机械制造工程学课设.doc

湖北汽车工业学院机械工程系机械制造工程学课程设计（一）说明书题目： 杠杆 零件的机械加工工艺规程设计专业 机械设计制造及其自动化 班级 KT613-1 姓名 陈昊、张金军、陈凤鑫、熊志佳、贺少波 学号 12、15、23、26、34 组号 指导教师 教研室 机械制造 20092010学年 第1学期2009年9月22日2009年10月16日目 录一、 课程设计任务书二、 序言三、 零件工艺分析四、 确定生产类型五、 毛坯选择和毛坯图说明六、 零件表面加工方法的选择七、 工艺路线的制定八、 工序间尺寸，公差，表面粗糙度及毛坯尺寸的确定九、 加工余量，切削用量，工时定额的确定十、 设计体会十一、 参考资料书目课程设计任务书题 目：设计 杠杆 零件的机械加工工艺规程内 容：1、绘制零件图 （按11的比例） 1张2、绘制毛坯图 （按11的比例） 1张3、填写零件机械加工工艺规程卡片 1套（包括：机械加工工艺过程卡片1套，机械加工工序卡片1套）4、编写零件课程设计说明书 1份原始资料：零件图样1张；零件生产纲领为10000件/年；每日1班。前 言机械制造工程学课程设计之零件的机械加工工艺规程设计是在学完了机械制造工程学等机械学专业基础课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，他要求学生全面地综合地运用本课程极其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计，其目的在于：（1） 培养学生运用机械制造工程学及相关课程（工程材料与热处理，机械设计，公差与技术测量等）的知识，综合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决零件机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2） 培养学生熟悉并运用有关手册，规范，图表等技术资料的能力。（3） 进一步培养学生识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。当然本次课程设计的目的除了上述所述之外，还有让一个机械类的并学完基本专课的学生基本熟悉机械加工工艺规程设计的基本步骤和流程，为以后的进一步学习其它专业知识或工程实践设计工作打下基础，同时也是对学生已经学过的专业课和基础课的知识的检验，也为以后工程设计加强工程设计意识。一.零件的工艺分析1.零件的作用：杠杆2.零件的结构特点：分析零件图知，杠杆的结构属于简单的零件，总共有三个孔需要加工，28H7孔和10H9孔的加工精度要求较高，11孔的加工精度要求不高，而且需要保证三个孔的位置精度。该零件的的各个端面的加工精度要求也比较高。3.零件的结构工艺性分析：分析杠杆的零件图及其加工技术要求说明知，以28H7孔及其端面为定位基准需要加工的孔和面比较多，因此要先加工出28H7孔及其端面。以杠杆头部的外形轮廓及其端面为粗基准加工28H7孔及其端面，然后再以28H7孔及其端面为精基准加工其余的孔、端面和凹槽。28H7孔采用钻-扩-粗铰-精铰的加工方法、10H9孔采用钻-铰的加工方法能满足他们要求较高的表面粗糙度，因11孔的表面粗糙度要求不高，只需采用钻孔便可满足要求。端面一般采用精车-半精车或者粗铣-精铣方法。二.确定生产类型：杠杆的材料为45钢，其在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于需大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可选用模锻成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。三.零件表面加工方法的选择： 本零件的加工面有端平面，孔，凹槽等，材料为45钢,参考有关的设计手册和资料，其加工方法选择如下：（1） 28H7孔的端面：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，左端面得表面粗糙度为Ra3.2um，右端面的表面粗糙度为Ra6.3um，查表后选用先粗车后精车的加工方法（2） 28H7孔：表面粗糙度为Ra1.6um，公差等级为IT7，查表后知选用钻-扩-粗铰-精铰的加工方法（3） 10H9孔的端面：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra3.2um，查表后知采用先粗铣后精铣（4） 10H9孔：表面粗糙度为Ra1.6um，公差等级为IT9，需钻-铰（5） 11孔的端面：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra3.2um，需先粗铣后精铣（6） 11孔：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra6.3um，直接进行钻孔便可满足要求（7） 凹槽：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra3.2um，需先粗铣后精铣（8） 台阶面：为未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度为Ra6.3um直接进行粗铣四.