机械制造工艺学课程设计-设计“弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程（大批生产）.doc

机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程（大批生产） 院、系别 物 理 与 机 电 工 程 学 院 班 级 2009级机械设计制造及其自动化（2）班姓 名 学 号 xxxxxxxxxxxx 指导老师 xxxxxx 三 明 学 院 201x 年 x月 x日I目 录机械制造工艺学课程设计任务书. 序 言.11 零件分析.2 1.1零件的生产类型及生产纲领.21.2 零件的作用 .21.3 零件的工艺分析.22 铸造工艺方案设计.42.1确定毛坯的成形方法.42.2确定铸造工艺方案.42.3确定工艺参数.43 机械加工工艺规程设计6 3.1基面的选择.6 3.2确定机械加工余量及工序尺寸.93.3确定切削用量及基本工时.124 夹具.285 总结.29参考文献.30机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计“弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求： 1.锻造拔模斜度不大于7 2.硬度149-187HBS3.涂漆设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（7张） 6.课程设计说明书（1份） 2012年 5月28日 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造技术基础和机械制造工艺学等课程之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。此次课程设计，需要我们熟练掌握基础课程知识以及充分了解专业学科知识，如运用软件绘制零件图、毛坯图，零件加工工艺路线的定制等。同时通过设计让我们学会查询各种专业相关资料，有助于扩展我们的知识面。总的来说，就是要让所学理论知识在实际设计过程中得到最充分地利用，并不断提高自己解决问题的能力。本设计的内容是制订弹簧吊耳加工工艺规程。通过分析弹簧吊耳从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对弹簧吊耳零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。1 零件分析1.1 零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于弹簧吊耳廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。1.3 零件的作用后钢板弹簧吊耳的主要作用是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常的缓冲作用。因此汽车后钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命。汽车后钢板弹簧吊耳主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能。1.3 零件的工艺分析由后钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：以两外圆端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：。两外圆端面的铣削，加工的孔，其中两外圆端面表面粗糙度要求为，的孔表面粗糙度要求为以孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个的孔，2个的孔、2个孔的内外两侧面的铣削，宽度为4的开口槽的铣削，2个在同一中心线上数值为的同轴度要求。其中2个的孔表面粗糙度要求为，2个的孔表面粗糙度要求为，2个孔的内侧面表面粗糙度要求为，2个孔的外侧面表面粗糙度要求为，宽度为4的开口槽的表面粗糙度要求为。由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。后钢板弹簧吊耳的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。由于后钢板弹簧吊耳的生产量很大。怎样满足后钢板弹簧吊耳生产率要求也是过程中的主要考虑因素。2 铸造工艺方案设计2.1 确定毛坯的成形方法零件材料为35号刚。由于生量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。2.2 确定铸造工艺方案2.2.1铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用35钢为材料，铸件的表面精度要求不很高，并且为大批量生产，（参考机械工程师手册第三篇第2节）选用砂型铸造。2.2.2造型的选择因铸件制造批量为大批生产（参考机械工程师手册第三篇第2节），故选用砂型机器造型。2.2.3 分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，本零件选择最大的截面作为分型面。这样有利于铸件的取出。2.3 确定铸造工艺参数2.3.1 加工余量的确定按机械砂型铸造，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，查得铸件尺寸公差等级为810，加工余量等级为H，按9公差等级制造，则单侧加工余量为3.5mm，双侧加工余量为4mm，则可推出毛坯总尺寸。2.3.2 拔模斜度的确定零件总体长度小于200mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。2.3.3 收缩率的确定通常，35钢的收缩率为1.3%2% ，在本设计中铸件取2% 的收缩率2.3.4 铸造圆角的确定为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R =2mm3mm圆滑过渡。3 机械加工工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择 基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。3.1.2 精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题，根据该弹簧吊耳零件的技术要求和装配要求，选择加工后的两外圆端面作为精基准。3.1.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一：工序I：铣两外圆端面A、B工序II：钻，扩，铰孔J，倒角工序III：钻，扩孔L工序IV：钻，扩，铰孔K，倒角工序V：铣孔的内侧面C、D工序VI：铣孔的外侧面E、F工序VII：铣宽度为4的开口槽I工序VIII：终检工艺路线方案二：工序I：铣孔的内侧面C、D工序II：铣孔的外侧面E、F工序III：钻，扩孔L工序IV：钻，扩，铰孔K，倒角工序V：铣宽度为4的开口槽I工序VI：铣两外圆端面A、B工序VII：钻，扩，铰孔J，倒角工序VIII：终检。3.1.4 工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工两外圆端面，然后再以此为基面加工孔，再加工孔，孔，最后加工孔的内外侧面以及宽度为4的开口槽铣，则与方案二相反，先加工孔的内外侧面，再以此为基面加工孔，孔，宽度为4的开口槽，最后加工两外圆端面，孔，经比较可见，先加工两外圆端面，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工孔，孔，再加工孔的内外侧面，不符合先面后孔的加工原则，加工余量更大，所用加工时间更多，这样加工路线就不合理，同理，宽度为4的开口槽应放在最后一个工序加工。