机械制造工艺学课程设计中罗拉过桥摇臂（右）零件的机械加工工艺规程

目 录机械制造工艺学课程设计任务书. 序 言.11 零件分析.2 1.1 零件的生产类型及生产纲领.21.2 零件的作用 .21.3 零件的工艺分析.22 铸造工艺方案设计.32.1 确定毛坯的成形方法.32.2 确定铸造工艺方案.32.3 确定工艺参数.33 机械加工工艺规程设计4 3.1 基面的选择.4 3.2 确定机械加工余量及工序尺寸.53.3 确定切削用量及基本工时.8 4 夹具选用.20 5 总结.21 参考文献.22 I 机械制造工艺学课程设计任务书设计题目： 设计“中罗拉过桥摇臂（右）”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求： 1.未注明铸造圆角R5 2.去毛刺锐边3.材料HT200设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（8张） 6.课程设计说明书（1份） 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械制造技术基础和机械制造工艺学等课程之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学课程学习中占有重要的地位。这次的课程对于我来说，可以让我的理论运用到实际，让我懂得怎样去查手册，这是一次很重要的实践，让我积累经验，可以更好的去适应以后的工作。此次课程设计，需要我们运用各种工具才能完成的，我们需要通过画图软件来完成零件图、毛坯图、工序卡片和工艺过程综合卡片等。还有就是我们可以更好的运用各种工艺手册来查出所需要的，有助于扩展我们的知识面，总而言之，通过这次的课程设计，可以使我们所学到的知识得到充分运用，更好的提高我们的解决问题的能力和思考得更全面。本设计的内容是制订中罗拉过桥摇臂加工工艺规程。通过分析中罗拉过桥摇臂从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对中罗拉过桥摇臂零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。1 零件分析1.1 零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于中罗拉过桥摇臂轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。1.2 零件的作用本次课程设计题目给定的零件是中罗拉过桥摇臂，是纺织中驱动罗拉完成卷取工作的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。它可以通过传动力的作用获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。1.3 零件的工艺分析该零件主要加工面有平面、圆端面和螺纹孔，是一个形状比较简单的零件，可通镗、铣以、钻及攻螺纹来获得。加工参数如下： 镗的42mm的孔D铣A端面至尺寸15mm镗78mm的孔C铣B端面尺寸20mm铣68mm的E、F端面尺寸在E端面下面25mm处攻螺纹M10 x1在E、F端面攻螺纹2面-M6钻深16攻深12均布根据以上的分析可知，可以先加工内孔面，然后借助内孔面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。2 铸造工艺方案设计2.1 确定毛坯的成形方法中罗拉过桥摇臂是一种常用的传动件，材料为HT200，要求具有一定的强度。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的是扭矩。并且该零件为大批生产，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。2.2 确定铸造工艺方案2.2.1 铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用HT200为材料，铸件的表面精度要求不很高，并且为大批量生产，由选用砂型铸造。2.2.2 造型的选择因铸件制造批量为大批生产由，故选用砂型机器造型。2.2.3 分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，本零件选择最大的截面作为分型面。这样有利于铸件的取出。2.3 确定铸造工艺参数2.3.1 不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于25mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。2.3.2 铸造圆角的确定为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R =2mm4mm圆滑过渡。3 机械加工工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择 为了保证其他面相对于68mm的孔有一定的位置关系，可以以68mm的外表面为基准，镗42mm的孔和加工其他的端面。3.1.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。