支架零件的机械加工工艺规程设计说明书.docx
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支架零件的机械加工工艺规程设计说明书
支架零件的机械加工工艺规程设计
1．课程设计任务书………………………………………….
2．序言.....................................................................................
3．零件工艺分析.....................................................................
4．确定生产类型.....................................................................
5．工艺规程的设计
5.1确定毛坯的制造形式..................................................................
5.2毛坯尺寸及毛坯图......................................................................
5.3机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定………………...
5.4指定工艺路线……………………………………………….....
5.5确立切削用量及基本工时…………………………………......
六．夹具的设计……………………………………………...
6.1夹具设计………………………………………………………..
6.2定位基准的选择……………………………………………...
6.3切削力和夹紧力的计算………………………………………
6.4定位误差的分析……………………………………………....
6.5夹具使用简要说明……………………………………....
七．课程设计心得……………………………………………
八．参考文献………………………………………………….
一.课程设计任务书
题目：
设计支架
（二）零件的机械加工工艺规程
内容：
1、绘制零件图（按1︰1的比例）1张
2、绘制毛坯图（按1︰1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。
2．序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此它在我们四年的大学生活中占有重要地位。
就我们组而言，我们希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，以及机床的工作方式并且能够知道如何去选择合适的机床，最重要的是经过此次课程设计我们可以更好地理解工件的定位和夹紧过程，使我们对于夹具的理解更加深刻。
更可以帮助我们巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识、理论联系实际、对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并为后续课程的学习打好基础。
由于能力所限，课设过程中必有许多不足之处，还恳望老师多多指教。
3．零件工艺分析
分析零件图知，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。
支架零件属于中等复杂零件可用铸造的方式制造毛坯。
由零件图共有3个面和4个孔需要进行加工。
其中由于面的加工要求不高只是作为粗基准或者是为了加工需要而进行的。
所以只要进行一次粗加工即可。
但是对于空的要求就相对比较高了。
除了直径为6的孔其他的孔都必须经过半精加工和精加工才能达到设计要求。
以下是支架需要加工的表面以及加工表面尺寸要求和表面粗糙度要求及其加工方法。
1.φ22小轴孔右端面，与左端面距离为90，加工后的表面粗糙度无要求作为粗基准使用，粗铣一道即可。
2.Φ38大轴孔前端面，与后端面距离为78，加工后的表面粗糙度无要求作为粗基准使用，粗铣一道即可。
3.Φ14凸台面，设计尺寸为32，，加工后的表面粗糙度无要求知识为了保证钻Φ14孔的时候钻头不会打偏。
粗铣一道即可。
4.φ22小轴孔，由于该孔的加工要求比较高，表面粗糙度要求达到了1.6，则需要经过钻孔，扩孔，粗铰，精铰这四步工序来实现。
5.Φ38大轴孔，该孔的加工要求较高，表面粗糙度要求为1.6μm。
它的加工方式可以是镗，粗拉半精拉，精拉。
其中粗拉，半精拉和精拉在同一个工序中完成。
6.Φ14凸台孔，由于这两个凸台孔的尺寸精度要求比较高对于加工的要求也相应比较高两个凸台在同一平面上可以用两个钻头同时加工。
他的加工过程为钻孔，粗铰，精铰。
7.Φ6的通孔以及45度的倒角。
Φ6的通孔没有表面粗糙度以及尺寸精度的要求因此只要经过一次钻孔即可，再用45度倒角刀经过倒角即可。
4．确定生产类型
依设计任务书知该零件生产纲领为10000件，该零件属于中重型的机械的零件，由表1.1-2生产类型与生产的关系知生产类型为大批量生产。
5．工艺规程的设计
5.1确定毛坯的制造形式.