零件的工艺路线的制定： 零件的工艺路线的制定要考虑的因素很多，为了制定出更好的工艺路线需要先拟制出多种工艺路线，将这几种路线进行比较，从中找出较好的一种，结合该零件的各因素现拟制以下两种工艺方案进行比较：方案一：工序号内容设备10车28H7孔端面、钻-扩-粗铰-精铰28H7孔回转式转搭车床20先粗铣后精铣10H9孔端面铣床30先粗铣后精铣11孔端面铣床40凹槽：先粗铣后精铣铣床5010H9孔：钻-铰钻床60钻11孔钻床70粗铣台阶面铣床80去毛刺90清洗100检验方案二：工序号内容设备10车28H7孔端面车床20钻-扩-粗铰-精铰28H7孔钻床30先粗铣后精铣10H9孔端面铣床4010H9孔：钻-铰钻床50先粗铣后精铣11孔端面铣床60钻11孔钻床70凹槽：先粗铣后精铣铣床80台阶面铣床90去毛刺100清洗110检验工艺路线方案的分析与比较：方案一：按工艺集中原则组织工序，28H7孔及端面采用回轮式转搭车床和专用夹具加工，在一台车床上完成，其优点是工艺路线短，减少了工作装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的车床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。方案二：按工序分散原则组织工序，先在车床上加工28H7孔端面，然后在钻床上加工28H7孔，其优点是可采用通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数。还有就是后面的工序使工件在钻床和铣床上来回转换，较方案一繁琐综合比较，考虑选择方案一更为合理五.确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图 1. 钢质模锻件的机械加工余量按JB383585确定。确定时，根据估算的锻件质量.加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量。孔的加工余量由表2.2-24查得。表中余量值为单边余量。（1）锻件质量 根据零件尺寸估算为0.992kg，其中包容体质量为0.81kg。（2）加工精度 零件除孔以外的各表面为一般加工精度F1。（3）锻件形状复杂系数S S=1.225 按表2.2-10，可定形状复杂系数为S1，属于简单级别。（4）机械加工余量 根据锻件F1,S1查表2.2-25。由此查得厚度方向为1.52.0mm水平方向为1.52.0mm.即锻件的单边余量为1.52.0mm。锻件孔28孔10的单边余量按表2.224查得为2.0mm。孔28冲孔采用连皮形式t=0.45+0.6=0.45+0.6=3.74mmR1=R+0.1h+2=5+0.1*10+2=8mm2. 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适于机械加工表面粗糙度Ra1.6m,Ra1.6m的表面，余量要适当增大。分析本零件，各表面皆Ra1.6m，因为这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值）。3. 设计毛坯图（1）确定毛坯尺寸公差 本零件锻件质量0.992kg，形状复杂系数S1,45钢含碳量为0.45%0.50%，其最高含碳量为0.5%，按表2.2-11，锻件材质系数为M1，采取不对称弯曲分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从表2.2-13，表2.2-16查得。 表1 本零件毛坯尺寸允许偏差如表所列锻件质量(kg)包容体质量（kg）复杂系数材质系数精度等级0.9920.81S140MnBM1普通尺寸种类（mm）允许偏差（mm）根据附注长度119+1.1-0.5表2.2-13宽度46+1.0-0.4表2.2-13厚度32+0.8-0.2表2.2-16落差880.8表2.2-13按表2.2-13公差值对称分布错差0.6表2.2-13残留飞边0.7表2.2-13（2）确定圆角半径 锻件的圆角半径按表2.2-2.2确定。本锻件各部分的HB皆小于2，故可用下式计算： 外圆角半径 r=0.05H+0.5 内圆角半径 R=2.5r+0.5 为简化起见，本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的H进行计算 r=(0.05*14+0.5)mm=1.2mm r圆整为1.5mm R=(2.5*1.5+0.5)mm=4.25mm R圆整为5mm 以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。（3）确定拔模角 本锻件由于两孔模腔深度不相等，起模角应以模腔较深的计算。 H/B=14/6=2.3 L/B=40/6=6.7 按表2.2-23，外起模角=7，内起模角=9。