机械加工课程设计说明书范本.doc

机械加工课程设计说明书范本

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2020年4月19日
文档仅供参考

机电及自动化学院
机械制造加工工艺
课程设计

设计题目:叉杆

专 业:07机械电子工程
学 号:
姓 名:
指导老师:

7月5日至7月15日
序言

机械制造工艺学课程设计是我们完成了大学的大部分基础课、一级专业课之后进行的。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十分重要的地位。
就我个人而言,我希望能经过这次的课程设计,了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学的专业基础课和专业课的知识。理论联系实际,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,为今后的工作打下一个良好的基础,而且为后续课程的学习打下基础。
因为这是首次接触工艺设计,对知识掌握和熟悉程度还有所欠缺,因此在设计中难免会有考虑不周全的地方,也有出现错误的地方,还请老师多指正和帮助。
目录

一、零件的分析
1、零件的作用………………………………………………………1
2、零件的工艺分析…………………………………………………1
二、工艺规程设计
1、确定毛坯的制造形式……………………………………………3
2、基准的选择………………………………………………………4
3、制定工艺路线……………………………………………………4
4、机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定…………………6
5、确定切削用量和基本工时………………………………………9
6、小结………………………………………………………………16

一、零件的分析
1、零件的作用
题目所给的零件是车床的拔叉。它位于车床的变速机构中,主要起换挡,使主轴回转运动按照操作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。其中,尺寸为的孔操纵机构相连接,尺寸为的孔则是用于和所控制齿轮的轴接触。
用AutoCAD画出零件图为:

2、零件的工艺分析
零件的材料为QT450-10,为球墨铸铁,根据工程材料知识能够知道:该类型的球墨铸铁最低抗拉强度为450,具有良好的力学性能,应用范围仅次于灰铸铁。抗拉强度能够和刚媲美,塑性和韧性也有了很大的提高。球墨铸铁的焊接性能和热处理性能都优于灰铸铁,但消震能力比灰铸铁低。能够制成承受很大冲击的零件。根据球墨铸铁的性能,能够初步确定叉杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置关系。
1) 以为中心的加工表面
这一组加工表面包括: 的孔、其上下端面、下端面与孔有垂直度的关系、孔壁上有一个较难加工的用于钻绞的孔以及一个M8的螺纹孔,其中孔与的孔有位置度的要求。
2) 以为半径的孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:以为半径的孔、上下两个端面,其中上下端面与的孔有位置度的要求。
由上面的分析可知:加工时应该先加工一组表面,然后以已加工表面为基准,再加工另外一组表面。
二、工艺规程设计
1、确定毛坯的制造形式
已知此叉杆类零件的生产类型为大批量生产,因此初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段,工序适当集中加工设备以通用设备为主大量采用专用工装。
零件的材料为QT450-10,根据该种零件所生产的批量,该种零件的结构形式比较简单,零件在机床运动时所受的冲击和震动大小,能够选择铸件毛坯,选择金属型铸造。
2、基准面的选择
基准面的选择包括精基准的选择和粗基准的选择,是零件工艺规程设计中重要的环节之一。基准面的选择如果正确合理,能够使零件的加工质量得到保证,生产效率得到很大的提高。如果不合理,加工工艺过程中就会出现这样那样的问题,甚至还会造成零件的大批报废,使生产无法正常进行
1） 粗基准的选择
根据所学知识可知:对于一个零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面为粗基准。根据这个基准选择原则,现选择孔的不加工外轮廓表面作为粗基准,利用一组共两块V形块支承的外轮廓表面,能够限制5个自由度,再以一个销钉限制最后一个自由度,达到完全定位后,即可进行铣削。
2） 精基准的选择
考虑到要保证零件的加工精度和装夹的准确方便,应依据”基准重合”原则和”基准统一”原则
3、制定工艺路线
制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已经确定的情况下,能够考虑采用万能性机床配合专用夹具,并尽量时工序集中来提高生产效率。除此以外,应当考虑生产所达到的经济效果,以便是生产成本尽量下降。
查阅<机械制造工艺学>和<机械制造工艺手册>,能够得到各加工面的加工方法,如表1
表1
加工面
尺寸及偏差
精度
粗糙度
加工方案
下端面
Φ36
无
Ra12.5
粗铣
上端面
Φ36
无
Ra12.5
粗铣
内圆面

8级
无
钻-扩-铰
上端面
R35
无
Ra6.3
粗铣-半精铣
下端面
R35
无
Ra6.3
粗铣-半精铣
内圆面

12级
Ra12.5
镗
上端面

无
Ra12.5
粗铣
下端面

无
Ra12.5
粗铣
内圆孔

8级
Ra3.2
钻-扩-铰
M8螺纹孔
无
无
无
钻-攻丝

工序安排 如表2
工序号
工序内容
定位基准
Ⅰ
粗铣孔上下端面
以Φ36外圆表面为粗基准
Ⅱ
钻-扩-铰内圆孔,使孔的精度达到8级,保证其垂直度误差
以孔下端面为精基准
Ⅲ
粗铣以为半径的孔的上下端面
以内圆孔为精基准
Ⅳ
半精铣以为半径的孔的上下端面,保证其垂直度误差
以内圆孔为精基准
Ⅴ
镗以为半径的孔
以内圆孔为精基准
Ⅵ
切断