根据零件的材料为HT200，以及毛坯的形状较为复杂，可选取毛坯的制造形式为金属型铸造。
毛坯的铸造精度为8级。
5.2毛坯尺寸毛坯图
5.3机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定
加工表面
加工内容
工序间余量mm
工序间尺寸mm
工序间
尺寸、公差mm
经济精度mm
表面粗糙度
上端面
粗铣
2.0
IT12
6.3
90
毛坯
CT-F8
90+2=92
92±0.8
Φ14孔面
粗铣
3.0
H12
6.3
32
毛坯
CT-F8
32+3=35
35±0.8
大轴孔端面
粗铣
2.0
IT12
6.3
78
毛坯
CT-F8
78+2=80
80±0.8
Φ22孔
精铰
0.06
H8
1.6
22
Φ
粗铰
0.14
H9
3.2
22-0.06=21.94
Φ
扩
1.8
H10
6.3
21.94-0.14=21.8
Φ
钻
20
H12
12.5
21.8-1.8=20.0
Φ
Φ38孔
精拉
0.18
H8
1.6
38
Φ
半精拉
0.32
H9
3.2
38-0.18=37.82
Φ
粗拉
0.50
H10
6.3
37.82-0.32=37.50
Φ
镗
2.0
H12
12.5
37.50-0.50=37
Φ
铸造
CT-F8
37-2=35.0
Φ35±0.65
Φ14孔
精铰
0.05
H7
3.2
14
Φ
粗铰
0.25
H9
6.3
14-0.05=13.95
Φ
钻
13.7
H12
12.5
13.95-0.25=13.7
Φ
Φ6孔
钻
6.0
H12
12.5
6.0
Φ
5.4指定工艺路线
方案一
粗铣右端面左端面
粗铣前端面后端面
粗铣2xφ14凸台面φ54外圆
钻φ22孔φ46外圆
钻φ6孔，倒角右端面，φ20圆内表面
扩φ22轴孔、并倒角φ46外圆
粗，精铰φ22轴孔φ46外圆
粗镗φ38轴孔凸台面，φ22圆内孔
钻2xφ14轴孔、倒角前端面，φ22内孔面
粗铰2xφ14轴孔前端面，φ22孔
拉φ38大轴孔前端面
精铰2xφ14轴孔前端面，φ22孔
去毛刺
方案二
粗铣右侧面左端面
粗铣前端面后端面
粗铣2xφ14前端面φ54外圆
钻φ22孔φ46外圆
钻φ6孔、倒角右端面，φ20圆内表面
扩φ22轴孔、并倒角φ46外圆
粗精铰φ22轴孔φ46外圆
粗镗φ38轴孔凸台面，φ22圆内孔
钻2xφ14轴孔，倒角前端面，φ22内孔面
粗铰2xφ14轴孔前端面，φ22内孔面
精铰2xφ14轴孔前端面，φ22内孔面
拉φ38大轴孔前端面
去毛刺
通过比较以上两种方案，区别在于加工φ14孔和φ38孔时，先加工完φ14孔还是加工φ14孔和φ38孔的加工过程相互穿插。
由于在零件图当中φ38孔的表面粗糙度要求为1.6μm，要求较高，而φ14孔的尺寸公差要求也比较高。
而对于拉φ38孔的加工余量为1.0mm，而粗铰的加工余量为0.14mm，精铰的加工余量为0.06mm。
由于精铰的加工余量已经比较小，在粗铰之后进行拉φ38孔可以保证φ38孔的表面粗糙度不会被之后进行的精铰工序破坏。
而拉削的加工余量有比较大，在拉削之后通过将φ14的孔精铰既是φ14孔达到零件图的要求又可以起到一个去毛刺的作用，保证了φ14孔的精度。
而第二种方案会因为拉孔加工余量的巨大导致φ14孔的加工质量的不到保证。
所以选择第一种加工方案
5.5确立切削用量及基本工时
工序1；
粗铣小轴孔右端面，以小轴孔左端面为基准。
1）工件材料：
HT200，δb=170~240mpa金属型铸造。
2）工件尺寸：
最大宽度aemax=46mm最大长度l=46mm
3）加工需求：
粗铣小轴孔右端面，加工余量2.0mm
4）机床：
X62卧式铣床（见表4.2—38）
5）刀具YG6硬质合金端铣刀铣削宽度aemax=46mm≤60mm深度ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》以下简称为《》
表3.1取刀具直径d0=80mm齿数z=10（表3.16）细齿
铣刀几何形状（表3.2）：
由于δb≤800mpa故选择Kr=60°Kre=30ºKr’=5º
α0=10ºλs=-15ºΥ0=-5º
6）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=2.0mm一次走刀即可完成
7）确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高，只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。
故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量，以提高进给量来提高加工效率，根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为7.5kw（根据《简明手册》表4.2—3.8X62卧式铣床）时：
选择fz=0.14~0.24mm/z，因为对称铣削，取fz=0.14mm/z
8）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm，由于铣刀直径d0=80mm，
故根据《切削手册》表3.8，刀具使用寿命T=180min
9）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=80mmz=10ap=2.0mmfz=0.14mm/z时，vt=110m/minnt=439m/minvft=492mm/min
各修正系数为Kmn=Kmv=Kmv=1.0Ksv=Ksn=Ksvf=0.8
故Vc=VtKv=110×1×0.8=88m/min
n=ntKn=439×1×0.8=351r/min
Vf=VftKvt=492×1×0.8=393mm/min
根据X62型卧式铣床说明书（表3.30）选择主轴转速nc=375r/minVfc=475mm/min
因此实际切削速度和没齿进给量为
Vc=πd0n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min
