机械制造工艺学课程设计.docx

1、机械制造工艺学课程设计 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的地位。 就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己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,为今后参加祖国“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。一、零件分析 (一)零件的作用 题目所给定的零件是机床上的方刀架。其主要作用是稳固、可靠、准确的夹持刀具,换刀时

2、能够转动。零件的25端面用于准确定位, 25孔与轴配合,用于夹紧. (二)零件的工艺分析 25+0.023 0端面与25+0.023 0孔、36+0.03 0孔有一定的位置要求。 1.以36+0.03 0孔为中心加工的表面 这一组加工表面包括: 25+0.023 0孔的端面，8条边的倒角,四方,四侧压刀槽,环型槽,25+0.023 0孔及其倒角。 2.以25+0.023 0孔为中心加工的表面 这一组加工表面包括: 4-15+0.010 0 孔与9-M12-6H螺纹孔及其倒角。 3.以两个端面为基准加工的表面 这一组加工表面包括: 36+0.03 0端面, 25+0.023 0孔端面(互为基准)

3、,零件的四个侧面。 这三组表面之间有着一定的位置要求,主要是: (1) 25+0.023 0孔端面与25+0.023 0孔的垂直度公差为0.05。 (2) 4-15+0.010 0 孔与25+0.023 0孔的位置度公差为0.05。 由以上分析可知,先精确加工出36孔，再以其为基准加工其它表面，可保证精度要求。 二.工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45钢，方刀架用于夹持刀具,工作时受到的力与振动较大,因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,提高零件力学性能和强度,保证零件工作安全可靠。由于零件年产量为2500件（中批生产）,而且零件属于轻型机械,故可采用模锻成型。这从提高生产

4、率,保证加工精度上考虑,也是应该的。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻出。(二)定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。1.粗基准的选择对于本零件而言,每个表面都要加工, 故无法选取不加工表面为粗基准。由于工艺上的需要,粗加工阶段就要将36+0.03 0孔加工得很精确,故以毛坯四个侧面为粗基准,利用四爪卡盘夹紧定位,以消除x, X,y,Y,z五个自由度(建立的空间坐标系为:以36+0.03 0内孔轴线

5、和25+0.023 0内孔轴线方向为x轴,两个125边分别为y轴、z轴,坐标原点为25+0.023 0孔与25+0.023 0孔端面的交点，X、Y为转动)。2.精基准的选择考虑基准重合的原则,以36+0.03 0孔作为精基准,在一次安装下加工出来孔与平面保证了位置度。(三)制定加工工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下,可以考虑采用效率较高的通用机床配以专用夹具,并尽量使用工序集中来提高生产率。除此之外,还要考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一:工序 备料.工序 模锻,锻出压力槽.工序 正火.

6、工序 粗车36+0.03 0端面,钻25+0.023 0孔至23,镗36孔至36+0.03 0孔深390 -0.8,切内槽370.13,孔口倒角145；掉头车底面,高度留加工余量15 .工序 铣四方1250 -0.61250 -0.6,去毛刺；铣四侧压刀槽,保证尺寸24,C面留加工余量0.20.3；精铣C面至尺寸18；倒角145,8条边.工序 热处理,C表面淬火HRC4045.工序 车25+0.023 0 端面,留加工余量0.30.4,车环型槽,镗25+0.023 0 孔至尺寸,倒角1.545。工序 钻、铰4-15+0.010 0孔至尺寸； 钻9-M12-6H小径至10.1 (8个)； 钻、

7、铰10+0.030 0至尺寸，扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角145；攻M12-6H螺纹.工序 磨36+0.03 0端面,保证390 -0.3； 磨25+0.023 0端面,保证720 -0.12；磨四个侧面.工序 检验.工艺路线方案二:工序 备料.工序 模锻,锻出压力槽.工序 正火.工序 粗车36+0.03 0端面,钻25+0.023 0孔至23,镗36孔至36+0.03 0,孔深390 -0.8, 切内槽370.13,孔口倒角145；掉头车底面,高度留加工余量1至5 ； 车25+0.023 0端面, 留加工余量0.30.4,车环型槽,镗孔至尺寸, 倒角1.545.工序 铣四方1250

