机械制造工艺学设计说明书.doc

一、课程设计的目的机械制造工艺学课程设计是在学完了工艺学课程、进行了生产实习之后进行的一个重要的教学环节。通过课程设计，要获得综合应用所学知识，独立解决机械制造工艺学问题的能力。学生应通过工艺学课程设计得到下面几个方面的锻炼：1、能运用机械制造工艺学课程的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、能设计简单的夹具。3、学会使用手册及其图表资料。二、课程设计的要求设计题目为：设计轴承座的机械加工工艺规程和夹具，包括以下几个部分：1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡1套4、机械加工工序卡2道工序5、零件某工序的夹具原理图或装配图6、工艺课程设计说明书1份三、课程设计的题目 轴承座的机械加工工艺规程和夹具四、课程设计的零件图主视图：左视图：俯视图： 五、课程设计内容1、零件的分析1.1、零件的作用滑动轴承座由上盖、底座、剖分轴瓦（铝青铜），安装螺栓组成，主要承受径向载荷。使用简单，不需要安装轴承。轴瓦内表面的不承担载荷部分开有油槽，润滑油通过进油孔和邮沟流进间隙。是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡；轴承座的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中。轴承座是用于支撑轴类零件的，镗孔的目的是为了满足滚动轴承的外圈和轴承孔的配合要求，或者是滑动轴承外圆与轴承孔的配合，两个孔是用于固定轴承座的，单边固定是出于满足结构和安装位置的要求。1.2、零件的工艺分析1.2.1、技术要求的分析由零件图的技术要求得知，该零件的技术要求是： 1）、铸件不得有砂眼、夹砂、疏松、缩孔等缺陷 2）、铸造圆角R3R5 所以要求铸件有较高的抗拉强度和塑性低，铸造性能和减震性能好，铸造时精度一定要高。1.2.2、粗糙度及其粗精加工分析 由零件图分析得知，粗糙度及其粗精加工分析如下：1）、由图分析得知：轴承座中62孔和12锥销孔都具有较高 的精度要求，表面粗糙度Ra的值为1.6um，轴承座下表面 的粗糙度Ra为1.6um，也具有较高的精度要求，两个孔及 其平面都具有较高的精度，要进行精加工，是加工的关键表 面。在加工时，要先进行粗加工，再进行精加工；或者先进 行粗加工，再进行半精加工，最后在进行精加工两种法案； 即：粗加工精加工，或粗加工半精加工精加工两种法 案，选择其中的一个进行加工。2） 、轴承座前、后两端面及其内侧面和56孔的内侧面表面粗 糙度Ra为6.3um，是加工的重要表面，需要进行半精加工， 加工精度也比较高。在加工时，要先进行粗加工，再进行 半精加工，即：粗加工半精加工方案进行加工。3）、17的沉头孔及其43孔的内侧面和56孔的加工底面表 面粗糙度的要求都比较低，Ra值为12.5。在加工时，只进 行粗加工即可，不需要进行半精加工或精加工。 4）、其余表面用不去除材料的方法获得，不需要进行加工。1.2.3、形位公差的分析 由零件图分析得知，形位公差分析如下：1） 、以轴承座下表面为定位基准，轴承座62中心孔的轴线 有平行度要求0.01；在加工时，要求62的中心孔中 心孔的轴线与轴承座下表面平行，上下偏差不超过 0.01mm，是重要的加工表面。2） 、以轴承座62中心孔的轴线为基准，轴承座的前端面有 垂直度要求0.01；在加工时，要求轴承座的前端面与 62中心孔的轴线垂直，上下偏差不超过0.01mm，是重 要的加工表面。3） 、又以轴承座62中心孔的轴线为基准，轴承座62中 心孔的加工底面与62中心孔的轴线有垂直度要求0.01； 在加工时，轴承座62中心孔的加工底面与62中心 孔的轴线垂直，上下偏差不超过0.01mm，是重要的加工 表面。2、生产类型及其工艺特征2.1、生产类型大批量生产2.2、工艺特性1）、毛坯采用带型芯的两箱砂型铸造，精度适中，加工余 量相对较大 2）、加工设备采用车床、铣床、钻床、拉床 3）、加工夹具设备采用各机床的专用夹具，车床用三爪卡盘 4）、工艺需编制详细的加工工艺过程卡片和工序卡片 5）、生产效率低，对人工的技术要求高 6）、铸件不得有砂眼、夹砂、疏松、缩孔等缺陷 3、毛坯的确定3.1、确定毛坯类型及其制造方法3.1.1、材料的选择经查机械制造工艺手册软件版得知：材料为灰铸铁 牌号：HT200 标准：GB 9439-88 3.1.2、毛坯类型 为铸件，最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。 3.1.3、毛坯的热处理 该毛坯进行时效处理即稳定铸件尺寸，将铸件在室温下 长期放置，然后再进行切削加工。3.1.4、毛坯的特性及要求 要求该毛坯具有较高的抗拉强度和较低塑性，铸造性能 和减震性能好；同时应注意砂型铸造的分型面及浇注口 的位置。又由于有的加工表面用不去处材料的方法获得， 所以要求该毛坯的表面光滑、制造精度高等等。