左臂壳体课程设计说明书

1、机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：左臂壳体工艺规程设计2011 年 7月前言机械制造工艺学 课程设计是我们学完了机械制图、 机械制造工艺学、 工程材料、机械设计、 CAD/CAM等专业基础课和主要专业课，又经过了机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节， 特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用， 同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合， 因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习， 同时还要对相关课外知识进行查阅和学习， 也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。 并且，这次课程设计同样也会用到以前的金工实习和认知实习的相关知识， 也可以说这

2、是对两次实习效果的一次检验。 通过这次课程设计， 将会巩固对机械加工工艺规程设计的理论知识，并初步学会自己完成制定简单零件加工工艺规程。这次的工艺规程课程设计， 我的题目是左臂壳体的工艺规程设计。 希望通过对左臂壳体的加工工艺规程的设计， 可以进一步学习 机械制造工艺学 并掌握简单零件的加工工艺设计。 虽然这是大学以来的第二次课程设计， 但毕竟还是第一次接触制造工艺设计， 对知识掌握、 熟悉程度以及综合运用还会存在问题， 因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方， 这些也是第一次设计时常见的问题，希望老师多多批评和指正。目录1、1213. 3 4 .3 4.1 34.234.344.464.

3、564.6.84.784.8225、小结235参考文献236附件231、任务介绍本次机械制造工艺学 课程设计我拿到的题目是 “左臂壳体工艺规程设计” 。材料为 HT200，生产批量为中批量生产， 技术要求见左臂壳体的二维图，要求设计该左臂壳体的机械加工工艺规程，具体要求容为：（ 1）根据生产类型，对零件进行工艺分析；（ 2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；（ 3）制订零件的机械加工工艺过程，选择工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用量及工序尺寸，并计算工序的工时定额；（ 4）填写工艺文件；（ 5）撰写设计说明书；2、左臂壳体用途及工艺分析2.1 左臂壳体的作用左臂壳体：主要用来联接齿轮变

4、速箱和旋耕机刀架支臂及链条传动箱，共同组成旋耕机支架。2.2 左臂壳体的主要工艺分析：零件材料为 HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构有点复杂，生产类型为中批生产，故选择机械砂型铸件毛坯。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。1根据零件的总体加工特性， 左端 115 和右端 95 的端面为整个机械加工过程中主要的基准面，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来。2. 左端 72 和右端 80 的端面没有技术要求， 粗加工即可，而左端 72 和右端 80 的外圆要求其径向跳动为 0.06 之间，为了保证其径向跳动符合技术要求，先粗车右

5、端 80 的外圆，再粗车左端 72 的外圆，然后半精车右端 80 的外圆，再半精车、精车左端 72 的外圆，为了保证 52 孔和 80 的外圆同轴度偏差不超过 0.025 ，精车 80 外圆后，直接粗、半精、精车 52 孔，就可以保证了同时还粗车，半精车 52 孔的左端面。 同时以精车左端 72 的外圆要求其表面粗糙杜为6.3 ，其尺寸精度等级为8 级，端 80 的外圆要求其表面粗糙度为6.3 ，其尺寸精度等级为 7 级，因此此道工序中外圆和孔的加工是一个难点，需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求。3. 由于右端 8 的孔要求以 80 的中心轴线和 95 的端面作为基准进行定位，且其

6、所要求的表面粗糙度为 3.2 ，尺寸精度等级为 9 级，因此钻孔后需要进行半精铰才能达到技术要求，需要选择适当的加工方法达到此孔加工的技术要求。钻 4* 13 孔时，需要以 95 的端面和 8 的作为基准进行定位， 因此需要先加工 8 的孔，才能保证其技术要求，由于 4* 13 孔的表面粗糙度要求为 25，故一般加工即可达到其技术要求。4. 由于左端 13 的孔要求以 72 的中心轴线、 115 的端面和右端 8 的孔作为基准进行定位，没有粗糙度和加工精度的要求，故一般加工即可达到技术要求。钻 8 孔时，其所要求的表面粗糙度为 3.2 ，尺寸精度等级为 8 级，因此钻孔后需要进行半精铰孔才能达

