机械制造基础课程设计设计-之二.doc

第一章 零件的分析
1、零件的作用:
由资料查得:该零件是柴油机的一个主要零件,.直径为18的孔和直径为16的孔用来装摇臂,起支撑作用,直径为11的孔用来装支持轴,直径为3的孔主要用来排油.
2、零件的工艺分析:
由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
由零件图可知尺寸为39的下端面为设计基准和加工基准,以尺寸为39的下端面用来加工18的孔,在以18的孔加工11的孔, 16的孔的加工则以18的孔和尺寸为39的下端面共同为基准.
3、尺寸和粗糙度要求:
该零件的所需加工面为尺寸为39的上端面,即22的上端面为加工面,其粗糙度为12.5,长度没有公差要求,要求不是很高,粗铣即可以到达.
尺寸为39的的下端面为基准,其粗糙度为6.3,长度没有公差要求,粗铣过后,半精铣即可以达到.
28的上端面粗糙度为3.2,下端面粗糙度为3.2,其长度要求为37±0.1,其尺寸要求为11级,粗铣过后半精铣即可达到.
26的孔上表面粗糙度要求为12.5,下表面粗糙度要求也为12.5,尺寸无精度要求,粗铣即可.
18的孔为重要加工面,其尺寸要求为IT8级,粗糙度为1.6,须在镗床上加工,采取钻,镗,铰,可以达到其要求.两端有1×45°的倒角,表面粗糙度为12.5,也无特殊要求,也比较容易达到.
16的孔也为重要加工面,其尺寸要求为IT11级,不是很高,但表面粗糙度为1.6,要求很高, 须在镗床上加工,采取钻,镗,铰,可以达到其要求. 两端有1×45°的倒角,表面粗糙度为12.5,也无特殊要求,也比较容易达到.
11的孔尺寸没有特殊要求,表面粗糙度为12.5,钻即可以达到.
3孔为排油孔,尺寸无特殊要求,表面粗糙度无要求,钻即可以达到.
4、位置公差要求:
该零件18的孔的中心线与尺寸为39的下端面有形位公差要求,其要求18的孔的中心线与尺寸为39的下端面的平行度为0.05mm.
28的两端面相对于其轴线的跳动度为0.01mm.
由以上分析可知，对上述加工表面而言，先加工基准面,在依次加工其他的表面。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。
第二章 毛坯的设计
1、选择毛坯
该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。考虑到年产量为5000件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，采用砂型铸造，机器造型。
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
（1）求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸，长83mm，宽37mm，高62mm。
（2）选择铸件公差等级
查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为8~12级取为10级。
（3）求铸件尺寸公差
公差带相对于基本尺寸对称分布。
（4）求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。
3、 确定机械加工余量
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余
量为4mm，孔的加工余量按相关表查找选取。
4、 确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6。Ra﹤1.6
的表面，余量要适当加大。
分析本零件，加工表面Ra≧1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）
生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有当然孔无需要铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。
5、确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：
气门摇臂支座毛坯尺寸允许公差/mm
铸件尺寸
偏差
参考资料
45
±1.3
24
±1.1
机械制造工艺设计手册
47
±1.3
6、设计毛坯图
（1） 确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为1.17度。
（2） 确定分型面 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于
发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。
（3） 毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。
用查表法确定铸造各表面的的加工总余量：
下图为该零件的毛坯图:
加工表面
基本尺寸
铸件尺寸公差
机械加工余量(单侧)
铸件尺寸
22上端面
39
2.6
4

