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支架类零件加工工艺设计说明书课程：叉车设计实训班级：机设0911指导老师：蔡海涛 第1组： 组长-陈晶莹，小组成员：金燕燕 高李洪2010年11月04日目录设计任务书序言1、计算生产纲领，确定生产类型2、零件分析 2.1零件的作用 2.2零件的材料及其力学性能 2.3零件的结构工艺分析3、毛坯分析及毛坯尺寸，设计毛坯图 3.1毛坯的选择 3.2毛坯图的设计4、工艺路线拟定 4.1定位基准的选择 4.2加工方法的确定5、加工的安排 5.1工序的安排 5.2工序划分的确定 5.3热处理工序的安排 5.4拟定加工工艺路线 5.5加工路线的确定 5.6加工设备的选择 5.7刀具的选择6、工艺设计 6.1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定6.2专用夹具的选用7、经济技术分析 7.1工时定额的计算与说明7.2经济技术指标的计算与说明8、分析讨论9、参考文献附件一、零件图二、机械加工工艺过程卡 三、机械加工工序卡四、零件检验卡一、已知条件零件名称：气门摇臂轴支座；生产纲领：10000件/年；材料：灰铸铁HT200；铸造：8元/件（包含材料费）；刨削：10元/小时；钻削：10元/小时；铣削：20元/小时；磨削：30元/小时；镗削：40元/小时；钳工：10元/小时；其它：5元/小时；热处理：5元/件次；未注形位公差，按A级（GB1184-80）；未注尺寸公差，按IT12（GB1804-79）。二、要求1 编制气门摇臂轴支座零件加工工艺设计说明书（超过3000字），其中附件： 零件图纸； 铸件毛坯图； 工艺过程卡（P134，图卡独立）； 工序卡（P136，图卡合一）； 检验卡（图卡合一）。2、每组提交1份电子文稿，1份书面文稿，其中图、卡有小组每个成员的签字，以备答辩。3、参考书目：机械制造技术、机械制造技术课程设计、机械制造工艺设计简明手册、机械设计手册（第一分册）、金属机械加工工艺人员手册。三、分组及限制条件l 第1组： 限制条件按原图。l 第2组： 限制条件原图（俯视图中）370.01mm宽度改为400.01mm。l 第3组： 限制条件原图（俯视图中）370.01mm宽度改为450.01mm。l 第4组： 限制条件原图（俯视图中）16mm宽度改为20mm。l 第5组： 限制条件原图（俯视图中）16mm宽度改为22mm。序言 机械制造工艺学课程设计是在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之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 它可以培养我们的工程意识，通过课程设计，结合生产实际，贴近就业岗位，培养我们的分析和解决机械制造工程的实际问题的能力。 它进一步培养了我们的识图，绘图，计算和汇编写技术文件的基本技能。还有掌握工艺规程和工序的编排。 通过课程设计可以强化我们的质量意识，让我们学会协调技术性和经济性的额矛盾。它还使我们 养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。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，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请蔡老师给予指教。1计算生产纲领，确定生产类型:气门摇臂轴支座零件的生产纲领为10000件/年，已知该零件属于轻型机械，查表1-1根据生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。表1-1 生产纲领和生产类型的关系生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型零件（30kg）以上中型零件（430kg）轻型零件（4kg以下）单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产1000500050000零件生产纲领可按下式计算。N=Qn（1+%）（1+%）；式中：N零件的生产纲领（件/台）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中，该零件的数量（件/台）；%零件的备用率；%零件的平均废品率气门摇臂轴支座零件的生产纲领为10000件/年，取废品率和备品率均为1.5% N=100001（1+1.5%）（1+1.5%） =10302.25N取整数则N=10303。