是改善难加工材料切削性能的一个重要措施。 切削液的选用：粗加工和高速切削时，优先选用水溶性切 削液；中低速、精加工优先选用切削油；加工难切削材料选用切削油添加剂；磨削时选用水溶性并加防锈剂；考虑配方成本、回收并在利用。 该零件的质量和粗糙度要求不 很 高，选用乳化液切削液即可。 第八章 填写工艺文件 工艺规程制订后，要以表格的形式确定下来，作为指导工人操作和用作生产、工艺管理等各种技术文件的依据。机械加工工艺规程卡片的种类很多，在单件小批生产中，一般只填写简单的工艺过程卡片，在大批、大量生产中，每个零件的每个工序都要有工序卡片。工艺文件填写应符合以下基本要求： 1) 内容要简要、明确。 2) 文字正确，应用国家正 确公布推行的简化字。字体要端正、笔画清楚，排列整齐。 3) 所用术语、符号、计量单位等，应符合有关标准。 4) “设备”栏一般填写设备的型号、名称，必要时还应填写设备编号。 湖南铁道职业技术学院 刷架端盖毕业设计 第 15 页 共 23 页 15 5) “工艺装备”栏一般填写各工序（或工序）所用的夹、辅具和刀、量具。其中属专用的，按专用工艺装备的名称（编号）填写；属标准的，填写名称、规格和精度，有编号的也要填写编号。 6) “工序内容”栏内，对一些难以用文字说明的工序或工步内容，应编制示意图。 绘制工序图应符合下列要求： 1) 根据零件加工情况可画基本视图、剖视图、局部剖视图等，允许按相对比例基准等。 2) 为表达 直观，其位置应符合加工时是实际状态。 3) 加工面用粗实线表示，非加工面用细实线表示。 4) 应标明定位基准、加工部位、精度要求、表面粗糙度、测量基准等。 5) 定位和夹紧符号按 JB/T5061-91机械加工工艺定位、夹紧符号的规定选用 。 第 九 章 钻模 夹具的设计 9.1 夹具设计的特点与功能 机床夹具做为一种重要的工艺装备在机械制造工艺过程中起着十分重要的作用。具体表现在以下方面： 9.1.1 针对性强，设计人员必须掌握工艺和生产现场的实际情况。 专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺过程的安排以及所使用和机床、刀具，辅助的具体的情况才能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。 9.1.2 保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的的两项主要任务，而保证加工质量又是 第一位 的。因此，设计时，应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具应重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。 9.1.3 夹紧机构对整个夹具结构起决定作用。 夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此，在同样能保证 工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计与生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。 9.1.4 夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工、修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不可能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。 9.1.5 设计同期短，一般不进行强度和刚度计算。