后罗拉过桥摇臂 课程设计说明书.doc

徐州工程学院机电工程学院课程设计说明书机电工程学院后罗拉过桥摇臂课程设计说 明 书课题名称：设计后罗拉过桥摇臂零件的机械加工工艺规程及工艺装备 学生姓名： 瞿斐 学号：20090601142 专 业：机械设计制造及其自动化 班级： 09机械单 成 绩： 指导教师签字： 2012年10月08日27目 录一、设计目的1二、设计要求2三、零件的分析及生产类型的确定33.1绘制和分析零件图33.2零件的主要技术条件分析43.3. 确定生产类型5四、确定毛坯、绘制毛坯的简图64.1毛坯的选择64.2. 毛坯加工余量的确定7五、基准的选择85.1粗基准的选择95.2精基准的选择9六、拟定工艺路线106.1工艺路线106.2. 工序简图的绘制126.3. 工序余量的确定126.4工序尺寸的确定146.5. 切削用量的确定146.6.时间定额的计算22七、设计小结25八、参考文献26设计内容计算说明结论一、设计目的 工艺工装设计课程设计的目的是让学生在学习了机械制造技术基础和进行了校内外的生产实习之后让学生获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。同时，课程设计也是为了毕业设计进行一次综合训练和准备。机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：（1）能把机械制造技术基础课程中的基本理论和在校内外生产实习中学到的实践知识有机的相结合，从而解决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，从而确保零件的加工质量。（2）提高学生的机械结构设计能力。通过针对某一典型零件的夹具（或量具）的设计，从而使学生能够通过所给出的被加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力、省时而能保证加工质量的夹具的能力。（3）锻炼学生使用手册及图表资料的能力。能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。设计内容计算说明结论二、设计的要求工艺工装设计课程设计题目定为：设计零件的机械加工工艺规程及工艺装备。生产纲领为中批或大批生产。设计的要求包括以下几个部分： 零件图 1张毛坯图 1张机械加工工艺过程综合卡片 1张工艺装备设计 12套工艺装备主要零件图 1张课程设计说明书 1份课程设计题目由指导教师选定，经教研室主任审查签字后发给学生。按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数为3周，其进度及时间大致分配入下：熟悉零件，画零件图 约占一天（8%）选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺过程综合卡 约占四天（25%）工艺装备设计（画总装图及主要零件图） 约占七天（45%）编写设计说明书 约占二天（14%）设计内容计算说明结论三、零件的分析及生产类型的确定一、绘制和分析零件图绘制零件图的时候采用图1-1方式，而加工时为了方便镗出直径为78的孔采取图1-2的方式 图1-1 图1-2零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：设计内容计算说明结论二、零件的主要技术条件分析一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要具有好的机械加工工艺性，也就是说有加工的可能性，便于加工，能够保证加工质量，同时能够减轻劳动强度。而设计与工艺密切相关，相辅相成。本夹具的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的加工要求：1）以47H8孔为中心的加工这一组加工表面包括：一个47H8的孔及其倒角，粗糙度为Ra6.3；47H8的两端面，粗糙度为Ra3.2。2）以槽13.5X25为中心的加工这一组加工表面包括：一个13.5X25的通槽与13.5X25的通槽相垂直的上下两端面，粗糙度为Ra3.2。3）以M10内螺纹为中心的加工这一组加工表面包括：钻8的孔，加工M10的外螺纹；与这两个孔相垂直的表面；4）以78H9孔为中心的加工这一组加工表面包括：一个78H9的通孔，其表面粗糙度为Ra6.3；与这个孔垂直的上下两端面，其粗糙度为Ra6.3。这些加工面有一定的位置要求，分别是：1）78H9与47H8孔有平行度要求，公差是0.05mm；2）78H9上下两端端面与其轴线有垂直度要求，公关是0.10mm；对于以上四组加工面而言，可以先加工一面一孔，以它们作为基准，加工其他面、孔，该结构简单，工艺性好。设计内容计算说明结论三、确定生产类型零件的生产纲领：根据机械设计制作工艺与机床夹具公式： N零 = Qm(1+a%)(1+b%) 公式2.1说明：式中N零 ：零件生产纲领。Q：产品的生产纲领m ：每一产品包含该零件的数量 a : 零件的备用率一般情况下a = 3 %。b: 零件的平均废品率取：b=0.5%。依设计题目可知：Q=4000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入（公式2.1）得 N=4000*1*（1+3%）*（1+0.5%）=4140.6件/年根据零件生产纲领以及机械制造技术基础课程设计指导教程 表1-5 机械加工零件生产类型的划分，可查得此零件的生产类型为 大批生产 类型设计内容计算说明结论四 确定毛坯、绘制毛坯简图一、 毛坯的选择（1）选择毛坯的类型和制造方法 机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。1、材料的工艺性能 材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。2、毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。设计内容计算说明结论根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，本设计零件尺寸并不大，而且其形状也不复杂，属于简单零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。二、毛坯加工余量的确定查工艺手册表2.3-6P471可知标准为GB/T11351-89中规定的铸件机械加工余量的数值、确定方法及检验与评定规则，由于是砂型铸造，故CT为10级，MA为G级(CT为尺寸公差等级，MA为加工余量等级)。其中顶面比侧面、底面降一级。查工艺手册表2.3-5P468可知加工余量，下面表3.3-1为铸件各表面加工余量，表3.3-2为铸件主要尺寸公差。