年产量为4000的支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

汽车部件课程设 计 说 明 书题目： 设计支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为 4000 件）内容 1.零件图 一张2毛坯图 一张3机械制造加工工艺规程 一套4夹具总装配图 一张5夹具零件图 一张6课程设计说明书 一份班 级 学 生 指导教师 22010 年 12 月 26 日1目 录一、零件的工艺分析及生产类型的确定 .11.零件的工艺性分析 .12.零件的生产类型 .1二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.21.选择毛坯 .22.确定机械加工余量 .23.确定毛坯尺寸.34.设计毛坯图.3三、选择加工方法，制定工艺路线.31.定位基准的选择.32.零件表面加工方法的选择 .33.制定工艺路线.4四、工序设计.51.选择加工设备与工艺装备.52.确定工序尺寸.6五、确定各工序切削用量及加工工时.6六、夹具设计.131.定位方案.132.夹紧机构.133.导向装置.154.夹具与机床连接元件.155.夹具体.15七、设计体会.18参考文献191序 言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（转速器盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计手册与图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次时间机会，为今后的毕业设计及外来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的工艺性分析通过对该零件图的重新绘制，知道原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需要切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.R 面粗糙度为 12.5，孔 ，粗糙度为 3.2，此孔为加工其他孔的基准。730H2.孔 粗糙度为 12.5。83.孔 粗糙度为 12.5。4.M 面，粗糙度为 12.5。5.S 面，粗糙度为 12.5。6.T 面，粗糙度为 12.5。7.键槽 b=8，粗糙度为 12.5。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。2图 1 零件图2.零件的生产类型大批量生产。零件的年生产：%)1()(0 nN式中 零件的年生产纲领0N产品的年生产纲领每台产品中该零件的数量n零件的备品率（本次设计取 2%-4%）%零件的废品率（本次设计取 0.3%-0.5%）二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯该零件材料为 HT150，零件结构比较简单，生产类型为大批量生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。从提高生产效率保证加工精度上考虑也应该如此。2.确定机械加工余量3由于是大批量生产，所以铸件采用 1 级精度。根据工艺手册中的铸件质量，零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，机械加工余量在厚度方向为 2.0-2.5mm，水平方向亦为 2.0-2.5mm。铸件孔的机械加工余量查表得 1.8mm。3.确定毛坯尺寸毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量尺寸即可。取整得11085120。4.设计毛坯图图 2 毛坯图三、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择粗基准的选择：按有关基准的选择原则，既当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作为粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，根据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择一圆柱体的 孔为精基准。730H2.零件表面加工方法的选择（1）R 端面 公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra12.5，需进行粗铣。4（2）外圆面 外圆面 为未注公差尺寸，根据 GB 1800-79 规定其公差等级按35IT14，需进行粗铣。（3）N 端面 为未注公差尺寸，根据 GB 1800-79 规定其公差等级按 IT14，需进行粗铣。（4）T 端面 公差等级按 IT11，表面粗糙度为 Ra12.5，粗铣即可。（5）M 端面 公差等级按 IT11，表面粗糙度为 Ra12.5，粗铣即可。（6）S 端面 公差等级按 IT11，表面粗糙度为 Ra12.5，需钻和铰。（7） 孔，倒角 1.645 公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，需钻、30H精扩、精铰。（8） 孔 公差等级为 IT10，表面粗糙度为 Ra12.5，需粗铣即可。（9） 半圆孔 公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，需钻-铰。