我的毕业设计.docx
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我的毕业设计
序言
此次毕业设计是我们进入大学三年以来对所学知识的一个综合应用，是在学习了数控专业知识后，来对所学的知识的一种综合体现,给了我们一次很好的锻炼机会。
通过本次毕业设计使我巩固了已学的知识，加深了印象.
本设计根据数控加工的特点，合理的数控加工工艺，保证数控加工质量，充分发挥数控机床的效能，满足设计要求。
本设计主要内容分为以下几部分：
1.分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。
2.确定零件的毛坯。
3.确定加工方案，制定数控加工工艺路线。
4.加工工序的设计。
5.加工工时及时间定额的计算。
6.数控加工程序。
通过对该零件的工艺分析，制定工艺规程，使我认识该零件必须具备怎样的结构要求和技术要求。
要满足其结构和技术要求，我们在生产中又应该怎样生产和加工以保证该要求。
因此我们在设计时考虑要全面,根据实际的具体情况查阅相关书籍与资料.
由于能力有限，经验不足，设计中还有许多问题和不足之处，恳请老师给予批评指正。
目录
序言
一、设计指导思想
（一）、设计要求———————————（3）
（二）、设计目标———————————（3）
二、零件的分析
（1）、零件的作用——————————（3）
（2）、零件的工艺分析—————————（3）
三、确定毛坯、画毛坯—零件合图———（4）
四、工艺规程设计
（1）定位基准的选择—————————（4）
（2）、工艺路线的拟订—————————（5）
（3）、选择加工设备及刀、夹、量具—————（6）
（4）加工工序设计———————————（7）
（5）时间定额计算———————————（11）
五、设计心得————————————（11）
六、设计心得
七、参考文献
一、设计指导思想
该零件是中批量生产,在降低生产成本的同时,保证零件的质量,提高其生产率,这在成批生产中是非常重要的。
<一>、设计要求
①保证零件加工质量。
②适合一般现场条件,能显著提高生产效率。
③降低生产成本,适应性强。
④工艺合理,工艺资料齐全,说服力强。
<二>、设计目标
符合零件的加工质量要求,在降低生产成本的同时,发挥数控的效能从而提高生产效率。
二、零件的分析
<一>、零件的作用
零件、部件或整个产品的结构是根据起用途和使用性来设计的，在满足使用要求的前提下，所设计的。
设计的结构和技术要求必须能适应现代制造工艺水平，是生产过程便于实现并能保证起经济性，要采用最有效的工艺方法的性质制造出来的。
结构工艺性考虑的因素是，组成产品零件总数越少其结构工艺性越好。
零件技术要求分析：
零件技术要求分析，是制订工艺规程的重要环节。
只有认真地分析零件技术要求，分清主、次后，才能合理地选择每一加工表面应采用的加工方法和加工方案，以及整个零件的加工路线。
对被加工零件精度及技术要求进行分析是零件工艺性分析重要的内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度基础上才能正确合理的选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量。
该零件为机床上的一个支座。
其表面粗糙度要求不是很高，其中最高的为Ra1.6,但有一处有垂直度要求。
工件中有很多表面为不需要加工的表面，只需铸出就可以直接使用。
它利用螺钉通过4-Φ13mm孔连接于机架上。
该零件纵横两方向上mm的槽使80mm耳孔部分有一定弹性，利用一一端带M20螺纹（穿过于Φ21mm孔）一端与Φ25H7配合的竿件通过旋紧其上的螺母夹紧，使装在Φ80H9孔内的心轴定位并夹牢。
因此该零件的A面和Φ80H9的两个面的表面粗糙度和位置度要保证。
该零件在工作中不但承受了较大的受弯曲力矩和扭转力矩，又要有好的寿命，因此要有足够的刚度、强度、以及位置精度和表面粗糙度。
<二>、零件的工艺分析
零件材料为HT200灰铸铁，该零件具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
如机床立柱刀架齿轮箱体等零件。
该零件上的主要加工面为A面、4-Φ20、4-Φ13孔、Φ80H9孔、Φ25H7、Φ21孔、5mm的槽。
A面的表面粗糙度和Φ80H9的垂直度0.03直接影响心轴的定位。
4-Φ20、4-Φ13孔、孔、Φ25H7、Φ21孔、5mm的槽，的表面粗糙度和尺寸要求直接或间接影响心轴的定位和夹紧。
因此，在加工时尽可能的在一次装夹中完成。
两个销锥孔应在工件安装好之后进行加工。
三、确定毛坯、画毛坯—零件合图
毛坯是由原材料变成产品的第一步。
毛坯的种类：
（1）铸造毛坯：
适合做形状复杂零件的毛坯