表3.3-1 铸件各表面加工余量设计内容计算说明结论加工表面基本尺寸MAMA数值说明47H8端面76G3.5单侧加工槽13.5x25端面15G2单侧加工78H9端面20G2单侧加工查工艺手册表2.3-9P472可知铸件尺寸公差表3.3-2 铸件主要尺寸公差加工表面总余量毛坯尺寸公差47H8端面4802.6槽13.5x25端面4192.678H9端面4242.6五 基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。定位基准是在加工中使工件在夹具上占有正确位置所采用的基准。定位基准的选择不仅影响着加工精度，如基准不重合时产生的定位误差会影响着加工精度，作为一道工序的定位基准必须在前道工序加工出来，因此要合理的选择定位基准，多设想几种定位方案，比较它们的优缺点，周密地考虑定位方案与加工顺序的关系。设计内容计算说明结论粗基准的选择对于一般零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选用原则（即当零件有不加工表面时，应以不加工表面作为粗基准，若有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求有相对应的位置为粗基准），先选用47外圆柱面作为粗基准，采用三爪自动定心卡盘定位，限制4个自由度。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，故在此选择47内孔为精基。表3.4-1 主要工艺及其定位基准工序内容定位基准两端面外圆柱面，一个未加工外端面端面外圆柱面13.5X25的槽外圆柱面及其上下端面4、8的孔外圆柱面及其上下端面螺纹M6、M10外圆柱面及其上下端面的孔外圆柱面及其下端面的孔外圆柱面，轴心线及其上表面设计内容计算说明结论六 拟定工艺路线制定工艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线：在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，初步确定了该气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下：工序1：铸造； 工序2：清砂，检验；工序3：时效处理HBS187-220工序4：以22mm下底面B以及外圆95mm端面C定位，粗铣78mm上端面A； 工序5：以粗铣后的78mm上端面A以及95mm外圆端面C定位，粗铣95mm下底面C；半精铣95mm下底面B；以加工后的95mm下端面B以及95mm上端面A定位，粗铣上端面A外端面C，半精铣上端面95mm外端面C；设计内容计算说明结论工序6：以加工后的95mm下端面B以及95mm上端面A定位，挖槽H3；以加工后的95mm外端面C定位，钻78mm通孔；工序7：以加工后的78mm内孔表面，以加工后的95mm外端面C定位,钻扩粗铰精铰78mm通孔，并倒角；工序8：以加工后的95mm下端面B以及95mm上端面A定位，粗铣73mm上端面E和下端面F,并进行半精铣；以加工后的73mm上端面E和下端面F定位，粗铣73mm外端面D 或G，和半精铣73mm外端面D 或G；工序9：以加工后的73mm外端面D 或G定位，钻47mm通孔，精铰47mm通孔，并倒角；工序10：以加工后的73mm外端面D 或G定位，在E，F端面攻螺纹2面3-M6攻深12均布以加工后的73mm上端面E和下端面F定位，在端面E下端22mm处，攻螺纹M10，并通孔；工序11: 以加工后的73mm上端面E和下端面F定位，粗铣端面H和I，,并进行半精铣；工序12: 以加工后的73mm上端面E和下端面F定位，挖槽H3和钻13.5X25通孔工序13: 以加工后的47mm孔定位，粗铣R127端面J，并进行半精铣和倒角；工序14：钳工去毛刺，清洗；工序15：终检。设计内容计算说明结论工序简图的绘制在机械加工工序卡中，为了表明该工序的加工内容，需要绘制工序简图。（1）用粗实线表示该工序的各加工表面，其它部位用细实线绘制，图中需表示出以前各工序加工后的轮廓。 （2）尽量用较少视图表明该工序加工表面及工件的安装方式，可按比例缩小，与此无关的视图和线条可省略或简化。（3）标明该工序各加工表面加工后的工序尺寸、偏差及表面粗糙度,其它尺寸不应填写在简图上。 （4）用规定的定位夹紧符号表明该工序的安装方式、定位基准、夹紧方向和夹紧力的作用点等。工序余量的确定查机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-28，表2-35，并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析，确定各工序间加工余量如下表：设计内容计算说明结论表2.1 机械加工工序间加工余量表工序号工步号工步内容加工余量/mm工序41粗铣95mm上端面A4工序51粗铣95mm下底面B32半精铣95mm下底面B1工序61粗铣95mm外端面C32半精铣95mm外端面C1工序71钻78mm通孔32精铰78mm通孔1工序81粗铣73mm上端面E42粗铣73mm下端面F33半精铣73mm上下端面E,F1工序91钻47mm通孔42精铰47mm通孔0工序101在E，F端面攻螺纹2面3-M6攻深12均布攻螺纹M10，并通孔0.85工序111粗铣端面H和I42半精铣端面H和I1工序121挖槽H312钻13.5X25通孔1工序131粗铣R127端面J42半精铣R127端面J1设计内容计算说明结论工序尺寸的确定气门摇臂轴支座的材料是HT200，生产类型为小批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为小批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。1）加工95的端面，根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。2）对47的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可达到要求。3）加工宽度为75mm的两端面时，用铣削的方法加工。由于加工表面有粗糙度的要求3.2，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm。 4）钻孔95mm时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用16的钻头，切削深度是2.5mm。5）钻13.5X25孔，由于粗糙度要求3.2，因此考虑加工余量2mm。可一次粗加工1.8mm，一次精加工0.15就可达到要求。切削用量的确定工序4 粗铣95上端面A（1） 切削深度 。