Ⅶ
钻-扩-铰内圆孔,使孔的精度达到8级,并保证其垂直度误差
以内圆孔为精基准
Ⅷ
扩孔的上下端面
以内圆孔为精基准
Ⅸ
钻一个M6的孔,攻M8x1.25内螺纹
以内圆孔为精基准
ⅩⅠ
车各倒角和圆角

Ⅹ
去毛刺

ⅩⅡ
清洗及终检

4、机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定
零件材料QT450-10,为球墨铸铁,硬度为160-210HB,毛坯重量为1Kg,生产类型为大批量,铸造毛坯。
根据以上原始资料及加工路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1） 外圆表面()
考虑到零件外圆表面并非加工表面,因另外圆表面为铸造毛坯,没有粗造度要求,因此直接铸造而成。
2) 外圆表面沿轴线方向长度的加工余量及公差(、孔的上下端面)
查<机械制造工艺设计简明手册>表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5,取mm孔的上下端面长度余量均为2.5mm(均为双边加工),铣削加工余量为:粗铣2.5mm
孔的上下端面长度余量均为2.5mm,铣削加工余量为:粗铣2mm,半精铣0.5mm
3) 内孔(孔已经铸造成的孔)
查<机械制造工艺设计简明手册>表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5,得:圆孔已铸成孔的加工余量为3mm,即铸造成的孔半径为,工序尺寸加工余量:钻孔至mm,扩孔1.8mm,粗铰孔0.2mm。
取孔已铸成孔的加工余量为3mm,即铸造成的孔直径为,钻孔至,扩孔1.9mm,铰孔0.1mm。
孔加工前没有铸成孔,是实心封闭的,钻孔至mm,扩孔1.8mm,铰孔0.2mm。
4) 内孔内圆表面沿轴线方向长度的加工余量及公差(孔的上下端面)
查<机械制造工艺设计简明手册>表2.2.2、表2.2.4、表2.2.5,
扩孔至深度为1mm。
5） 其它尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为大批量生产,应该采用调整加工,因此在计算最大、最小加工余量时应按照调整法加工方式予以确认。
经过查阅<机械加工手册>得到相关数据可计算得到工序尺寸如表3

表3
加工面最终尺寸
公差/粗糙度
单边余量
工序尺寸
毛坯尺寸
孔上下端面
无,Ra12.5
2.5
4045
45
孔
无,Ra6.3
0.2
1.8
4
Φ20Φ19.8
Φ19.8Φ18
Φ18Φ14
Φ14
孔上下端面
无,Ra6.3
0.5
2
1213
1317
17
孔
,Ra12.5
3
Φ46Φ40
Φ40
孔
,Ra3.2
0.2
1.8
8
Φ10Φ9.8
Φ9.8Φ8
Φ8Φ0
0
孔上下端面
无,Ra12.5
10,深1
Φ20Φ10
Φ10
M8x1.25(螺纹)
无,无
2
6
M8Φ6
Φ60
0

最终得到的毛坯尺寸为

5、确定切削用量和基本工时
由<机械制造工艺手册>中可查得:
根据工件尺寸和切屑深度选择
(加工条件)
工件材料:QT450-10,=450Mpa,HB=160-210,铸造。
加工要求:粗铣孔的上端面。

工序Ⅰ 以外圆为粗基准,粗铣孔的上下端面。
机床:X53立式铣床。
刀具:W18Cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号
切屑深度为ap=2.5mm
每齿进给量为af=0.1mm/z,采用高速钢镶齿套式面铣刀,齿数为Z=10,则进给量f=afZ=1mm/r,直径D=100mm
切屑速度取 v=0.35m/s
转速 ns=r/min,
= r/min
=66.84r/min 取ns=70 r/min
铣削基本时间:Tj=
Tj==64.6s
工序Ⅱ 以孔下端面为精基准,钻-扩-铰内圆孔,使孔的精度达到8级,保证其垂直度误差
（1） 选择钻床及钻头
选择Z5125A立式钻床,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时,=18mm,钻头采用双头刃磨法;车床主轴转速为n=50- r/min,
取n=1000 r/min。
（2） 选择切削用量
a、 决定进给量
由=18mm,查表并计算得:按钻头性能可查出进给量f=0.47-0.57mm/r,按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.45mm/r。
b、 切削速度n=1000r/min
c、 计算工时

扩、铰和精铰的切削用量如下
扩钻:选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.7-0.8mm/r

