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机电及自动化学院机械制造加工工艺课程设计设计题目：等臂杠杆专 业：12机械工程及自动化学 号： 1211111043 姓 名： 王文镇 指导老师： 胡中伟 2015年7月21日 目 录1.引言3 2.计算生产纲领，确定生产类型33.零件的分析3 3.1零件的作用3 3.2零件的材料及其力学性能 3 3.3零件的结构工艺分析3 4. 选择毛坯45.工艺规程设计4 5.1定位基准的选择 4 5.2零件表面加工方法的选择 4 5.3制定工艺路线5 5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸66.工艺设计7 6.1机床的选择7 6.2刀具的选择7 6.3工序尺寸的确定及计算77.选择切削用量、确实时间定额9 1. 引言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM等专业基础课和主要专业课，又经过了机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。 这次我做的题目是等臂杠杆，希望通过这次的课程设计我可以更深的了解机械制造这方面的知识，也希望这次我的课程设计能得到一个好的成绩。2. 计算生产纲领，确定生产类型任务书上的题目内容为：加工一个等臂杠杆，该零件年常量为20000台，设其备品率为10%，机械加工废品率为1%，试进行该杠杆零件的工艺规程设计。现制定该零件的机械加工工艺规程。N=Q n(1+a%)(1+b%)=200001(1+10%)（1+1%）=22220（件/年） 该零件的年产量为22220件，根据机械制造技术基础教材中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为大批量生产。3. 零件的分析 3.1零件的作用题目所给的零件为等臂杠杆，其主要作用是用来支撑、固定的。要求零件的配合是符合要求的。 3.2零件的材料及其力学性能 材料名称:灰铸铁 牌号：HT200 标准GB9439-88 力学性能：抗拉强度200MPa,硬度200HB（RH=1时）试样尺寸：试棒直径30mm 3.3零件的结构工艺分析 零件结构简单，材料为灰铸铁，表面粗糙度的要求合理，主要是对各个圆柱或圆台的两端面进行加工以及对四个孔的加工。由于面加工的对象是面，所以可以对其进行铣削，Ra值最大的是6.3，因此要对其进行粗铣和精铣，两个直径为8的孔和直径为10的孔要求一定的形位公差，加工时需要选好基准。还有孔由于孔径比较小，铸造时是铸造不出来的，只能铸出实心，然后再进行加工。4.选择毛坯 零件毛坯为铸件，考虑到整体式加工，较废材料，不经济，而零件为普通零件不受冲击，故不宜选用锻件，最终确定使用铸件，为大量生产，且轮廓尺寸规则，可采用砂型机器造型及壳型铸造，且可用大型铸造如一出十等方法铸造，这样更能提高生产率。5.工艺规程设计 5.1定位基准的选择 1、粗基准的选择：工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用宽度为30mm肩面作为粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支撑40mm的外轮廓作为主要定位。达到完全定位，加工25的孔。 2、精基准的选择：考虑到加工精度和装夹方便，加工孔时以加工好了的25的孔为主要的定位精基准。铣面时可以为互为基准。 5.2零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有：粗精铣40mm的上下平台和宽度为30mm的上平台面、粗精铣两个30mm凸台上下端面、对25mm，10mm,28mm孔的钻，扩或铣。具体如下：1、 40mm圆柱的上平台及宽度为30mm的上平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra6.3，采用粗铣-精铣的加工方法。2、 40mm圆柱的下平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra3.2，采用粗铣-精铣的加工方法。3、 230mm圆柱的上下平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra6.3，采用粗铣-精铣的加工方法。4、 钻25mm内孔：公差等级为IT6-IT9，表面粗糙度Ra1.6，采用钻孔-扩孔-精铰孔的加工方法。5、 钻10mm内孔：公差等级为IT8-IT9，表面粗糙度Ra3.2，采用钻孔-铰孔的加工方法。6、 钻28mm内孔：公差等级为IT7-IT8，表面粗糙度Ra1.6，采用钻孔-粗铰-精铰的加工方法。 5.3制定工艺路线按照先加工基准面及先粗后精的原则，机加工可按下述路线进行。（1）工艺路线方案一：下料，铸造，人工时效工序四：粗铣40mm上平台和30mm的平台。工序五：精铣40mm上平台和30mm的平台。工序六：粗铣40mm下平台。工序七：精铣40mm下平台。工序八:粗铣230mm的凸台上下表面。工序九:精铣230mm的凸台上下表面。工序十：钻-扩-精铰25mm的内孔。工序十一：钻-铰10mm的内孔。工序十二：钻-粗铰-精铰28mm的内孔。工序十三：终检入库。（2） 工艺路线方案二：下料，铸造，人工时效工序四：以40mm上平台为定位基准，粗铣40mm下平台、230mm凸台下表面。工序五：以40mm下平台为定位基准，粗铣40mm上平台和宽度为30mm的上平台面、230mm凸台上表面。