滑块制造工艺课程设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机电及自动化学院机电及自动化学院机械制造加工工艺课程设计设计题目：滑块2011 年 7 月机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前 言机械制造工艺学课程设计时在学完机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能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，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个简易程度零件（滑块）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。通过本次课程设计有利于基础知识的理解、有利于逻辑思维的锻炼、有利于与其他学科的整合、有利于治学态度的培养。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多多指教。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目 录一、零件分析1、零件的作用2、零件的工艺分析 二、工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式 2、基准选择3、制订工艺路线 4、机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 5、确定各工序具体信息 6、小结 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1、零件分析1、零件的作用在夹具设计中 常常采用钩形压板作为夹紧机构。这种机构的型号和规格已经标准化。随着汁茸机技术的糍展及普眨，因此有必要应用现代化设计的方法，研究夹具标准件的设计合理性，以便适应科技 展的需要，为设计结构更合理、重量更轻、精度更高的爽兵打下良好的基础。2、零件的工艺分析第一、滑块为 45#钢，由于滑块工作时受力较复杂，且对形变有 一定的要求。故硬度为 HRC35-40，要达到要求的硬度，加工后期需渗碳+淬火+回火处理。第二、有多组加工表面，对于凹面有较高的表面粗糙度和形位公差要求。于是在加工凹面时应选用较高的工艺基准。因此在加工凹面前应先加工六个端面（包括粗加工和精加工） ，之后再选用已加工好的端面做为凹面的工艺基准。第三、由于凹面较小且对表面质量要求较高，普通的机床加工可能难度较大，为了保证加工质量可以选用了精度一般的线切割机床。而且在线切割时，顺便切出退刀槽，以便于后续磨削加工。但是，后来在预答辩时，老师认为线切割加工时间长，生产效率低。建议采用铣床加工，因此，最后选择铣床加工。第四、由于对凹面有较高的形位要求，故在凹面粗加工后安排一个检测工序，以保证后续加工能有效地进行。第五、生产批量为大批量生产，由生产批量可得到相关信息为：毛坯精度中等，加工余量中等；加工机床部分采用通用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩具，可调夹具；按零件产量和精度，均采用通用刀具和量具；广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。2、工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式零件材料为45号钢，考虑到滑块在工作过程中受力较复杂，对材料的力学性能要求较高，且结构较为简单，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件为大批量生产，可采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2、基面的选择和定位（自由度的限定与夹紧）基面选择是工艺设计中重要工作之一，基面选择的正确以合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。凹面加工基准的选择对滑块零件来说至关重要。因为此零件唯有凹面有形位公差双重要求。因此，选择其基准时应极其慎重。