2、零件图分析2.1零件的作用题目所给的零件是1105柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座。其中18+0.0270mm（18IT8）孔装摇臂轴，轴上两端各装一进、排气门摇臂。另一16+0.110mm（16IT11）孔内装一减压轴，用于减低汽缸内压力，便于起动柴油机。两孔间距为560.05mm可保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。该零件通过11mm孔用M10螺杆与汽缸盖相连。该零件可以先铸为一体，再进行各种加工工艺来满足各项要求。2.2零件的材料和其力学性能灰铸铁的组织和性能 组织：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 其他性能：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性2.3零件的工艺分析 （1）零件材料：HT200。切削加工性良好，只是脆性材料，产生崩碎切屑加工中有冲击。选择刀具参数时可适当减小前角以强化刀刃即可；刀具材料选择范围较大，高速钢及YG硬质合金均可胜任。（2）组成表面分析：11圆孔及其上下端面，16内孔及其两端面，18内孔及其两端面，3斜孔，倒角，各外圆表面，各外轮廓表面。（3）主要表面分析：16、18孔用于支承零件，为工作面，孔表面粗糙度要求Ra1.6m，11孔底面为安装（支承）面，亦是该零件的主要基准。（4）主要技术要求：16内孔轴心与底面A的平行度保持在0.05mm以内；18内孔轴心与底面A的平行度保持在0.05mm以内；18内孔两端面与顶面B的跳动保持在0.1mm以内。3、毛坯分析3.1毛坯的选择毛坯选用HT200，采用铸造所得。因为采用中批量生产，产量较大，所以要采用精度要求较高，生产率要求也较高的制造方法。毛坯尽量少切削，以减少机械加工，来降低成本3.2毛坯图的设计毛坯（铸件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册金属机械加工工艺人员手册得知各余量,从而可得毛坯余量3.3确定机械加工余量铸件加工的余量根据GB/T11351-89确定。铸件加工余量（ 代号“MA”）分为A、B、C、D、E、F、G、H和J9个等级。加工余量的数值见【2】表2.2-4，成批、大量生产的铸件加工余量等级按【2】表2.2-5选取。表面余量值为单面余量。 根据【2】表2.2-3成批和大量生产铸件的尺寸公差等级铸造方法为砂型手工造型，灰铸铁公差等级CT为11-13级，根据【2】表2.2-5成批和大量生产铸件的尺寸公差等级砂型手工造型，灰铸铁尺寸公差等级CT为11-13级加工余量为MA-H根据以上所查再查【2】表2.2-4铸件机械加工余量查表取CT12级则加工余量数值为3.5mm-5.0mm取4.0mm3.4确定毛坯尺寸铸件的两个端面加工余量各为4mm 加工孔的两个端面个为4mm。3.5设计毛坯图（确定毛坯尺寸公差）门架摇臂轴支座毛坯（铸件）尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸3944737445164243.6确定圆角半径对于砂型及硬型铸件一般统一用R3或R5，对压铸件用R1或R2。由于是砂型铸件所以取R3。量4工艺规程的设计4.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，根据零件材料、形状、尺寸、批量大小等因素，选择砂型铸件。4.2 基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择底面A是零件的主要设计基准，也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。（2）精基准的选择根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准,当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。4.3选择零件表面加工方法加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法加工余量上端的端面Ra12.5IT12铣下端的端面Ra6.3IT12铣11孔Ra12.5IT12钻削大孔端面Ra3.2IT7铣小孔端面Ra3.2IT7铣18孔Ra1.6IT7钻-镗-铰16-17.9-1816孔Ra1.6IT7钻-镗-铰14-15.9-16倒角Ra12.5IT12镗3孔Ra12.5IT12钻5、加工顺序的安排 5.1工序的安排5.1.1、加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为铣，钻，镗，铰。 