3.2、估算毛坯的机械加工余量经过查机械制造工艺学手册软件版得：基本尺寸43的加工余量为3；基本尺寸56的加工余量为5;基本尺寸62的加工余量为5;轴承座前后端面宽度65的加工余量为5；轴承座上下端面宽度22的加工余量为3。3.3、绘制毛坯简图 根据题意分析及其上面的加工余量得知：基本尺寸43的毛坯尺寸为40；基本尺寸56的毛坯尺寸为51;基本尺寸62的毛坯尺寸为57;轴承座前后端面宽度65的毛坯尺寸为75；轴承座上下端面宽度22的毛坯尺寸为25。毛坯图见附件1所示:4、定位基准的选择根据对零件图及其粗、精基准选择原则的分析，粗、精基准选择如下：4.1、粗基准的选择根据零件图和粗基准选择原则可得： 选择不加工的100孔外轮廓面为粗基准，选择该基准装夹方便、可靠，保证了相互位置要求的原则，便于装夹的原则等等。能方便的加工出62、56和43的孔，保证孔中线与轴承座上端面平行度。又由于100孔外轮廓面的面积较大，无浇口、冒口飞边等缺陷，符合粗基准的要求。 如果选择其他的表面作为粗基准，则装夹不方便、不可 靠、不能加工出精度较高的零件，定位也不够牢靠。 经过上面的分析，所以选择100孔的外廓为粗基准。4.2 、精基准的选择根据零件图及其精基准选择原则可得：以100孔的外廓为精基准，选择该孔作为精基准，装夹方便、可靠，保证了基准重合原则，统一基准原则，便于装夹原则。当精加工62的孔时，保证同轴度要求；当精加工轴承座的下端面时，保证中心轴线与下端面的垂直度；当精加工12的孔时，保证中心轴线与该孔的垂直度；该基准面积较大，工件的装夹稳定可靠，容易操作，夹具结构也比较简单，符合精基准的要求。如果选择其他的表面作为精基准，则加工时装夹不可靠。不方便，不能加工出精度较高的零件，定位也不牢靠。经过上面的分析，所以选择100孔的外廓为精基准。5、 制定零件的机械加工工艺规程5.1、选择加工方法及其机床5.1.1、机床选择方案根据加工表面的精度及其表面粗糙度的要求，查附表可得内孔、平面的机床选择，其过程如下:当加工43的孔时，由于要求进行粗加工，又由于加工的是孔，所以可以选择车、钻镗、钻拉、钻扩，可以选择CA6180的车床或组合机床等来加工；当加工56的孔时，由于要求进行孔的侧面进行半精加工，加工底面进行精加工，又由于加工的是孔，所以可以选择所以可以选择车、钻镗、钻拉、钻扩，选择CA6180的车床或组合机床等来加工；当加工62的孔时，由于要求进行精加工，又由于加工的是孔，所以可以选择车、钻镗、钻拉、钻扩、磨，选择CA6180的车床或组合机床加工；当加工轴承座底面时，由于要求进行精加工，又由于加工的是平面，所以可以选择铣、刨、磨、车，选择X6132的铣床或组合机床加工；当加工轴承座的前后两端面及其内侧面时，由于要求进行半精加工，又由于加工的是平面，所以选择铣、刨、磨、车，选择X6132的铣床或组合机床加工；当加工12的孔时，由于要求进行半精加工，又由于加工的是孔，所以可以选择拉削、钻削，可选择L6125的拉床和Z3025的钻床；当加工17的孔时，由于要求进行粗加工，又由于加工的是孔，所以可以钻削，用Z3025的钻床；当加工8和6的孔时，由于没有什么要求，又由于加工的是孔，所以可以选择钻削，用Z3025的钻床。以上8、6的孔，进行加工后，再进行攻螺纹。经过加工要求及其表面粗糙度要求分析及其现场的资源的限制，我的选择如下：加工43、56、62的孔，我选择CA6180车床；加工轴承座底面、轴承座的前后两端面及其内侧面，我选择X6132铣床；加工12的孔，我选择用L6125的拉床拉削；加工6、8、17的孔，我选择用Z3025的钻床钻削。5.1.2、精加工方案的选择方案一：要求半精加工的孔或面，可以先进行粗加工，再直接进行精加工，即：粗加工精加工方案。方案二：要求精加工的孔或面，可以先进行粗加工，在进行半精加工，最后再进行精加工，即：粗加工半精加工精加工方案。我的选择：为了达到精加工要求及其表面光滑的准则，选择法案二，即：粗加工半精加工精加工方案。5.1.3、轴承座加工方法及机床选择表经过以上分析综合，轴承座各面的加工方法及机床选择绘表如表1：表1 轴承座各面的加工方法及机床选择加工表面精度要求表面粗糙度Ra/um加工方法轴承座底面IT71.6粗铣半精铣精铣 62的孔IT71.6粗车半精车精车前后两端面及其内侧面IT86.3粗车半精车56的孔IT86.3粗车半精车12孔IT86.3钻拉销43的孔IT1412.5粗车17的孔IT1412.5钻拉削8、6孔IT14钻削5.2、拟定机械加工工艺路线5.2.1、加工工序的合理组合确定加工方法及其机床选择以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。根据工序的分散和集中的原则，以及各自的特点，并结合工件的工序数目少，工件装、夹次数少，因此可以把某些加工采用集中的原则加工（车左端面和钻扩孔），其他分散加工。5.2.2、加工工艺方案综合上面的分析及其考虑到实际问题得到两种加工工艺方案：方案一：经过上面的分析，先加工孔，后加工平面，加工顺序如下： 1）、检查毛坯； 2）、进行时效处理； 3）、钻6、8的螺栓孔； 4）、攻6-M6、6-M8的螺纹； 5）、钻17的孔； 6）、粗车43的孔； 7）、粗车、半精车56的孔； 8）、精车62的孔； 9）、粗、精铣轴承座下端面； 10）、粗、半精铣轴承座前后端面及内侧面； 11）、拉12的孔； 12）、车倒角R3； 13）、去毛刺。