36下端面
39
2.6
4
47±1.3
28上端面
37
2.6
4

28下端面
37
2.6
4
37±1.3
26上端面
16
2.2
4

26下端面
16
2.2
4
24±1.1

第三章 选择加工方法，拟定工艺路线
1、基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
2、精基面的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择φ32的孔和φ16的孔作为精基准。
3、制定机械加工工艺路线：
工艺路线一：
工序一、
1、粗铣22上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、铣36下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
3、半精铣36下端面，加工经济精度IT11，粗糙度6.3
工序二、
钻11的孔，经济精度IT13，粗糙度12.5（专用夹具）
工序三、
1、粗铣28、26的上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、反转工作台，粗铣28、26的下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
3、半精铣28两端面，加工经济精度IT11，粗糙度3.2
3、麻花钻，钻出孔18、16尺寸到17、15，粗糙度25
4、扩孔镗，保证尺寸18、16到17.85、15.85，粗糙度6.3
5、半粗铰，保证尺寸18、16到18H8、16 H8，粗糙度1.6
6、倒28，26两端1×45°
工序四、
钻斜油孔，保证尺寸3到3，粗糙度12.5
工序五、钳工去毛刺
工序六、抽检
工艺路线二：
1、粗铣22上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、先粗铣36下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，后半精铣，加工经济精度IT11，粗糙度6.3
3、先粗铣28两端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，后半精铣，粗糙度3.2
4、粗铣26的两端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，
5、钻，扩，铰28，26两孔
6、倒28，26两端1×45°
7、钻11的孔
8、钻3的孔
9、钳工去毛刺
10、抽检
工艺路线三：
工序一、
1、粗铣18、16前端面，粗糙度12.5，保证尺寸37±0.1为43， 16尺寸为20
2、旋转工作台，粗铣18、16后端面，粗糙度12.5，保证尺寸37±0.1为39，16为16
3、半精铣28的两个端面，保证尺寸到38再到37，粗糙度为3.2
4、钻孔18、16，加工经济精度IT13，粗糙度12.5，麻花钻：保证尺寸到17、15，粗糙度25，扩孔镗：保证尺寸到17.85、15.85，粗糙度6.3，半精铰保证尺寸18、16到18H8、16 H8，粗糙度1.6
5、倒28，26两端1×45°
工序二：
1、 粗铣22的上端面，保证尺寸39为43，粗糙度12.5，加工经济精度IT12
2、 粗铣22的下端面，保证尺寸39为39，粗糙度12.5，加工经济精度IT12
3、 半精铣22的下端面，保证尺寸39为39，粗糙度6.3，加工经济精度IT11
4、 钻11的孔，加工经济精度IT13，保证尺寸到11
工序三、
钻斜油孔，保证尺寸3到3，粗糙度12.5
工序四、钳工去毛刺
工序五、抽检
工艺路线比较：上述三个工艺路线，前两个都是先加工22的上端面和36的下端面，不同的是第二个先加工11的孔，而第一个后加工11的孔，这对于保证重要加工面18的孔，16的孔，第三个工艺路线是先加工重要面28，26的两个面，这样后面加工的工序，就非常简单了，而且它的定位夹紧要比其它两个方案简单，加工设备也相对精确，综上所述：选择工艺路线三。
4、确定工艺过程方案
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
沙型铸造

02
进行人工时效处理
消除内应力
03
涂漆
防止生锈
04
铣，铰28，26的端面和孔
先加工面，后加工孔
05
粗铣22上端面

06
粗铣，半精铣36下端面

07
钻11的孔

08
钻3的孔

09
去毛刺
钳工
10
检验

11
入库

第四章 加工设备及刀具、夹具、量具的选择
由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
1、选择机床，根据不同的工序选择机床：
04工序是粗铣28、26的两端面，它是两个端面互为基准，再半精铣28的两端面，然后再分别钻18、16，精度要求很高，宜采用卧式镗床，选择TA617卧式镗床。
05工序是粗铣22上端面。它是以36的端面为粗基准，工序的步数不多，宜采用卧式铣床，选择X6012卧式铣床。
06工序粗铣，半精铣36下端面，它是以22上端面为基准，选择X6012卧式铣床。
07工序孔的精度要求不是很高，采用一般钻床即可以了，选择用Z535立式钻床加工。
08工序孔的精度不是很高，采用一般钻床即可，选用Z525立式钻床加工。
选择夹具：
在上述所有的工序中，除04，05工序采用通用夹具平口虎钳，其它采用专用夹具。
2、选择刀具：
选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工为YG6。
粗铣圆柱前后端面的铣刀，粗铣圆柱前后端面铣刀选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为10，材料为YG8。半精铣圆柱前后端面的铣刀选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为10，材料为YG6。
钻 、孔分别选择、15的莫式锥柄麻花钻。
扩孔至 、扩孔至 的扩孔钻分别为选择硬质合金锥柄扩孔钻，d分别为18mm和16mm。
半精铰孔至 半精铰孔至 精铰至 精铰至 选用硬质合金锥柄铰刀。GB/T4252-1984
粗铣圆柱下端面至44粗铣圆柱上端面至39选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为10，材料为YG8。半精铣圆柱下端面至43选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为10，材料为YG6。
钻的孔用莫式锥柄麻花钻。钻孔选择的直柄麻花钻
3、选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：
粗铣28两端面，26的两端面，采用游标卡尺和标准粗糙度块。
钻，扩，铰28孔和26孔采用内径千分尺和标准粗糙度块。
倒角度，采用万能角度卡尺。
粗铣22的上端面和粗铣，半精铣36的下端面采用游标卡尺和标准粗糙度块。
钻11的孔采用游标卡尺，标准粗糙度块。
钻3的孔塞规。
4、确定工序尺寸：
加工步骤

