工艺学课程设计插入耳环说明书.doc

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机械制造工艺学课程设计

设计计算说明书

设计题目：

插入耳环机械加工工艺规程制订

学生姓名许娜芳

学号2011082746

班级20110827

指导教师程广振

完成日期2013/04/20

第一节序言

本次课程设计的任务之一是针对生产实际中的一个零件——插入耳环，制订其机械加工工艺规程。

该零件的工艺过程中包括了铣平面、车外圆、钻孔、扩孔、攻螺纹等工序，工艺范围广，难易程度适合于工艺课程设计的需要。

但唯一不足的是其精度稍低，为锻炼学生的工艺规程设计能力，特将其主要加工工艺公差等级由原IT9级提高到IT7级，延长了加工路线。

也就是说本次课程设计的对象是在生产实际中零件的基础上略作改动的零件，特在此予以说明。

学生应当在指导老师的指导下，针对具体的设计题目。

完成有自己特色的设计。

第二节零件分析

一、零件的功用分析

题目所给的零件是插入耳环，如图1所示。

其作用是用来给晾衣架的上端固定，以及其他一些功能。

零件在使用时通过螺纹连接将其固定住，然后将杆子插入孔中，只要通过两个零件就可以将杆子固定住了。

二、零件的工艺分析

从零件图（见CAD图）上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、外圆表面、退刀槽、内孔、键槽等。

其中，表面粗糙度要求最低的是D、E平面，粗糙度为Ra50μm，表面粗糙度要求最高的是Φ35mm轴表面，粗糙度为Ra1.6μm。

该轴线是插入耳环的主要设计基准。

从表面间的位置精度要求来看，C平面应与Φ35mm轴线垂直，Φ32mm孔的轴线应垂直于Φ35mm轴线。

从工艺上看，键槽对Φ35mm轴线的对称度公差为0.1，孔Φ32mm轴线对Φ35mm轴线的垂直度公差为0.5/50，可通过使用专用机床夹具来保证。

Φ35mm外圆的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6μm，可通过精车保证。

平面D、E精度要求不高，可以通过粗铣来完成。

Φ32mm孔的粗糙度为Ra6.5μm，可以通过先钻孔，后扩孔来保证。

A、C面精度要求不高，其中A面在零件工作过程中也不起作用，所以通过粗铣就可以达到要求。

对插入耳环零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。

第三节机械加工工艺规程制订

一、确定生产类型

按设计任务书，插入耳环年产量为4000件；每日3班，若插入耳环备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为

可见，插入耳环的年生产量为4360件。

插入耳环可看成独立的一部分，属轻型机械。

因此，根据表1，由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等，其工艺特点见表2。

生产类型

零件的年生产纲领（件/年）

重型机械

中型机械

轻型机械

单件生产

≤5

≤20

≤100

小批生产

>5~100

>20~200

>100~500

中批生产

>100~300

>200~500

>500~5000

大批生产

>300~1000

>500~5000

>5000~50000

大量生产

>1000

>5000

>50000

表1

表2

类型

特点

项目

单件小批生产

中批生产

大批大量生产

加工对象

经常变换

周期性变换

固定不变

毛坯的制造方法及加工余量

木模手工造型，自由锻。

毛坯精度低，加工余量大

部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。

毛坯精度中等、加工余量中等

广泛采用金属型机器造型、压铸、精铸、模锻。

毛坯精度高、加工余量小

机床设备及其布置形式

通用机床，按类别和规格大小，采用机群式排列布置

部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式

广泛采用专用机床、按流水线或自动线布置

夹具

通用夹具或组合夹具，必要时采用专用夹具

广泛使用专用夹具，可调夹具

广泛使用高效的专用夹具

类型

特点

项目

单件小批生产

中批生产

大批大量生产

刀具和量具

通用刀具和量具

按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具

广泛使用高效率专用刀具和量具

工件的装夹方法

划线找正装夹，必要时采用通用夹具或专用夹具装夹

部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹

广泛使用专用夹具装夹

装配方法

广泛采用配刮

少量采用配刮，多采用互换装配法

采用互换装配法

操作工人平均技术水平

高

一般

低

生产率

低

一般

高

成本

高

一般

低

工艺文件

用简单的工艺过程卡管理生产

有详细的工艺规程，用工艺卡管理生产

详细制订工艺规程，用工序卡、操作卡及调整卡管理生产

二、确定毛坯制造形式

由该零件的功用及其的工作状况知，插入耳环承受的是静应力，故要求该零件材料应具备足够的强度与韧性。

因此，原设计单位选用了既能满足要求，价格又相对低廉的45钢，因此可以确定毛坯的制造形式为锻造。

一般工程用45钢的特性和应用见表3。

由于该插入耳环为成批生产，由表4中常用毛坯的制造方法与工艺特点选择模锻。

该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。

三、选择定位基准

定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。

正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。

基准的选择

表面的精度要求最高，其轴线也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准。

为避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选Φ35mm轴线为基准，即遵循“基准重合”的原则。

该基准还可作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。

四、选择加工方法

1．平面的加工

平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。

对于本零件，面D与面E的粗糙度要求Ra50μm，通过粗铣就可以达到。

而对于C面粗糙度为Ra6.3μm通过粗铣也可以达到。

而表面A的粗糙度要求为Ra12.5μm根据GB/T1804-2000规定，选用中等级，相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，但由于该零件不是回转体零件，故选择端铣加工方式会较为容易。