（4）确定分模位置 由于毛坯是非圆形弯轴型锻件，保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面作为分模面，为了便于起模及便于发现上下模在模锻的过程中错移，分模线位置选在锻件的中部，分模线为不对称弯曲线。（5）确定毛坯的热处理方式 钢质毛坯经锻造后安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化，均匀的组织，从而改善了加工性。 图1. 毛坯图 表2. 各表面的工序加工余量、工序尺寸及表面粗糙度工序号工序内容单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm10（1）粗车28H7孔的端面1.52910（2）半精车28H7孔的端面0.5左端面3.2右端面6.3（3）钻28H7孔12612（4）扩28H7孔0.727.46.3（5）粗铰28H7孔0.227.83.2（6）精铰28H7孔0.128H71.620（1）粗铣10H9孔的端面1.5116.3（2）精铣10H9孔的端面0.53.230（1）粗铣11孔的端面1.5376.3（2）精铣11孔的端面0.53.240（1）粗铣凹槽4.596.3（2）精铣凹槽0.253.250（1）钻10H9孔4.593.2（2）铰10H9孔0.510H91.660钻11孔5.5116.370粗铣台阶面16.3六.选择机床及工艺装备：1选择机床：（1）工序10由于加工零件轮廓尺寸不大，该工序又包括六个工步，为减少装卸刀的时间，选用C336-1型回转式转搭车床比较合适（2）工序20、30、40工序20、30采用面铣刀，40采用三面刃铣刀，选用XA6132型卧室铣床能满足加工要求（3）、工序50、60选用Z515型立式钻床（4）工序70采用面铣刀，选用XA6132型卧室铣床能满足加工要求2.工艺装备选择：工序号工序内容机床设备和工艺装备10（1）粗车28H7孔的端面（2）半精车28H7孔的端面（3）钻28H7孔（4）扩28H7孔（5）粗铰28H7孔（6）精铰28H7孔C336-1回转式转搭车床，P10端面车刀， 26标准麻花钻， 27.4扩孔钻， 27.8机用铰刀，28H7机用铰刀，0200mm/0.02mm游标卡尺20（2）精铣10H9孔的端面（1）粗铣10H9孔的端面XA6132卧式铣床，专用夹具，P10面铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺30（1）粗铣11孔的端面（2）精铣11孔的端面XA6132卧式铣床，专用夹具，P10面铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺40（1）粗铣凹槽（2）精铣凹槽XA6132卧式铣床，专用夹具，P10三面刃铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺50（1）钻10H9孔（2）铰10H9孔Z515立式钻床，专用夹具，9标准麻花钻，10H9机用铰刀，0200mm/0.02mm游标卡尺60钻11孔Z515立式钻床，专用夹具，11标准麻花钻 ，0200mm/0.02mm游标卡尺70粗铣台阶面XA6132卧式铣床，专用夹具，P10面铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺七.确定切削用量及基本工时【已知】加工材料：45钢，锻件工件尺寸：见零件图加工要求：见零件图机床：C336-1转搭式回转车床、XA6132卧式铣床、Z515立式钻床【试求】刀具、切削用量、基本工时1.工序10：车28H7孔端面、钻-扩-粗铰-精铰28H7孔（1）.粗车28H7孔的端面选择刀具：端面车刀，刀杆尺寸B*H*L=16*25*125mm，选择YT5牌号硬质合金，其主偏角为kr=90选择切削用量1）确定切削深度ap：由于粗加工余量仅为1.5mm，可在一次走刀内完成，故ap=1.5mm2）确定进给量f：查表得f=0.30.4mm/r，根据回转式转搭车床的横向进给量，取f=0.39mm/r3）确定切削速度vc：根据表5-109和表5-110，查的cv=242、m=0.2、xv=0.15、yv=0.35修正系数：kMv=1.0、kHv=1.24、khv=0.8、kkrv=0.81、ktv=1.0Kv=kMvkHvkhvktvkkrv刀具寿命选T=60min，故vc= =111.2m/min4)确定机床主轴转速n：n=714.6r/min（为工件代加工表面或刀具的最大直径）根据表5-4查得相近较小的机床转速为n=760r/min，所以实际的切削速度vc=119m/min5）计算基本时间切削加工长度=34mm，端面车刀选用主偏角=，被吃刀量=1.5mm查表5-138和表5-139得，=（35）mm，取=3mm，=4mm，因为是批量生产，取=0L=+=34+3+4=41mm=0.138min6）辅助时间：查表5-152得，装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min，取量具并测量的时间为0.5min，共计1.37min。