7、到技术要求。3. 确定毛坯尺寸和毛坯图查机械加工手册可知，查得该铸件的尺寸公差等级CT为 812 级，取 CT=10级，加工余量等级为G级，同时考虑到铸造的合理行与成本，考虑到72 的外圆在长度方向上距离端面的尺寸为5mm， 80 在长度方向上距离端面的尺寸为6mm，为了铸造方便将其铸造为115，简化铸造形状。其他基本尺寸见毛坯图。3、左臂壳体工艺规程设计4.1 、基准选择4.1 1 粗基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故根据零件应选择45 的孔和 72 的左端面作为粗基准。4.1 2 精基准的选择精基准的选择根据互为基准原则、基准重

8、合原则和自为基准原则，应该选择 115 的左端面， 95 的右端面和 72， 80 的外圆表面作为精基准。4.2 表面加工方法的选择左臂壳体各加工面的加工方法加工面精度粗糙度加工方案 72 的外圆8 级Ra6.3粗车- 半精车 - 精车 115 的端面无Ra25粗车 80 的端面无无粗车 72的左端面无无粗车 80的外圆h7Ra6.3粗车- 半精车 - 精车95 的端面无Ra6.3粗车 - 半精车52 的孔G7Ra3.2粗车- 半精车 - 精车 52 孔的左端面无Ra6.3粗车 - 半精车8F9 00.049013 的孔F93.2钻- 半精铰4x 13无25钻8N8 00.003025 的孔N

9、83.2钻- 半精铰4.3 制定工艺路线根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的精度和粗糙度能力，以及各种机床的加工特点，查阅和参考机械制造工艺学和机械制造技术基础课程设计指南等资料，可得到各加工面的加工方法 （表 1）和加工工艺工序安排 （表2）：工艺路线一 ：工序：铸造；工序：清砂，检验；工序：人工时效工序：以 115 的端面和 45 的孔作为定位基准进行的定位，粗车右端95 的左端面、右端面和 80 右端面、外圆。工序：以 95 的右端面和 80 的外圆进行定位基准进行的定位，在95得端面钻 7.8 的孔并半精铰孔到 8。工序：以加工后的 8 的孔和 80 的外圆进行定位基准进行的定

10、位，钻4x 13 的孔；工序：以加工后 95 的端面和 80 的外圆作为定位基准进行定位，粗车115 的右端面、左端面和 72 的左端面、外圆。工工序：以加工后 115 的端面和 72 的外圆作为定位基准进行定位，半精车 95 的右端面，半精车 80 的外圆。工序：以加工后 95 的端面和 80 的外圆作为定位基准进行定位， 半精车、精车 72 的外圆。工序：以加工后 115 的端面和 72 的外圆作为定位基准进行定位，精车 80 的外圆，并倒角；粗车，半精车 52 孔的左端面并倒角；粗、半精车，精车 52 的孔并倒角。工序：以加工后 8 的孔、72 的外圆和 115 的端面作为定位基准进行定

11、位，钻 4x13 的孔，钻 7.8 的孔，半精铰至 8；工序：钳工去毛刺，清洗工序：终检；工序：入库。工艺路线二 ：工序：铸造；工序：清砂，检验；工序：人工时效工序：以 95 的端面和 45 的孔作为定位基准进行定位，粗车 115 的端面和 72 的外圆；工序：以加工后 115 的端面和 45 的孔作为定位基准进行定位，粗车 95 的端面和 80 的外圆；工序：以加工后 95 的端面和 80 的外圆作为定位基准进行定位， 半精车，精车 72 的外圆；工序：以加工后 115 的端面和 72 的外圆作为定位基准进行定位，半精车，精车 80 的外圆并倒角，粗、半精车，精车 52 的孔并倒角，粗车，半

