机械制造课程设计--压滚座.doc

机械制造课程设计 课程设计成果 设计地点（单位）： 设计题目： 压滚座 完成日期： 2012 年 6 月 15 日 指导教师评语： _ 成绩（五级记分制）： 教师签名： 荆楚理工学院课程设计任务书设计题目： 压滚座 零件的机械加工工艺规程及工序的设计计算学生姓名 课程名称机械制造专业班级 模具设计与制造（一）班地 点起止时间 6月4日至6月15日设计内容及要求(1)毛坯图 1张零件图 1张零件毛坯合图 1张(2)机械加工工艺规程卡片 1张工序卡 1套(3)课程设计说明书 1份设计参数该零件图样一张生产纲领：单件小批量生产生产条件:金工车间加工进度要求序号内容基本要求时间备注1准备阶段阅读、研究任务书；明确设计内容和要求。阅读教材和课程设计指导书。准备好绘图工具、设计资料和手册等。课程设计前进行2绘制零件图提高识图和绘图能力了解零件的各项技术要求2天手绘3制定工艺路线掌握工艺路线的制定方法和步骤初步拟定零件的工艺路线1天制定零件的工艺路线1天4工序设计掌握工序设计的方法和步骤4天5编写设计计算说明书整理和编写设计说明书3天6答辩或检验1天小计12天参考资料其它说明1本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2若填写内容较多可另纸附后。3一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任： 教研室主任： 指导教师： 年 月 日 目 录 序言 .51 零件分析.5 1.1领奖的作用.5 1.2零件的结构分析.5 1.3零件的材料分析.6 1.4基准分析.61.4.1零件尺寸分析和粗基准选择.61.4.2精基准的选择.72毛坯的选择.7 2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差.7 2.2确定毛坯的技术要求.8 2.3绘制毛坯图.83拟定机械加工工艺路线.9 3.1确定加工表面的加工方法.9 3.2拟定加工工艺路线.9 3.3工艺方案分析.114确定机械加工余量、工序及公差.13 4.1确定加工工艺.135确定切削用量及基本工时.16 5.1工序10.23 5.2工序20.24 5.3工序30 .27 5.4工序40.32 5.5工序50.33 5.6工序60.33 5.7工序70.34 5.8工序80.36 5.9工序90.376加工工艺卡片.387工序卡.40总结.48参考文献.49 序 言 机械制造工艺课程设计是我们完成全部基础课，技术基础课，部分专业课之后进行的。这使我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它将是我们三年学习中最重要的一步。通过本次课程设计，应该的到培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。 1 零件的分析 1.1零件的作用 压滚轴主要用来夹持机构加紧和固定试样，对试样进行加载。1.2零件的结构分析 压滚轴零件属于块状零件，结构简单，强度刚度和韧度好，各加工表面精度和表面粗糙度都不难获得。零件组成面：五个端面、外圆及其台阶面，R16半圆柱体，内孔及其台阶面，一个燕尾槽及前后端面的中心对称线上的2mm通槽，19、10通槽和两处螺纹加工。1.3零件材料分析 零件材料为45冷轧钢板，属于优质碳素结构钢、该钢价格便宜，加工容易，适当热处理可以获得良好的韧性、塑性和耐性。正火85可促进组织球化，硬度不大于229HBR，毛坯切削性能好，600回火。该钢屈服强度，抗拉强度高，塑性好。该钢可获得良好的综合力学性能，淬火后表面硬度可达到4552HRC，不能采用渗碳淬火。1.4.1基准分析 设计基准分析：左端面为设计加工各孔和R16半圆柱，下底端为设计加工内孔和上端面，以中心轴线为设计基准主要加工孔和2mm通槽、燕尾槽。 定位基准分析：以左端面定位，燕尾槽，M8、19、10、13等孔。下端面定位上端面及内孔的高度，中心轴线定位各对称面。 1.4.2零件尺寸分析和粗基准选择 左端面和下底面为设计基准，也为表面的定位基准，表面粗糙度0.8。 前后端面是以中心轴线为基准，距中心轴线16mm，表面粗糙度0.8。 M8、9以左端面和下底面为基准，距左端面20mm，距下底面12.5mm。 燕尾槽是以中心轴线和左端面为基准，距左端面10mm，两斜面粗糙度0.8。 2mm通槽以中心轴线为基准，两边对称。 外圆22，上端面内孔以左端面和上端面为基准，距左端面65mm，距上端面2mm，出现定位基准与设计基准不重合。 13内孔以左端面为基准，距左端面65mm。 18、22、24.3、M251.5以左端面为基准，距右端面65mm，18以下端面为基准，距下端面、22以下端面为基准，距下端面19mm，24.3退刀槽以下端面为基准，距下端面9mm。 R16半圆柱以左端面和为中心轴线为基准，距右端面65mm。 上端面以下端面为基准，距下端面25mm。 10通孔以左端面和中心轴线为基准，距左端面40mm，以中心轴线对称。 1.4.3精基准的选择 保证定位误差，精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准，以左端面、下底端、以中心轴线为精基准。2 毛坯的选择2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 根据零件图多给材料为45钢，由已知条件知其生产纲领为小批量生产，因为压滚轴的轮廓尺寸较小，结构不易铸造和锻造，因此毛坯选择冷轧板料。