（2）锻造毛坯：
适合做形状简单零件的毛坯；
（3）型材：
适合做轴、平板类零件的毛坯；
（4）焊接毛坯：
适合板料、框架类零件的毛坯。
铸件是以不同材料铸成的毛坯，形状可以复杂，但是机械性能低，铸件有高的强度和冲击韧性，这种毛坯用于大载荷或冲击载荷下的零件。
毛坯选择要考虑的因素
1）生产纲领的大小：
对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。
2）现有生产条件：
要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力。
根据以上及图纸要求确定毛坯为铸件。
生产类型为中批量生产。
由于该零件为铸件，铸造方法有砂型铸造而砂型铸造又分为型砂型和金属型，考虑到成本和时间等因素铸造方法选砂型机器造型。
又由于零件的Φ80H9孔须铸出，故还须安放型芯。
根据要求该零件的毛坯需要进行时效处理。
时效处理分为自然时效和人工时效。
自然时效：
将工件长时间（半年至一年或更长时间）放置在室温或露天条件下不需要任何加热，使零件应力得以消除，尺寸稳定。
人工时效：
将工件加热至温（钢加热至100-150°C，铸铁加热至500-600°C）。
较长时间（8-15小时）保温，然后缓慢冷却到室温。
时效目的：
消除内应力，以减少工件在加工或使用过程中的变形；稳定尺寸，使工件长期使用过程中保持几何精度。
另外铸造时还应注意毛坯留一定的拔模角。
铸造时铸造圆角和铸造缺陷等因素都应该考虑进去。
参考文献，用查表法确定各表面的总余量为下表所示。
各表面加工总余量
加工表面
基本尺寸
（mm）
加工余量等级
加工余量数值
（mm）
说明
A面高度
100
G
5
底面，单侧加工
φ80通孔
φ80
H
4.5
单边余量
R55圆柱
R55
—
0
铸造，不加工
A轮廓
140
—
0
铸造，不加工
R27.5半圆柱体
R27.5
—
0
铸造，不加工
半圆柱体长度
80
—
0
铸造，不加工
参考文献，可知铸件的主要尺寸的公差，如下表所示。
主要毛坯尺寸及公差（mm）
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
A面高度
100
5
105
12
φ80通孔
80
9
71
12
R55圆柱
110
—
110
12
A轮廓
140
—
140
12
R27.5半圆柱体
R27.5
—
27.5
12
半圆柱体长度
80
—
80
12
四、工艺规程设计
（一）定位基准的选择
工件加工定位基准的选择与工艺过程的制定有关系。
因此在选择定位基准时要多考虑几种方案加以比较，使之符合工艺要求，提高加工精度，保证产品质量。
（1）、基准的分类
（Ａ）设计基准 设计图样上所用的基准。
（Ｂ）工艺工准 在工艺过程中所采用的基准。
（a）工序工准在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。
（b）定位基准在加工中作定位的基准，用以确定加工表面对刀具的切削位置之间的相互位置。
（c）测量基准测量时所用的基准，用以测量工作和表面的相互位置、形状、和尺寸。
往往是设计基准。
（d）装配基准在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。
（e）辅助基准为满足工艺需要在工件上专门设计的定位面。
（2）、定位基准的选择原则
1、尽量选择工件被加工表面的设计基准为定位基准——基准重合原则。
2、尽可能使工件在各主要加工工序中使用统一定位基准——基准统一原则。
定位基准分粗基准与精基准两种。
（A）粗基准的选择
在加工的起始工序中，只能用毛坯上末经加工的表面作为定位基准，则为粗基准。
粗基准的选择时应考虑：
合理地分配各加工表面的加工余量，且保证加工面与非加工面之间的相对位置关系。
（B）精基准的选择
对于精基准的考虑重点是如何减少误差、提高定位精度和安装方便，最大限度保证零件的加工精度，一般应遵循下列几个原则：
（a）重合原则
（b）基准统一原则
（c）互为基准原则
（d）自为基准
综合以上原则：
在加工时先把A面粗铣加工，再以A面为定位基准，来加工Φ80H9的内孔表面，其目的是为了保证精加工的位置度与精度。
再把A面精加工再以A面为为精基准来加工各个表面。
从而可以有效的保证工件的加工精度，而且此装夹方式简单、可靠、稳定性高。
另外装夹时采用可转位工作台，方便一次加工更多的表面，同时也减少了装夹的次数。
（二）、工艺路线的拟订
在选择加工方法时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。
同样,在该工件的加工方法选择中，我还考虑了工件的具体情况及我们学校的具体加工条件初步拟订加工工艺路线如下：
序号
工序内容