8、-0.61250 -0.6,去毛刺；铣四侧压刀槽,保证尺寸24,C面留加工余量0.20.3；精铣C面至尺寸18；倒角145,8条边.工序 钻、铰4-15+0.010 0 孔至尺寸； 钻9-M12-6H小径至10.1 (8个)； 钻、 铰10+0.030 0至尺寸,扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角145；攻M12-6H螺纹.工序 热处理,C表面淬火HRC4045.工序 磨36端面,保证390 -0.3；磨 25+0.023 0端面,保证720 -0.12；磨四个侧面.工序 检验工艺路线方案三:工序 备料.工序 模锻,锻出压力槽.工序 正火.工序 粗车36+0.03 0端面,钻25+0.023

9、 0至23,镗36孔至36+0.03 0,孔深390 -0.8,切内槽370.13,孔口倒角145；掉头车底面,高度留加工余量15 .工序 铣四方1250 -0.61250 -0.6,去毛刺； 铣四侧压刀槽,保证尺寸24,C面留加工余量0.20.3；精铣C面至尺寸18；倒角145,8条边.工序 车25+0.023 0 端面,留加工余量0.30.4 ,车环型槽,镗孔至尺寸,倒角1.545.工序 钻、铰4-15+0.010 0 孔至尺寸； 钻9-M12-6H小径至10 (8个)； 钻、 铰10+0.030 0至尺寸,扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角145；攻M12-6H螺纹.工序 热处理,C表

10、面淬火HRC4045.工序 磨36端面,保证390 -0.3mm；磨 25+0.023 0mm端面,保证720 -0.12mm；磨四个侧面.工序 检验.工艺方案的比较与分析: 比较可知，“工艺路线方案一”比较合理。镗36孔时粗加工、精加工序合并，将36孔加工得很精确，这是工艺上的需要。以36 孔为精基准，在一次安装下加工出来孔与端面保证了位置度。25+0.023 0 端面技术要求较高，粗、精加工不能在同一台机床上完成。(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图：钢质模锻件的机械加工余量按JB3834-85和JB3835-85确定。确定时，根

11、据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数,由工艺手册中的表2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量)。孔的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值为单边余量值。本零件“方刀架”材料为45钢,硬度为207241HBS,毛坯重量估算约为7kg,生产类型为中批量生产,采用在锻锤上合模模锻毛坯,锻件材质系数为M 1(表2.2-11)。(1) 25端面、36端面毛坯余量：加工表面形状比较简单，由工艺设计中表2.2-10得锻件形状复杂系数为S 1；由锻件重量为7、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1、由材质系数为M 1、长

12、度方向尺寸72,查工艺手册表2.2-25得单边余量为Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得长度方向公差为+1.5 -0.7,则长度方向毛坯尺寸为77+1.5 -0.7。(2)四个侧面(125125)毛坯余量:由毛坯重为7、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、材质系数为M 1、长度方向尺寸125,查工艺手册表2.2-25得单边余量为Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得长度方向公差 +1.9 -0.9,则长度方向毛坯尺寸为130 +1.9 -0.9。 (3) 四侧压刀槽毛坯余量:36孔端面侧压刀槽毛坯余量:由毛坯重为7、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、

13、材质系数为M 1、长度方向尺寸24,查工艺手册表2.2-25得单边余量为Z=22.5,取Z=2.2即可。另查表2.2-13得长度方向公差+1.4 -0.6,则长度方向毛坯尺寸为26.2+1.4 -0.6。 25孔端面侧压刀槽毛坯余量:同理：由F 1、S 1 、M 1、长度方向尺寸18,查工艺手册表2.2-25得单边余量为Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得长度方向公差+1.4 -0.6,则长度方向毛坯尺寸为20.5+1.4 -0.6。(4). 25孔、25孔、9-M12-6H螺纹孔、4X15孔、85环型槽均为实心,未冲出孔.最后,设计、绘制的方刀架的锻件毛坯图如下图所示。2.确

14、定工序余量,工序尺寸及其公差确定工序(或工步)尺寸的一般方法是,由加工表面的最后工序(或工步)往前推算,最后工序(或工步)的工序(或工步)尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时,同一表面多次加工的工序(或工步)尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。当基准不重合时, 工序(或工步)尺寸应用工艺尺寸链解算。前面根据有关资料已查出本零件各加工表面的加工总余量，应将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。 本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线)已在前面根据有关资料已确定。本零件的各加工表面的各工序(或工步)的加工余量除粗加工工艺(或工步)加工余量之外,其余

15、工序(或工步)加工余量可根据工艺手册表.3-9、表2.3-12、表2.3-20、表2.3-21等确定,粗加工工序(或工步)加工余量不是由表中查出确定,而为加工总余量(毛坯余量)减去其余(后续)工序(或工步)各加工余量之和。 本零件各加工表面的工序(或工步)的经济精度,表面粗糙度的确定,除最后工序(或工步)是按零件图样要求确定外,其余工序(或工步)主要是根据工艺手册表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-9表1.4-23等来确定公差等级(即IT)和表面粗糙度。公差等级确定后,查工艺手册表1.4-24得出公差值,然后按 “入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面(除内外圆倒角处)