2.2 确定毛坯的技术要求 材料不能有疏松、夹渣等缺陷。 材料：45钢2.3 绘制毛坯图 根据图标所示绘图如下： 图 2-1 毛坯图 3 拟定机械加工工艺路线3.1 确定各加工表面的加工方法 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，查参考1表4-2及表4-3，选定如下加工方法： 上端面和23外圆，未标注尺寸公差，表面粗糙度为6.3，查参考14-2只需要粗车、半精车。 下端面、前后端面表面粗糙度为0.8，查参考14-2，先粗铣，然后半精铣，再粗磨。 左端面表面粗糙度为0.8，与燕尾槽相接，先粗铣，然后半精铣，再线切割。 内孔18、24.3，表面粗糙度为0.8，先粗车，再半精车。 内孔22，表面粗糙度为0.8，粗车，半精车，粗磨。 R16半圆柱先粗铣，再半精铣。 燕尾槽有形状尺寸，表面粗糙度为0.8，线切割。 10、M8、9、13表面粗糙度为6.3，钻孔。 2mm通槽用再热处理加工之后，用磨削切割。3.2 拟定加工工艺路线工艺路线方案1： 工序00：下料，873830 工序10：铣六方尺寸8232.0625.03达要求 工序20：钳工 划线找正 钻孔10、M8、9、13达要求 攻螺纹M8 工序30：用四爪卡盘找正，车上端面22外圆，18内孔。平端面达23.03 掉头用四爪卡盘找正已加工内孔，车内孔22、24.3、18，倒角120 攻螺纹M241.5 工序40：以内孔和底面定位，用回转工作台铣R16半圆柱达要求。 工序50：热处理，吹砂HRC3540 工序60：用线切割、慢走丝切割左端面及燕尾槽。 工序70：平磨：磨前后端面达要求。磨下底面达要求。 工序80：上内圆磨，磨内孔22达要求。 工序90：工具磨，磨2mm通槽。 工序100：钳工去毛刺 工序110：终检 工艺路线方案2： 工序00：下料、873830 45钢 工序10：铣六方尺寸8232.0625.03 工序20：钳工 划线找正 钻孔10、M8、9、13达要求 攻螺纹M8 工序30：用四爪卡盘找正，车上端面22外圆，18内孔。平端面达23.03 掉头用四爪卡盘找正已加工内孔，车内孔22、24.3、18，倒角120 攻螺纹M241.5 工序40：以内孔和底面定位，用回转工作台铣R16半圆柱达要求。 工序50：热处理，吹砂HRC3540 工序60：用线切割、快走丝切割左端面及燕尾槽。 工序70：平磨：磨前后端面达要求。磨下底面达要求。 工序80：上内圆磨，磨内孔22达要求。 工序90：工具磨，磨2mm通槽。 工序100：钳工去毛刺 工序110：终检3.3 工艺方案分析： 以上加工方案大致看来不合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求及采取的加工手段之后，发现仍有问题，方案1工序60是用慢走丝，方案2是用的快走丝。快速走丝线切割机床采用直径0.080.25mm的钢丝或0.3mm左右的铜丝做电极，走丝速度约810m/s,通过 丝筒和丝架往复运动，工作液采用5%的乳化液 离子水，由于电极丝快速运动，把工作液带入加工缝隙，并把电蚀产物及时带出，有利于电极丝的冷却，减少弧光放电对加工的不利影响，生产率高且可稳，的加工较厚工件。但走丝速度快，电极丝容易抖动，反而破坏了加工的稳定性，表面粗糙度为2.50.36。慢走丝切割机床采用直径0.030.35的铜丝做电极，走丝速度为312m/min，电极丝只是单向通过间隙，不重复使用，避免了电极损耗对加工精度的影响。工作液主要是离子水和煤油，加工精度可达到0.001mm，表面粗糙度可达到0.32，这类机床还能自动穿电极丝和自动卸除加工废料，自动化程度高。通过比较故选定工艺路线方案1。 4 确定机械加工余量、工序及公差 4. 1 根据上述原始资料和加工工艺，查表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差。如下表所示： 工序号工序内容走到次数第一次走刀第二次走刀单边加工余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/m00下料 88383010铣下底面220.972.9727.036.3铣上端面21.50.5225.036.3铣左端面21.50.52856.3铣右端面2213826.3铣前端面220.972.9735.036.3铣后端面220.972.9732.066.320钻孔1316.56.5136.3钻孔10155106.3钻孔914.54.596.3钻孔M813.353.356.76.3攻螺纹M810.650.65M86.330车上端面22外圆21.50.52226.3车上端面18内孔220.52.5186.3平上端面达23.0321.50.5223.036.3车内孔18220.52.5186.3车内孔22J7221.50.4722J76.3车内孔24.3退刀槽、越程槽11.151.1524.36.3倒角1256.3攻丝M241.511.031.03246.340用回转台铣R1622166.350热处理160切割左端面111810.8切割燕尾槽10.870磨前端面10.030.0332.030.880磨后端面10.030.03320.8磨下底面10.030.03250.880磨内孔22J710.030.0322J70.890用磨刀切割2mm宽的通槽11126.3100钳工起毛刺110检验入库 The general staff (1 employees in addition to vice president, director, manager, deputy