2．外圆与退刀槽、攻螺纹

外圆Φ35mm的加工在本零件中很重要。

本次选用CA6140车床，由于表面粗糙度Ra1.6μm，所以采用粗车-半精车-精车的方式。

而对于外圆Φ27mm，表面要进行攻螺纹，所以进行粗车就可以了。

在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。

需要注意的是在攻螺纹工序之前应设置一道倒角工序，或在本工序中先设一道倒角工步，以使攻螺纹顺利进行。

3．孔加工

孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。

由于Φ32mm孔内壁粗糙度为Ra6.3μm，所以采用钻-扩，钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求，满足安装配合E9，在实际生产中，常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。

由表3知，钻、扩孔的公差等级为IT10~IT12，可以满足加工要求，故用YT锥柄麻花钻和扩孔钻。

对于Φ5mm的销孔，直接用枪孔钻就可以加工出来。

4．键槽加工

由于键槽的要求为Ra3.2μm，所以用X6132万能铣床，进过粗铣-精铣就可以达到。

五、制订工艺路线

根据零件本身要求及先粗后精的加工原则，插入耳环的加工工艺路线如下：

工序05：

模锻毛坯

工序10：

45钢正火，为机加工作准备

工序15：

粗铣表面D、E

定位基准：

以任意端面为粗定位。

工序20：

粗铣表面C

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序25：

粗车Φ35mm外圆

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序30：

粗车Φ27mm，倒角C1

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序35：

车退刀槽Φ24mm

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序40：

进行热处理调质

工序45：

半精车Φ35mm

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序50：

精车Φ35mm

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序55：

车锥面，倒角C2

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序60：

攻螺纹M27×1.5-6h

定位基准：

Φ35mm轴线。

工序65：

钻Φ32mm的孔

定位基准：

Φ35mm轴线和C面。

工序70：

扩Φ32mm的孔

定位基准：

Φ35mm轴线和C面。

工序75：

钻Φ5的销孔

定位基准：

Φ35mm轴线和C面。

工序80：

粗铣键槽

定位基准：

Φ35mm轴线和C面。

工序85：

精铣键槽

定位基准：

Φ35mm轴线和C面。

工序90：

铣A面

定位基准：

C面和Φ32mm孔。

六、确定加工余量及毛坯尺寸

（一）确定加工余量

该插入耳环的材料为45钢，屈服强度500MPa，抗拉强度650MPa，采用模锻且成批生产。

根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸可得各加工表面加工余量，如表3所示：

表3插入耳环各加工表面余量

加工表面

单边余量/mm

双边余量/mm

备注

Φ35mm轴

2.5

5.0

基本尺寸取轴向长度尺寸53mm

Φ25mm槽

7.5

15

基本尺寸取轴向长度尺寸5mm

Φ27mm轴

6.5

13

基本尺寸取轴向长度尺寸23mm

表面D

4

面D、E之间的厚度由原来的44mm到最后的36mm

表面E

4

Φ5mm

2.5

5

基本尺寸取孔轴向尺寸27mm

Φ32mm

16

32

基本尺寸取孔轴向尺寸36mm

Φ25mm键槽

7.5

基本尺寸取键的宽度8mm

（二）确定毛坯基本尺寸

加工表面的毛坯尺寸只需只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如表4所示。

表4插入耳环毛坯尺寸

零件尺寸/mm

单边加工余量/mm

毛坯尺寸/mm

Φ27

6.5

40

Φ35

2.5

40

Φ25

7.5

40

36

4

44

（三）确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸/mm

公差/mm

按“对称”标注

结果/mm

（四）绘制毛坯简图

根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘出毛坯简图，如图2所示：

图2插入耳环毛坯简图

七、工序设计

（一）选择加工设备与工艺装备

（二）确定工序尺寸

八、确定切削用量和基本时间

切削用量包括切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定方法是先确定背吃刀量、进给量，而后确定切削速度。

不同的加工性质，对切削加工的要求不一样的。

因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。

粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定适合的切削速度。

精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较高的切削速度。

（一）工序15

1.切削用量

本道工序是粗铣端面，已知加工材料为45钢，MPa，锻件无外皮，机床为XA5032立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：

直径d=125mm，孔径D=40mm，宽