设计内容计算说明结论（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造基础课程设计基础教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际工序5 加工95下端面1.工步一 粗铣95下底面B（1）切削深度 。（2）进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。设计内容计算说明结论（3）切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际2.工步二 半精铣95下底面B（1）切削深度 。（2）进给量的确定 此工序选择YG8硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,取fz=0.10mm/r， 。（3）切削速度的确定 查机械制造技术基础课程设计指南2表5-157=124m/min，计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3机床主轴转速表，确定n=490r/min，再计算实际切削速度工序6粗铣以及半精铣端面C1.工步一 粗铣95mm外端面C（1） 切削深度 。设计内容计算说明结论（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。2. 工步二 半精铣95mm外端面C（1） 切削深度 。（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。设计内容计算说明结论（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。工序7 钻78mm通孔（1） 切削深度 。（4） 进给量和切削速度的确定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查机械制造技术基础课程设计指南2表5-134，取，取，根据上面数据，计算主轴转速，查立式钻床Z525主轴转速表，取n=1360r/min，计算实际切削速度，。工序8 粗铣以及半精铣端面1. 工步一 粗铣73mm上端面E（1）切削深度 。（2）进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。设计内容计算说明结论(3) 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。2. 工步二 粗铣73mm下端面F(1) 切削深度 。(2) 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。(3) 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。3.工步三 半精铣73mm下端面E,F（1） 切削深度 。设计内容计算说明结论（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺师手册10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械制造基础课程设计基础教程3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。工序12 钻扩粗铰精铰47mm的孔1. 工步一 钻47mm的通孔（1） 切削深度。（2） 进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：，查表机械制造技术基础课程设计指南2表5-134，查得，取，查得，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺师手册10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。设计内容计算说明结论（1） 工步二 扩孔至46.85mm（2） 切削深度（3） 进给量和切削速度的确定 查机械制造技术基础课程设计指南2表5-87，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选，查机械制造技术基础课程设计指南2表5-128，查得，取，再查机械加工工艺师手册10表28-33，确定，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺师手册10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（4） 工步三 粗铰至46.94mma) 切削深度。b) 进给量和切削速度的确定 查机械制造技术基础课程设计指南2表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查机械制造技术基础课程设计指南2表5-136，查得进给量，取，因为此工步为粗铰，查得，取，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺师手册10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再根据主轴转速计算实际的切削速设计内容计算说明结论度。2. 工步四 精铰至47H8（1） 切削深度。（2） 进给量和切削速度的确定 查机械制造技术基础课程设计指南2表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查机械制造技术基础课程设计指南2表5-136，查得进给量，取，因为此工步为精铰，查得，取，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺师手册10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再根据主轴转速计算实际的切削速度。（1） 。时间定额的计算1、工序4 铣削常用符号如下：z铣刀齿数铣刀每齿的进给量，mm/z工作台的水平进给量，mm/min工作台的进给量，mm/min，铣削宽度，mm铣削深度，mmd 铣刀直径，mm设计内容计算说明结论查机械制造技术基础课程设计指南2表2-28得此工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=。根据机床说明书取=480mm/min；根据机械加工工艺师手册10，表30-9查得=7，。2、工序5 工步一基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm根据机械加工工艺师手册10，表30-9查得=7， 工步二基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=490r/min，工作