Fzc=Vfc/ncz=475/（375×10）=0.127mm/z
10）校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间，ae≈42mmap=2.0mmd0=80mmfz=0.14mm/zVf=475mm/min时近似为Pc=1.6KW
根据X62型卧式铣床说明书，机床主轴许用功率为
Pcm=7.5×0.75=5.625KW＞Pc=1.6KW因此所选切削用量可行
即最终确定ap=2.0mmnc=375r/minVfc=475mm/minVc=94.2m/minfz=0.127mm/z
11）计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δl=46
查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为y+Δ=18
则Tm=L/Vfc=（46+18）/475=0.14min
工序2
粗铣大轴孔前端面，以后端面定位。
1）工件材料：
HT200，δb=170~240mpa金属型铸造
2）工件尺寸：
最大宽度aemax=54mm最大长度l=54mm
3）加工需求：
粗铣大轴前端面，加工余量2.0mm
4）X62卧式铣床（见表4.2—38）
5）刀具YG6硬质合金端铣刀铣削宽度ae=54mm≤60mm深度ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》
表3.1取刀具直径d0=80mm齿数z=10（表3.16）细齿
铣刀几何形状（表3.2）：
由于δb≤800mpa故选择Kr=60°Kre=30ºKr’=5º
α0=10ºλs=-15ºΥ0=-5º
6）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=2.0mm一次走刀即可完成
7）确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高，只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。
故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量，以提高进给量来提高加工效率，根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为7.5kw（根据《简明手册》表4.2—3.8X62卧式铣床）时：
选择fz=0.14~0.24mm/z，因为对称铣削，取fz=0.14mm/z
8）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm，由于铣刀直径d0=80mm，
故根据《切削手册》表3.8，刀具使用寿命T=180min
9）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=80mmz=10ap=2.0mmfz=0.14mm/z时，vt=110m/minnt=439m/minvft=492mm/min
各修正系数为Kmn=Kmv=Kmv=1.0Ksv=Ksn=Ksvf=0.85
故Vc=VtKv=110×1×0.85=93.5m/min
n=ntKn=439×1×0.85=373.15r/min
Vf=VftKvt=492×1×0.85=418.2mm/min
根据X62型卧式铣床说明书（表3.30）选择主轴转速nc=375r/minVfc=475mm/min
因此实际切削速度和没齿进给量为
Vc=πd0n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min
Fzc=Vfc/ncz=475/（375×10）=0.127mm/z
10）校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间，ae≈60mmap=2.0mmd0=80mmfz=0.14mm/zVf=475mm/min时近似为Pc=1.9KW
根据X62型卧式铣床说明书，机床主轴许用功率为
Pcm=7.5×0.75=5.625KW＞Pc=1.9KW因此所选切削用量可行
即最终确定ap=2.0mmnc=375r/minVfc=475mm/minVc=94.2m/minfz=0.127mm/z
11）计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δl=54
查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为y+Δ=18
则Tm=L/Vfc=（54+18）/475=0.15min
工序3
粗铣2xΦ14孔端面，以Φ54外圆为基准。
1）工件材料：
HT200，δb=170~240mpa金属型铸造
2）工件尺寸：
最大宽度ae=24mm最大长度l=64mm
3）加工需求：
粗铣2xΦ14孔端面，加工余量2.0mm
4）X62卧式铣床（见表4.2—38）
5）刀具YG6硬质合金端铣刀铣削宽度ae=24mm≤60mm深度ap=2.0mm≤4mm
根据《机械制造设计简明手册》
表3.1取刀具直径d0=80mm齿数z=10（表3.16）细齿
铣刀几何形状（表3.2）：
由于δb≤800mpa故选择Kr=60°Kre=30ºKr’=5º
α0=10ºλs=-15ºΥ0=-5º
6）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=2.0mm一次走刀即可完成
7）确定每齿进给量fz
由于工序所加工的表面没有粗糙度要求不高，只在该表面经行一次粗铣以作定位基准用。
故可以再允许范围内尽可能大的选取每齿进给量，以提高进给量来提高加工效率，根据《切削手册》表3.5使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为7.5kw（根据《简明手册》表4.2—3.8X62卧式铣床）时：
选择fz=0.14~0.24mm/z，因为对称铣削，取fz=0.14mm/z