3.1.3 制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。工艺路线方案一：工序I：铸造；工序II：热处理；工序III：粗铣尺寸为15mm的上端面A，并进行半精铣；工序IV：粗铣外圆68mm的下端面E，并进行半精铣；工序V：粗铣尺寸为20mm的下端面B，并进行半精铣工序VI：粗铣外圆68mm的上端面F，并进行半精铣；工序VII：粗、精镗42mm的孔D，并倒角145； 工序VIII：粗、精镗78mm的孔C；工序IX：攻螺纹M10，通孔；工序X：攻螺纹M6；并倒角;工序XI：去毛刺；工序XII：检查。图3-1 毛坯图工艺路线方案二：工序I：铸造；工序II：热处理；工序III：粗、精镗42mm的孔D并倒角145；工序IV：尺寸为15mm的上端面A，并进行半精铣； 工序V：粗、精镗78mm的孔C，并进行倒角145;工序VI：粗铣尺寸为20mm的下端面B，并进行半精铣;工序VII：粗铣外圆68mm的下端面E，并进行半精铣； 工序VIII：粗铣外圆68mm的上端面F，并进行半精铣；工序IX：攻螺纹M10，通孔；工序X：攻螺纹M6；并倒角;工序XI：去毛刺；工序XII：检查。3.1.4 工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一把孔加工放在后面。方案二将孔加工放在后面，经过比较，应先加工表面，再加工孔，所以选择方案一。3.2 确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：3.2.1 铣端面A至尺寸为15mm根据端面的精度要求，查表3.2-25，得可用粗铣和半精铣达到要求精度，确定工序尺寸，余量为单侧余量分别为1mm、0.7mm，查可得如下具体工序尺寸如表3-1。表3-1工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/半精铣1 H9Ra3.215粗 铣0.7H11Ra6.315.7毛 坯CT9Ra2516.73.2.2 铣外圆68mm的下端面E至尺寸为24mm根据端面的精度要求，查表3.2-25，得可用粗铣和半精铣达到要求精度，确定工序尺寸，余量分别为1.5mm、1mm；具体工序尺寸如表3-2。表3-2 工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/半精铣1H10Ra3.224粗铣1.5H11Ra6.325毛 坯CT9Ra2526.53.2.3 铣外圆68mm的下端面F至尺寸82mm根根据端面的精度要求，查表3.2-25，得可用粗铣和半精铣达到要求精度，确定工序尺寸，余量分别为1.5mm、1mm；具体工序尺寸如表3-3。表3-3工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/半精铣1H10Ra3.282粗铣1.5H11Ra6.383毛 坯CT9Ra2584.53.2.4 铣端面B至尺寸为20mm根据端面的精度要求，查表3.2-25，得可用粗铣达到要求精度，确定工序尺寸，余量分别为1mm、0.7mm，具体工序尺寸如表3-4。表3-4工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/半精铣0.7H9Ra3.220铣1H11Ra6.320.7毛 坯CT9Ra2521.73.2.5 粗、精镗42mm孔根据孔的精度要求，查表3.2-13，可达到要求精度，确定工序尺寸，余量分别为0.3mm和0.1mm，具体工序尺寸如表3-5。表3-5工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/精镗0.05H8Ra1.642粗镗0.15H12Ra6.341.9毛 坯 CT9Ra2541.63.2.6 粗、精镗78mm的孔根据孔的精度要求，查表3.2-13，即可达到要求精度，确定工序尺寸，余量尺寸分别为2mm和0.4mm，具体工序尺寸如表3-6。表3-6工序尺寸表工 序名 称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间尺寸公差/mm经济精度/表面粗糙度/精镗0.2H10Ra3.278粗镗1H12Ra6.377.6毛 坯CT9Ra2575.63.2.7 攻M10螺纹3.2.8 攻M6螺纹及倒角1X453.3 确定切削用量及基本工时3.3.1 粗铣和半精铣端面A至尺寸15mm （1）选择刀具和机床机床选择立式升降铣床X5032A车床，功率为7.5kw，选择YG8硬质合金面铣刀。 （2）试确定铣削用量 1）铣刀直径：根据表2.1-32及硬质合金端铣刀具标准GB/T 5342-1985 选择铣刀直径d=125mm，齿数Z=6 2）铣削用量 背吃刀量：由于加工余量为1mm，故可在一次走刀内切完，取=1mm。 确定每齿进给量：根据表2.1-73，得每齿进给量=0.200.29mm/齿，采用对称铣削，取=0.2mm。 确定铣削速度V及铣削功率根据表2.1-75，表2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为2mm，刀具寿命T=180min。