铸造
时效（人工时效）
涂底漆（防锈）
10
粗车A面
20
粗镗Φ80H9内孔并倒角
30
精车A面
40
精镗Φ80H9内孔
50
钻4-Φ20、扩4-Φ13孔以及M10-7H深18的螺纹底孔、孔口倒角1x45，攻螺纹M10
60
钻Φ25H7、Φ21孔以及M8-7H的螺纹底孔、孔口倒角1x45，攻螺纹M8
70
锪Φ38Φ43的沉孔
80
切两条5mm的槽
90
去毛刺、检验
100
入库
上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。
如粗车A面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性较大，平衡较困难；有由于A面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的震动，故改为铣削加工。
在钻4-Φ20、4-Φ13、Φ25H7、Φ21孔时其中由于4-Φ20、Φ25H7是要求没有锥度的沉孔，故采用相应大小的立铣刀扩孔。
工序50和60的钻孔应尽量在一次装夹中完成，以减少装夹的时间。
工序50和60的工步太多，工时太长，将钻M10-7H深18的螺纹底孔M8-7H的螺纹底孔，M10M8螺纹的攻螺纹各另作一道工序。
修改后的工艺路线如下：
序号
工序内容
铸造
时效（人工时效）
涂底漆（防锈）
10
粗铣A面
20
粗镗Φ80H9内孔
30
精铣A面并倒角
40
精镗Φ80H9内孔，
50
钻4-Φ13、扩4-Φ20孔，钻锥销孔
60
钻Φ21、绞Φ25H7的孔以及锪Φ38Φ43的沉孔
70
钻M10-7H深18的螺纹底孔、孔口倒角1x45，M8-7H的螺纹底孔、孔口倒角1x45，
80
攻螺纹M10-7H，攻螺纹M8-7H
90
切两条5mm的槽
100
去毛刺、检验
110
入库
（三）、选择加工设备及刀、夹、量具
由于生产类型为中批量，故加工设备宜以通用机床为主，辅以加工中心以利用加工中心高效率等特点来缩短加工时间提高生产效率。
生产方式为通用机床加专用夹具为主。
工件的装卸和传送由人工完成。
粗铣A面。
考虑到工件的夹紧和定位方案以及夹具的结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。
选择直径为160的C类可转位面铣刀、通用夹具和游标卡尺。
精铣A面。
（由于定位基准的转换，宜采用卧铣），选择X62W卧式铣床。
选择与粗铣是一样的刀具。
采用通用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。
粗镗Φ80H9的孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的1TA20镗削头（参考文献1表3.2-44）。
选择镗通孔的镗刀、通用夹具、游标卡尺。
精镗Φ80H9的孔也采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的1TA20镗削头。
选择精镗刀、通用夹具。
工序50中钻4-Φ13、铣4-Φ20孔，从我校的经济条件考虑，我校目前所拥有的机床主要为XH713A、CA6140、CK7150、X62W，本工序的加工方法为钻、铣。
且考虑钻孔定位以及时间效率等问题，宜采用XH713A。
（机床详细资料见表）
工序60中钻Φ21、扩Φ25H7的孔以及锪Φ38Φ43的沉孔采用X62W立式铣床，扩Φ25H7的孔以及锪Φ38Φ43的沉孔更换相应的刀具即可。
工序70中钻M10-7H深18的螺纹底孔、孔口倒角1x45，M8-7H的螺纹底孔、孔口倒角1x45，采用摇臂钻床Z3025（参考文献1表3.1-30）,刀具采用锥柄阶梯麻花钻（参考文献1表4.3-16）
攻螺纹M10-7H，螺纹M8-7H采用摇臂钻床，采用机用丝锥（参考文献1表4.6-3）、丝锥夹头、通用夹具和螺纹塞规。
（四）加工工序设计
1、工序10粗铣及工序30精铣A面工序。
查文献[1]表2.3-59平面加工余量，的精加工余量ZA精为1.5mm。
已知A面总余量为ZA总为5mm。
故精加工余量ZN粗=5-1.5=3.5mm.
如图所示，
粗铣A面工序以Φ21的孔定位，A面至Φ21Φ25H7孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XA-Φ21精=72.5，则粗精铣A面工序尺寸XA-Φ21粗为74mm。
查文献[1]表2.6-6得粗精加工等级为IT11-IT14,取IT=11，其公差TA-粗=0.16mm,所以，XA-Φ21粗=74±0.08mm
校核精铣余量ZA精:
ZA精min=XA-Φ21粗min-XA-Φ21精max
=（74-0.16）-72.5
=1.34mm
故余量足够.