12、精车 52 孔的左端面。工序：以加工后 80 的外圆和 95 的端面作为定位基准，钻7.8 的孔，半精铰至 8；工序：以加工后 8 的孔和 95 的端面作为定位基准进行定位，钻4x13的孔；工序：以加工后 8 的孔、72 的外圆和 115 的端面作为定位基准进行定位，钻 4x13 的孔，钻 7.8 的孔，半精铰至 8；工序：钳工去毛刺，清洗工序：终检；工工序：入库。4.4 工艺方案的比较与分析工艺路线一采取先加工孔的方法避免了零件右端不规则外圆难夹紧的缺点，以便于用孔来装夹加工零件的左端面，而且路线一把80 的外圆的粗车，半精车，精车都分开，以半精车的 80 外圆对的 72 的外圆进行半精车、

13、 精车更容易保证80 的外圆和 72 的外圆的微小圆跳动要求，保证了零件的加工精度要求，而且便于装夹。而工艺路线二用粗加工后的80 的外圆对 72 的外圆半精车、精车，这样，然后才能用精加工后的72 的外圆半精车，精车 80 的外圆，这样把半精车，精车集中在一起， 72 的外圆和 80 的外圆的圆跳动量得不到保证。而且因为零件右端不规则外圆造成了装夹的困难！综合因素考虑，选择工艺路线一作为零件的加工工艺路线。4.5 加工余量和工序尺寸结合左臂壳体尺寸，加工方法，查阅实用机械加工工艺手册结合铸造机加工余量可以得到各加工面的加工余量，如下所示：左臂壳体加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定：加工面工序

14、名称工序间的量工序工序基本标注工序/mm经 济 精表面粗尺寸 /mm的尺寸公度（IT ） 糙度 / m差/mm72h8 0 0.06左端面72h8 0 0.06外圆115 的端面80h7 0 0.03外圆52G7 00.0401的孔 95 的端面 52 的孔的左端面 8F9 00.049013 95 右端面 4x 13粗车2.513405精车0.586.372半精车1.510972.5粗车41132574毛坯115粗车左端面 7.5132510右端面 1精车0.576.380半精车1.5980.5粗车131382毛坯95精车0.573.252半精车1.5106.351.2粗车5122550毛坯

15、45半精车右端面 1.5106.316粗车左端面 1122517.5右端面 1.5半精车1.2106.38粗车1.812159.2毛坯45半精铰0.293.2 8钻7.811257.8钻1311251372 0 0.06 80h70 0.03 52G7 00.04018 00.1 8F9 00.049013 8N8 00.003025半精铰0.293.2 8 8N8 00.025003钻7.811257.8115 右端钻13112513面 4x 13注：加工时需要保证留有加工余量 , 最终尺寸加上各道工序加工余量即得到工序尺寸。4.6各种机床与刀具选择综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要

16、达到的粗糙度机床与刀具如下：卧式车床 CA6140硬质合金外圆车刀，端面车刀立式钻床Z550硬质合金7.8的麻花钻头 ; 8的硬质合金铰刀。8Cr4.7 、确定切削用量和基本工时工序 ：车 63 外圆及端面1、加工条件加工材料：HT200，b 0.22Gp, 铸造加工要求：粗车95 外圆及端面机床： CA6140车床端面车刀：刀片材料YG6，刀杆尺寸16 × 25 ，kr=90°， r0 =15°，a0 =8°， r=0.5。外圆车刀 :刀片材料YG6，刀杆尺寸16 × 25 ，kr=75°， r0 =15°，a0 =8&#

17、176;， r=2 。2、计算切削用量（ 1）粗车 95 外圆端面1）已知毛坯长度方向的加工余量为右端为2.5mm，一次走刀完成。ap =2.5，长度加工公差按IT12 级.2）进给量 f ：根据实用机械加工工艺手册查得, 当刀杆尺寸为16 × 25，p 3 以及工件直径为95 时f=0.60.9 /r。按 CA6140车床说明实用机械加工工艺手册取f=0.8 /r 。3）计算切削速度。据实用机械加工工艺手册P30，切削速度计算公式为（寿命选 T=60min）vc = Tm acvkv (m/min)（2.1 ）xv f yvp其中 cv =158， xv =0.15, yv=0.4