16、的工艺路线、工序(或工步)余量, 工序(或工步)尺寸及公差表面粗糙度如下表所示(未注单位：)加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（微米） 公差等级公差值25+0.023 0孔精镗2Z=0.225IT7IT80.02325+0.023 0Ra3.2粗镗2Z=1.824.8IT90.05224.8+0.052 0Ra6.3钻孔2Z=2323IT100.08423+0.084 0Ra12.5毛坯实心36+0.03 0孔精镗2Z=0.336IT7IT80.0336+0.03 0Ra3.2粗镗2Z=12.735.7I

17、T90.06235.7+0.062 0Ra6.3钻孔2Z=2323IT100.08423+0.084 0Ra12.5毛坯实心25+0.023 0孔端面磨削Z=0.472IT100.12720 -0.12Ra0.8半精车Z=172.4IT110.1972.40 -0.19Ra6.3粗车Z=1.173.4IT120.3073.40 -0.3Ra12.5毛坯Z=2.574.5+1.5 -0.774.5+1.5 -0.736+0.03 0端面磨削Z=0.472IT100.12720 -0.12Ra0.8粗车Z=2.172.4IT110.1972.40 -0.19Ra12.5毛坯Z=2.574.5+1.

18、5 -0.774.5+1.5 -0.7切内槽370.1车削2Z=0.337IT11IT120.2370.1Ra6.3镗孔2Z=13.736.7IT130.3936.70 -0.39Ra3.2钻孔2Z=2323IT140.62230 -0.62Ra12.5毛坯实心4个侧面磨削2Z=0.8125IT12IT130.61250 -0.6Ra0.8铣削 2Z=4.2125.8IT141125.80 -1Ra6.3毛坯2Z=5130+1.3 -0.7130+1.3 -0.74侧压刀槽（24侧）铣削Z=2.224 Ra12.5毛坯Z=2.226.24侧压刀槽（18侧）精铣Z=0.318Ra6.3粗铣Z=2

19、.218.3Ra12.5毛坯Z=2.54-15+0.010 0 孔铰孔2Z=0.215IT7IT80.01915+0.019 0Ra3.2钻孔2Z=14.814.8IT90.04314.8+0.043 0Ra12.5毛坯实心8-M12-6H螺纹孔攻螺纹M12M12 Ra3.2 扩孔2Z=0.91111Ra6.3钻孔2Z=10.110.110.1Ra12.5毛坯 实心1-M12-6H螺纹孔攻螺纹M12M12Ra3.2铰孔2Z=110IT8IT90.0310+0.03 0Ra3.2钻孔2Z=99IT100.079+0.07 0Ra12.5毛坯实心环型槽车削2Z=22Ra6.3毛坯实心（五）确定切削

20、用量及基本工时（机动时间）：在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量背吃刀量 sp、进给量f及切削速度v c。确定方法是先确定切削深度（由工序或工步余量确定切削深度精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除，在中等功率机床上一次走刀 p可达810）和进给量（按本工序或公步加工表面粗糙度确定进给量，对粗加工工序或工步， 按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度），再确定切削速度。可用查表法或计算法得出切削速度v c ,用公式（1.1-10）换算出查表或计算法所得的转速n c ,根据n c在选择的机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n 机作为实际的转

21、速,用公式（1.1-10）再换算出实际的切削速度V机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 V机、实际进给量f 机和背吃刀量 sp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。1.工序切削用量及其基本尺寸的确定：（1）加工条件：工件材料：45钢正火， b =600MPa，硬度为207241HBS。加工要求：粗车36端面，钻25孔至23，镗36孔至36+0.03 0，孔深390 -0.8，切内槽370.13，孔口倒角145;调头车底面。机床为C620-1卧式车床，工件装夹在车床专用夹具上。（2）切削用量及基本工时： 粗车36端面：1）选择刀具选择端面车刀（焊接式可转