轴承座的机加工工艺方案一绘制表2如下： 表2 轴承座的机加工工艺方案一工序号工序名称工序内容定位基准01检验外协毛坯检验02时效处理时效处理03钻削钻6、8的螺栓孔100孔04攻螺纹攻6-M6、6-M8的螺纹100孔05钻削钻17的孔100孔06车削粗车43的孔100孔07车削粗车、半精车56的孔100孔08车削精车62的孔100孔09车削粗、精铣轴承座下端面100孔10车削粗、半精铣轴承座前后端面及内侧面100孔11拉削拉12的孔100孔12车削车倒角R3100孔13去毛刺 方案二：经过上面的分析，先加工平面，后加工孔，加工顺序如下：1）、检查毛坯；2）、时效处理；3）、加工轴承座前后端面；4）、加工轴承座下端面；5）、加工8、6的孔；6）、加工17的沉头孔；7）、拉12的孔；8）、加工56的孔；9）、加工43的孔；10）、加工62的孔；11）、车倒角R3；12）、攻螺纹；13）、去毛刺。轴承座的机加工工艺方案二绘制表3如下：表3 轴承座的机加工工艺方案二工序号工序名称工序内容定位基准01检验外协毛坯检验02时效处理时效处理03车削精车轴承座前后端面100孔04铣削粗、精铣轴承座下端面及内侧面100孔05钻削钻8、6的孔100孔06钻削钻17的孔100孔07拉削拉12的孔100孔08车削粗车、半精车56的孔100孔09车削粗车43的孔100孔10车削精车62的孔100孔10车削车倒角R3100孔11攻螺纹攻6-M6、6-M8的螺纹12去毛刺最优方案：经过综合分析，选择方案一。因为方案二加工不方便，方案一更比较适合加工的要求，而且方便工人的操作，所以选择方案一进行加工。6、加工余量及工序尺寸的确定根据外形尺寸和及其毛坯的制造方式查机械制造工艺学手册软件版得，加工余量等级为六级。6.1、轴承座100孔的面的加工余量及工序尺寸6.1.1、确定轴承座43的加工余量及工序尺寸根据工序尺寸和加工余量等级，查机械制造工艺学手册软件版得出粗铣、精铣底面的工序偏差，按入体原则标注，又由查表得知：43的加工余量为3。因此以轴承座100孔的外廓为粗基准进行粗半精加工。轴承座底面的加工余量及工序尺寸见表4如下：表4 轴承座43的加工余量及工序尺寸表工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级偏差尺寸及公差表面粗糙度毛坯403IT141.0401.025粗铣422IT1212.5半精铣431IT86.36.1.2、确定轴承座56的加工余量及工序尺寸：根据工序尺寸和加工余量等级，查机械制造工艺学手册软件版得出粗铣、精铣底面的工序偏差，按入体原则标注，又由查表得知：56的加工余量为5。因此以轴承座100孔的外廓为粗基准进行粗加工。轴承座56的加工余量及工序尺寸见表5如下：表5 轴承座56的加工余量及工序尺寸表工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级偏差尺寸及公差表面粗糙度毛坯515IT141401.025粗铣565IT1212.56.1.3、确定轴承座62的加工余量及工序尺寸：根据工序尺寸和加工余量等级，查机械制造工艺学手册软件版得出粗铣、精铣底面的工序偏差，按入体原则标注，又由查表得知：62的加工余量为5。因此以轴承座100孔的外廓为粗基准进行粗加工。轴承座62的加工余量及工序尺寸见表6如下：表6 轴承座62的加工余量及工序尺寸表工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级偏差尺寸及公差表面粗糙度毛坯575IT141.0571.025粗铣603IT126.3半精铣621IT93.2精铣621IT81.66.2、确定轴承座下端面的加工余量及工序尺寸根据工序尺寸和加工余量等级，由机械制造工艺学手册软件版查得：粗铣、精铣下底面的工序偏差，按入体原则标注，又查表得知：22的加工余量为3，粗精加工时，以上表面为基准，要保证与上表面的平行度，轴承座下端面的加工余量及工序尺寸见表7如下：表7 轴承座下端面工序尺寸表工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级偏差尺寸及公差表面粗糙度毛坯253IT141.0251.025粗铣232IT126.3半精铣22.51IT93.2精铣220.5IT81.66.3、确定轴承座前后两端面的加工余量及工序尺寸根据工序尺寸和加工余量等级，由机械制造工艺学手册软件版查得：粗铣、半精铣两侧面的工序偏差，按入体原则标注，又由查表得知：65的加工余量为5，粗铣、半精铣时，以铣过的下端面为基准，要求与下端面具有垂直度要求。