18、,K v =0.8 ， m=0.2将上述数据带入公式中：vc=1580.8=53.11mm/min2.50.150.80.4600.24) 确定机床主轴转速ns1000vc=1000 53.11=178/min=95d w按机床说明（见实用机械加工工艺手册 ），现取 160r/min 。所以，实际切削速度：V=n d w = 95 160 =47.73m/min100010005) 切削工时，据机械加工工艺手册得：t= li=42.51=0.33minfn0.8 160（ 2）粗车 95 左端面）已知毛坯长度方向的加工余量为左端为，一次走刀完成。 ap =1，长11mm度加工公差按 IT12

19、级 .2）进给量 f ：根据实用机械加工工艺手册查得 , 当刀杆尺寸为16 × 25，p 3 以及工件直径为 95 时 f=0.80.9 /r 。按 CA6140车床说明实用机械加工工艺手册取f=0.8 /r 。3）计算切削速度。据实用机械加工工艺手册 P30，切削速度计算公式为（寿命选 T=60min）c =cvykv (m/min)（2.1 ）vTm axvf vp其中 cv =158， xv =0.15, yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2将上述数据带入公式中：vc=1580.8=76.17mm/min10.150.80.4600.24) 确定机床主轴转速ns=10

20、00vc = 100076.17 =255.2/mind w95按机床说明（见实用机械加工工艺手册 ），现取 250r/min 。所以，实际切削速度：V=n d w = 95 250=74.613m/min100010005) 切削工时，据机械加工工艺手册得：t= l i =6.51 =0.0325minfn0.8 250（2）粗车 95 的外圆切削深度 :单边余量 Z=6.5 。分 2 次切削，第一次切3.25 。进给量 : 据切削用量简明手册表 1.16 ，选用 f=0.7 /r计算切削速度：vc =mcvyvkv（2.5 ）vTxfap其中cv=158，xv=0.15,=0.4,K v

21、=0.8 ， m=0.2yvc=1580.8=53.86r/min0.20.150.4603.250.7v确定主轴转速：1000 vc100053.86ns =dw=95=180.46r/min按机床选取 n=200r/min所以实际切削速度：V=nd w = 200 95 =60m/min10001000切削工时：按机械加工工艺手册P694表 2.5-3t= l i=62=0.086minfn0.72006) 效验机床功率主切削力按实用机械加工工艺手册得所示公式计算F=xF cfy F cn F ck F c（2.2 ）cc F c a pvc其中 cF c=2795， xF c=1.0,y

22、F c=0.75, nF c=0KFC =0.89 ×0.95 ×1.0 × 1.0=0.8455Fc =2795× 3.251 × 0.70.75 × 53.720 ×切削时消耗功率 Fc 为pc=F c vc=5877.453.72=5.26Kw1000601000根据中 CA6140机床说明可知， CA6140主电动机功率为 7.5Kw，所以机床功率已足够，可以正常加工。7）效验机床进给系统速度。已知主切削力 F c =2169.4N，径向切削力按实用机械加工工艺手册公式计算由手册查得单位切削力P=2000N/mm2

23、, 故切削力为：Fz = p. ap f .1000K. fz 在一般的切削加工中，刀尖圆弧半径 r 对 Fy、 Fx 的影响较大，对 Fz 的影响较小。由手册可以查得： r =0.5 时， K r Fy =1.37, Kr Fx =0.73, 当 kr =90°时， Fy/ Fz=0.25, F x/F z =0.25, 故径向力和轴向力分别为：Fy=Fz （Fy/ F z ） K r FyFx=Fz （Fx/ F z ） K r Fx取机床的导轨与溜板之间的摩擦系数=0.1 ，则机床的进给机构沿纵轴进给方向所承受的力为：Fx+（Fy+Fz） =747+0.1x（1402+4095

