前横架加工工艺规程课程设计.doc

中北大学课程设计说明书 目录引言.2前横架加工工艺.21、零件的分析.22、毛坯的确定 .23、选择加工方法，制定加工路线.44、工序夹具使用说明.16总结.17参考文献.1820引言 机械制造工程原理课程设计实在学完了机械制造工程原理和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工程原理中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺及未来从事的工作打下了良好的基础。前横架加工工艺1、零件的分析1.1、产品图纸分析 通过对该零件零件图的观察分析可知该零件属于箱体台阶类零件。图纸上主要要求上表面不允许有凸块等缺陷、下表面要求粗糙度为Ra=25，四个螺纹孔相对于下表面具有0.5的位置度，未注倒角R35，未注孔口倒角145。主要工作部分为前横架上表面、五个螺纹孔、25锪平面，在设计时应重点予以保证。1.2、前横架的工艺分析 零件材料为灰铸铁HT200。该材料强度不高，但其耐磨性、耐热性及减震性很好，适用于承受较小应力，要求耐磨、减震的零件。该零件下表面需要进行铣削加工，表面粗糙度Ra=25。由于要保证M12螺纹孔与上表面的尺寸以及该孔的位置度误差，所以上表面不易加工，故不进行加工。其余4个M12的螺纹孔加工也很容易。所以该零件的工艺性较好。2、毛坯的确定2.1、零件的生产类型 零件的生产纲领为 N=Qn(1+a+b) 其中，产品的年产量Q=600台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/台，每天单班生产。a为备品率5%，b为废品率1%。所以生产纲领为636。 查参考文献1附表2可知生产纲领为中批生产。2.2、前横架的毛坯及制造形式 由零件图知该零件材料为HT200，查阅网上软件测算质量约为1.5kg。考虑到该材料的力学性能，在工作中所受冲击不大、轮廓尺寸不大、零件结构比较简单、选用中批生产，故选用木模手工砂型铸件毛坯。2.2.1、公差等级参见参考文献1附表3。查此表可得铸件尺寸公差等级为CT-1113，取CT-12。2.2.2确定机械加工余量查阅参考文献1附表3可知，该铸件加工余量等级G。再查阅参考文献1附表4可知，铸件机械加工余量为4mm。查参考文献1附表6可知，铣削底面加工余量为1.0mm。2.2.3、确定毛坯尺寸 分析本零件，结合上面得到的加工余量可知，毛坯在加工方向的尺寸为22+1=23mm。其余表面不用加工，所以不留余量。2.2.4、设计毛坯图由零件图可知，图中除了标注的圆角R10之外，所有未注的圆角均为R3，所以毛坯图如下。图13、选择加工方法，制定工艺路线3.1、定位基准的的选择精基准：本零件需加工下表面，保证厚度尺寸22mm，上表面是设计基准。为了避免基准不重合误差，应选择上表面为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。同时M12的四个螺纹孔也在上表面上，可以保证位置度。粗基准：根据前横架的技术要求和装配要求，粗基准面为毛坯的未加工表面。铸件表面不允许有凸起，为保证后续加工。3.2、零件表面加工方法的选择本零件需加工下表面，锪平面，钻孔，攻螺纹。平面加工时考虑到平面加工的经济精度，查参考文献1附表7可知粗铣精度等级为IT-1114，半精铣精度等级为IT-1113，精铣精度等级为IT10。由上可知铣削加工经济精度能达到要求。（1） 下表面，由于本零件的形状不适合进行车削加工，所以加工下表面时选择铣削加工（2） 10.8的孔，选用摇臂钻床进行加工，并用12mm的丝锥攻螺纹。3.3、制订工艺路线方案一、根据先面后孔的原则，本零件先进行先表面的铣削，接着加工凸耳，最后进行钻孔和攻螺纹。表一工序号工 种工作内容说 明10铸造手工木模砂型铸造铸件毛坯尺寸：长：247mm 宽：54mm 高：67mm20清砂除去浇冒口，锋边及型砂30热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工40检验检验毛坯50铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床 60锪平面锪25所在平面钻凸耳上：将螺纹孔M12钻到10.8mm，孔口倒角为145工件用专用夹具装夹；摇臂钻床 攻丝凸耳面上：选用M12机用丝锥攻螺纹M1270钻平面上：将螺纹孔4XM12钻到10.8mm，孔口倒角为145工件用专用夹具装夹；摇臂钻床攻丝四个钻孔选用M12机用丝锥攻螺纹M1280钳倒角去毛刺 90检验100入库清洗，涂防锈油方案二先主要后次要，再加以先面后孔原则进行设计，先铣削下表面，在保证位置度时进行钻孔、攻丝。再加工凸耳部分。表二工序号工 种工作内容说 明010铸造手工木模砂型铸造铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高： 020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床060钻平面上：将螺纹孔4XM12钻到10.8mm，孔口倒角为145工件用专用夹具装夹；摇臂钻床攻丝四个钻孔攻螺纹M12选用M12机用丝锥070锪孔钻锪-25平面钻凸耳上：将螺纹孔M12钻到10.8mm，孔口倒角为145工件用专用夹具装夹；摇臂钻床攻丝凸耳面上：攻螺纹M12选用M12机用丝锥080钳倒角去毛刺090检验100入库清洗，涂防锈油综合上述两种方案第二种方案更加符合加工实际要求，加工方便，加工精度以及孔位置度更易保证。