铰孔:选择高速钢绞刀 n=1000r/min f=1.3-2.6 mm/r

工序Ⅲ 以内圆孔为精基准,粗铣-半精铣以为半径的孔的上下端面
粗铣:
切屑深度为ap=2mm
每齿进给量为=0.1mm/z,采用高速钢镶齿套式面铣刀,齿数为Z=10,则进给量=afZ=1mm/r,直径D=100mm
切屑速度取 v=0.35m/s
转速 =r/min,
= r/min
=66.84r/min 取ns1=704r/min
铣削基本时间: =
=s=131.1s
半精铣:
切屑深度为ap=0.5mm
每齿进给量为=0.07mm/z,采用高速钢镶齿套式面铣刀,齿数为Z=10,则进给量=afZ=0.7mm/r,直径D=100mm
切屑速度取 v=0.35m/s
转速 =r/min,
= r/min
=66.84r/min 取ns2=70 r/min
铣削基本时间:=
=187.2s
总时间=318.3s
工序Ⅳ 以内圆孔为精基准,镗以为半径的孔。
(1)选择钻床及钻头
选择Z5125A立式镗床,选择高速钢镗刀,镗孔时,=46mm,钻头采用双头刃磨法;车床主轴转速为n=50- r/min,
取n=500 r/min。
(2)选择切削用量
a、决定进给量
由=46mm,查表并计算得:按钻头性能可查出进给量f=1.2-1.4mm/r,按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=1.2mm/r。
b、 切削速度n=500r/min
c、 计算工时

工序Ⅴ 以内圆孔为精基准,钻-扩-铰内圆孔,使孔的精度达到8级,并保证其垂直度误差。
（1） 选择钻床及钻头
选择Z5125A立式钻床,选择硬质合金YG8钻头,粗钻时,=8mm,钻头采用双头刃磨法;车床主轴转速为n=50- r/min,
取n=1000 r/min。
（2） 选择切削用量
a、 决定进给量
由=8mm,查表并计算得:按钻头性能可查出进给量f=0.18-0.22mm/r,按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.20mm/r。
b、 切削速度n=1000r/min
c、 计算工时

扩、铰和精铰的切削用量如下
扩钻:选择高速钢扩孔钻 n=1000r/min f=0.5-0.6mm/r

铰孔:选择高速钢绞刀 n=1000r/min f=0.65-1.3 mm/r ,取f=1mm/r

工序Ⅵ 以内圆孔为精基准,锪孔的上下端面。
(1)选择钻床及钻头
选择Z5125A立式钻床,选择高速钢锪钻,锪孔钻时,=20mm,车床主轴转速为n=50- r/min,
取n=500 r/min。
(2)选择切削用量
a、决定进给量
由=20mm,查表并计算得:按钻头性能可查出进给量f=0.6-0.7mm/r,按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.6mm/r。
d、 切削速度n=500r/min
e、 计算工时

工序Ⅶ 以内圆孔为精基准,钻一个M6的孔,攻M8x1.25内螺纹。钻孔:
（1） 选择钻床及钻头
选择Z5125A立式钻床,选择硬质合金YG8钻头,粗钻时,=6mm,车床主轴转速为n=50- r/min,取n=1000 r/min。
（2） 选择切削用量
a、 决定进给量
由=6mm,查表并计算得:按钻头性能可查出进给量f=0.18-0.22mm/r,按机床强度查得进给量f=0.056-1.8mm/r。最终选择机床进给量为f=0.20mm/r。
b、 切削速度n=1000r/min
c、 计算工时

车螺纹:
采用高速钢刀具W18Cr4V
采用精加工模式,加工行程i=3,
进给量fz=0.8mm
切屑速度 v=0.85m/s
转速 ns=r/min
ns=274.8r/min
车削基本时间:Tj=
Tj=8.19s
工序Ⅷ 车倒角及圆角
进给量为 f=0.25mm/r
采用高转速ns=1061r/min
车削基本时间:Tj=
Tj≈+=0.1s

小结
为期两周的制造技术基础课程设计已经接近尾声,回顾整个过程,我在老师的指导下,取得了可喜的成绩,经过这次的课程设计,使理论与实践更加接近,加深了我对理论知识的理解,强化了生产实习中的感性认识。
整体来说,在此次设计中学习到了很多以前没有用心学过的知识,同时也有对课外知识的自主学习,因此在设计中巩固和学习了一部分知识,对以后我们的实际工作都有很现实的意义。
因为此次是首次进行有关制造技术基础的课程设计,对中间所需要的知识掌握不够牢固,同时缺少实际经验,因此设计中间难免会出现不合理和错误的地方,可是这些不合理和错误的地方将是我们在以后实际工作值得借鉴的地方,因此还请老师多多指教,多多指导。

参考文献
1.王先逵主编,<机械制造工艺学>,机械工业出版社,第2版
2.王绍俊主编,<机械制造工艺设计手册>机械工业出版社,第1版
3.孙本叙、熊万武主编<机械加工余量手册>国防工业出版社,第一版
4.李益民主编<机械制造工艺设计简明手册>机械工业出版社,第2版