机械制造技术基础课程设计计算说明书

1、机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目:张紧轮支架机械加工工艺规程及机床加工夹具设计学生姓名:陈旭琴学号: 09082605专业:机械设计制造及其自动化 指导老师 : 程广振 贾玉景 郑玉卿学校:湖州师范学院2012年 9月 13日目录1 零件分析 . . 2 1.1 零件的工艺分析 . . 21.2 确定零件的生产类型 . . 22 确定毛坯类型绘制毛坯简图 . . 2 2.1 零件的生产类型:大批量生产 . . 2 2.2 选择毛坯 . . 2 2.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . . 22.4 绘制毛坯简图 . . 33 工艺规程设计 . . 3 3.1 定位基准的选择 .

2、 . 3 3.2 拟定工艺路线 . . 4 3.3 加工设备及工艺装备的选用 . . 5 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定 . . 6 3.5 切屑用量的计算 . . 7 3.6 时间定额的计算 . . 9图索引图 1毛胚简图 . . 3图 2零件图 . . 13 图 3毛胚图 . . 14 表索引表 1零件各表面加工方案 . . 4表 2张紧轮支架机械加工工序安排(初拟 . 5表 3张紧轮支架机械加工工艺路线(修改 . 5表 4加工设备及工艺装备表 . . 61零件分析1.1 零件的工艺分析由零件图可知,其材料为 HT200。该材料抗拉强度和塑性低,但铸造性能和减震性能好,主要用来铸

3、造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。1.2 确定零件的生产类型由设计题目以及生产实际可知:产品的年产量为 8000件 /年,每台产品中该零件数量为 1件 /台;结 合生产实际,备品率 和废品率 分别为 3%和 0.5%,零件年产量为:N=8000台 /年 *1件 /台 *(1+3% *(1+0.5%=8281.2件 /年。由“机械加工零件生产分类”知,张紧轮支架为轻型零件。查表可知,张紧轮 支架的生产类型为大批量生产。2确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 零件的生产类型:大批量生产2.2 选择毛坯由于零件生产类型为大批量生产,零件较为复杂,且零件所使用的材料灰铸铁属于脆性材料,

4、不能锻 造和冲压,而铸造生产成本低,成形性高,力学性能好,故采用砂型铸造方法制造毛坯。根据所学的金 属工艺学可知该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型, 根据相关资料可查得,该零件在铸造过程中 的拔模斜度为 3°。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件,该零件存在很多的内应力,为了保证铸件的 质量,在铸造后需安排热处理。在热处理后,要对铸件进行涂料,以免铸件表面被破坏。2.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 铸件的公差等级由于该毛胚采用砂型铸造,且材料为灰铸铁,查表确定该铸件的公差等级为 CT10CT13。2. 毛胚的尺寸公差3. 毛胚的加工余量毛胚加工余量分别如下:长:3mm ,高

5、 2mm ,4. 零件表面粗糙度由零件图可知,该支架各加工表面的粗糙度 Ra 均大于等于 6.3um 。2.4 绘制毛坯简图毛坯简图如下图所示 图 1毛胚简图3工艺规程设计3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后在确定粗基准。1. 精基准的选择底面是加工有台阶平面的设计基准,张紧轮支架的两个侧面是张紧轮支架上台阶平面在垂直方向上的 设计基准,所以在加工台阶平面时选用张紧轮支架的侧面作为精基准定位,实现了设计基准和工艺基准的 重合。而且在加工时装夹是在张紧轮支架两端的底面,不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个孔也是 同样以底面和张紧轮支架的右侧面作为精基准,同

6、样也起到了设计基准和工艺基准重合的效果。这样,便 于装夹又能保证精度。2. 粗基准的选择选择张紧轮支架底面作为粗基准。采用张紧轮支架底面作为粗基准可以保证空的壁厚的均匀程度和相对于外圆的平行度,采用张紧轮支架的左端面作为粗基准进行加工,可以保证上平面相对于侧面的垂直度 和内孔加工后相对于侧面的平行度。3.2 拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局,包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于 分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等 。它不但影响加工的质 量和效率,而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此,拟定工艺路线是制定工艺

7、规程的关键性一步,必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案,并 加以分析比较,最终确定一个最经济合理的方案。1. 表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,查表平面加工方案的经济精度和表面粗糙度;查 表孔加工方案的经济精度和表面粗糙度,确定张紧轮支架各表面的加工方法,如表 1:表 1零件各表面加工方案 2. 加工阶段的划分根据该张紧轮支架加工质量要求,可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加 工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面和精度要求;然 后粗铣张紧轮支架底面、上表面和四周表面,再钻孔 13、 18。在半精铣加