参考文献[1]表2.4-73取粗铣的主轴转速为150r/min每齿进给量fz为0.2mm/z取粗铣的每转进给量fz=0.2mm/r，取精铣的每转进给量fz=0.5mm/r，粗铣走刀一次，ap=3.5mm;精铣走刀一次，ap=1.5mm。
参考文献[1]表3.1-74，取精铣的主轴转速为300r/min，又前前已选定铣刀直径D为Φ160mm,故相应的切削速度为
V粗=
V精=
校核机床功率（一般只校核粗加工工序）；
参考文献[1]表2.4-96,得切削功率Pm为
取Z=10个齿，n=150/60=2.5r/s,
e=3.5mm,fz=0.2mm/z,kpm=1
将它们代入公式，得：
=6.62kw
又由文献[1]表3.1-73的机床功率为7.5kw,若取效率为0.85,则7.5
0.85=6.375kw<6.62kw。
故重新选择机床主轴转速为118r/min,则
59.28m/min
将其代入公式得：
5.2kw<6.375kw
故机床功率足够。
2工序20粗镗Φ80H9内孔工序40精镗Φ80H9内孔并倒角
查文献[2]表3.2-10,得粗镗以后的直径为Φ79.5，故两孔的精镗余量Z精=
mm.
粗镗及精镗余量和工序尺寸几公差列于下表中。
镗孔余量和工序尺寸及公差（mm）
加工表面
加工方法
余量
精度等级
工序尺寸及公差
Φ80H9
粗镗
4．75
H10
Φ80H9
精镗
0.25
H9
因粗精镗孔时都是以A面及两销孔定位，均系基准重合，不需做尺寸链计算。
孔的垂直度由机床保证。
粗镗孔时因余量为2.75mm,故
=2.75mm。
查文献[1]表2.4-180,取
.
取进给量为
。
查文献[1]表2.4-21得：
FZcFZ
取cFZ=180，
=1，
，
则
=1452.3N
Pm=1452.3
0.4
=0.58kw
取机床效率为0.80,则1.5
0.85=1.2kw>0.58kw,故机床功率足够。
精镗孔时，因余量为0.25mm，故
=0.25mm.
查文献[1]表2.4-180,取v=1.2m/s=72m/min,取f=0.12m/r.
3．工序50，钻4-Φ13、扩4-Φ20,工序60钻Φ21、扩Φ25H7的孔以及锪Φ38Φ43的沉孔工序
4-Φ13mm孔因一次钻出，故其钻削余量为Z钻=
。
由于4-Φ20为是要求没有锥度的沉孔，故采用相应大小的立铣刀铣削，且是一次铣出。
由于是在钻4-Φ20mm孔之后，所以故其铣削余量为Z铣=
。
由于锪孔是在其后，故锪Φ38余量为
，锪Φ43余量为
。
各工步的余量和工序尺寸及公差于下表。
各工步的余量和工序尺寸及公差（mm）
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
4-Φ13
钻孔
6．5
-
Φ13
铣4-Φ20
铣孔
3．5
-
Φ20
钻Φ21
钻孔
10．5
-
Φ21
铣Φ25H7
铣孔
2
-
Φ
锪Φ38
锪沉孔
3．5
-
Φ38
锪Φ43
锪沉孔
11
-
Φ43
由于为了提高生产效率同时也考虑普通机床加工人工画线定位需花费大量时间的原因，4-Φ13，4-Φ20的孔采用XH713A加工中心编程加工.孔与孔之间的位置尺寸如110±0.25mm,55±0.25mm,25mm的位置度由机床保证。
钻Φ21、铣Φ25H7的孔以及锪Φ38Φ43的沉孔时由于基准重合，无需做尺寸链计算。
本工序的切削用量及其余教次要的工序设计略。
4．时间定额计算
实际生产中，在提高劳动生产率，保证产品的质量，降低成本的前提下，应尽可能的缩短工时。
时间定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。
工艺文件中的时间定额是生产单件所消耗的时间。
参考文献[3]可知时间定额包括
1基本时间Tj对于切削加工而言，就是直接用于切削余量所消耗的时间（包括刀具的切入、切出时间），可由计算确定。
2辅助时间Tf它指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。
基本时间和辅助时间之和称为作业时间。
3布置工作地点时间Tb它是指为使加工正常进行，工人照管工作场地所消耗的时间。
一般可按作业时间的2%-7%计算。
4休息与生理需要时间Tx它指工人在工作班内恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。
一般可按作业时间的2%-4%计算。
综上所述，单件时间Td=Tj+Tf+Tb+Tx
5准备与终结时间Te它是指对成批生产来说，工人为加工一批工件进行准备和结束工作所消耗的时间，如熟悉工艺文件、领取毛坯、借取和安装刀具与夹具、调整机床、归还工艺设备、送交成品等。