8）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.5mm，由于铣刀直径d0=80mm，
故根据《切削手册》表3.8，刀具使用寿命T=180min
9）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=80mmz=10ap=2.0mmfz=0.14mm/z时，vt=110m/minnt=439m/min
各修正系数为Kmn=Kmv=Kmv=1.0Ksv=Ksn=Ksvf=0.8
故Vc=VtKv=110×1×0.8=88m/min
n=ntKn=439×1×0.8=351r/min
Vf=VftKvt=492×1×0.8=393mm/min
根据X62型卧式铣床说明书（表3.30）选择主轴转速nc=375r/minVfc=475mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为
Vc=πd0n/1000=3.14×80×375/1000=94.2m/min
Fzc=Vfc/ncz=475/（375×10）=0.127mm/z
10）校验机床功率
根据表3.24当硬度在174~207HBS之间，ae≈35mmap=2.0mmd0=80mmfz=0.14mm/zVf=475mm/min时近似为Pc=1.3KW
根据X62型卧式铣床说明书，机床主轴许用功率为
Pcm=7.5×0.75=5.625KW＞Pc=1.3KW因此所选切削用量可行
即最终确定ap=2.0mmnc=375r/minVfc=475mm/minVc=94.2m/minfz=0.127mm/z
11）计算基本工时
Tm=l/Vf=L=l+y+Δl=64
查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为y+Δ=18
则Tm=L/Vfc=（64+18）/475=0.15min
工序4
钻φ20孔以φ46外圆为基准
已知：
加工材料：
HT200，σb=200MPa
工艺要求：
孔径d=20mm，孔深l=90mm，通孔，精度为H12，不加切削液
1.选择钻头和机床
选择φ22的高速钢直柄麻花钻,参数：
GB1436-85do=20L=205l=140
钻头几何形状：
双锥修磨横刃，β=30°，2φ=118°，2Φ1=70，bε＝3.5mm，a。
=11°,ψ=55°，b＝2.5mm,l＝4mm
机床选择Z525立式机床
2.选择切削用量
l）按加工要求决定进给量：
根据表2.7，当加工要求为H12精度，铸件的强度σb=200MPa，do＝20mm时，f＝0.70～0.86mm／r。
由于l／d＝90/20=4.5，故应乘孔深修正系数klf=0.9，则：
f=（0.7～0.86）×0.9mm／r=0.63～0.774mm／r
2）按钻头强度决定进给量：
根据表2.8，当σb=200MPa，d。
＝20mm。
，钻头强度决定的进给量f=1.75mm／r。
3）按机床进给机构强度决定进给量：
根据表2.9，当σb=200MPa，灰铸铁硬度≤210HBS，d。
＝20mm，床进给机构允许的轴向力为8830N时，进给量为0.93mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为0.63～0.774mm／r。
根据Z525钻床说明书，选择f＝0.62mm/r。
钻头钻孔时的轴向力Ft=5780N，轴向力的修正系数均为1.0，故Ff=5780N。
根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8830，由于Ff＜Fmax，故f=0.62mm／r可用。
由于钻的是通孔，为避免即将钻钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
4）决定钻头磨钝标准及寿命由表2.12，当d。
=20mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm，单刀加工刀具寿命T=60min。
5）切削速度的计算公式
Vc=
（m/min）
其中Cv=11.1，ZV=0.25，Xv=0，yv=0.4，m=0.125ap=10mm
切削速度的修正系数为：
ktv=1.0，kCV＝1.0，klv＝0.75，ktv=1.0，故
Vc=
=12.78m/min
n=1000v/πdo=1000×12.78/（π×20）=203.4r/min
根据Z525钻床说明书，选择nc＝272r／min，但因所选转数叫计算转数高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.48mm／r；也可选择降低一级转数nc=195r/min，仍用f=0.62mm／r，比较两种方案：
1、一方案f=0.62mm／r，nc=195r/min
ncf=195x0.62=120.9mm/min
2、二方案f=0.48mm／r，nc=272r/min
ncf=272x0.48=130.56mm/min
因为第二种方案乘积较大，基本工时较少，故第二方案较好。
这时，
f=0.48mm／r，nc=272r/min
因此实际切削速度Vc=nπdo/1000=272*π*20/1000=17.09m/min
6）检验机床扭矩及功率
根据表2．21，当f=0.48mm/r,d。
=19mm。
时，Mt=51.991N·m。
扭矩的修正系数均为1.0,根据Z525钻床说明书，当nc＝272r／min时，Mm=144.2N·m。
根据表2．23，当σb＝200MPa，d。
=20mm，f≤0.48mm／r，v。
＝17.09m／min时，Pc＜1.1kw.
根据Z525钻床说明书，PE＝2.8×0．81=2.26kw。
由于Mc＜Mm，Pc＜PE，故选择之切削用量可用，即
f＝0.48mm／r，n＝nc＝272r／min，vc＝17.09m／min.
3．计算基本工时
tm=
式中L=l＋y十Δ，l＝90mrn，入切量及超切量由表2.29查出y十Δ=10mm
故tm=
=0.766m
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