8、工阶段,完成表面的精铣加 工和孔 13、 18的加工。3. 加工顺序的确定1 机械加工工序遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准,即张紧轮支架的底面;遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序;遵循“先主后次”原则,先加工主要表面张紧轮支架底面,后加 工上表面和四周表面;遵循“先面后孔”原则,先铣张紧轮支架表面,后加工张紧轮支架孔 13、 18。 由此初次拟张紧轮支架机械加工工序安排,见表 2:表 2张紧轮支架机械加工工序安排(初拟 2 辅助工序粗加工张紧轮支架热处理后, 应安排校正直工序; 在半精加工后, 安排去毛刺和中间检验; 精加工后, 安排去毛刺,清洗。综合所述,该张紧

9、轮支架工序顺序的安排顺序为:基准加工主要表面粗加工及一 些余量的表面加工主要表面半精加工和次要表面加工钻孔主要表面精加工。4. 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,拟订张紧轮支架的机械加工工艺路线,见表 3:表 3张紧轮支架机械加工工艺路线(修改 3.3 加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下,与生产批量与生产节拍相适应,并优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件,以降低生产准备费用。 自行车张紧轮支架生产类型为大批量生产,可以选用高效的转用设备和组合机床 ,也可以选用通用 设备,所选的夹具均为专用夹具。各

10、工序加工设备的选用如表 4。表 4加工设备及工艺装备表 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定1. 工序 10:粗铣半精铣支架底面查表铣平面加工余量表 1,粗铣和半精铣的余量分别为 1.5mm 和 1.7mm 。2. 工序 60:钻孔绞 ø13mm孔由一般孔的加工余量 2可知,扩孔余量 Z 扩 =0.8mm,半精镗余量 0.5,绞孔余量 0.3,粗绞孔余量 0.2, 半精绞孔余量 0.1。查表孔加工方案的经济度和表面粗糙度 3,可依次确定各工序尺寸的加工精度等级,半 精绞:IT8-IT9,Ra1.25Ra10扩孔:IT13 Ra1.25Ra10;钻孔 :IT12,Ra20Ra80;根

11、据上述结果,再查标准公 差数值表可以确定各工步的公差值,扩孔:0.058mm ;钻孔:0.09mm 。综上所述,按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差,钻孔 ø13+0.09 mm;扩孔:ø13+0.058mm。1摘自实用机械制造工艺设计手册第 119页表 7-25。2摘自实用机械制造工艺设计手册第 114页表 7-13。3. 工序 70钻扩粗铰精铰 ø18mm孔由表基孔制 7、 8、 9级孔的加工余量可得,精铰余量 Z 精 =0.05mm;c粗铰余量 Z 粗 =0.10mm;扩孔余量 Z 扩 =0.85mm;钻孔余量 Z 钻=ø15mm; 查表 2.

12、24孔加工方案的经济度和表面粗糙度, 可依次确定各工序尺寸 的加工精度等级,精铰:IT7; 粗铰:IT10; 扩孔:IT11; 钻孔 :IT12;根据上述结果,再查标准公差数值表可 以确定各工步的公差值,精铰 :0.018mm;粗铰:0.070mm ;扩孔:0.110mm ;钻孔:0.18mm;综上所述,按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差,精铰:ø18+0.018;粗铰:ø17.95+0.07; 扩孔:ø17.85+0.110mm;钻孔 ø17+0.18mm。3.5 切屑用量的计算1. 工序 10粗铣张紧轮支架底面 1 背吃刀量工步 10的背吃刀量

13、 ap1取 4mm; 工序 20的背吃刀量取 6.5mm 。 2 进给量X51型立式铣床功率为 4.5KW ,查表高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量 4,按机床、工件、夹具系统刚 度中等系统选取。该工序的每步进给量取为 0.08mm/r。 3 铣削速度由本工序采用高速镶齿铣刀 dw=40mm,齿数 Z=6。查表高速钢套式面铣刀铣削速度,确定铣削速度 Ve=42.7m/min。则主轴转速如下: Ns=d vc 1000=40*14. 37. 42*1000r/min=339.97r/min 由本工序采用 X51型立式铣床,查表,取转速 nw=300r/min,故实际铣削速度 Vc=3.14dnw/1

14、000 =3.14*40*300/1000=37.68m/min 当 nw=300r/min时,工作台的每分钟进给量 fm 应为 Fm=fe *Z *nw=0.08*6*300mm/min =144mm/min 也可根据表查得机床的进给量为 125mm/min。 2. 工序 20、 30、 40、 50切削用量计算同工序 10,详略。 3. 工序 60 钻铰 ø13mm 孔 1 钻 ø12.8+0.15孔工步由工件材料为 HT200,孔 ø12.8+0.15mm,高速钢钻头,查表高速钢麻花钻钻削碳钢的切削用量得:切削速度 Vc=20m/min,进给量 f=0.20

