支架设计说明书 2.doc

课程设计说明书题目：设计“支架”零件的机械加工工艺规程 院、系别：机械工程学院班 级：机制09-1 姓 名：张敏学 号：31号指导老师：张学文 2012 年 6 月 8日目 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.32.1确定毛坯的成形方法.32.2确定铸造工艺方案.32.3确定工艺参数.33 机械加工工艺规程设计4 3.1基面的选择.4 3.2确定机械加工余量及工序尺寸.63.3确定切削用量及基本工时.8 4 夹具选用.215 总结. 22 参考文献.23I机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计“支架”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求： 1.未注明铸造圆角R3 2.材料HT150设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.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支架加工工艺规程。通过分析支架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。针对支架零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。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，由于支架轮廓尺寸小，属于轻型零件。1.2 零件的作用本次课程设计题目给定的零件是支架，该零件的功用是支撑跟连接，支架上的空心圆柱部分，支架的矩形的安装底版上有安装孔，用来进行支架的定位和连接。1.3 零件的工艺分析零件的材料为HT150，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，该零件主要加工面有平面、外圆面和内孔，是一个形状比较简单的零件，可通过铣和钻来获得。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： 1. 支架底面即A面，根据零件的总体加工特性，A面为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为12.5，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；2. 底板上两10通孔，粗糙度均为6.3；3. 圆筒凸台上18外圆的两端面以及与此孔相通的10通孔，粗糙度均为6.3；4.圆筒30外圆的左右两端面，粗糙度为12.5；有以上的分析可知，可以先加工外圆端面，然后借助外圆面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。2 铸造工艺方案设计2.1 确定毛坯的成形方法支架主要是起支撑和连接作用，材料为HT150，要求具有一定的强度。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的是扭矩。并且该零件为大批生产，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。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HT150为材料，铸件的表面精度要求不高，并且为大批量生产，（参考机械工程师手册第三篇第2节）选用金属型铸造。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），故选用金属型造型。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3mm，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100mm（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，HT150的塑性很差,所以使用时一般不关心缩率的多少 ，在本设计中不考虑收缩率。2.3.4不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于7mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。2.3.5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 =2mm4mm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 对于一般的轴类零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。但对于本零件来说30mm作为粗基准，则可造成钻孔的垂直度和轴的平行度不能保证。通常选取零件上不加工表面作为粗基准，现选取零件上底面A为粗基准，利用一面两孔进行定位，加工各外圆端面和钻孔。3.1.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。3.1.3 制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。工艺路线方案一：工序I：铸造；工序II：铣底面A；工序III：铣30mmB端面；工序IV：铣30mmC端面；工序V：铣D端面至尺寸40mm；工序VI：钻底板上两10mm孔；工序VII：从D端面钻通圆筒凸台10mm孔；工序VIII：从B端面钻通圆筒10mm孔；工序IX：从B端面钻深为40mm直径为18mm的孔；工序X：钳工去毛刺；工序XI：终检；工序XII：入库。工艺路线方案二：工序I：铸造；工序II：铣底面A；工序III：铣30mmB端面；工序IV：铣30mmC端面；工序V：铣D端面至尺寸40mm；工序VI：钻底板上两10mm孔；工序VII：从D端面钻通圆筒凸台10mm孔；工序VIII：从B端面钻通圆筒10mm孔，然后钻深为40mm直径为18mm的孔；工序IX：钳工去毛刺；工序X：终检；工序XI：入库。3.1.4 工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一和方案二的工序安排很相似，区别只在于方案二从B端面在同一次装夹下先后钻出10mm和18mm两孔。这样有利提高效率，定位精度也比较高，使用于大批量生产。经比较，从生产条件出发及生产效率方面考虑，选择工艺路线方案二。3.2 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：3.2.4 铣底面A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2.3mm，具体工序尺寸如表3-4。表3-4工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间铸件尺寸/mm铸件尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/铣2.3H12Ra12.5930.18毛 坯CT9Ra2595.33.2.5 铣圆筒18mm前后两端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，余量为单侧余量1.7mm，具体工序尺寸如表3-5。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经济精度/表面粗糙度/铣1.7H12Ra6.340毛 坯CT9Ra2543.43.2.6 铣圆筒30mm左右两端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，余量为单侧余量1.8mm，具体工序尺寸如表3-6。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经济精度/表面粗糙度/铣1.8H12Ra6.372毛 坯CT9Ra2575.63.2.7 10 mm的孔毛坯为实心，10 mm的孔的精度为H7（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，具体工序尺寸如表3-7。表3-7 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/铰 孔0.2H7Ra6.310钻 孔9.8H12Ra12.59.83.2.8 18 mm的孔18 mm的孔的精度为H7（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，具体工序尺寸如表3-8。表3-8 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 0.15H7Ra6.3 18钻 孔 17.85H12Ra12.517.83.3 确定切削用量及基本工时3.3.1 铣底面A （1）选择刀具和机床机床选择XA5032立式铣床，根据切削用量简明手册表3.1，选择=80mm的硬质合金端铣刀。（2）选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 2.3mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用硬质合金端铣刀，取= 0.24mm/z（不对称端铣）。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，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm，由铣刀直径=80mm，查切削用量简明手册表3.8，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3.16， =80mm，z = 4，4mm，0.24mm/z， （3-5） 各修正系数：，则 （3-6） （3-7） 按机床选取：= 300r/min，=235则实际切削速度：每齿进给量： （3-8）检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-9） 3.3.2 铣圆筒30mm左右两端面（1） 选择刀具和机床机床选择XA5032立式铣床，根据切削用量简明手册表3.1，选择=40mm的硬质合金端铣刀。（2） 选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 1.8mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用硬质合金端铣刀，取= 0.24mm/z（不对称端铣）。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，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm，由铣刀直径=40mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =40mm，z = 4，4mm，0.24mm/z， 各修正系数：，则 按机床选取：= 300r/min，=235则实际切削速度：每齿进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时3.3.3铣圆筒18mm前后两端面（1） 选择刀具和机床机床选择XA5032立式铣床，根据切削用量简明手册表3.1，选择=30mm的硬质合金立铣刀。