23.制定工艺路线方案一：工序 1：粗铣 M 面。工序 2：精铣 N 面。工序 3：精铣 R 面。工序 4：钻-精扩-铰孔至 ，孔口倒角 1.645。730H工序 5：粗铣 S 面及 T 面。工序 6：精铣 内圆柱面。2工序 7：粗铣 半圆面。18工序 8：钻孔 并进行扩铰孔。工序 9：粗铣半圆槽 Q。工序 10：攻螺纹 M10-7H。工序 11：去毛刺。工序 12：清洗。工序 13：终检。方案二：工序 1：粗铣 S 面及 T 面。工序 2：精铣 N 面。工序 3：精铣 R 面。工序 4：粗铣 M 面。工序 5：钻-精扩-铰孔至 ，孔口倒角 1.645。730H工序 6：精铣 内圆柱面。25工序 7：粗铣 半圆面。18工序 8：钻孔 并进行扩铰孔。工序 9：攻螺纹 M10-7H。工序 10：粗铣半圆槽 Q。 工序 11：去毛刺。工序 12：清洗。工序 13：终检。由于粗铣过程会对螺纹造成伤害，并且综合考虑设计基准与定位基准，方案一明显优于方案二，最终选择方案一。四、工序设计1.选择加工设备与工艺装备（1）工序 2、6、8、10 和 3、4、7 用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的 X51 型立式铣床即可。（2）工序 5 是铰孔工序，分别是粗铰和半精铰。使用普通的立式钻床 Z550 即可。（3）工序 9、11 加工 孔，要进行钻孔、扩孔和攻螺纹，用立式钻床即可。8可选用 Z550 型立式钻床。具体选择如下表：2.确定工序尺寸（采用 1 级精度）工序 1：粗铣 M 面。由于精度要求为 Ra12.5，公差等级 IT11，毛坯加工余量为1-4mm,取 3mm。粗铣加工余量为 0.2mm。工序 4:钻 。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：m6.28IT9；钻：IT12；根据上述结果，再由表可查得， 的孔精铰余量 Z=0.2mm;钻m30孔余量 Z 查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030mm；钻：0.120mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：；钻孔：m03.120.8工序 5：粗铣 S 面及 T 面。由于精度要求为 Ra12.5，公差等级 IT11，毛坯尺寸为 53mm，粗铣： l30.工序 6：精铣 内圆柱面。精度要求 Ra3.2，公差等级 IT8,毛坯尺寸2320精铣： m.工序 8：钻孔 并进行扩铰孔。钻孔 ，扩孔m03.8m03.1工序 9：粗铣半圆槽 Q。 h3.06工序号 设备 工 艺 装 备工序 1 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 2 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 3 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 4 Z550 莫氏直柄麻花钻，扩孔钻，铰刀，卡尺，塞规工序 5 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 6 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 7 立式铣床X51高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具工序 8 Z550 莫氏直柄麻花钻，游标卡尺工序 9 立式铣床X51圆柱形铣刀，卡尺工序 10 Z550 钒钢机动丝锥工序 11 钳工台 锉刀工序 12 清洗机 清洗液工序 13 塞规，百分表，卡尺等五、确定切削用量及基本时间切削用量指：被吃刀量 （即切削深度 ）、进给量 f 及切削速度 v。spp工序 1：粗铣 M 面1、切削用量的计算.背吃刀量的确定7ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.02mm 取fz0.2mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取 n130r/min ，Vf32.4mm/min。2、切削工时的计算：t fVYL 17.2*8500.51min。工序 2：精铣 N 面1、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.01mm 取fz0.1mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn238.8437.8r/mm。故取 n130r/min ，Vf16.2mm/min。2、切削工时的计算：8t fVYL 17.2*800.35min。工序 3：精铣 R 面1、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.01mm 取fz0.1mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn238.8437.8r/mm。故取 n130r/min ，Vf16.2mm/min。2、切削工时的计算：t fVYL 17.2*8400.47min。工序 4：钻-精扩-铰孔至 ，孔口倒角 1.64530H1.切削用量的计算（1）钻孔工步被吃刀量的确定 取 mp8.5进给量的确定 由课程设计说明书，选取该工步的每转进给量。