15、min/r,取 ap=7.8mm,则1000*14. 3nw dw =100014. 3*630*8. 7m/min =15.43m/min2 铰 ø13+0.09孔工步取背吃刀量 ap=0.6mm,由工件材料为 45钢,孔 ø9.0+0.09,查表高速钢铰刀铰削切削用量得:切削 速度 Vc=14m/min,进给量 f=0.8mm/r,则 Ns=d vc 1000=9*14. 314*1000 r/min=495.46r/min 由本工序采用 z3025型立式钻床,取转速 nw=500r/min,故实际切削速度为Vc=1000*14. 3nw dw =1000500*9*1

16、4. 3m/min=14.13m/min4. 工序 70钻扩铰 ø18孔 1 钻 ø17mm 孔工序切削速度 Vc=20m/min进给量 f=0.2mm,背吃刀量为 ap=6.5mm,则 n=d vc 1000=13100020r/min=489.96r/min 由于本工序采用 Z3025型钻床。由表 3.15得实际转速取 n=400r/min,则实际切削速度为 Vc=1000400*13*14. 3 =16.328m/min2 扩孔 ø17.85mm 孔工步高速钢扩孔钻取其切削速度 Vc=20m/min进给量 f=0.2mm/r,背吃刀量 ap=0.425mm则

17、n=d vc 1000=85. 13*14. 3100020r/min=459.89m/min 由于本工序采用 Z3025型钻床,由表得实际转速为 n=400r/min,则实际切削速度Vc=1000400*85. 13*14. 3=17.395m/min3 铰 ø18mm 孔工步查表 5.23,取切削速度 Vc=11.4m/min,进给量取 f=0.8mm/r,背吃量 ap=0.075mm,则n=d vc 1000 =14*14. 34. 11*1000 =259.32r/min 由于本工序采用 Z3025型钻床,由表 3.15得实际转速 n=250r/min则实际切削速度Vc=10

18、00250*14*14. 3 =10.99m/min3.6 时间定额的计算1. 基本时间 tj 的计算1 工序 10粗铣支架底面由面铣刀对铣平面、主偏角 Kr=90度,查表铣削基本时间计算 5, L1= (e e a d a -+(13mm , L2=25mm 。确定 L1=12mm, L2=5mm, L=180;则该工序的基本时间为:Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+180/125=1.576min 2 工序 20铣支架上表面L1=12mm, L2=5mm,L=180;则该工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+180/125=1.576min 3 工序 30铣

19、支架四周表面L1=12mm, L2=5mm,L=(110+22 *2+3.14*2*(15+10+4*30=541;则该工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+541/125=4.64min 4 工序 40铣上表面台阶L1=12mm, L2=5mm,L=302=60;则该工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+60/125 =0.6165 工序 50铣马蹄形孔L1=12mm, L2=5mm,L=211016214. 3+=320.48;则该工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/fmz=(12+5+320.48/125=2.7006 工序 60:钻扩铰

20、ø13mma钻孔工步。查表钻削基本时间的机械算 6,可知该工步中:L1=(D/2 *cot(kr+ (12mm=(12/2*cot45+1mm=7mm, L2=1mm, L=45;则工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/Fn =(7+1+45/(0.2*680 =0.390minb扩孔工步。钻削基本计算时间得, L1=(D-d1/2*cot(kr+ (12mm=0.85/2*1+1mm=1.425mm,L2=2mm,L=45mm; 则工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/Fn 5摘自实用机械制造工艺设计手册第 155页表 8-32.=(1.425+2+45/(0.2*680=0.

21、356minc 粗铰孔工步。 Ap=(D-d/2=(12.95-12.85/2=0.05mm;查表得, L1=0.05mm,L2=13mm,L=45mm; 则工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/Fn=(0.05+13+45/(0.4*545=0.266mind 、精铰孔的工步。原理同粗叫一样得; L1=0.02mm,L2=13mm,L=45mm; 则工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/Fn=(0.02+13+45/(0.3*97=1.994min7 工序 70扩孔 ø18mm由表钻削基本计算时间得, L1=(D-d1/2*cot(kr+ (12mm=0.5*1+1mm=1.5

22、mm,L2=2mm,L=30-16=14mm; 则工序的基本时间为Tj=(L1+L2+L/Fn=(1.5+2+14/(0.2*680=0.027min2. 辅助时间的计算辅助时间 Tf 与基本时间 Tj 之间的关系为 Tf=(0.150.2 Tj 。取 Tf=0.15Tj,则各工序的辅助时间 分别为:工序 60的辅助时间: Tf=0.15*(0.39+0.266+0.356+1.994 min=4.509min3、其他时间的计算各工序的其他时间(Tb+Tx可以按关系 3% * Tj计算,他们分别为:工序 10的其他时间:Tb+Tx=3%*1.576min =0.047min工序 20的其他时间:Tb+Tx=3%*1.576min= 0.047min工序 30的其他时间:Tb+Tx=3%*4.64min=0.1392min工序 40的其他时间:Tb+Tx=