下为主要工序内容：工序I：以上表面为定位基准，铣削下表面，保证22mm的尺寸。工序II：以侧面定位。钻10.84的孔。 再用12mm的丝锥攻螺纹。 工序：以上表面定位，钻10.8的孔，孔心距离上表面27mm。并保证位置度误差0.1mm。 锪25的孔，再用12mm的丝锥攻螺纹。工序：倒角去毛刺，检查工件3.4、工序设计3.4.1、选择加工设备与工艺设备（1）选择机床 查参考文献2表3.1可知工序I选用立式铣床。型号为X51工序II ,III选用摇臂钻床，型号Z3025（2）选择夹具工序I选用通用夹具即可工序II，III选用专用夹具。（3） 选择刀具铣刀按参考文献2表4.4可知选择莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为2，直径d=18mm，l=32mm,L=117mm,齿数z=6粗铣留余量1.5mm。查参考文献2表4.3，钻10.8mm孔，选用莫氏10.8麻花钻.查参考文献2表4.6，攻M12螺纹，选用机用丝锥12mm，选用丝锥夹头。（4） 选用量具铣下表面选用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量。由于孔加工选用的是标准的麻花钻与丝锥，故不需用量具进行测量。3.4.2、确定工序尺寸（1） 确定下表面的工序尺寸工序尺寸与加工余量有关，应将毛坯余量分为各个工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸按加工方法的经济精度确定。本零件下表面的加工余量工序尺及表面粗糙度见下表。表三加工表面加工余量工序尺寸表面粗糙度下表面155下表面54Ra25（2） 钻孔工序尺寸先钻孔，后攻螺纹，采用标准麻花钻与标准丝锥。各工序尺寸见下表。表四工序加工余量工序尺寸钻10.8*4孔10.8攻M12*4螺纹M12工序加工余量工序尺寸钻10.8孔10.8锪25的孔25攻M12螺纹M123.5、确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ap，进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap，f，再确定v。3.5.1、工序I切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量 本道工序为粗铣下表面。已知加工材料为HT200.机床为X51铣床。工件安装采用通用夹具。 图21） 确定粗铣下表面，留余量0.5mm的切削用量。所选刀具为莫氏锥柄立铣刀，莫氏锥柄号为3，直径d=28mm，l=45mm,L=147mm,（细）齿数z=6 ，粗铣留余量1.5mm。前角为10，后角为7，刀齿斜角=-10，主刃=50，过渡刃=30，过渡刃宽度=1.5mm。i确定背吃刀量 粗铣单边余量为0.5mm，显然=0.5mmii 确定进给量f 根据表：铣床的功率为4.5kW 细齿铣刀， 确定f=0.12mm/Z 所以f=0.72mm/r。粗铣走刀一次。iii 确定切削速度v和工作台每分钟进给量 根据表中公式计算 式中，m=0.25,z=6, T=90min（表5-149）,d=28mm根据X51型铣床主轴转速表附表9，选择n=125r/min=2.08r/s则实际切削速度v=0.18m/s,工作台每分钟进给量为根据X51型铣床工作台进给量表，选择则实际的每齿进给量校验机床功率。根据参考文献1附表8的计算公式铣削时的功率为，,X51型铣床的功率为4.5KW,故所选切削用量可以采用，确定切削用量为，n=210r/min=2.08r/s，v=0.18m/s（2） 基本时间：根据附表，式中,需要两次走刀Tj1=7.28min本工序时间为T=7.28 min3.5.2、工序II切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量1)钻孔切削用量 本工序为钻孔，倒角，再攻螺纹，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻10.8用机用丝锥12。 图3钻10.8孔选用直柄短麻花钻，材料为高速钢，根据文献24.3，查得：10.8柄麻花钻总长l=95mm，沟漕L1=47mm。根据文献1附表11，钻孔进给量f=0.520.64mm/r，取f=0.6mm/r。为避免损坏钻头，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀。根据文献1附表12，硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度Vc为5070mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。转速：根据表5-62摇臂钻床Z3025选转速1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）表9-5查得钻床功率2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw（2）基本时间的确定1）钻孔基本时间根据文献1附表22计算得s=2.125s4=8.5s本工序时间：Tj=Tj1=8.5s2） 钻床装卸时间查文献1附表24可知在工作台上用手操作用时为一分钟。工序攻螺纹的切削用量及基本时间的确定图4攻螺纹切削用量攻螺纹选用M12机用丝锥。