工序六：以40mm上平台为定位基准，精铣40mm下平台、230mm凸台下表面。工序七：以40mm下平台为定位基准，精铣40mm上平台和宽度为30mm的上平台面、230mm凸台上表面。工序八：以40mm的圆周面为定位基准，钻-扩-精铰-倒角25的内孔。工序九：以25mm的内孔为定位基准，钻-铰10mm的内孔。工序十：以25mm的内孔为定位基准，钻-粗铰-精铰28mm的内孔。工序十一：终检入库。 对于工艺路线一，虽然能在一定程度上保证工件的精度，但安装繁琐，和工艺路线二比起来，工艺路线二更能保证零件的加工精度，且安装、加工路线也比较合理，因此选择工艺路线二作为此次零件的加工路线。 5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸 工艺方法：砂型机器造型及壳型 查机械制造技术基础课程设计P19表2.8可知CT=8-10，取CT=10，加工余量等级为G，孔的加工等级比地面和侧面的加工余量等级低一级为H。 序号基本尺寸/mm 加工余量等级 加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯工序尺寸/mm1地面54mmG单侧3.52.857.51.42左边30mm凸台下台面4mmG单侧3.52.0313右边30mm凸台下台面58mmG单侧3.52.8651.44顶面54mmG单侧3.52.8611.45左边30mm凸台上台面73mmG单侧3.53.2801.66右边30mm凸台上台面11mmG单侧3.52.2181.17孔25mmH双侧一半12.58孔10mmH双侧一半59孔28mmH双侧一半4 注：加工余量查机械制造技术基础课程设计P20，尺寸公差查P18.6.工序设计 6.1机床的选择 立式铣床X52K：主电机功率7.5KW，主轴转速30-1500r/min，工作台纵向进给量：23.5-1180mm。立式钻床Z525：主电动机功率2.8KW，主轴转速范围97-1360r/mm,进给量范围0.1-0.81r/min. 6.2刀具的选择加工表面刀具名称刀具参数刀片材料粗铣端面直齿三面刃铣刀D=50,Z=14高速钢精铣端面直齿三面刃铣刀D=50,Z=14高速钢钻孔锥柄短麻花钻d=7.8,d=9.8, d=23高速钢扩孔锥柄扩孔钻d=24.8硬质合金钢铰孔锥柄机用铰刀d=7.96,d=8, d=10,d=25硬质合金钢孔25mm的倒角90直柄锥面锪钻d=50,Z=10硬质合金钢 6.3工序尺寸的确定及计算 （各工步加工余量、工序尺寸、公差的确定等）工序加工表面（括号内为基本尺寸/mm）加工方法加工余量/mm精度等级IT公差值/mm工序尺寸/mm工序四40mm的下平台面（54）粗铣3110.1930mm左凸台下台面（4）粗铣3110.07530mm右凸台下台面（58）粗铣3110.19工序五40mm的上平台面及宽度为30mm上平台面（54）粗铣3110.1930mm左凸台上台面（73）粗铣3110.1930mm右凸台上台面（11）粗铣3110.11工序六40mm的下平台面（54）精铣0.580.04630mm左凸台下台面（4）精铣0.580.01830mm右凸台下台面（58）精铣 0.580.046工序七40mm的上平台面及宽度为30mm上平台面（54）精铣0.580.04630mm左凸台上台面（73）精铣0.580.04630mm右凸台上台面（11）精铣0.580.027工序八25mm内孔钻孔23110.13扩孔1.8100.084精铰0.270.021工序九10mm内孔钻孔9.8110.09铰孔0.280.022工序十28mm内孔钻孔7.8110.09粗铰0.1680.022精铰0.0470.015注：精度等级可查机械制造技术基础课程设计P41-42，公差值可查书P47.7.选择切削用量、确定时间定额（1） 工序四 工步一：粗铣40mm下平台切削用量已知工件材料为HT200，选择高速钢直齿三面刃铣刀直径D=50mm，齿数z=14。背吃刀量a=3mm。机床选用X52K立式铣床。根据资料所知，X52K型立式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查机械制造工艺学课程设计指导书P133表5-27和表5-30分别得每齿进给量f=0.25mm/z和铣削速度Vc20m/min， 则 =127r/min 由书机械制造技术基础课程设计P81表3.7可选取转速n=150r/min 所以实际切削速度： Vc =Vc=23.55m/min 实际进给量： =0.2514150=525mm/min由书机械制造技术基础课程设计P81表3.8可选取工作台进给量=475mm/min 校验机床功率 查书机械制造工艺学课程设计指导书P135表5-31与表5-32得=30，=3mm,=1.0,=0.25,=0.65,=40mm,=0.83,Z=14,d=50mm,=0.83,n=150r/min,=0,=0.96所以经过计算切削力=408.19N功率=0.16KW,小于机床电机功率7.5KW,所以切削用量合适。 工时的计算 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得11.5mm，=2mm,=40mm,所以6.76s,=1.01s,0.23，0.23s.单件时间8.23s 工步二：粗铣30mm左凸台下台面与工步三：粗铣30mm右凸台下台面，由于切深，机床，刀具与工序一一样，所以切削用量不变。n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min，因为其切削面积小于工步一，所以功率也较小，切削用量符合。工时的计算 A.