rmf/4.09切削速度的计算 由课程设计说明书，按工件材料为 HT150 的条件选取，切削速度 v 可取为 25m/min。由公式 n=1000v/d 可求得该工序钻头转速n=265r/min，参照表所列 Z550 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=351r/min，再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度 v=nd/1000=33.06m/min。（2）精铰工步被吃刀量的确定 取 mp10.进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量 rmf/4.0切削速度的计算 由表，切削速度 v 可取为 4m/min。由公式n=1000v/d 可求得该工序铰刀转速 n=42.4r/min，参照表所列 Z550 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=47r/min，再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度 v=nd/1000=4.42m/min。2、切削工时的计算：（1）.基本时间 的计算jt.钻孔工步 跟据课程设计说明书，钻孔的基本时间可由公式求得。式中 ; ；fnlfnLtj /)(/21ml53ml12； ；krDl 89.14cot)2/(cot)1 rf/4.0.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间mi/35。srtj .in6.0i)/.0/)89.(.精铰工步 根据课程设计说明书，可由公式 求得fnlfLtj /)(/21该工序的基本时间。 、 由表按 kr=15、1l2的条件查得 ；mdDp 1./).3(/)( ml37.1；而 ； ； 。将上述结果代入公式，则ml152l5rf40in/47r该工序基本时间 。srmtj 218in6.i)/.0()537. （2）.辅助时间 的计算ft根据课程设计说明书所述，辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（0.15-ftjtft0.2） ，可取 =0.15 ，则各工序的辅助时间分别为，钻孔工步的辅助时间：jtftjt=0.1528.1=3.2，精铰孔工步的辅助时间： =0.15218=32.7。f ft（3）.其他时间的计算除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息和生理需要时间和准备与终结时间。由于右端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工作的时间 是作业时间的 2%-7%，bt休息与生理需要时间 是作业时间的 2%-4%，本工件均取 3%，则各工序的其他时间xt10（ + ）可按关系式（3%+3%）（ + ）计算，分别为，钻孔工步的其他时间：btx jtf+ =6%（3.2+28.1）=5.1。精铰孔工步的其他时间： + =6%（32.7+218）btx=15.04。工序 5：粗铣 S 面及 T 面1、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.02mm 取fz0.2mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取 n130r/min ，Vf32.4mm/min。2、切削工时的计算：t fVYL 17.2*3500.33min。工序 6：精铣 内圆柱面。21、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.01mm 取fz0.1mm/z11.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn238.8437.8r/mm。故取 n130r/min ，Vf16.2mm/min。2、切削工时的计算：t fVYL 17.2*500.27min。工序 7：粗铣-半精铣 半圆面。81、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.02mm 取fz0.2mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取 n130r/min ，Vf32.4mm/min。2、切削工时的计算：t fVYL 17.2*80.14min。12工序 8：钻孔 并进行扩铰孔。钻孔 6.7钻孔前铸件为实心，根据钻孔加工余量先钻孔到 再攻丝，所以6.7m。.Dm钻削深度 ：21mm pa进给量 ：根据机械加工工艺手册表 2.4-38，取f rf/3.0切削速度 ：参照机械加工工艺手册表 2.4-41，取V 41Vs机床主轴转速 ，有：n，100.4169.31/min37vnrd按照机械加工工艺手册表 3.1-31 取 60/inr所以实际切削速度 ：v.47.5ds切削工时 被切削层长度 ：l42刀具切入长度 ：116.7()102.8932rDlctgkctgm刀具切出长度 ： 取2l4l走刀次数为 1，钻孔数为 1 个机动时间 ： jt in25.063.0fnLj扩铰空到 ，深度为 12mm。工序 9：粗铣半圆槽 Q。1、切削用量的计算.背吃刀量的确定ap=3mm。.进给量的确定。选用高速钢面铣刀直径为 80mm，齿数为 10，选用 X51，立式铣床，功率为7.5KW。