前后两端面的加工余量及工序尺寸见表8如下：表8 前后两端面的加工余量及工序尺寸表工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级偏差尺寸及公差表面粗糙度毛坯755IT141.0751.025粗铣693IT1212.5半精铣652IT83.27、切削余量的确定7.1、工序一的切削用量车削轴承座43、56 、62的孔：本工序采用计算法确定切削用量工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗车43的孔，表面粗糙度值R a为12.5。粗车、半精车56的孔，表面粗糙度值R a为6.3。粗车、半精车、精车62的孔，表面粗糙度值Ra为1.6。机床：CA61801卧式车床。刀具：刀片材料为YBD6，刀杆尺寸为16mm25mm,主偏角k =90,前角=15，后角=12，刀鼻半径r=0.5mm。7.1.1、粗车43的孔1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速：按机床说明书及其机械制造工艺学手册软件版查得：与7.60r/s相近的机床转速,选取7.80r/s。实际切削速度 V=1.33m/s。7.1.2、半精车56的孔1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)=1.11r/s确定机床主轴转速：7.1.3、精车62的孔1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速：7.2、工序二的切削用量 铣轴承座下端面、轴承座前后端面及其内侧面本工序采用计算法确定切削用量工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗铣、半精铣、精铣轴承座下端面，表面粗糙度值Ra为1.6；粗铣、半精铣轴承座前后端面及其内侧面，表面粗糙度值R a为6.3。机床：CA61801卧式车床。刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mm25mm,主偏角 ,前角=15，后角=12，刀鼻半径r=0.5mm。7.2.1、精铣轴承座下端面1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速： 7.2.2、半精铣轴承座前端面1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速：7.2.3、半精铣轴承座后端面1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速：7.2.4、半精铣轴承座内侧面1）确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1.5 mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.75mm,分两次加工,a =1mm计。长度加工方向取IT12级，取 mm。2）确定进给量f:根据机械制造工艺学手册软件版查得：当刀杆16mm25mm, a 2mm时,以及工件直径为43时。f=0.50.7mm/r按车床说明书机械制造工艺学手册软件版，取f=0.5 mm/r计算切削速度: 机械制造工艺学手册软件版查得：切削速度的计算公式为：V=(m/min)=1.58, = =0.15, y =0.4,m=0.2。经过查机械制造工艺学也手册软件版的修正系数,即 k=1.44, k=0.8,k=1.04, k=0.81, k=0.97所以：V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速：8、工时定额的确定8.1、工序一的时间定额8.1.1、粗车43的孔计算切削工时，取：L= =30mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.1.2、半精车56的孔计算切削工时，取：L= =35mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.1.3、精车62的孔计算切削工时，取：L= =40mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.2、工序二的时间定额8.2.1、精铣轴承座下端面计算切削工时，取：L= =15mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.2.2、半精铣轴承座前端面计算切削工时，取：L= =40mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.2.3、半精铣轴承座后端面计算切削工时，取：L= =40mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 8.2.4、半精铣轴承座内侧面计算切削工时，取：L= =55mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm 六、心