5.1.2、先钻后镗再铰即在加工孔的时候，先镗提高孔的精度，留少的余量为铰，减少加工的时间，提高加工的效率。5.2工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是大量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺及锐边，倒角，检验等。5.3、热处理工序的安排 热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件材料为灰铸铁，在加工过程中，由于留有较大余量，所以不需要预备热消除零件的内应力，在毛坯铸造之后。进行时效处理，使其的硬度达到HBS190-200.5.4制定工艺路线根据各表面加工方法确定工艺路线为：毛坯预先热处理铣削上端面铣削下端面钻削(定位孔)铣削大、小孔一侧钻削16、14通孔镗大孔铰大孔、镗大孔倒角镗小孔铰小孔、镗小孔倒角铣削大、小孔另一侧镗大、小孔倒角钻削3孔钳工检验具体工序如下工序号工序内容工序内容05备坯手工砂型铸造，清沙，检验10退火时效处理，硬度达到HBS190-220 15铣1用平口钳夹住下端，铣上端面，保证长度尺寸为4320铣2调头加工用平口钳夹住上端，铣下端面，保证长度尺寸为3925钻1用专用工具夹住，钻11孔30铣3用专用工具夹住，铣28端面，长度尺寸保持41，铣26端面，长度尺寸保持2035钻2用专用工具夹住，钻大孔16，钻小孔1440镗1用专用工具夹住，镗大孔尺寸至17.945铰1绞大孔尺寸至18，镗大孔倒角14550镗2用专用工具夹住，镗小孔尺寸至15.9，55铰2铰小孔尺寸至16，镗小孔倒角14560铣4用专用工具夹住，调头铣端面，大孔端面长度尺寸保持37，小孔端面长度尺寸保持1665镗3用专用工具夹住，镗大、小孔倒角14570钻3用专用工具夹住，钻3的孔75钳工去毛刺，锐边倒钝80检验检验成品5.5加工路线的确定确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：1、 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度2、 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率3、 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量5.6、加工设备的选择工序15，20，30，60采用X5012，铣床的参数如下：主轴端面至工作台面距离（mm）0250； 主轴中心线至床身垂直导轨面距离（mm）150； 主轴孔径（mm）14； 主轴转速（r/min）1302720； 工作台面积（长x宽）（mm）500 x125； 工作台最大行程：（mm）纵向250，横向100，升降250； 工作台进给量：（mm/min）手动； 工作台T型槽：槽数3，宽度12，槽距35： 主电动机功率（kw）1.5 工序25，70采用钻床Z518,钻床的参数如下：最大钻孔直径（mm）18; 主轴中心至导轨面距离（mm）2200；主轴端面至工作台面的距离（mm）25-600; 主轴最行程（mm）145； 主轴孔莫氏锥度2号； 主轴转速（r/min）330-3040; 进给量（mm/r）0.2； 工作台行程（mm）375; 工作台工作面积（mm）350 x350; 主电动机功率（kw）1 工序40，50，65采用T616，卧式铣镗床的参数如下：最大加工孔径：（mm）镗孔（用镗杆）240，（用平旋盘）350，钻孔50； 用平旋盘最大加工外径（mm）350; 用平旋盘最大加工端面（mm）400； 主轴直径（mm）63; 主轴孔锥度：莫氏4号； 主轴最大行程（mm）560; 主轴中心线至工作台面距离（mm）0-710; 主轴转速（r/min）13-1160; 主轴进给量（mm/r）0.026-4.5; 主轴最大扭矩(Nm)392.4; 主轴箱最大升降行程（mm）710; 主轴箱进给量与主轴进给量相同； 工作台面尺寸（mm）900 x700; 工作台T型槽：数目5，宽度22，中心距120； 工作台最大行程：（mm）纵向900 横向750； 平旋盘T型槽：数目2，宽度12，中心距265； 刀架沿平旋盘移动行程（mm）135; 平旋盘刀架T型槽：数目2，宽度12，中心距112； 平旋盘转速（r/min）13-134; 主电动机功率（kw）45.7、刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为灰铸铁，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工灰铸铁这种材料时采用硬质合金的刀具。 