24、） =1296.7N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于 1296.7N。故机床进给系统可正常工作。工序：钻、铰 8F9 00.049013 的孔选用机床： Z550 型立式钻床（ 1）钻 8F9 00.049013 的孔进给量： f=0.25 /r （根据实用机械加工工艺手册 ）切屑速度： v=40m/min(根据实用机械加工工艺手册)1000 vc=1000 40ns =d w=1633.2r/min7.8按机床选取 nw =1400r/min(实用机械加工工艺手册 )所以实际切削速度V=n d w =1400 7.8 =34.3m/min10001000切削工时：t= l =16

25、5=0.06minfn0.251400（ 2）半精铰 8F9 00.049013 的孔进给量： f=0.19 /r （实用机械加工工艺手册 ）切屑速度： v=8m/min( 实用机械加工工艺手册ns =1000 vc=1000 8=318.3r/mindw8按机床选取 nw =351/min( 实用机械加工工艺手册 ) 所以实际切削速度V=ndw = 3518 =8.82m/min10001000切削工时：t=l =165=0.315minfn0.19351工序：钻 4x 13 的孔进给量： f=0.4 /r （实用机械加工工艺手册 ）切屑速度： v=40m/min(实用机械加工工艺手册100

26、0 vc=100040=1592r/minns =8d w按机床选取 nw =1400r/min( 实用机械加工工艺手册表2.36)所以实际切削速度V=nd w = 14008 =35.2m/min10001000切削工时：t= li=167x4=0.164minfn0.41400工序：粗车 115 左、右端面和 72 的外圆 。（ 1）粗车 115 左端面1）已知毛坯长度方向的加工余量为左端为 2.5mm，一次走刀完成。 ap =2.5 ，长度加工公差按 IT12 级.2）进给量 f ：根据机械加工工艺手册 查得 , 当刀杆尺寸为16 × 25 ，p 3 以及工件直径为 115 时

27、 f=0.8 1.2 /r 。按 CA6140车床说明机械加工工艺手册取f=0.8 /r 。3）计算切削速度。据实用机械加工工艺手册 ，切削速度计算公式为（寿命选 T=60min）vc = Tm acvkv (m/min)（2.1 ）xv f yvp其中 cv =158， xv =0.15, yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2将上述数据带入公式中：vc=1580.8=53.11mm/min2.50.150.80.4600.24) 确定机床主轴转速1000 vc100053.11ns = 115=147/mind w按机床说明（见实用机械加工工艺手册 ），现取 160r/min 。所

28、以，实际切削速度：V= n d w =115 160 =57.78m/min100010005) 切削工时，据实用机械加工工艺手册得：t= l i =57.51 =0.45minfn0.8 1602）粗车 115 右端面1）已知毛坯长度方向的加工余量为右端为1mm，一次走刀完成。 ap =1 ，长度加工公差按 IT12 级 .2）进给量 f ：根据机械加工工艺手册 查得 , 当刀杆尺寸为16 × 25 ，p 3 以及工件直径为 115 时 f=0.8 1.2 /r 。按 CA6140车床说明实用机械加工工艺手册取f=0.8 /r 。3）计算切削速度。据实用机械加工工艺手册P30，切削

29、速度计算公式为（寿命选 T=60min）vc = Tm acvkv (m/min)（2.1 ）xv f yvp其中 cv =158， xv =0.15, yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2将上述数据带入公式中：=1580.8=76.17mm/min10.150.80.4vc 600.24) 确定机床主轴转速ns=1000vc = 1000 76.17 =211/mind w115按机床说明（见实用机械加工工艺手册 ），现取 200r/min 。所以，实际切削速度：V=n d w =115 200 =72.22m/min100010005) 切削工时，据机械加工工艺手册得：t= l

