张紧轮支架的机械加工工艺规程(31页).doc

《机械制造工艺学课程设计》

课 程 设 计 说 明 书

题目：张紧轮支架的机械加工工艺规程

二级学院：
机电工程学院
年级专业：
15机械制造与自动化
学 号：
1501011028
学生姓名：
易斌
指导教师：
黄小英
教师职称：
讲师

目 录
序 言 6
第一章 零件的工艺分析 7
1.1 零件的作用 7
1.2 零件的工艺分析 7
第二章 零件的生产类型 8
2.1 生产纲领 8
2.2 生产类型 8
第三章 毛坯的选择与毛坯简图的绘制 9
3.1 确定毛坯类型及其制造方法 9
3.2 估算毛坯的机械加工余量 9
第四章 定位基准选择 10
4.1 选择精基准 10
4.2 选择粗基准 10
第五章 制定机械加工工艺路线 11
5.1 选择加工方法 11
5.2 加工工艺路线 11
第六章 加工余量及工序尺寸的确定 13
6.1 确定粗加工张紧轮支架上端面的加工余量及工序尺寸 13
6.2 确定支架底面的加工余量及工序尺寸 14
6.3 确定精加工支架上端面的加工余量及工序尺寸 16
6.4 确定支架右侧面的加工余量及工序尺寸 18

6.5 确定支架右侧面φ18孔的加工余量及工序尺寸 19
6.6 确定支架下端面的加工余量及工序尺寸 20
6.7 确定支架小侧面的加工余量及工序尺寸 23
6.8 确定支架2*φ13孔的加工余量及工序尺寸 23
第七章 切削用量和时间定额的确定 26
第八章 课程设计总结 29
参考文献 31

新余学院机械制造工艺学课程设计任务书
指导老师
黄小英
学生姓名
易斌
专业
机械制造与自动化
课程设计题目
张紧轮支架机械加工工艺规程制订
完成日期：2017年6月15日
课
程
设
计
内
容

如图所示张紧轮支架简图， 毛坯材料HT200灰铸铁 中批量生产，采用通用
机床进行加工。试完成张紧轮支架机械加工工艺规程制订 。

设

计

要

求

设计要求:
1、设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果,不允许雷同，凡找他人代做，一经核实，取消答辩资格。积极主动与指导教师交流，每一进展阶段至少与指导教师交流一次。
2、设计成果：
(1)、设计说明书一份；
（2）、机械加工工艺卡片一套；主要零件的工序卡2-3张。
设计说明书的内容应包括：
（1）封面
（2）目录
（3）设计任务书
（4）机械加工工艺规程制定的详细过程
主要包括：
（1）零件的工艺分析
（2）生产类型的确定
（3）毛坯的选择与毛坯简图的绘制
（4）工艺路线的拟定
（5）加工余量及工序尺寸的计算和确定
（6）切削用量的计算和选择
（7）时间定额的计算和确定。
（8）设计心得
（9）参考文献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。

工
作
量
1、设计说明书一份；
2、机械加工工艺卡片一套；主要零件的工序卡2-3张。
设

计

进

度
工作内容
时间分配
备注
设计准备工作
0.5天

机械加工工艺规程制定
2.0天

填写机械加工工艺卡片
1.0天

撰写计算说明书
1.0天

答辩
0.5天

共计
5天

主
要
参
考
资
料
1、《金属切削加工手册》；
2、《机械制造工艺学》；
3、《机械制造工艺学课程设计指导书》。

序 言
本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件——张紧轮支架，制订其机械加工工艺规程。
该零件的工艺过程包括了车端面、铣平面、磨平面、钻孔、铰孔等工序，工艺范围广。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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。