由实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.02mm 取fz0.2mm/z.铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为 150225HBS，查得 Vc=27m/min。则主轴转速为 n1000Vc/ D108r/min 。VffzZn477.6875.6r/mm。故取 n130r/min ，Vf32.4mm/min。132、切削工时的计算：t fVYL 17.2*690.21min。工序 10：攻螺纹 M10-7H。刀具：钒钢机动丝锥进给量 ：查机械加工工艺手册表 1.8-1 得所加工螺纹孔螺距 ,因f 1.25pm此进给量 1.25/mr切削速度 ：参照机械加工工艺手册表 2.4-105，取V0.3/7.98ins机床主轴转速 ： ，取017.9831.6/min4Vrd350/inr丝锥回转转速 ：取回 35/ir回实际切削速度 ： 0.50./16ns被切削层长度 ：l9.m刀具切入长度 ：1(3).23.7fm刀具切出长度 ： ，加工数为 12l 5（ ）机动时间 ： 2jt in32.015.0.791fnLj六、夹具设计1.定位方案工件以 R 端面为定位基准，采用平面和定位销，V 型块组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中平面限制 3 个自由度,两个销限制余下的三个自由度，这样所有六个自由度都被限制了。V 型块用作辅助支撑。2.夹紧机构(1)根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用一般的螺旋夹紧机构，通过旋转螺母实现对工件表面夹紧。夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下震动。由于夹紧力与钻孔时产生的力方向垂直，所以需要对夹紧力进行计算。14应用下面的公式进行计算： )/(1LHfKFj 其中： -摩察系数只在夹紧机构有足够刚性才考虑。1fK-安全系数，精加工时取 1.5-2。F切削力。PFA其中： -切削条件修正系数。K-单位切削面积。pA、切削力及夹紧力计算：刀具：莫氏直柄麻花钻(见切削手册表 3.28)其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=75，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10F=54.54.50.90.180.747510/(1002550)444.64(N)水平分力：FH=1.1F 实489.1(N)垂直分力：FV=0.3F 实133.39(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数: K=K1K2K3K4。其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1F=KFH=（1.51.11.11.1）489.1=976.48 (N)实际加紧力为 F 加= KFH/（U1*U2）=976.48/0.5=1952.96 (N)其中 U1 和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用 M16X1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)15其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm解得： W=1O405 (N)此时螺母的夹紧力 W 已大于所需的 1952.96 的加紧力 F 加，故本夹具可安全工作。图 3 夹具零件图3.导向装置采用钻套作为导向装置，选用 JB/T8045.2-1999。钻套高度 H=37mm。排削间隙h=9mm。4.夹具与机床连接元件在夹具体上设计座耳，用 T 形螺栓固定。5.夹具体由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在 范围内允许差 0.1mm。此外，因为夹具体受力不大可以选用 HT200 材料铸造16出。16由于基准重合,故轴,径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的表面的制造精度和安装精度。且工件是以一面两销式定位，且还增加了压板进行压紧。又因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了钻 8mm 孔所得到的尺寸和下端面形位公差要求。零件图号1共1页大连大学机械工程学院机械加工工艺过程卡片零件名称支架第1页毛坯种类 毛坯外形尺寸材料牌号HT150铸造成型 100*85*120每件毛坯可制件数1每台件数1刀具 量具 设备 夹具工序号工序名称 工序内容加 工 内 容 名称 规格 名称 规格 名称 型号 名称 规格工时1粗铣M 面粗铣 M 面高速钢套式面铣刀游标卡尺立式铣床X51 专用夹具172粗铣N 面精铣 N 面高速钢套式面铣刀游标卡尺立式铣床X51 专用夹具3精铣R 面精铣 R 面高速钢套式面铣刀游标卡尺立式铣床X51 专用夹具4钻，精扩，倒角，精铰钻-精扩-铰孔至，730H孔口倒角1.645。莫氏直柄麻花钻，扩孔钻，铰刀游标卡尺，塞规钻床 Z550 专用夹具5粗铣S 面及 T面粗铣 S 面及 T 面精度为12.5。高速钢套式面铣刀游标卡尺立式铣床X51 专用夹具6精铣内圆2