根据给定条件，查表2.1-81，得=64（m/min），=1.59（kw）根据表2.1-79查出修正系数：=0.88，=1.11，（表2.1-79第2项）=0.8，（表2.1-79第3项）=1.02，=0.93，（表2.1-79第7项，由得）则考虑修正系数后的铣削速度 （3-1）计算出刀具转速及进给量 （3-2） （3-3）根据X5032A型立式铣床说明书取=150,这时,=59m/min, 3）校验机床功率: （3-4） 此外,铣削功率还需要就实际铣削速度与标准铣削速度的比值进行修正.由表查出的,现实际所选用的铣削速度.因,根据2.1-79,查表得,故实际铣削功率: （3-5）由于机床有效功率: （3-6）其值大于铣削功率,故所选铣削用量可在X5032A型立式铣床上应用.切削工时: （3-7） （其中、通过表5-18得到）半精铣：选X5032A型机床，YG8硬质合金面铣刀，d=125mm，Z=6，=0.7mm故一次走刀，每齿进给量取0.2mm，摩擦极限取2mm，道具寿命T=180min，与粗铣相同，切削工时t=0.57min。3.3.2 粗铣和半精铣外圆68mm的端面E至尺寸为24mm （1）选择刀具和机床机床选择立式升降铣床X5032A车床，功率为7.5kw，选择YG8硬质合金面铣刀。 （2）试确定铣削用量 1）铣刀直径：根据表2.1-32及硬质合金端铣刀具标准GB/T 5342-1985 选择铣刀直径d=125mm，齿数Z=6 2）铣削用量 背吃刀量：由于加工余量为1.5mm，故可在一次走刀内切完，取=1.5mm。 确定每齿进给量：根据表2.1-73，得每齿进给量=0.200.29mm/齿，采用对称铣削，取=0.2mm。 确定铣削速度V及铣削功率根据表2.1-75，表2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为2mm，刀具寿命T=180min。根据给定条件，查表2.1-81，得=64m/min，=1.59kw根据表2.1-79查出修正系数：=0.88，=1.11，（表2.1-79第2项）=0.8，（表2.1-79第3项）=1.02，=0.91，（表2.1-79第7项，由得）则考虑修正系数后的铣削速度 计算出刀具转速及进给量 根据X5032A型立式铣床说明书取=150,这时,=59m/min, 3）校验机床功率: 此外,铣削功率还需要就实际铣削速度与标准铣削速度的比值进行修正.由表查出的,现实际所选用的铣削速度.因,根据2.1-79,查表得,故实际铣削功率: 由于机床有效功率: 其值大于铣削功率,故所选铣削用量可在X5032A型立式铣床上应用.切削工时: （其中、通过中表5-18得到）半精铣：选X5032A型机床，YG8硬质合金面铣刀，d=125mm，Z=6，=1mm故一次走刀，每齿进给量取0.2mm，摩擦极限取2mm，道具寿命T=180min，与粗铣相同，切削工时t=0.61min。3.3.3 粗铣和半精铣端面B至尺寸为20mm （1）选择刀具和机床机床选择立式升降铣床X5032A车床，功率为7.5kw，选择YG8硬质合金面铣刀。 （2）试确定铣削用量 1）铣刀直径：根据表2.1-32及硬质合金端铣刀具标准GB/T 5342-1985 选择铣刀直径d=125mm，齿数Z=6 2）铣削用量 背吃刀量：由于加工余量为1mm，故可在一次走刀内切完，取=1mm。 确定每齿进给量：根据表2.1-73，得每齿进给量=0.200.29mm/齿，采用对称铣削，取=0.2mm。 确定铣削速度V及铣削功率根据表2.1-75，表2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为2mm，刀具寿命T=180min。根据给定条件，查表2.1-81，得=64m/min，=1.59kw根据表2.1-79查出修正系数：=0.88，=1.11，（表2.1-79第2项）=0.8，（表2.1-79第3项）=0.96，=1.27，（表2.1-79第7项，由得）则考虑修正系数后的铣削速度 计算出刀具转速及进给量 根据X5032A型立式铣床说明书取=150,这时,=59m/min, 3）校验机床功率: 此外,铣削功率还需要就实际铣削速度与标准铣削速度的比值进行修正.由表查出的,现实际所选用的铣削速度.因,根据2.1-79,查表得,故实际铣削功率: 由于机床有效功率: 其值大于铣削功率,故所选铣削用量可在X5032A型立式铣床上应用.切削工时: （其中、通过表5-18得到）半精铣：选X5032A型机床，YG8硬质合金面铣刀，d=125mm，Z=6，=0.7mm故一次走刀，每齿进给量取0.2mm，摩擦极限取2mm，道具寿命T=180min，与粗铣相同，切削工时t=0.93min。3.3.4 粗铣和半精铣外圆68mm的端面F至尺寸为82mm （1）选择刀具和机床机床选择立式升降铣床X5032A车床，功率为7.5kw，选择YG8硬质合金面铣刀。 （2）试确定铣削用量 1）铣刀直径：根据表2.1-32及硬质合金端铣刀具标准GB/T 5342-1985 选择铣刀直径d=125mm，齿数Z=6 2）铣削用量 背吃刀量：由于加工余量为1.5mm，故可在一次走刀内切完，取=1.5mm。 确定每齿进给量：根据表2.1-73，得每齿进给量=0.200.29mm/齿，采用对称铣削，取=0.2mm。 确定铣削速度V及铣削功率根据表2.1-75，表2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为2mm，刀具寿命T=180min。