manager and special positions outside the contract period) to resign, to give 10 days notice, the project manager or department manager, administrative personnel department or relevant responsible person for the relevant visa after departure procedures; in addition to general staff personnel outside the contract period of turnover must submit the resignation report, a month ahead of schedule, the administrative personnel department, general manager of visa before separation procedures; probation employees shall pay in advance 5 resignation report, the project manager or department manager and administrative personnel department visa before departure; positive after special reasons did not sign a contract with reference to general employees Through the staff 第 51 页 共 51 页 5 确定切削用量及基本工时1选择机床设备及工艺装备 工序号工序内容机床设备和工艺装备10铣六方X62W卧式铣床 高速钢圆柱铣刀 游标卡尺40铣R16X62W卧式万能铣床 回转工作台 高速钢立铣刀2确定切削用量及基本工时5.1工序10：铣六方，保证尺寸82（1）. 铣上端面已知铣削深度，故查（1）表3-1得由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削0.97mm。粗铣时查（1）表3-3得查（1）表3-9得z=6， 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际 切削速度 查X62W铣床使用说明书，取 机动工时 半精铣时 查（1）表3-3得每转进给量 查（1）表3-9得 查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 查机床使用说明书取 机动工时 故 （2）. 铣下端面已知铣削深度，故查（1）表3-1得由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削1.5mm，第二次铣削0.5mm。粗铣时 查（1）表3-3得查（1）表3-9得z=6， 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际切削速度 查X62W铣床使用说明书，取 机动工时 半精铣时 查（1）表3-3得每转进给量 查（1）表3-9得 查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 查机床使用说明书取 机动工时 故 （3）。铣左右端面已知铣削深度，故查（1）表3-1得由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削1mm。粗铣时查（1）表3-3得查（1）表3-9得z=6， 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际切削速度 查X62W铣床使用说明书，取 机动工时 半精铣时 查（1）表3-3得每转进给量 查（1）表3-9得 查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 查机床使用说明书取 机动工时 故 （4）铣前后端面已知铣削深度，故查（1）表3-1得由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削0.97mm。粗铣时查（1）表3-3得查（1）表3-9得z=6， 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际切削速度 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际切削速度 查X62W铣床使用说明书，取 机动工时 半精铣时 查（1）表3-3得每转进给量 查（1）表3-9得 查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 查机床使用说明书取 机动工时 故 5.2工序20：划线找正， 钻孔13 10 9 M8 及攻螺纹M8，选用机床：立式钻床 Z525 钻孔13mm f=0.2mm/r （见切削手册表2.7） v=12m/min （见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=294r/min 按机床选取 n=272r/min（按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速v=m /min=11.1m/min 切削工时t=0.66min式中，切入l=6mm 切出l=5mm l=25mm 钻孔10mmf=0.2mm/r （见切削手册表2.7）v=12m/min （见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=382r/min按机床选取n=392r/min（按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速度v=m /min=12.3m/min 切削工时t=0.66min 式中，切入l=5mm 切出l=4mm l=25mm（1） 钻孔 8mm f=0.15m/min（见切削手册表2.7） v=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=478r/min按机床选取n=545r/min（按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速度v=m /min=13.69m/mi 切削工时 t=0.27min 式中切入l=4 切出l=3mm l=15mm扩孔9，根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻扩9孔时的进给量，并根据机床规选 f=0.55mm/r 扩孔钻扩孔时的切削速度根据其他有关资料，确定为v=0.4v式中，v为用钻头同样尺寸实心孔的切削速度，故 V=0.4 v=0.4*12m/min=4.8m/min =r/min=170r/min 按机床选取 n=195r/min 切削工时： 切入时l=2mm 切出时l=0.7则 t=min=0.17min 钻孔6mm f=0.12m/min（见切削手册表2.7） v=12m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑） =r/min=637r/min按机床选取n=680r/min（按工艺手册表4.2-2） 所以实际切削速度v=m /min=12.81m/mi切削工时t=0.27min 式中切入l=4 切出l=3mm l=15mm扩孔6.7，根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻扩6.7孔时的进给量，并根据机床规选 f=0.55mm/r 扩孔钻扩空时的切削速度根据其他有关资料，确定为v=0.4v式中，v为用钻头同样尺寸实心孔的切削速度，故 V=0.4 v=0.4*12m/min=4.8m/min =r/min=228r/min 按机床选取 n=195r/min 切削工时： 切入时l=2mm 切出时l=1.5则 t=min=0.15min 5.3工序30 选择机床设备及工艺装备和确定切削用量及基本工时 1.床设备及工艺装备 机床：CA6140卧式机床. 刀具：外圆车刀，刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm25mm，Kr=90，y0=12a0=8.刀片厚度4.5mm。厚度为2mm和3mm的切断刀各一把，75内孔车刀。螺纹刀一把。 2.确定切削用量及基本工时。 工步1：车端面外圆22加工余量达2mm,而加工要求较高，故分两次走刀，粗车加工余量取1.5mm，半精加工余量取0.5mm。粗车：根据表1.1可知刀杆尺寸B*H=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm，选择切削用量。 1） 确定切削深度ap,由于粗加工余量仅为1.5mm，可在一次走刀内完成，故ap=1.5mm。 2）确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.4，当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap3mm，以及工件直径为22mm时，f=0.3-0.4mm/r。按CA6140车床说明书取f=0.4mm/r。3）计算切削速度，按切削手册表1.27得 Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv式中；Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.2 Kmv=0.65 Ksv=0.92 Kkv=0.8 Krv=1.0 Kv=1.0故 Vc=(2/600.21.50.150.40.35) 0.650.920.8m/min Vc=65.9m/min 4）确定机床主轴转速 ns=1000Vc/22=100065.9/22=839.5r/min按机床说明书，与839.5r/min接近的转速为900r/min。所以实际切削速度Vc=70.65m/min。 5)_计算基本工时。 Tm=L/nf式中L=L1+y+ L=57mm 根据表1.26得y+=2mm所以 Tm=0.16min。 2.半精车 车刀选择，刀具形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，YT15。 （2）选择切削用量。 1）确定切削深度ap，半精加工剩下余量0.5mm。 2）确定进给量f，根据CA6140车床说明书，选择f=0.3mm/r。 3）计算切削速度。 Vc=Cv/Tmapxvfyv Kv =（242/600.20.50.150.30.35）0.650.920.8 =85.86m/min 4）确定机床主轴转速 ns=1000Vc/d=1000*85.86/22=1093r/min按机床说明书与1093r/min，接近的转速ns=1120r/min。