(2)半精车孔的端面确定被吃刀量=0.5mm确定进给量f，根据表5-102取得f=0.39mm确定切削速度，根据表5-109和表5-110查得cv=242、m=0.2、xv=0.15、yv=0.35修正系数：kMv=1.0、kHv=1.24、khv=0.8、kkrv=0.81、ktv=1.0刀具寿命选T=60min，故vc= =132.3m/min确定机床主轴转速n=842.7r/min根据表5-4查得相近较小的机床转速n=760r/min，所以实际的切削速度为=119.32m/min计算基本时间：切削加工长度=28+6=34mm，端面车刀选用=，被吃刀量=0.5mm，查表5-138和表5-139得：=+（23），=（35）mm，取=3mm，=4mm，因为是批量生产，取=0所以L=34+3+4+0=41mm，=0.138min辅助时间：变速或变换进给量的时间为0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，变换刀架的时间为0.05min，共计0.12min（3）钻孔至mm选择钻头：选择高速钢麻花钻，其直径为=26mm钻头几何形状为：双锥修磨横刃， 选择切削用量：1） 确定进给量f：根据表5-113得f=(0.010.02),取f=0.02=0.02*26=0.52mm/r，根据C336-1回转式转搭车床的实际纵向进给量，取f=0.56mm/r2） 确定切削速度：按表5-113=（2025）m/min，取=20m/min3） 确定机床主轴转速n=245.0r/min根据表5-4，按机床实际转速n=285r/min，实际切削速度=23.27m/min4） 确定基本时间：被加工孔长度=28mm切入量=（8.59.5）mm式中为钻头的直径，为钻头的半顶角取y=9.0mm，切出量=4mm=0.257min5） 确定辅助时间：查表5-153得变换刀架的时间0.05min，变速或变换进给量的时间0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计0.12min（4）扩孔至mm选择钻头：选择扩孔钻，其直径为=27.4mm选择切削用量：1）确定进给量f：根据表5-114取得f=0.150.50mm/r，根据C336-1回转式转搭车床的实际纵向进给量，取f=0.35mm/r2）确定切削速度：按表5-114=（1025）m/min，取=20m/min3）确定机床主轴转速n=232.5r/min根据表5-4，按机床实际转速n=285r/min，实际切削速度=24.5m/min4）确定基本时间：被加工孔长度=28mm切入量=（8.99.9）mm式中为钻头的直径，为钻头的半顶角取y=9.5mm，切出量=4mm=0.416min5）确定辅助时间：查表5-153得变换刀架的时间0.05min，变速或变换进给量的时间0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计0.12min（5）粗铰孔至mm选择钻头：选择机用铰刀，其直径为=27.8mm选择切削用量：1）确定进给量f和切削速度：铰刀直径=27.8mm，背吃刀量=0.2mm，查表5-117得，进给量f=（0.30.5）mm，切削速度=（812）m/min，取=9.33m/min。根据C336-1回转式转搭车床的实际纵向进给量，取f=0.35mm/r。2）确定机床主轴转速n=106.9r/min根据表5-4，按机床实际转速n=150r/min，实际切削速度=16.9m/min3）确定基本时间：被加工孔长度=28mm切入量=（9.010.0）mm式中为钻头的直径，为钻头的半顶角取y=9.5mm，切出量=4mm=0.790min4）确定辅助时间：查表5-153得变换刀架的时间0.05min，变速或变换进给量的时间0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计0.12min（6）精铰孔至mm选择钻头：选择机用铰刀，其直径为=28mm选择切削用量：1）确定进给量f和切削速度：铰刀直径=28mm，背吃刀量=0.1mm，查表5-117得，进给量f=（0.30.5）mm，切削速度=（812）m/min，取=9.33m/min。根据C336-1回转式转搭车床的实际纵向进给量，取f=0.35mm/r。2）确定机床主轴转速n=106.12r/min根据表5-4，按机床实际转速n=150r/min，实际切削速度=13.2m/min3）确定基本时间：被加工孔长度=28mm切入量=（9.110.1）mm式中为钻头的直径，为钻头的半顶角取y=9.5mm，切出量=4mm=0.790min4）确定辅助时间：查表5-153得变换刀架的时间0.05min，变速或变换进给量的时间0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，关闭机床和取下工件的时间为0.5min，共计0.62min2.工序20：先粗铣后精铣10H9孔端面（1）粗铣10H9孔端面选择刀具：YT5硬质合金刀片，硬质合金面铣刀，根据表3-1，铣削深度4mm，端铣刀直径=80mm，60mm，由于采用硬质合金端铣刀，查表3-13，取齿数Z=3选择切削用量：1） 决定切削深度：由于加工余量不大，故可在一次走到内完成，则=1.5mm，2） 决定每齿进给量：采用对称端铣，根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw时=0.090.18mm/z。