准备与终结时间只消耗一次，如每批工件数量记为N，则分摊到每个工件上的准备与终结时间为Te/N。
所以成批成批生产单件时间Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Te/N
本次设计只设计了几个主要工序的工时。
下面计算工序10粗铣及工序30精铣A面工序的时间定额。
1机动时间。
参考文献一表2.5-10，得铣面的计算公式为
1=
2=
1机动时间。
参考文献一表2.5-10，得
为工作台的水平进给量=
=
下面计算工序70钻M10-7H、M8-7H的螺纹底孔的时间定额。
1机动时间。
参考文献一表2.5-7，得钻孔的计算公式为
Tj=l+l1+l2/fn
l1=D/2ctgkr+（1～2）
l2=1-4，钻盲孔时l2=0
钻M10-7H孔：
l1=10/2zctg（118/2）°+1.5=4.5mm
l=18mm取l2=0mm
将以上数据以及前面所选定的f及n代入公式，得
Tj=（18+4.5+0）/（0.4x500）min≈0.11min
钻M8-7H孔：
l1=7/2zctg（118/2）°+1.5=3.6mm
l=15mm取l2=3mm
将以上数据以及前面所选定的f及n代入公式，得
Tj=（15+4.5+3）/（0.4x500）min≈0.11min
总机动时间也就是基本时间Tb为：
Tb=0.11+0.18=0.29min
钻M10-7H、M8-7H孔辅助时间为0.605min
装卸时间参考文献一表2.5-42取1.5min
辅助时间Ta=0.605+1.5=2.105min
3作业时间。
TB=Ta+Tb=0.29+2.105min=2.395min
4布置工作地时间Ts。
参考文献五取a=3％则：
Ts=TBa=2.395x3％≈0.071min
5休息与生理需要时间Tr。
参考文献五取β=3％
Tr=TBa=2.395x3％≈0.071min
6准备与终结时间Te.参考文献五表2.5-44，取各部分时间为：
中等件33min;
升降摇臂1min;
深度定位0.3min;
使用回转夹具10min：
Te/n=（33+1+0.3+10）/6000min≈0.0074min
7单件时间：
Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=（0.29+2.395+0.071+0.071）min=2.827min
8单件计算时间Tc。
Tc=Tp+Te/N=2.827+0.0074=2.834min
下面计算工序50，钻4-Φ13、扩4-Φ20的时间定额。
1机动时间。
参考文献一表2.5-7，得钻孔的计算公式为
Tj=l+l1+l2/fn
l1=D/2ctgkr+（1～2）
l2=1-4，钻盲孔时l2=0
钻4-Ф13mm孔：
l1=13/2zctg（118/2）°+1.5=5.4mm
l=20mm取l2=3mm
将以上数据以及前面所选定的f及n代入公式，得
Tj=（20+5.4+3）/（0.4x500）min≈0.142min
4Tj=4x0.142min=0.568min
总机动时间也就是基本时间Tb为：
Tb=4Tj=0.568min
2辅助时间。
参考文献一表2.5-41
钻4-Ф13mm孔辅助时间为0.605min
装卸时间参考文献一表2.5-42取1.5min
辅助时间Ta=0.605+1.5=2.105min
3作业时间。
TB=Ta+Tb=0.568+2.105min=2.673min
4布置工作地时间Ts。
参考文献五取a=3％则：
Ts=TBa=2.673x3％≈0.08min
5休息与生理需要时间Tr。
参考文献五取β=3％
Tr=TBa=2.673x3％≈0.08min
7准备与终结时间Te.参考文献五表2.5-44，取各部分时间为：
中等件33min;
升降摇臂1min;
深度定位0.3min;
使用回转夹具10min：
Te/n=（33+1+0.3+10）/6000min≈0.0074min
7单件时间：
Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=（0.568+2.673+0.08+0.08）min=3.4min
8单件计算时间Tc。
Tc=Tp+Te/N=3.4+0.0074=3.407min
参考文献
1李洪主编机械加工工艺手册北京出版社，1990
2孟少农主编机械加工工艺手册第一卷机械工业出版社，1991
3田春霞
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