第一章 零件的工艺分析
1.1 零件的作用
题目所给的零件是张紧轮的支架。张紧轮 张紧轮是带传动的张紧装置，当带的中心距不能调节时，可以采用张紧轮将带张紧。张紧轮一般布置在松边的内侧，从而使带只受单向弯曲；同时，为保证小带轮包角不致减小过多，张紧轮应尽量靠近大带轮安装。
1.2 零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是张紧轮支架需要加工时的技术要求：
1. 铸件不得有砂眼、气孔、裂纹等缺陷；
2. 未注铸造圆角R5~R10；
3. 线性尺寸未注公差为GB/T 1804-m;
4. 未注形位公差为GB/T 1184-K;
第二章 零件的生产类型
2.1 生产纲领
根据任务书已知：
⑵ 产品的生产纲领为8000件/年
⑵轴承座的备品百分率为3％，废品百分率为0.5％。
轴承座生产纲领计算如下：
N=Qn(1+a)(1+b) =8000* (1+3％)(1+0.5％)=8281.2≈8282(件/年)
2.2 生产类型
张紧轮支架为轻型零件，查表可知生产类型属于大批量生产。
第三章 毛坯的选择与毛坯简图的绘制
3.1 确定毛坯类型及其制造方法
查阅常见毛坯类型可知，材料为HT200，可确定毛坯类型为铸件。
3.2 估算毛坯的机械加工余量
由零件基本尺寸长172mm，宽84mm，高为60mm，确定零件毛坯外形尺寸为长175mm，宽84mm，高64mm，即估算机械加工余量为长3mm，高4mm。
第四章 定位基准选择
4.1 选择精基准
经分析零件图可知，选择张紧轮支架上端面为精基准。该基准面积较大、工件装夹稳定可靠，容易操作，夹具结构也比较简单。并且一次选择可进行尽量多的工序加工。
4.2 选择粗基准
选择张紧轮支架底面为基准，能方便的加工出支架上端面（精基准），保证上端面表面粗糙度要求。支架底面的面积较大，符合粗基准的要求。
第五章 制定机械加工工艺路线
5.1 选择加工方法
根据各加工表面的尺寸精度和表面粗糙要求，查附表可得内孔、平面的加工方案，如表5-1：
表5-1 张紧轮各面的加工方案
加工表面
精度要求
表面粗糙度Ra/um
加工方案
上端面
IT9
6.3
粗铣→粗磨→精磨
底面
IT9
6.3
粗铣→粗磨
下端面
IT9
12.5
粗铣→半精铣→精铣
右侧面

粗铣
小侧面

12.5
粗铣
φ18孔
IT9
25
钻→粗绞
φ13孔
IT14

钻→粗绞

5.2 加工工艺路线
根据“先基准后其他”原则，先加工基准面，即精基准面——上端面；根据“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；根据“先主后次”原则，先加工上端面和底面，后加工四周面；根据“先面后孔”原则，先加工工件平面，后加工孔。并由此制表5-2机加工工艺方案：

表5-2 张紧轮支架的机加工工艺方案
工序号
工序内容
定位基准
加工设备
01
粗铣支架上端面
支架底面
铣床
02
粗铣支架底面
支架上端面
铣床
03
精磨上端面
支架底面
铣床
04
粗磨、精磨支架底面
支架上端面
铣床
05
粗铣右侧面
支架前后面
铣床
06
钻、粗绞Φ18孔
支架右侧面、支架上端面
钻床
07
粗铣、半精铣、精铣支架下端面
支架上端面
铣床
08
粗铣支架小侧面
支架上端面
铣床
09
钻、粗绞2*Φ13孔
支架底面
钻床
10
去毛刺、清洗、检验

第六章 加工余量及工序尺寸的确定
6.1 确定粗加工张紧轮支架上端面的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架上端面的粗加工过程如图6-1~6-2所示；

图6-1 毛坯简图

图6-2 粗铣上端面
（2） 根据工序尺寸和公差等级，考虑到高度方向上以上端面为尺寸基准，并要保证到地面的高度为60mm。因此以支架底面为粗基准先加工上端面，以加工后的平面为后面加工的精基准。上端面的粗加工加工余量及工序尺寸见表6-1：
表6-1 粗加工上端面粗加工工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
64
2.0
CT7
±1.0
64±1.0
25
粗铣
63
1.0
IT13
±0.5
63±0.5
12.5

6.2 确定支架底面的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架底面的加工过程如图6-3~6-5所示；

图6-3 毛坯简图

图6-4 粗铣底面

图6-5 精铣底面
（2） 根据工序尺寸和公差等级，和为后面加工做基准，且加工后面工序装夹方便。支架底面的加工余量及工序尺寸见表6-2：
表6-2 支架底面工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
63
2.0
IT14
±0.5
63±0.5
25
粗铣
61.25
1.75
IT12
±0.25
61.25±0.25
12.5
精铣
60.875
0.25
IT9
±0.125
60.875±0.125
6.3

6.3 确定精加工支架上端面的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架上端面的精加工过程如图6-6~6-7所示；