铣端面：端面铣刀，刀具号01. 铣孔端面：端面铣刀，刀具号02. 钻11孔：11麻花钻，刀具号03. 钻16孔：16麻花钻，刀具号04. 钻14孔：14麻花钻，刀具号05. 镗孔：通孔镗刀，刀具号06. 倒角：45镗刀，刀具号07. 钻3孔：3麻花钻，刀具号08综上可做一刀具表如下：加工表面刀具号刀具名称刀具参数刀片型号刀具型号铣端面T01端面铣刀铣孔端面T02端面铣刀钻11孔T0311麻花钻钻16孔T04 16麻花钻钻14孔T0514麻花钻镗孔T06通孔镗刀倒角T0745镗刀钻3孔T083麻花钻6、工艺设计6.1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法加工余量上端的端面Ra12.5IT12铣下端的端面Ra6.3IT12铣11孔Ra12.5IT12钻削大孔端面Ra3.2IT7铣小孔端面Ra3.2IT7铣18孔Ra1.6IT7钻-镗-铰16-17.9-1816孔Ra1.6IT7钻-镗-铰14-15.9-16倒角Ra12.5IT12镗3孔Ra12.5IT12钻6.2夹具的选择平口钳，专用夹具，钻床专用夹具，台虎钳7、 零件加工工时定额与经济技术分析7.1工时定额的计算铣1：铣上端面需要0.0146h/件，总共150.42h；辅助时间为每件0.67h/件，总共686.86h铣2：铣下端面需要0.14h/件，总共144.24h；辅助时间为每件0.67h/件，总共686.86h钻1：钻11孔需要0.032h/件，总共33.3h；辅助时间为每件0.05h/件，总共515.15h铣3 铣端面需要0.023h/件，总共240.4h；辅助时间为0.05h/件，总共515.15h钻2：钻16孔需要0.0161h/件，总共166.56h；钻14孔需要0.009h/件，总共94.4h，辅助时间为0.05h/件，总共515.15h镗1：镗大孔需要0.0479h/件，总共493.6h；辅助时间总共171.7h铰1：铰大孔需要0.0187h/件，总共193.3h；镗倒角需要0.00138h/件，总共14.2h；辅助时间总共150h镗2：镗小孔需要0.027h/件，总共279h；辅助时间总共171.7h铰2：铰小孔0.0118h/件，总共121.8h；镗倒角需要0.00138h/件，总共14.2h；辅助时间总共150h铣4：铣端面需要0.023h/件，总共240.4h；辅助时间总共171.65h镗3：镗倒角需要0.00138h/件，总共14.2h；辅助时间总共171.65h钻3：钻镗3需要0.0018h/件，总共19.5h；辅助时间171.7h钳工：去毛刺锐边倒钝需要0.017h/件，总共171h铣1总共工时为：837.28h；铣2总共工时为：831.1h；钻1总共工时为：548.45h；铣3总共工时为：755.15h；钻2总共工时为：776.11h；镗1总共工时为：665.3h；铰1总共工时为：357.5h；镗2总共工时为：450.7h；铰2总共工时为：286h；铣4总共工时为：412.05h；镗3总共工时为：185.85h；钻3总共工时为：191.2h；钳工总共工时为：171h；7.2经济技术指标的计算与说明为降低成本，同时提高加工效率采用铸件最为经济.公差取经济公差。8、讨论备坯：810303=82424元热处理：510303=51515元铣1：20837.28=16745.6元铣2：20831.1=16622元钻1：10548.45=5484.5元铣3：20755.15=15103元钻2：10776.11=7761.1元镗1：40665.3=26612元铰1：5357.5=1787.5元镗2：40450.7=18028元铰2：5286=1430元铣4：20412.05=8241元镗3：40185.85=7434元钻3：10191.2=1912元钳工：10171=1710元总共价格：260809.7元每件价格：25.5081元9、参考文献1金属机械加工工艺人员手册 赵如福编 上海科技出版社 2机械制造工艺简明手册 李益民主编 哈尔滨工业出版社3机械制造技术课程设计 吴雄彪主编 浙江大学出版社 4机械制造技术 王道宏主编 浙江大学出版社 5机械设计手册（上册） 化学工业出版社 6机械设计手册（软件版） 7互换性与测量技术 郑建中主编 浙江大学出版社 8机械工程材料 许德珠 附件一、零件图二、机械加工工艺过程卡 三、机械加工工序卡四、零件检验卡
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