工步二的工时： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=30mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得7mm，=2mm,=30mm,所以4.92s,=0.7s,0.17，0.17s.单件时间6s B.工步三的工时： 30mm右凸台下表面由于其加工过程与工步二完全一样，所以单件时间6s综合：工序一总工时t=20.23s （2）工序五 工步一：粗铣40mm上平台表面和宽度为30mm的上平台面。 切削用量，所用机床，刀具等都和工序一的工步一一样，即n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min，工时的计算：基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得11.5mm，=2mm,=83mm,所以12s,=1.8s,0.41，0.41s.单件时间14.62s 工步二：粗铣30mm左凸台上台面与工步三：粗铣30mm右凸台上台面， 切削用量：由于切深，机床，刀具与工序一一样，所以切削用量不变。n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min 工时计算：工步二和工步三由于粗铣过程与工序一中工步二、工步三一样，所以工步二和工步三的工时：6s综合：工序二总工时t=26.62s（3） 工序六 工步一：精铣40mm下平台表面。切削用量：机床刀具和粗铣时一样，但背吃刀量a=0.5mm。查机械制造工艺学课程设计指导书P133表5-27和表5-30分别得每转进给量f=0.5mm/r和铣削速度Vc26m/min，则 165.6r/min由书机械制造技术基础课程设计P81表3.7可选取转速n=190r/min所以实际切削速度： Vc =Vc=29.83m/min 实际进给量： 0.5190=95mm/min由书机械制造技术基础课程设计P81表3.8可选取工作台进给量=95mm/min 校验机床功率 查书机械制造工艺学课程设计指导书P135表5-31与表5-32得=30，=0.5mm,=1.0,=0.018,=0.65,=40mm,=0.83,Z=14,d=50mm,=0.83,n=190r/min,=0,=0.96所以经过计算切削力=12.30N功率=0.006KW,小于机床电机功率7.5KW,所以切削用量合适。 工时的计算： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得11.5mm，=2mm,=40mm,所以33.6s,=5.04s,1.16s，1.16s.单件时间40.96s 工步二和工步三的精铣与工步一一样， 切削用量：n=190r/min，Vc=29.83m/min，=95mm/min 工时计算： A.工步二的工时： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=30mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得7mm，=2mm,=30mm,所以24.6s,=13.69s,0.85s，0.85s.单件时间29.99s B.工步三的工时： 由于加工过程和加工参数与工步二完全一样，所以29.99s 综合：工序三总工时t=100.94s (4)工序七 工步一：精铣40mm上平台表面和宽度为30mm的上平台面。 切削用量，所用机床，刀具等都和工序三的工步一 一样。 工时的计算： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书机械制造技术基础课程设计P231表5.41得11.5mm，=2mm,=83mm,所以61.2s,=9.18s,2.11s，2.11s.单件时间74.6s 工步二：精铣30mm左凸台上台面与工步三：精铣30mm右凸台上台面， 切削用量： 由于切深，机床，刀具与工序三的工步二和工步三一样，所以切削用量一样。 工时的计算： 由于工步二和工步三精铣过程和加工参数与工序三中工步二、工步三一样，所以所用时间也一样，单件时间都是29.99s 综合：工序四总工时t=134.58s（5） 工序八：25mm内孔的钻-扩-精铰 加工条件：工件材料HT200.采用机床：Z525立式钻床。机床主电机功率2.8KW 工步一：钻孔 切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=23,查机械制造技术基础课程设计P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.25mm/r则239r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=272r/min实际切削速度：V=20.50m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得54mm,0,D=23mm,0,45,所以12.5mm,则58.8s,=8.82s,2.03s，2.03s.单件时间71.68s 工步二：扩孔 刀具：锥柄扩孔钻。机床：Z525立式钻床。d=24.8mm, 切削用量： 查机械制造技术基础课程设计P220表5.21与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=87.5m/min，则1128r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=960r/min实际切削速度：V=74.46m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得54mm,0,D=24.8mm,23,45,所以1.9mm,则4.31s,=0.65s,0.15s，0.15s.