图6-6 毛坯简图

图6-7 精铣上端面

（2） 根据工序尺寸和公差等级，和为后面加工做基准，且加工后面工序装夹方便。支架上端面的精加工余量及工序尺寸见表6-3：
表6-3支架上端面精工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
60.875
1
IT13
±0.125
60.875±0.125
12.5
粗铣
60.375
0.5
IT10
±0.125
60.375±0.125
6.3
精铣
60.015
0.5
IT9
±0.015
60.015±0.015
6.3

6.4 确定支架右侧面的加工余量及工序尺寸
（1）张紧轮支架右侧面的加工过程如图6-8~6-9所示；

图6-8 毛坯简图

图6-9 粗铣右侧面
（2）根据工序尺寸和公差等级，考虑到方便支架下端面及小侧面的加工。因此应先加工张紧轮支架右侧面。右侧面的加工余量及工序尺寸见表6-4：
表6-4右侧面工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
28
2.0
CT7
±1.0
28±1.0
25
粗铣
30
2.0
IT13
±0.5
30±0.5
12.5

6.5 确定支架右侧面φ18孔的加工余量及工序尺寸
（1）张紧轮支架φ18孔的加工过程如图6-10~6-11所示；
图6-10 钻孔

图6-11 铰孔

（2） 根据工序尺寸和公差等级，。右侧面φ18孔的加工余量及工序尺寸见表6-5：
表6-5 右侧面φ18孔工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
钻孔
Φ17.25
17.25
IT13
±0.25
Φ17.25±0.25
25
铰孔
Φ18.215
0.065
IT12
±0.215
Φ18.215±0.215
25

6.6 确定支架下端面的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架下端面的加工过程如图6-12~6-15所示；

图6-12 毛坯简图

图6-13粗铣下端面

图6-14半精铣下端面

图6-15 精铣下端面

（2）根据工序尺寸和公差等级，且加工后面工序装夹方便。支架底面的加工余量及工序尺寸见表6-6：
表6-6 支架下端面工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
37
1.825
IT15
±1.0
37±1.0
25
粗铣
35.75
1.25
IT12
±0.25
35.75±0. 25
12.5
半精铣
35. 125
0.625
IT11
±0.125
35. 125±0.125
12.5
精铣
35. 015
0.110
IT8
±0.015
35.015±0.015 25
12.5

6.7 确定支架小侧面的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架小侧面的加工过程如图6-16所示；

图6-16 粗铣小侧图

（2） 根据工序尺寸和公差等级，且加工装夹方便。支架小侧面的加工余量及工序尺寸见表6-7：
表6-7支架下小侧面工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
毛坯
27
0.5
IT13
±0.5
27±0.5
25
粗铣
28.5
0.5
IT13
±0.5
28.5±0.5
12.5

6.8 确定支架2*φ13孔的加工余量及工序尺寸
（1） 张紧轮支架2*φ13孔的加工过程如图6-17~6-20所示；

图6-17 钻φ13-1孔

图6-18 粗绞φ13-1孔

图6-19 钻φ13-2孔

图6-20 粗绞φ13-2孔

（2）根据工序尺寸和公差等级，且加工装夹方便。支架2*φ13孔的加工余量及工序尺寸见表6-8：
表6-8 支架2*φ13孔工序尺寸表
工序
基本尺寸
工序单边余量/MM
公差等级
偏差
尺寸及公差
表面粗糙度
钻孔
12
1.215
IT13
±0.25
12±0.25
6.3
铰孔
13.215
1.215
IT13
±0.215
13.215±0.215
6.3