所以合理具体加工艺如下：工序I：铸造出毛坯零件工序II：进行热处理工序III：铣两外圆端面A、B工序IV：钻，扩，铰孔J，倒角工序V：铣孔的内侧面C、D工序VI：铣孔的外侧面E、F工序VII：钻，扩，铰孔K倒角工序VIII：钻，扩孔L工序IX：铣宽度为4的开口槽I工序X：去毛刺工序XI：终检图3-1 弹簧吊耳的零件图3.2 确定机械加工余量及工序尺寸“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35号钢，硬度HBS为149187，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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：3.21 铣两外圆端面根据端面的精度要求，查机械制造工艺学图4-17，得可用精铣达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为双边余量4mm，具体工序尺寸见表3-1所示。表3-1 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/ 精 铣1H10Ra6.376粗 铣 3H12R12.577毛 坯CT9Ra25803.22 加工孔毛坯为实心，37mm的孔的精度为H8（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-2所示。表3-2 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公公差/mm经济精度/表面粗糙度/绞 孔 0.2H8Ra1.6 37扩 孔 1.8H10Ra6.336.8钻 孔 35H11 Ra12.5353.23 铣孔的内侧面根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-12，得可用粗铣达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为双边余量4mm，具体工序尺寸见表3-3所示。表3-3 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣4H12Ra12.577毛 坯CT9Ra25733.24 铣孔的外侧面根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表4-12，得可用粗铣达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸，余量为双边余量4mm，具体工序尺寸见表3-4所示。表3-4 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣4H13Ra50121毛 坯CT9Ra501253.25 加工孔 毛坯为实心，30mm的孔的精度为H8（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-5所示。表3-5 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公公差/mm经济精度/表面粗糙度/绞 孔 0.2H8Ra1.6 30扩 孔 1.8H10Ra6.329.8钻 孔 28H11 Ra12.5283.26 加工孔毛坯为实心，10.5 mm的孔的精度为H11（查机械设计手册2008软件版标准公差数值），查机械加工余量手册表5-31，确定工序尺寸及余量，具体工序尺寸见表3-6所示。表3-6 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/扩 孔0.7H11Ra12.5 10.5钻 孔9.8H12Ra259.83.27 铣宽度为4的开口槽考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，取Z=4。3.3 确定切削用量及基本工时3.3.1 粗、精铣两外圆端面（1）选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=80mm的高速钢圆柱铣刀粗齿数，细齿数（2）选择铣削用量1）粗铣铣削深度：= 1.5mm。 每齿进给量机床功率为510kw查切削用量简明手册表3.3，取=0.08 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，粗加工铸钢，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.2mm，查切削用量简明手册表3.880mm，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.15， =80mm，z = 4，7.5mm，0.24mm/z， （3-1）各修正系数：，则 （3-2） （3-3）按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度： （3-4）每分钟进给量： （3-5）检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =149187时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-6） 以上为铣一个端面的基本工时，故本工序基本工时为 （3-7） 2）精铣铣削深度：= 0.5mm。 每齿进给量机床功率为510kw查切削用量简明手册表3.3，取=0.06 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，精加工铸钢，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.30.5mm，查切削用量简明手册表3.880mm，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.15， =80mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，则按机床选取：= 130r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =149187时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 以上为铣一个端面的基本工时，故本工序基本工时为3.3.2 钻，扩，铰孔，倒角（1）选择刀具和机床机床：Z535立式钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（2）选择切削用量1）钻孔钻削深度：进给量由切削用量简明手册表2.7得20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.81.0mm，=3140mm故刀具寿命T =70min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.96mm/r,n=140r/min计算基本工时 （3-8）2）扩孔钻削深度：进给量由切削用量简明手册表2.10得扩孔36.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据f = 0.96mm/r和铸铁硬度为HBS = 182199，扩孔钻扩孔时的切削速度，由切削表2.15得故： （3-9）根据Z535立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.81.2mm，=3140mm故刀具寿命T =50min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.96mm/r,n=68/min计算基本工时3）绞孔钻削深度：进给量查阅切削用量简明手册表2.11及表2.24，并根据机床说明书取。由工艺表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-15考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以：确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.50.7mm，=3140mm故刀具寿命T =80min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=1.22mm/r,n=68r/min计算基本工时t4） 倒角采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。