机械制造基础工艺学优秀课程设计之杠杆.docx
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机械制造基础工艺学优秀课程设计之杠杆
机械制造工艺学
课程设计说明书
题目：
设计“杠杆”机械加工工艺规程及工艺设备（年产量4000件）
设计人：
指导老师：
学号：
西安工程大学
机械设计工艺学课程设计任务书
题目：
设计“杠杆”零件机械加工工艺规程及工艺设备（年产量为4000件）
内容：
1.目标
2.要求：
零件图1张
机械加工工艺卡片1套
夹具总装图1张
夹具关键零件图5份
课程设计说明书1份
班级：
学生：
指导老师：
教研室主任：
设计说明
此次设计是我们在学完大学全部基础课、技术基础课和大部分专业课程以后进行。
这是我们在进行毕业设计之前对所学课程一次深入综合性总复习，也是一次理论联络实际训练。
所以，它在我们四年大学生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望能经过这次课程设计对自己未来从事工作进行一次适应性训练，从中段炼自己分析问题、处理问题能力，为以后参与祖国现代化建设打下一个良好基础。
因为能力有限，设计还有很多不足之处，恳请老师给指教。
第一章零件分析
1.1零件分析
1.1.1计算生产纲领确定生产类型
已知任务要求设计零件为一杠杆。
现假定该机器年产量为4000件/年，且每台机器中能同时加工零件数仅为一件，若取设备率为3%，机械加工废品率为2%，则得出该零件年产纲领为：
N=4000*（1+3%+2%）件/年=4200件/年
由计算可知，该零件年产量为4200件。
由零件特征可知，它属于中批生产。
1.1.2零件作用
设计要求杠杆关键作用是用来支撑、固定。
要求零件配合是符合要求。
1.1.3零件工艺性分析和零件图审查
1）设计零件所用材料为HT200。
该材料特点是含有较高强度、耐磨性、耐热性及减振性，适适用于承受较大应力、要求耐磨零件。
2）该零件是以孔套在轴上，关键以孔及端面为其定位基准，包含粗铣圆柱体及其凸台表面，精铣左右两边，宽度为mm圆柱体上下端面。
钻、扩、铰孔。
3）关键加工表面及其孔要求：
圆柱及其凸台：
上端面粗糙度为R6.3um。
下端面粗糙度为R3.2um。
左右两边孔：
表面粗糙度为R2.0um，孔倒角为45°
两个孔：
表面粗糙度为R1.0um，两个孔中心和孔中心距离为mm。
孔：
孔中心和孔中心之间距离为48mm，平行度要求为0.1。
4）零件图：
1.2毛胚选择
1.2.1确定毛胚类型和制造方法
依据零件材料HT200确定毛胚为铸件，又已知零件纲领为4200件/年，该零件质量约1kg，可知，其生产类型为中批生产，因为零件结构简单，用锻件是不太可能。
所以，需要先依据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济考虑，所以用毛胚制造最好选择砂型铸造方法。
选择砂型机器造型，未消除残余应力，铸造后安排人工时效。
1.2.2确定毛胚技术要求
1）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等缺点。
铸件表面应清除毛刺、结瘤和粘沙等。
2）正火处理硬度174-207HBS,以消除应力，改善切削加工性能。
3）未注圆角为R3-R5mm。
4）起模斜度为30°。
第二章工艺设计
2.1工艺规程设计
2.1.1定位基准选择
1）粗基准选择：
选择零件关键孔毛胚孔作粗基准，在确保各加工面全部有加工余量前提下，使关键孔加工余量尽可能均匀；另外还应能确保定位正确、夹紧可靠。
所以经过对零件分析，考虑到上述各方面要求，故能够选择圆柱体外轮廓为粗基准。
2）精基准选择：
由零件图可知孔及其底面既是装配基准，又是设计基准，用她们作为精基准，能使加工遵照“基准重合”标准。
且其它各面和孔加工也可用它们定位，这么使工艺路线遵照了“基准统一”标准。
另外，采取了孔作为精基准，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，操作方便。
2.1.2确定工艺路线
1）确定各表面加工方法：
依据各表面加工要求和多种加工方法所能达成经济精度，确定各表面加工。
方法以下：
粗铣圆柱体及凸台表面和精铣左右两边圆柱体上下两端面，钻—扩—铰2*、和四个孔。
2）确定加工工艺路线：
加工方案有以下两种，如表一表二所表示
表一加工方案
（一）
工序号
工序内容
简明说明
10
铸造
20
时效处理
消除应力
30
粗铣圆柱体及凸台上端面
先加工基准面
40
粗铣圆柱体及凸台下端面
加工面
50
粗铣2*圆柱体上下端面
60
钻、扩、铰孔，孔口倒角1*45°
留精扩铰余量
70
钻、扩、铰孔
80
钻、扩、铰2*孔
90
精铣圆柱体及凸台上端面
100
精铣圆柱体及凸台下端面
110
精铣圆柱体上下端面
120
精铰孔，表面粗糙度R1.0mm
后加工孔
130
精铰孔
140
精铰2*孔，表面粗糙度R1.0mm
150
去毛刺
160
清角
170
检验
表二加工方案
（二）
工序号
工序内容
简明说明
10
铸造
20
时效处理
消除内应力
30
粗铣圆柱体及凸台上端面
先加工基准面
40
粗铣圆柱体及凸台下端面
先加工面
50
钻、扩、铰孔，孔口倒角1*45°
后加工孔
60
粗铣2*圆柱体上下端面
先加工面
70
钻、扩、铰孔
后加工孔
80
钻、扩、铰2*孔
90
精铣圆柱体及凸台上端面
精加工面
100
精铣圆柱体及凸台下端面
110
精铣圆柱体上下端面
精加工孔
120
精铰孔，表面粗糙度R1.0mm
后加工孔
130
精铰孔
140
精铰2*孔，表面粗糙度R1.0mm
150
去毛刺
160
清角
170
检验
2.1.3工艺路线方案分析和比较
方案一：
按工序集中标准组织工序，先在一台铣床上将圆柱体和圆柱体端面全部铣好，然后将、、2*四个孔在一台钻床上将孔加工完成。
该方案有点是：
工艺路线短，降低工件装夹次数，易于确保加工面相互位置精度，需要机床数量少，降低工件在工序中运输，降低辅助时间和准备终止时间。
方案二：
按工序分散标准组织工序，先在一台铣床上将柱体两端面铣好，再在钻床上钻好，然后以和一端面为基准加工零件其它面和孔该方案优点是能够采取通用夹具；缺点是工艺路线长，增加了工件装夹次数。