22、位车刀）。车床中心高200，按切削手册表1.1选刀杆尺寸为1625（宽高），刀片厚度为4.5；粗车毛坯（45钢锻件），选择YT5硬件合金刀具材料；选择刀具几何形状：前刀面形状为卷屑槽倒棱形，0=10，0=8，K=90，K=10，s=0，=0.5。2）确定切削用量：（切削用量的确定全部采用查表法）a背吃刀量a sp的确定：已知端面单边余量为2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的确定：由切削手册表1.4，加工材料为45钢，车刀BH=1625，a sp3，工件尺寸为125时：f=0.60.9/r，修正系数k=0.8（有冲击加工），f=0.50.72/r，参看切削手册表1.30，横向进给量取f

23、=0.52mm/r。c选择车刀磨钝标准及耐用度：由切削手册表1.9，取车刀后面最大磨损量为1，焊接车刀耐用度T=60min。d确定切削速度V c：由切削手册表1.10，当用YT5硬质合金端面刀横车加工 b =560620MPa钢料，a sp3，f0.54/r时，V c=138m/min。由切削手册表1.28，V c的修正系数为：KTV=1.15，KMV=1.0，KSV=0.8，Ktv=0.65，Kkv=1.24，Kkrv=0.81，故VC查=1381.1510.80.651.240.81=82.9m/minN查=1000VC查/d=100082.9/（72）=336.498r/min按C620

24、-1车床的转速选择与337r/min相近的机床转速为：n机=305r/min。实际的切削速度为：VC机= m/mine校验机床功率：车削时的功率PC采用查表法。由切削手册表1.24，当 b =600Mpa、HBS=207241，a sp3.4，f0.6/r，VC86m/min时，PC=2.4kw。由切削手册表1.29-2，切削功率修正系数为：KKrPC=0.5，KKrF=0.89，KroPC=KroFC=1.0。实际切削时功率为：PC实=2.40.50.891=1.07kw。由切削手册表1.30，当n机=305r/min时，车床主轴允许功率PE=5.9kw，因PC实PE，故所选择的切削用量可在

25、C620-1车床上进行。f校验车床进给机构强度：车削时的进给力Ff由切削手册表1.21查出：当 b =600MPa，a sp=2.1，f0.53/r，VC100m/min时，Ff=630N，由于实际车削过程使用条件的改变，由切削手册表1.29-2，进给力修正系数为：KroFf=1.0，KkrFf=1.17，KsFf=1.0，故实际进给力为：Ff实=6301.01.171.0=737.1N。由C620-1车床说明书，进给机构的进给力Fmex=5100N（横走刀），Ff实Fmex，故所选择的f机=0.52/r可用。最后确定的切削用量为：asp =2.1（一次走刀），f机=0.52/r，n机=305

26、r/min，VC机=69m/min。3）计算基本工时：按工艺手册表6.2-1公式：，。钻25孔选择刀具：选择23高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.1-6）f机=0.4/r（见切削手册表2.7、工艺手册表4.2-3）VC查=14m/min（见切削手册表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）。n查=1000VC查/（D）=100014/（23）=194 r/min。按机床选取n机=183r/min（工艺手册表4.2-2）实际切削速度：VC机=基本工时：（按工艺手册表6.2-5公式计算）粗镗36孔至35.7选择陶瓷镗刀，单边余量Z=6.35，一次镗去全部余量， a sp =6.35，进给量f=

27、0.4/r。根据有关手册，确定车床切削速度Vc=200m/min，则 n=1000Vc/（d）=1000200/（35）=1819r/min。由C620车床说明书，得实际使用的切削用量为：f机=0.4/r，Vc机=132m/min,n机=1200r/min。基本工时：l=39，l1= a sp /tgkr+5=6.35/tg45+5=11.35t=0.12min精镗孔至选择YT30镗刀，由于精镗与粗镗在同用一机床上加工，故切削用量（不包括a sp）及工时均与粗镗相同，a sp=0.15， f机=0.1/r。n机=884r/min，VC机=100m/min，t=0.52min。切内槽370.13

28、 选用刀具：偏头端面车刀（刀杆1625）切削用量：单边余量=1.5，一次走刀切去全部余量，a sp=01.5 f=0.40.5,V c=156m/min. n查=1000Vc/(d)=100156/(37)=1342r/min. 取f机=0.4/r, n机=1200r/min。 基本工时： t=l/(n 机f)=3/(12000.4)=0.006min 实际切削速度：VC实=1200d/1000=136m/min.孔口倒角 选择刀具：45弯头外圆车刀,刀杆尺寸为16X25,YT15硬质合金刀片,刀片厚度4.5, 前角 0=12,后角 0=8,主偏角K r=45,副偏角K r=45,刃倾角 s=0,刀尖圆弧半径r=0.8。确定背吃刀量 sp=1,一次走刀切完.确定进给量:根据工艺手册表1.