30、i =20.51 =0.128minfn0.8 200（3）粗车 72 的外圆切削深度 :单边余量 Z=20.5 。分 5 次切削，每次切 4.1 。进给量 : 据实用机械加工工艺手册 ，选用 f=0.7 /r计算切削速度：vc =mcvyv kv（2.5 ）vTxfap其中 cv =158， xv =0.15,yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2=1580.80.4 =52r/min0.20.15c0.7v60 4.1确定主轴转速：1000vc100052ns =d w=115=144r/min按机床选取 n=160r/min所以实际切削速度：V=nd w =160 115 =57

31、.8m/min10001000切削工时：按机械加工工艺手册t=li =55 =0.223minfn0.7160工序：半精车95 的右端面和80 的外圆 。（ 1）半精车95 右端面1）已知 95 右端面的加工余量为为1.5mm，一次走刀完成。ap =1.5，长度加工公差按IT10 级 .2）进给量f ：根据实用机械加工工艺手册查得, 当刀杆尺寸为16 × 25，p 3 以及工件直径为95 时f=0.25 0.4/r。按 CA6140车床说明实用机械加工工艺手册取f=0.3 /r 。3）计算切削速度。据实用机械加工工艺手册 ，切削速度计算公式为（寿命选 T=60min）vc = Tm

32、acvkv (m/min)（2.1 ）xv f yvp其中 cv =189.8 ， xv =0.15,yv=0.2,K v =0.8 ，m=0.2将上述数据带入公式中：vc=189.80.8=80.15mm/min1.50.15 0.30.2600.24) 确定机床主轴转速ns= 1000vc =1000 80.15 =268.55/mind w95按机床说明（见实用机械加工工艺手册 ），现取 250r/min 。所以，实际切削速度：V=nd w =95 250 =74.6m/min100010005) 切削工时，据实用机械加工工艺手册得：t= l i =6.51 =0.087minfn0.3

33、 250(2) 半精车 80 的外圆切削深度 :单边余量 Z=0.75 。 1 次切削完成。进给量 : 据实用机械加工工艺手册 ，选用 f=0.5 /r计算切削速度：vc =mcvyv kv（2.5 ）vTxfap其中 cv =158， xv =0.15,yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2vc =1580.8=76.78r/min确定主轴转速：600.20.750.150.50.4ns =1000 vc =100076.78 =298r/mindw82按机床选取 n=32r/min所以实际切削速度：V= nd w = 32082 =82.4m/min10001000切削工时：按实用

34、机械加工工艺手册t= li =6=0.0375minfn0.5 320工序：半精车、精车 72 的外圆（ 1) 半精车 72 的外圆切削深度 :单边余量 Z=0.75 。 1 次切削完成。进给量 :据实用机械加工工艺手册 ，选用 f=0.5 /r计算切削速度：vc =mcvfyvkv（2.5 ）vTapx其中cv=158，xv=0.15,yv=0.4,K v =0.8 ， m=0.2c=1580.8=76.78r/min0.20.150.4600.750.5v确定主轴转速：ns =1000c100076.78v =72=339r/mindw按机床选取 n=320r/min所以实际切削速度：V=

35、ndw =320 72=72.38m/min10001000切削工时：按实用机械加工工艺手册t= li =5=0.03125minfn0.5 3202) 精车 72 的外圆切削深度 :单边余量 Z=0.25 。 1 次切削完成。进给量 : 据实用机械加工工艺手册 ，选用 f=0.06 /r 计算切削速度：vc =cvyv kv（2.5 ）mvTxfap其中 cv =189.8 ， xv =0.15,yv=0.2,K v =0.8 ，m=0.2vc = 600.2189.80.80.250.150.060.2 =144.08r/min确定主轴转速：1000 vc=1000 144.08=650.5r/minns =dw70.5按机床选取 n=710r/min所以实际切削速度：V=ndw = 71070.5 =157.25m/min10001000切削工时：按机械加工工艺手册t=l i=5=0.117minfn0.06710工序：精车 80 的外圆 ;半精车、精车 52 的孔 ;