总结：
因为该零件确定生产类型为单件中批生产，所以能够采取自动机床或专用机床并配以专用夹具加工零件，尽可能使工序集中以满足生产率和确保质量要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理，即要求按工序集中标准组织工序加工。
2.2机床设备及工艺装备选择
因为生产类型为单件中批生产，故加工设备宜以通用数控机床为主，其它生产方法为通用机床加专用夹具为主，辅以少许专用机床流水式生产线。
工件在各机床上装卸及各机床间传送均由人工来完成。
2.2.1加工设备选择
1）铣面时考虑到工件定位方案及夹具结构设计问题，采取立铣，选择X52K立式铣床。
选择c类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
2）钻孔时，所要加工孔最大直径为25mm，故可选择用Z525立式铣床，直柄麻花钻，扩、铰孔专用。
采取专用夹具，专用量具。
2.2.2具体选择机床设备及工艺设备
工序号
工序名称
机床设备和工艺设备
10
铸造
20
热处理
30
粗铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
40
粗铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
50
粗铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
60
粗加工孔
Z525立式铣床直柄麻花钻
直柄扩孔钻高速钢机用铰刀内径千分尺
70
粗加工孔
Z525立式铣床直柄麻花钻
直柄扩孔钻高速钢机用铰刀内径千分尺
80
粗加工孔
Z525立式铣床直柄麻花钻
直柄扩孔钻高速钢机用铰刀内径千分尺
90
精铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
100
精铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
110
精铣端面
X62W型万能卧铣床
直齿端铣刀游标卡尺
120
粗加工孔
Z525立式铣床
高速钢机用铰刀游标卡尺
130
精加工孔
Z525立式铣床
高速钢机用铰刀游标卡尺
140
精加工2*孔
Z525立式铣床
高速钢机用铰刀游标卡尺
150
去毛刺
平锉
160
清洗
清洗机
170
检验
塞规百分表卡尺
2.3加工工序设计（确定切削用量及基础工时）
确定工序尺寸通常方法是，由加工表面最终工序往前推算，最终工序工序尺寸按零件图样要求标注。
当无基准转换时同一表面数次加工工序尺寸只和工序加工余量相关。
有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链来计算。
2.3.1工序30粗铣和工序90精铣圆柱体和凸台上表面
查相关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm，总余量ZN为2.5mm，
故粗加工余量ZN=2.5-1.6=1.9mm。
由该面设计尺寸为XNB精=54.6mm。
查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，因为零件要求为IT13，
其公差为0.39mm，所以XNB精=（56.4+0.39）mm。
校核精铣余量ZV精：
ZN精min=0.046mm，则粗铣该平面工序尺寸XN精=XNB精min-XNB精max=（54.6-0.39）-54=0.21mm，故余量足够。
查阅相关手册，取粗铣每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.9mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。
取粗铣主轴转速为150r/min，取精铣主轴转速为300r/min。
前面已选定铣刀直径D为mm，故对应切削速度分别为：
粗加工V（粗）==47.1m/min,精加工V==3.14*100*300/1000=94.2m/min。
机床校核功率（通常只校核粗加工工序）：
参考相关资料，铣削时切削功率为Pc=1.89kw。
又从机床X52K说明书（关键技术参数）机床功率7.5KW，机床传动效率通常取0.75～0.85，则说明机床电动机所需要功率PE=Pc/，故机床功率足够。
2.3.2工序40粗铣及工序100精铣圆柱体和凸台下表面。
查相关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm，总余量ZN（总）为2.0，故粗加工余量ZN（粗）=2.0-0.06=1.4mm。
由该面设计尺寸为XNB精=54.6mm。
查平面加工方法表，得粗铣加工差等级为IT11～13,因为零件要求为IT13，其公差为0.39mm，所以XNB精=（54.6+0.39）mm。
校核精铣余量ZN精：
ZN精min=1.89/0.85=2.22<7.5kw。
则粗铣该平面工序尺寸XN精=XNB精min-XNB精max=（54.6-0.39）-54=0.21mm，故余量足够。
查阅相关手册，取粗铣每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀一次，ap=1.4mm；精铣走刀一次，ap=0.6mm。
取粗铣主轴转速为150r/min,取精铣主轴转速为300r/min。
铣刀直径D为100mm，故对应切削速度分别为：
粗加工V（粗）=47.1m/min.精加工V（精）=94.2m/min。
校核机床功率（通常只校核粗加工工序）：
参考相关资料，铣削时切削功率为Pc=0.69kw（取Z=5个齿，n=2.5r/s,ae=83mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1;）又从机床X52K说明书（关键技术参数）机床功率7.5KW，机床传动效率通常取0.75～0.85，则说明机床电动机所需要功率PE=Pc/，故
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