根据文献24.6查得：丝锥公称直径d=12.0mm螺距p=1.75mm锥柄直径d1=9.00mm螺纹部分长度l=29.0mm总长L=89mm方头a=7.10mmL2=10mm根据文献1附表30查得：d=12 p=1.75 材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s 根据文献35-20 摇臂钻床主轴转速选n=250r/min所以V=9.42m/min攻螺纹的切削用量为f=1.75mm,n=250r/min,d=12,Pc=2.2kw攻螺纹基本时间由文献1附表22计算得：Tj=0.09min=5.54STj2=5.54*4=22.16S本工序时间：Tj=Tj2=22.16s3.5.3、工序的切削用量及基本时间的确定（1）切削用量1）锪平25孔。图5根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）查得改工序选用高速钢莫氏短锥柄平底锪钻。P613表20-34基本参数如下：锪钻代号d*d1=25*8 L=76 c=1.2 H=5莫氏锥柄号为2材料为高速钢由金属机械加工工艺人员（第三版）p926表28-10可知：进给量f=0.780.96m/r取f=0.8mm/r由切削速度公式根据表5-62摇臂钻床的转速选择n=125r/min实际转速为v=9.82m/min2)钻孔切削用量 本工序为钻孔，倒角，再攻螺纹，钻孔在摇臂钻床上进行加工，刀具选用直柄短麻花钻10.8，材料为高速钢。攻螺纹时选用机用丝锥12。 钻10.8孔选用直柄短麻花钻，材料为高速钢，根据文献24.3 查得：10.8直柄短麻花钻总长l=95mm，沟漕L1=47mm。 根据文献1附表11。钻孔进给量f=0.520.64mm/r，取f=0.6mm/r。 为避免损坏钻头，当刚要钻穿时应该停止自动走刀，改用手动走刀。 根据文献1附表12，硬质合金钻头钻削不同材料的切削用量可知，硬质合金钻头钻削灰铸铁是的切削速度Vc为5070mm/min，取Vc=60mm/min，用乳化液做冷却液。转速：根据摇臂钻床Z3025选转速1600r/min则实际切削速度V=54.29mm/min根据金属机械加工工艺人员手册（第三版）查得钻床功率2.2kw.所以最终确定该工序的切削用量为：f=0.6mm/r Vc=54.29m/min N=1600r/min Pc=2.2kw3）攻螺纹切削用量攻螺纹选用M12机用丝锥。根据表文献24.3查得：丝锥公称直径d=12.0mm螺距p=1.75mm锥柄直径d1=9.00mm螺纹部分长度l=29.0mm总长L=89mm方头a=7.10mmL2=10mm根据文献24.8查得：d=12 p=1.75 材料为灰铸铁攻螺纹时切削速度V=9.6m/min=160mm/s 根据表5-62摇臂钻床主轴转速选n=250r/min所以V=9.42m/min攻螺纹的切削用量为:f=1.75mm, n=250r/min, d=12, Pc=2.2kw(2)基本时间的确定1）锪孔基本时间由文献1附表22，求得：=3.6S2）钻孔基本时间由文献1附表22计算得S3）、攻螺纹基本时间由文献1附表22计算得：Tj2=0.09min=5.54S本工序时间为 Tj=Tj1+Tj2=3.6+2.125+5.54=11.265s4、工序夹具使用说明1、 确定夹具的的结构方案，绘制装配草图：（1） 布置图面图6（2） 确定定位方案，选择定位元件。本工序要求保证四个孔的位置度以及尺寸要求，根据基准重合原则，两尺寸方向分别选择侧边为定位基准。定位元件选择支承钉，底面三个，左侧面一个，里面两个，实现完全定位。（3） 定位误差的分析和计算： 基准不重合误差，工序基准的位移误差，两者之和为定位误差 即： =+铰链连接处铰链轴和铰链支座之间的配合尺寸为（即铰链支座孔：铰链轴：）钻模板与铰链轴的配合尺寸为即孔轴，钻模板与支座之间的配合尺寸为即支座：钻模板，=0所以=0.025+0.016+0.025+0.016=0.042mm，在宽度方向上定位误差为：0.042mm在长度方向上的定位误差为：0.050mm,满足孔的位置度的要求。故该方案可行。总结 通过这段时间的机械设计课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。 在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。从开始的传动方案的拟定的总体设计中，让我清楚的了解了自己接下来要完成的任务，也很好的锻炼了自己自主学习的能力；在传动件，轴、轴承、联轴器大量的计算和最终的选择过程中，不但考验了自己计算过程中的细心程度还提高了自己快速资料的一种能力；在最后的绘图过程中，再次锻炼并提高了自己手工绘图的能力。在这个过程中也遇到了些许的问题，在面对这些问题的时候自己曾焦虑，但是最后还是解决了。才发现当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.。 现在把这个课程做完了才发现自己对以前学的知识点有了更好的理解，知识只有放在实践运用上才能体现他的价值才能更好地被大家接受，所以这门实践课是很有必要开设的，也是大家很有必要去认真做的。 在这个过程中，要谢谢老师对我的教导，在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解，对我后面的整体的设计和绘图的进行有了很大的帮助参考文献1机械制造工艺课程设计指导书，侯德政，2010.2机械加工工艺手册，李洪，1990.3金属机械加工工艺人员手册.赵如福，2006.4机械制造工艺设计简明手册，李益民，2008.