3.3.3 粗铣孔的内侧面（1）选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=50mm的高速钢圆柱铣刀粗齿数（2）选择切削用量铣削深度：每齿进给量机床功率为510kw查切削用量简明手册表3.3，取=0.08 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，粗加工铸钢，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.2mm，查切削用量简明手册表3.850mm，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.15， =50mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，按机床选取：= 169r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：取检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =149187时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 以上为铣一个端面的基本工时，故本工序基本工时为3.3.4 粗铣孔的外侧面（1）选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=50mm的高速钢圆柱铣刀粗齿数（2）选择切削用量铣削深度：每齿进给量机床功率为510kw查切削用量简明手册表3.3，取=0.08 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，粗加工铸钢，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.2mm，查切削用量简明手册表3.850mm，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.15， =50mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，按机床选取：= 169r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：取检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =149187时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时以上为铣一个端面的基本工时，故本工序基本工时为3.3.5 钻，扩，铰孔（1）选择刀具和机床机床：Z535立式钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（2）选择切削用量1）钻孔切削深度：进给量 由切削用量简明手册表2.7得20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.81.0mm，=3140mm故刀具寿命T =60min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.43mm/r,n=195r/min计算基本工时以上为钻一个孔的机动时间，故本工序基本工时为2）扩孔切削深度：进给量由切削用量简明手册表2.10得扩孔29.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据f = 0.96mm/r和铸铁硬度为HBS = 182199，扩孔钻扩孔时的切削速度，由切削表2.15得故：根据Z535立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.81.2mm，=2130mm故刀具寿命T =40min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.96mm/r,n=100r/min 计算基本工时以上为扩一个孔的机动时间，故本工序基本工时为3）绞孔切削深度：进给量查阅切削用量简明手册表2.11及表2.24，并根据机床说明书取。由工艺表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-15考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以：确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.50.7mm，=2130mm故刀具寿命T =80min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=1.22mm/r,n=68r/min计算基本工时t以上为绞一个孔的机动时间，故本工序基本工时为4） 倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。3.3.6 钻，扩孔（1）选择刀具和机床机床：Z535立式钻床刀具：麻花钻、扩孔钻（2）选择切削用量1）钻孔钻削深度：进给量 由切削用量简明手册表2.7得800Mpa钻孔810mm孔时的进给量并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取。切削速度根据切削用量简明手册表2.14，Z535加工性属4类，表2.13当加工性类 f 0.25mm/r，d9.8mmm/min，取m/min。根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-15考虑选择选取：n=530r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以：确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.40.8mm，=610mm故刀具寿命T =25min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20 表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.25mm/r,n=530r/min 计算基本工时以上为钻一个孔的机动时间，故本工序基本工时为2）扩孔钻削深度：进给量 由切削用量简明手册表2.10得扩孔10.5mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据和铸铁硬度为HBS = 182199，扩孔钻扩孔时的切削速度，由切削表2.15得故：根据Z535立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当20mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.50.8mm，=1120mm故刀具寿命T =30min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.20、表2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：=0.57mm/r,n=275r/min计算基本工时以上为扩一个孔的机动时间，故本工序基本工时为3.3.4 粗铣宽度为4的开口槽（1）选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=80mm的高YT15硬质合金面铣刀粗齿数 （2）选择切削用量铣削深度：每齿进给量机床功率为510kw查切削用量简明手册表3.3，取=0.05mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，粗加工铸钢，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.2mm，查切削用量简明手册表3.880mm，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.15， =80mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，