在此加工过程中我选择的基准为精加工后的端面（限定五个自由度，故采用一个大端面96X52定三个自由度、端面96X46定二个自由度，剩下的自由度方向夹紧）钻孔时，以粗铣后的端面进行定位（限定5个自由度，采用96X52定三个自由度、96X46与52X46两个面各定一个自由度，剩下一个可绕主轴旋转的自由度并沿着这个方向夹紧）机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩粗铣端面时，以端面为粗基准，再以粗铣后的端面为精基准（限定三个自由度，以一个面来限定三个自由，其它方向应夹紧）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能得到合理的保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查阅电子机械制造工艺学和机械制造工艺设计手册各加工面的加工方法（如表 1）：表 1加工面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加工方案六个端面 无 无 Ra3.2 粗铣-精铣4 螺纹孔 无 无 Ra3.2 钻孔-攻丝6 螺纹孔 无 无 Ra3.2 钻孔-攻丝凹面 无 Ra1.6 粗铣-精铣-精磨工艺路线方案（如表二）：说明：下面是几种可以考虑的工艺路线：方案一：锻造粗铣六个端面钻孔攻螺纹挖退刀槽粗铣凹面 精铣凹面倒角去毛刺精铣六个端面精磨凹面检测。方案二：锻造正火粗铣端面钻孔攻螺纹调质精铣挖退刀槽粗铣凹面-调质-精铣凹面渗碳+淬火+低温回火精磨倒角去毛刺发黑处理检测。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩方案三：锻造、检测正火粗铣六个端面钻孔攻螺纹倒角去毛刺调质精铣六个端面挖退刀槽粗铣凹面检测调质精铣凹面渗碳+淬火+低温回火精磨发黑处理检测。各方案的对比：方案一：没有考虑热处理，在粗铣前若没有进行正火处理，材料会黏刀具或会很难切割使刀具变钝，又由于正火能使材料内部应力得到一定程度的清除，使切削过程中切削力较平均；在精加工前若无调质则在粗铣过程中产生的应力没有得到消除，组织不均匀，会影响精加工的质量和力学性能；在精磨前没有进行渗碳+淬火+低温回火处理，会使滑块表面不够硬而影响其工作寿命；在最后若不进行发黑处理，则滑块在工作过程中会易腐蚀，从而影响其正常工作和工作寿命（发黑处理使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀） ；此外，没有必要的检测，会使后续加工得不到必要的保证；还有工艺安排顺序上存在问题，滑块的凹面有形位公差要求，因此在铣削前应完成六个端面的精加工，并以精加工后的端面为基准去加工凹面。方案二：工序安排存在问题，由于滑块对六个端面都有表面质量机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩要求，因此应把倒角、去毛刺等次要工序安排在精加工之前。以防在倒角、去毛刺过程中将已加工好的面破坏。方案三：我个人认为最佳，其理由有如下：A、 合理安排了热处理工艺：正火（消除锻件应力、均匀组织便于粗铣） ；调质处理（优化组织、消除粗加工应力便于精加工） ；渗碳+淬火+低温回火（增加滑块表面硬度以满足工作要求） ；发黑处理（使滑块表面形成一层氧化膜，以防止滑块表面被腐蚀，从而满足工作要求） 。B、 合理安排了必要的检测工序：锻造后马上进行检测，保证毛坯满足加工要求 ） ； 粗铣后进行检测（因为凹面有形位公差要求，在粗铣后安排此工艺，以使后续加工能有效进行） ；最后安排检测（检测加工的滑块是否满足设计要求，是否能投入实际运用，并能安全工作） 。C、 工序顺序安排合理：倒角和去毛刺安排在粗加工后精加工之前，可以避免倒角和去毛刺工序对以加工好的面产生破坏；凹面安排在端面精铣之后，可以保证凹面铣削加工时，基准较好，从而保证铣削加工后凹面的质量要求；钻孔、攻丝安排在精铣端面之前和粗细端面之后，既保证孔加工时的基准要求，又可以避免因孔的加工而对已加工好的端面（精铣）造成机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩破坏。4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“滑块”零件材料为45号钢，生产类型为大批生产，毛坯类型为锻件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）六个端面：粗糙度要求为3.2,、没有形位公差要求，故采用粗铣和半精铣（中间加调制）即可，其中粗加工余量为2mm、半精加工余量为0.5mm。基准为端面。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（2）螺纹孔的加工：没有特别的形位公差要求、没有精度要求。故可以采用钻孔加攻丝，其中4螺纹孔（钻孔时钻头为3.5mm） 、6螺纹孔（钻孔时钻头为5.2） 。（3）凹面的加工：由于有一定的形位公差要求和表面粗糙度要求1.6，故粗铣时余量为2.0mm 、精铣时余量为0.4mm，精磨时余量为0.1mm。5 、确定各工序具体信息 工序 00 锻造、检测毛坯工序 05 正火工序 10 粗铣六个端面1、加工条件工件材料：45#钢，锻造加工要求：粗铣下端面，无粗糙度要求机床：X63 型立式铣床 功率 P=10kw刀具：镶齿式端面铣刀 材料 YT15 D=80mm B=36mm 齿数Z=10计算过程：(1) 参考文献【1】表 3-59 平面加工余量为 a=2mm，本工序为一次性铣削。