所以按实际切削速度Vc=87.92m/min Tm=L/nf根据表1.26，y+=2mm所以Tm=59-11200.3=0.17min 工步2：车18内孔 1. 刀具选择，75内孔车刀，刀杆尺寸为16mm25mm，Kr=75，刀杆厚度4.5mm。已知单边加工余量为2.5mm，表面粗糙度为3.2，故分粗车和半精车。第一次切削1.5mm，第二次切削1mm。粗车，查表和根据机床规格得f=0.7mm/r。 查表2-20选Vc=35m/min，故ns=1000Vc/d=619.2r/min （d=18mm） 查机床使用说明书得ns=710r/min 机动工时 Tm=L+L1+/fn=0.113min半精车，车削1mm，查表并根据机床规格知f=0.5mm/r。 查表2-20选Vc=40m/min，故ns=1000Vc/d=707.7r/min。 查机床使用说明书得ns=710r/min。 机动工时 Tm=L+L1+/fn=0.158min 工步3： 车22的内孔 1. 刀具与18的内孔刀具一致，75内孔车刀已知单边余量为1.97，表面粗糙度为3.2，故分粗车和半精车。第一次车削1.5mm，第二次车削0.47mm.粗车，查表和根据机床规格得f=0.7mm/r。 查表2-20选Vc=35m/min，故ns=1000Vc/d=506.6r/min （d=22mm）。 查机床使用说明书得ns=560r/min。机动工时 Tm=L+L1+/fn=0.06min。半精车，车削余量0.47mm，查表并根据机床规格知f=0.5mm/r。查表2-20选Vc=40m/min，故ns=1000Vc/d=579.23r/min。查机床使用说明书得ns=560r/min。机动工时 Tm=L+L1+/fn=0.085min。 工步4： 车螺纹M241.5 刀具选择，高速钢螺纹车刀。 1) 切削速度计算，参考切削用量手册，刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀规定粗车螺纹时ap=0.17切4次，精车螺纹时ap=0.08，切2次。 Vc=Cv/Tmapxvfyv Kv式中 Cv=11.8 m=0.11 Xv=0.7 Yv=0.3 t1=1.5 Km=1.11 Kk=0.75所以粗车螺纹 Vc=（1.8/600.110.170.71.50.3）1.110.75m/min=20.16m/min。精车螺纹 Vc=（1.8/600.110.080.71.50.3）1.110.75m/min 34.39m/mim 2）确定主轴转速。粗车螺纹时 n1=1000vc/d=100020.16/24 =267.5r/min按机床说明书 取n1=250r/min 实际切削速度Vc=18.84m/min精车螺纹时 n2=1000Vc/d=100034.39/24 =456.34r/min按机床说明书 取n2=450r/min 实际切削速度Vc=33.91m/min 3）切削工时取切入长度L=3mm粗车 t1=（L+L1）i/nf=0.5min精车 t2=（L+L1）i/nf=0.25min所以总工时为 T= t1+t2=0.75min 工步5： 切退刀槽和越程槽 刀具选择，厚度分别为2mm和3mm的切断刀。 根据切削手册得ap3mm，f可取0.3-0.4 取0.3 查机床使用说明书得ns=500r/min机动工时 Tm=（L+L1+）/fn=0.016mm 5.4工序40： 铣R16 已知铣削深度，故查（1）表3-1得，z=4 由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削5mm，第二次铣削1.6mm。 粗铣时 查（1）表3-3得 查（1）表3-9得 故 查X62W卧式铣床使用说明书，取故实际切削速度 查X62W铣床使用说明书，取 机动工时 半精铣时 查（1）表3-3得 查（1）表3-9得 X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度 当时，工作台每分钟进给量应为 查机床使用说明书取 机动工时 故 5.5工序50： 热处理 45钢，淬火温度840，回火400到450 淬火介质是水，淬火时间1小时 5.6工序60: 线切割 已知切割左端面单边加工余量为0.97mm，工序尺寸为81mm，表面粗糙度为0.8 选择加工方法为单电极平动法，平动量=0.4mm，慢走丝加工选择材料为紫铜 设计电极 工具电极组合斜度为5，镶拼在电极固定板上，在左电极固定板中心 DM5540A 电火花成型 CJD550脉动电源 工件准备宽32mm，长81mm， 细丝加工，以慢走丝割出燕尾槽，表面粗糙度为08，燕尾槽内壁角度为555 5.7工序70：磨前后端面和下底面。本工序采用计算法确定切削用量。 1.加工条件 工件材料：45钢 加工要求：粗磨6525前后端面、8232下底面、3225左端面。 机床：M7132平台面膜床，M7132工作台移动速度为0.26m/min，取1m/min。砂轮主轴转速2667r/min或3340r/min。 2.选择砂轮查工艺手册得砂轮型号：N2004050WA50S10V35 3.切削用量的选择 加工余量=0.03mm 砂轮转速=2667rmin 轴向进给量0.4B=16mm 径向进给量0.03mm 修磨系数k查1表5-145得：k=1.2 4.切削工时 加工前后端面 L=200+65+10=275 前后两端面T=