因采用对称端铣，取=0.09mm/z，3） 选择铣刀磨具标准和刀具寿命：根据表3-7知铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm，由于铣刀直径为80mm，故刀具寿命T取180min4） 决定切削深度和每分钟进给量：切削深度可根据表3-27中的公式计算，也可根据表直接查出。根据表3.15，当=80mm、Z=3、5mm、=0.09mm/z时，=259、=203、=649各修正系数=1.0，=0.8故203*1.0*0.8=162.4m/min649*1.0*0.8=519.2r/min259*1.0*0.8=207.2mm/min根据表3.30，XA6132型铣床选择=475r/min，=235mm/min因此实际切削深度和每齿进给量为：119.32m/min0.165mm/z5）校验机床功率：根据表3.23，当5601000Mpa，时，近似取=4.1kw。根据XA6132型铣床说明书，机床主轴允许的功率为=7.5*0.75=5.63kw。，因此选择的切削用量可以使用：6）基本工时：，式中L20mm，根据表3.26对称安装铣刀，5mm则辅助时间：查表5-152得，装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min，取量具并测量的时间为0.5min，共计1.37min。（2）精铣10H9孔端面方法同上3.工序30：先粗铣后精铣11孔的端面(1) 粗铣11孔端面选择刀具：YT5硬质合金刀片，硬质合金面铣刀，根据表3-1，铣削深度4mm，端铣刀直径=80mm，60mm，由于采用硬质合金端铣刀，查表3-13，取齿数Z=3选择切削用量：1）决定切削深度：由于加工余量不大，故可在一次走到内完成，则=1.5mm，2）决定每齿进给量：采用对称端铣，根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw时=0.090.18mm/z。因采用对称端铣，取=0.09mm/z，3）选择铣刀磨具标准和刀具寿命：根据表3-7知铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm，由于铣刀直径为80mm，故刀具寿命T取180min4）决定切削深度和每分钟进给量：切削深度可根据表3-27中的公式计算，也可根据表直接查出。根据表3.15，当=80mm、Z=3、5mm、=0.09mm/z时，=259、=203、=649各修正系数=1.0，=0.8故203*1.0*0.8=162.4m/min649*1.0*0.8=519.2r/min259*1.0*0.8=207.2mm/min根据表3.30，XA6132型铣床选择=475r/min，=235mm/min因此实际切削深度和每齿进给量为：119.32m/min0.165mm/z5）基本工时：，式中L24mm，根据表3.26对称安装铣刀，12mm则6）辅助时间：查表5-152得，装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min，取量具并测量的时间为0.5min，共计1.37min。(2) 精铣11孔端面方法同上4.工序40：先粗铣后精铣凹槽（1）粗铣凹槽至厚为9mm选择刀具：标准三面刃铣刀.铣刀直径选择切削用量：1）决定切削宽度：由于加工余量不大，故可在一 次走到内完成，则=4.5mm，2）决定每齿进给量：采用对称铣，根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw时=0.090.18mm/z。因采用对称铣，取=0.09mm/z，3）选择铣刀磨具标准和刀具寿命：根据表3-7知铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm，由于铣刀直径为9mm，故刀具寿命T取60min4）决定切削深度和每分钟进给量：切削深度可根据表3-27中的公式计算，也可根据表直接查出。根据表3.15，当=9mm、Z=3、5mm、=0.09mm/z时，=230、=181、=575各修正系数=1.0，=0.8故181*1.0*0.8=144.8m/min575*1.0*0.8=460r/min230*1.0*0.8=184mm/min根据表3.30，XA6132型铣床选择=475r/min，=190mm/min因此实际切削深度和每齿进给量为：13.42m/min0.133mm/z5）基本工时：，式中L24mm，根据表3.26对称安装铣刀，12mm则6）辅助时间：查表5-152得，装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min，取量具并测量的时间为0.5min，共计1.37min。（2）精铣凹槽至图样要求方法同上5.工序50：钻-铰10H9孔（1）钻10H9孔至9