取铣削每齿进给量 ，铣削深度 。 。zmaf/15.0机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩(2) 参考文献【1】表 3.1-74，取铣刀主轴转速为 n=300r/min，又前面已选定铣刀直径 D=80mm，故铣削速度为(3) 主轴进给量 ，查【1】表 3.1-75 选 。(4) 校核机床功率查考文献【1】表 2.4-96 pmefpm knZadP8.01.75.03.051076查考文献【1】表 2.4-87 Z=10 n=5r/s =56mm =2mm e=0.15mm/z =1 =53.3mm fapmk30Zd0所以 =2.74kwmP参考文献【1】表 3.1 -73 差得机床的功率 =10kw ，若取效率为wP0.85，则 10 0.85=8.5kw 2.74kw，故机床功率足够。(5) 切削工时参考文献【4】表 12-3 机动工步工时 vmfllt21其中 = =13.4mm)31(5.021BDl )31(56805.21l=（13） 取 2mm2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩辅助工时 654321ttttf 其中 按动住主轴回转按钮时间1按通和关闭工作台移动时间2t、 打开或关闭切削液时间34装夹时间5t拆卸时间6查【3】表 6.3-5 得=0.01+0.01+0.02+0.02+0.08+0.07=0.21min654321ttttf 总工时工序 15 钻孔 、深为 12 和钻孔 、深 18工步一：钻孔 、深为 12加工条件工件材料：45#钢，锻造。机床选择：台式钻床 4006 查【1】表 4.2-16刀具选择：直径 D=3.5（麻花钻）得加工余量 Z=D/2=3.5/2=1.75mm ，一次性加工选用 硬质合金麻o90机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩花钻。查【1】表 4.2-16 选用 f=0.1mm查【1】表 2.4-41 u=0.65x(1-20%)=0.52m/s= =47.31(r/s)=2838r/min按机床选取 n=2900r/min所以实际切削速度 u=切削工时又 现取系数为 1.4。 （查于电子版机械工艺手册.加工时间定额 ）故工步二：钻孔 、深 18工件材料：45#钢，锻造。机床选择：台式钻床 4006 查【1】表 4.2-16刀具选择：直径 D=5.2（麻花钻）得加工余量 Z=D/2=5.2/2=2.6mm ，一次性加工选用 硬质合金麻o90花钻。查表【1】4.2-16 选用 f=0.1mm查表【1】2.4-41=0.80x(1-20%)=47.350.m/s= =30.20(r/s)=2352m/min机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩按机床选取 n=2900r/min 查【1】表 4.2-16所以实际切削速度 u=切削工时又 现取系数为 1.4。 （查于电子版机械工艺手册.加工时间定额 ）故工序 20 攻丝加工条件 工件材料：45#钢，锻造。机床选择：台式攻丝机 S4006B 刀具选择：粗柄机用丝锥 M6.0 查【1】表 2.4-87 得：查【1】4.6-3故：切削速度 u = =0.65m/s机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩削用量：由于攻螺纹时的进给速度是由丝锥螺距决定的，因此只需要给定转速。台式攻丝机 S4006B,取较小转速 n=140r/min。得基本时间l1=2mmTi=2L/(f*n)=2(l+l2)(f*n)=2(13)(0.5*140)= 0.37min4 个螺纹孔的加工基本时间为 T10=4Ti=4x0.37=1.48min又 现取系数为 1.4。故 工序 25 攻丝加工条件 工件材料：45#钢，锻造。机床选择：台式攻丝机 S4006B 刀具选择：粗柄机用丝锥 M4.0 查表【1】4.2-16 得：查【1】4.6-3故：切削速度 v = =0.432m/s机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 削用量：由于攻螺纹时的进给速度是由丝锥螺距决定的，因此只需要给定转速。台式攻丝机 S4006B,取较小转速n=140r/min。:得基本时间l1=2mmTi=2L/(f*n)=2(l+8)(f*n)=2(9)(0.5*140)= 0.257min14 孔的加工基本时间为 T10=14Ti=14x0.257=3.6min又 现取系数为 1.4。故 工序 30 倒角加工条件 工件材料：45#钢，锻造。工序 35 去毛刺加工条件 工件材料：45#钢，锻造。工序 40 调制加工条件 工件材料：45#钢，锻造。