（2） 选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 1.7mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢圆柱铣刀，取= 0.24mm/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，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=30mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =30mm，z = 4，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，则 按机床选取：= 300r/min，=235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 =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-10）3.3.4 钻底板上两10 mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.18，选择9.8mm高速钢麻花钻，机床选择Z5132A立式钻床。（2）选择切削用量进给量f由切削用量简明手册表2.10得钻孔9.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取，根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.80mm/r，25mm时，轴向力=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故=6080N。根据Z5132A立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 9000N，由于， 故 f = 0.55mm/r可用。切削速度 根据机械加工工艺手册3.111，根据 （3-11）对于190HBW的灰铸铁，=9.4，=0.25，=0，=0.4,m =0.125，=35min解得V=13.545m/min 根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)根据Z5132A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= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.65mm，故刀具磨钝寿命T =35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =0.55mm/r，=250r/min，=7.69m/min。计算基本工时 （3-12） 3.3.5 铰底板两10孔：（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.117，选择10高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z5132A立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f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。根据表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取12。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=12 (m/min)根据Z5132A立式钻床说明书选取：，则确定铰刀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= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4-0.6mm，取为0.5mm，刀具磨钝寿命T =60min。因此，所选择的切削用量：f =1.0mm/r，= r/min，=9.42m/min。计算基本工时 3.3.6 圆筒凸台 10mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.18，选择9.8mm高速钢麻花钻，机床选择Z5132A立式钻床。（2）选择切削用量进给量f由切削用量简明手册表2.10得钻孔9.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取，根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.80mm/r，25mm时，轴向力=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故=6080N。根据Z5132A立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 9000N，由于， 故 f = 0.55mm/r可用。切削速度根据机械加工工艺手册3.111，根据 （3-13）对于190HBW的灰铸铁，=9.4，=0.25，=0，=0.4m =0.125，=35min解得V=13.545m/min 根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)根据Z5132A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= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.65mm，故刀具磨钝寿命T =35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =0.55mm/r，=250r/min，=7.69m/min。计算基本工时3.3.7 铰孔10：（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.117，选择10高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z5132A立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f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。根据表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取12。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=12 (m/min)根据Z525立式钻床说明书选取：，则确定铰刀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= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4-0.6mm，取为0.5mm，刀具磨钝寿命T =60min。因此，所选择的切削用量：f =1.0mm/r，= r/min，=9.42m/min。计算基本工时3.3.8 钻圆筒10 mm深72mm的孔 （1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.18，选择9.8mm高速钢麻花钻，机床选择Z5132A立式钻床。（2）选择切削用量进给量f由切削用量简明手册表2.10得钻孔9.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取，根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.80mm/r，25mm时，轴向力=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故=6080N。根据Z5132A立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 9000N，由于， 故 f = 0.55mm/r可用。切削速度根据机械加工工艺手册3.111，根据 （3-14）对于190HBW的灰铸铁，=9.4，=0.25，=0，=0.4m =0.125，=35min解得V=13.545m/min 根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)根据Z5132A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= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.65mm，故刀具磨钝寿命T =35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =0.55mm/r，=250r/min，=7.69m/min。计算基本工时3.3.9 绞圆筒10 mm深72mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.117，选择10高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z5132A立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f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。根据表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取12。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=12 (m/min)根据Z5132A立式钻床说明书选取：，则确定铰刀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= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4-0.6mm，取为0.5mm，刀具磨钝寿命T =60min。因此，所选择的切削用量：f =1.0mm/r，= r/min，=9.42m/min。计算基本工时3.3.10 钻圆筒上18mm深40mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择18mm高速钢麻花钻，机床选择Z5132A立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f查阅机械制造工艺设计简明手册表4.216查得。根据切削用量简明手册表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.80mm/r，25mm时，轴向力=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故=6080N。根据Z5132A立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 9000N，由于， 故 f = 0.70mm/r可用。切削速度根据机械加工工艺手册3.111，根据 （3-15）对于190HBW的灰铸铁，=6.6，=0.4，=0，=0.5,m =0.2，=45min解得V=1.79m/min 根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)根据Z5132A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= 18mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.75mm，刀具磨钝寿命T =45min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =0.70mm/r，=20r/min，=0.62m/min。计算基本工时4 夹具选用组合夹具是一种零、部件可以多次重复使用的专用夹具。经生产实践表明，与一次性使用的专用夹具相比，它是以组装代替设计和制造，故具有以下特点：（1） 灵活多变、适应范围广，可大大缩短生产准备周期。（2） 可节省大量人力、物力，减少金属材料的消耗