第七章 切削用量和时间定额的确定
工序01 粗铣支架上端面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=1mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=85m/min；时间定额 铣端面Tb=5s
工序02 粗铣支架底面
同样所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=1.75mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=167m/min；时间定额 铣端面Tb=5s
工序03 粗磨支架底面
选用平面磨床为MGS7020 ，砂轮厚度为9.9mm，故计算得
进给量f= 2/3*9.9mm=6.6mm/min；
工作台面至主轴中心最大距离=700mm
工作台移动速度v1=23m/min
工作台左右最大移动量l=780mm
磨床主轴转速50hz为n=1450r/min
走刀次数=29/9.9≈4
时间定额机动时间
t=4*l/v1=4*780/2300*60S=81s
工序04 粗磨、精磨上端面
选用平面磨床为MGS7020 ，砂轮厚度为9.9mm，故计算得
粗磨进给量f1= 2/3*9.9mm=6.6mm；
精磨进给量f2=1/2*9.9mm=4.95mm；
走刀次数=54/9.9≈6
时间定额
t1=6*l/v1=6*780/2300*60S=122s
t2=6*l/v1=6*780/2300*60S=122s
故t=t1+t2=244s
工序05 粗铣右侧面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=2.0mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=167m/min；时间定额 铣端面Tb=5s
工序06 钻、粗绞φ18孔
所选立式钻床为Z3040，
进给量f=（1.2~1.8）*f钻=（1.2~1.8）*0.65*0.75=0.59~0.87mm
取f=0.6mm
v=（1/2~1/3）v钻=（1/2~1/3）*12=6~4m/min
由钻床说明书可知，取机床主轴转速为nw=70r/min
则实际切削速度为
v=1/1000*πdwnw=3.14*37*70=81r/min
工时t=10s
工序07 粗铣、半精铣、精铣下端面
07.1粗铣下端面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=1.25mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=167m/min；时间定额 铣端面Tb=5s
07.2半精铣下端面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=0.625mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=167m/min；时间定额 铣端面Tb=10s
07.3精铣下端面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=0.110mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=167m/min；时间定额 铣端面Tb=20s
工序08 粗铣支架小侧面
所选铣床为X53，所选刀具为高速端铣刀，故查表得
背吃刀量ap=0.5mm；进给量f=0.5mm/min；
切削速度v=85m/min；时间定额 铣端面Tb=10s
工序09 钻、粗绞2*φ13孔
所选立式钻床为Z3040，
进给量f=（1.2~1.8）*f钻=（1.2~1.8）*0.65*0.75=0.59~0.87mm
取f=0.6mm
v=（1/2~1/3）v钻=（1/2~1/3）*12=6~4m/min
由钻床说明书可知，取机床主轴转速为nw=70r/min
则实际切削速度为
v=1/1000*πdwnw=3.14*37*70=81r/min
工时t=20s

第八章 课程设计总结
为期1周的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设计过程，感慨万千。   
在这次设计过程中，我加强了对课上所学机械加工工艺知识的认识，同时也将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，巩固了所学的知识。   
而加工工序的设计则让我体会到作为工艺人员的辛苦。由于教材上包含的表格实在太少，需要查的表格又分布在各种设计手册之中，特别是因为查之前对手册的内容也不够了解，查起来十分费事，让人十分头痛。而我的设计图上没有标明公差值，也加重了我的负担。我需要另外查公差设计手册来自己确定公差值。有了公差值才能够进行接下来的工艺设计和工序设计。在查表的过程中也了解了各种机床，可谓大开了自己的专业眼界。   
总之，这次课程设计让我深深的体会到作为一名机械专业的学生必须要掌握一门计算机绘图方法。在现代社会，机械与计算机是不可分割的。计算机绘图既节省了时间，加快了效率，又方便简洁，易修改。在这次课设过程中，我也掌握了很多关于机械方面的电脑使用方法，还复习，巩固了课堂上所学的知识，真可谓收获颇丰。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解。这次的械制造工艺学课程设计对我以后的工作以及生活都起了很大的帮助。我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，而且一定要有耐心，不能慌乱，否则只会把事情搞砸。 
就我个人而言，这次课程设计是一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。同时，也锻炼我的分析问题，解决问题的能力。因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。由于能力有限、我的课程设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。  
最后，感谢我们指导老师黄小英老师对我耐心的引导与帮助，让我在设计过程中少走了不少弯路，学到了很多的知识与技巧，谢谢！

参考文献
[1] 王先逵. 机械制造工艺学（第2版）. 机械工业出版社. 2011.
[2] 王栋等. 机械制制造工艺学课程设计指导书. 机械工业出版社. 2011.
[3] 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册（第3版）. 机械工业出版社.2011.
[4] 傅水根.机械制造工艺学基础.清华大学出版社.2011.
[5] 王晶.第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品选集. 北京高等教育出版社.2011.
[6] 秦大同.谢里阳.现代机械设计手册.第三卷.化学工业出版社[M] .2011.
[7] 孙志礼.机械设计[M] .东北大学出版.2011.
[8] 马义荣.工程制图及CAD.北京：机械工业出版社，2011.
[9] 徐茂功.公差配合与技术测量. 北京：机械工业出版社.2013.
[10]Tugomir Surina, Clyde Herrick. Semiconductor Electronics. Copyright 1964 by Holt, Rinehart and Winston, Inc., 120～250.
[11] Cole Thompson Associates．“Directory of Intelligent Buildings”1999.