根据给定条件，查表2.1-81，得=64m/min，=1.59kw根据表2.1-79查出修正系数：=0.88，=1.11，（表2.1-79第2项）=0.8，（表2.1-79第3项）=1.02，=0.91，（表2.1-79第7项，由得）则考虑修正系数后的铣削速度 计算出刀具转速及进给量 根据X5032A型立式铣床说明书取=150,这时,=59m/min, 3）校验机床功率: 此外,铣削功率还需要就实际铣削速度与标准铣削速度的比值进行修正.由表查出的,现实际所选用的铣削速度.因,根据2.1-79,查表得,故实际铣削功率: 由于机床有效功率: 其值大于铣削功率,故所选铣削用量可在X5032A型立式铣床上应用.切削工时: （其中、通过表5-18得到）半精铣：选X5032A型机床，YG8硬质合金面铣刀，d=125mm，Z=6，=1mm故一次走刀，每齿进给量取0.2mm，摩擦极限取2mm，道具寿命T=180min，与粗铣相同，切削工时t=0.61min。3.3.5 镗42mm的孔D （1）选择刀具和机床 机床选择T7140A金刚镗床，刀具材料选YG3X，金刚镗头号1# 1）粗镗孔至41.85mm，单边余量Z=0.15mm，一次镗去全部余量，=0.15mm，进给量f=0.15mm。 根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为=100mm/min，则 由于T7140A金刚镗床主轴转速为无极调速，故以上转速可以作为加工时的转速。 切削工时： （3-8） （其中、由查得） 2）精镗孔至mm，由于粗镗和精镗孔共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件粗、精镗孔，所以切削用量及工时均与粗镗相同，t=0.74min。3.3.6 镗78mm的孔C： （1）选择刀具和机床机床选择T7140A金刚镗床，由查得，刀具材料选YG3X,刀杆为金刚镗头号1#。 1） 粗镗孔到77.85mm，单边余量Z=1mm，5次镗去所有余量，进给量f=0.15mm/r。根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度=100m/min，则 由于T7140A金刚镗床主轴转速为无极调速，故以上转速可以作为加工切削工时的转速。切削工时： （其中、由查得） 2）精镗孔至78mm，由于粗镗与精镗孔公用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件粗、精镗孔，所以切削用量及工时均与粗镗相同，f=0.15mm/r，=100m/min，t=0.55min。3.3.7 攻螺纹M6 1）钻螺纹底孔9mm根据表2.7可得 （3-9）根据表2.15可得=15.5m/min， 按机床取表2.35，所以。切削工时： （3-11） （其中、可由查得）。 2）攻螺纹M10 x1 根据表7.2-13查得=11m/min，所以， 按机床选取由表2.35查得则=14.45m/min。 切削工时： （3-12） （根据表2.5-19可得）3.3.7 攻螺纹2面4-M6 1）钻螺纹底孔2面4-M6钻深16均布，并倒角根据表2.7可得： 根据表2.15可得=17.87m/min，所以 按机床取=1000r/min，根据表2.35所以=15.71m/min。切削工时： （根据表3.5-1得），倒角取n=1000r/min手动进给。 2）攻螺纹2面4-M6攻深12均布 根据表7.2-13查得=10m/min，所以 按机床选取=500r/min，（根据表2.35）则=9.42r/min， 切削工时： （根据表2.5-19） 4 夹具选用 组合夹具是一种零、部件可以多次重复使用的专用夹具。经生产实践表明，与一次性使用的专用夹具相比，它是以组装代替设计和制造，故具有以下特点： (1) 灵活多变、适应范围广，可大大缩短生产准备周期。 (2) 可节省大量人力、物力，减少金属材料的消耗。 (3) 可大大减少存放专用夹具的库房面积，简化了管理工作。 现采用槽系组合夹具，即以槽和键相配合的方式来实现元件间的定位，元件的位置可沿槽的纵向作无级调节，故组装灵活，适用范围广。可选的元件有：方形基础件、垫片、垫板、支承块、定位销、V型块、定位支承块、钻模板、压板、螺栓、螺母等。 组装夹具并经过适当调整以达到加工精度。5 总结 为期两周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺学课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算、以及夹具设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析以及零件图、毛坯图的绘制、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。此次课程设计对我来说受益匪浅，让我体会到了实际解决问题的重要性。在设计过程中，要运用所学的理论知识，要查阅各种资料，尽管有些繁琐，同时也让我意识到自己还有许多还未掌握的知识，这些知识只有在实际设计中才能学会的。总的来说，这次设计，使我们的基本理论知识在实际解决问题中得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！参考文献 1 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