工序 45 精铣加工条件机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工件材料：45#钢，锻造加工要求：精铣端面，有粗糙度要求：3.2机床：X63 型立式铣床 功率 P=10kw刀具：镶齿式端面铣刀 材料 YT15 D=80mm B=36mm 齿数Z=10计算过程：（1） 参考文献【1】表 3-59 平面加工余量为 a=0.5mm，本工序为一次性铣削。（2） 取铣削每齿进给量 =0.1，铣削深度 。（3） 参考文献【1】表 3.1-74，取铣刀主轴转速为 n=600r/min，又前面已选定铣刀直径 D=80mm，故铣削速度为（4） 主轴进给量 ，查【1】表 3.1-75 选 。（5） 校核机床功查考文献【1】表 2.4-96 pmefpm knZadP8.01.75.03.051076查【1】表 2.4-87 Z=10 n=10r/s =56mm =0.5mm e=0.1mm/z =1 =53.3mm fapmk30Zd0所以 =2.09kwmP参考文献【1】表 3.1 -73 得机床的功率 =10kw ，若取效率为wP机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩0.85，则 10 0.85=8.5kw 2.09kw，故机床功率足够。（6） 切削工时参考文献【4】表 12-3 机动工步工时 vmfllt21其中=（13） 取 2mm2l又 现取为 1.4（查于电子版机械工艺手册.加工时间定额 ）总工时工序 50 挖退刀槽工序 55 粗铣（检测）加工条件工件材料：45#钢，锻造加工要求：粗铣凹面机床：X63 型立式铣床 功率 P=10kw机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩刀具：直柄立铣刀 材料 YT15 D=20mm 齿数 Z=4 查考文献【1】表 4.4-15计算过程：（1） 参考文献【1】表 2.4-77 平面加工余量为 a=2mm，本工序为一次性铣削。取铣削每齿进给量 =0.08mm，铣削深度。（2） 参考文献【1】表 3.1-74，取铣刀主轴转速为 n=300r/min，又前面已选定铣刀直径 D=20mm，故铣削速度为（3） 主轴进给量 ，查【1】表 3.1-75 选 。（4） 校核机床功率查考文献【1】表 2.4-96 pmefpm knZadP8.01.75.03.05076查【1】表 2.4-87 Z=4 n=5r/s =56mm =2.0mm eapa=0.08mm/z =1 =21.3mm fapmk360Zd0所以 =1.52kwmP参考文献【1】表 3.1 -73 差得机床的功率 =10kw ，若取效率为wP0.85，则 10 0.85=8.5kw 1.52kw，故机床功率足够。（5） 切削工时机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩参考文献【4】表 12-3 机动工步工时 vmfllt21其中 13mm=（13） 取 2mm2l辅助工时 654321ttttf 其中 按动住主轴回转按钮时间1按通和关闭工作台移动时间2t、 打开或关闭切削液时间34装夹时间5t拆卸时间6查【3】表 6.3-5 得=0.01+0.01+0.02+0.02+0.08+0.07=0.21min654321ttttf 总工时 (此处用计算 不妥)机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工序 60 调质工序 65 精铣加工条件工件材料：45#钢、锻造加工要求：精铣凹面机床：X63 型立式铣床 功率 P=10kw刀具：直柄立铣刀 材料 YT15 D=20mm 齿数 Z=4 查考文献【1】表 4.4-15计算过程：（1） 参考文献【1】表 3-59 平面加工余量为 a=0.4mm，本工序为一次性铣削。（2） 取铣削每齿进给量 =0.05，铣削深度 。（3） 参考文献【1】表 3.1-74，取铣刀主轴转速为 n=600r/min，又前面已选定铣刀直径 D=20mm，故铣削速度为（4） 主轴进给量 ，查【1】表 3.1-75 选 。（5） 校核机床功查考文献【1】表 2.4-96 pmefpm knZadP8.01.75.03.051076机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩查【1】表 2.4-87 Z=4 n=10r/s =56mm =0.4mm eapa=0.05mm/z =1 =21.3mm fapmk3160Zd0所以 =1.89kwmP参考文献【1】表 3.1 -73 差得机床的功率 =10kw ，若取效率为wP0.85，则 10 0.85=8.5kw 1.89kw，故机床功率足够。（6） 切削工时参考文献【4】表 12-3 机动工步工时 vmfllt21其中=（13） 取 2mm2l辅助工时 654321ttttf 其中 按动住主轴回转按钮时间1按通和关闭工作台移动时间2t、 打开或关闭切削液时间34装夹时间5