单件时间5.26s 工步三：精铰 刀具：锥柄机用铰刀d=25mm 切削用量： 查机械制造技术基础课程设计P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=70m/min，则892r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=960r/min实际切削速度：V=75.36m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得54mm,0,D=25mm,24.8,45,所以1.1mm,则4.2s,=0.63s,0.14s，0.14s.单件时间5.11s 综合：工序五总工时t=82.05s 工步四：倒角 刀具：90直柄锥面锪钻，d=50mm,z=10mm，查书机械制造工艺学课程设计指导书P168表5-60与机械制造技术基础课程设计P88表3.19，选f=0.17mm/r，Vc=40m/min，则255r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=272r/min实际切削速度：v=42.70m/min（6） 工序九：10mm内孔加工钻-铰，机床Z252立式钻床 工步一：钻孔 切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=9.8mm， 查机械制造技术基础课程设计P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.17mm/r则585r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=545r/min实际切削速度：V=16.77m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得25mm,0,D=9.8mm,0,45,所以5.9mm,则19.8s,=2.97s,0.68s，0.68s.单件时间24.13s 工步二：铰孔 切削用量： 刀具：锥柄机用铰刀d=10mm 查机械制造技术基础课程设计P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=50m/min，则1592r/min查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=1360r/min实际切削速度：V=42.70m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得25mm,0,D=10mm,9.8,45,所以1.1mm,则1.42s,=0.063s,0.04s，0.04s.单件时间1.56s 综合：工序六的总工时t=25.69s（7） 工序十：钻-粗铰-精铰28mm的内孔 工步一：钻孔 切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=7.8mm， 查机械制造技术基础课程设计P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.17mm/r则735r/min 查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=680r/min 实际切削速度：V=16.65m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得15mm,0,D=7.8mm,0,45,所以4.9mm,则10.2s,=1.53s,0.35s，0.35s.单件时间224.86s 工步二：粗铰 刀具：锥柄机用铰刀d=7.96mm 切削用量： 查机械制造技术基础课程设计P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=50m/min，则2000r/min 查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=1360r/min 实际切削速度：V=33.99m/min 工时的计算：查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得15mm,0,D=7.96mm,7.8,45,所以1.08mm,则0.88s,=0.13s,0.03s，0.03s.单件时间22.14s 工步三：精铰 切削用量： 刀具：锥柄机用铰刀d=8mm 查机械制造技术基础课程设计P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.62mm/r，查表5.22得Vc=80m/min，则3185r/min 查机械制造技术基础课程设计P87表3.18得n=1360r/min 实际切削速度：V=34.16m/min 工时的计算： 查书机械制造技术基础课程设计P229表5.39得15mm,0,D=8mm,7.96,45,所以1.02mm,则1.14s,=0.021s,0.03s，0.03s.单件时间22.44s 综合：工序七总工时t=29.44s
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