1
粗铣Φ28的上端面

2
粗铣Φ26的上端面

3
粗铣Φ28的下端面

4
粗铣Φ26下端面

5
半精铣Φ28上端面

6
半精铣Φ28下端面

7
钻Φ18的孔

8
扩Φ18的孔

9
铰Φ18的孔

10
钻Φ16的孔

11
扩Φ16的孔

12
铰Φ16的孔

13
粗铣22的上端面

14
粗铣36下端面
mm
15
半精铣36下端面

16
钻Φ11的孔

17
钻Φ3的孔

第五章 确定切削用量
切削用量确定
工序一、
1、第一工步为铣φ28mm的前端面。已知工件材料为HT200，选择镶齿套式面铣刀,齿数z=10，材料YG8，f=0.2～0.29mm/齿，取0.2 mm/齿。
1） 确定每齿进给量和背吃刀量
查表取每齿进给量，查表取
背吃刀量取4mm
查表得：
V=64m/min
计算实际主轴转速
主轴转速n=r/min，查表得n=281r/min，
计算Vc= m/min
功率校核PM=1.33kw＜P
经检查所有要求符合要求
2）本工步为粗铣端φ26mm的前面，刀具、主轴转速同上
确定每齿进给量
查表取每齿进给量，查表取，
查表得：
V=64m/min
计算实际主轴转速
n==255 r/min
功率校核PM=1.33kw＜P
经检查所有要求符合要求
3）半精铣φ28的后端面, 选择镶齿套式面铣刀,齿数z=10，材料YG6，f=0.1mm/齿。 Vc=124 m/min，
计算实际主轴转速
计算得n=494r/min，实际转速V=530m/min，经检查所有参数符合要求
4）钻孔工序如下：
工步
加工面尺寸
尺寸公差
1

0.27
2

0.27
3

0.07
4

0.07
5

0.052
6

0.052
7

0.027
8

0.027
① 工步1、
αp=8.5mm， f= 0.1mm/r Vc=60m/min主轴转速n=r/min，查表得n=1017r/min，计算Vc= m/min 。
②工步2、
αp=7.5mm， f= 0.1mm/r Vc=50m/min主轴转速n=r/min，查表得
n=1017r/min，计算Vc= m/min 。
③ 工步3、
αp=0.425mm， f= 0.1mm/r Vc=60m/min主轴转速n=r/min，查表得n=1017r/min，计算Vc= m/min 。
④ 工步4、
αp=0.425mm f= 0.1mm/r Vc=50m/min主轴转速n=r/min，查表得
n=1017r/min，计算Vc= m/min 。
⑤ 工步5、
αp=0.045mm， f= 0.4mm/r Vc=10m/min主轴转速n=r/min，查表得n=147r/min，计算Vc= m/min 。
⑥ 工步6、
αp=0.045mm， f= 0.4mm/r Vc=10m/min主轴转速n=r/min，查表得n=203r/min，计算Vc= m/min 。
⑦ 工步7、
αp=0.03mm， f= 0.4mm/r手动进给。
⑧ 工步8、
αp=0.03mm， f= 0.4mm/r手动进给。
工序2：
1）工步1
αp=3mm，fz=0.2-0.29mm/z取0.2mm/z， f=zfz=100.2=2mm Vc=64m/min
主轴转速n=r/min，查表得n=235r/min，计算Vc= m/min
2）工步2
αp=1mm，fz=0.1mm/z， f=zfz=100.1=1mm/r Vc=124m/min主轴转速n=r/min，查表得n=600r/min，计算Vc=m/min
工步3同工步1
4）钻孔
αp=5.5mm，Vc=50～70m/min，取Vc=50 m/min
n= r/min，
主轴最大转速1400 r/min，所以取n=1400 r/min，Vc=m/min，
本工序为钻φ11mm的孔，选用Z525立式钻床加工
切削用量
刀具采用莫氏锥柄麻花钻钻头，直径d=11mm，使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给
2.选用钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.6mm，耐用度为60min。
3.确定切削速度V
由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.16mm/r。由表5-131，可查v=16m/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1400r/min。
本工序为钻φ3mm的孔，选用Z525立式钻床加工
切削用量
刀具采用莫氏锥柄麻花钻，直径d=3mm，使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给
2.选用钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.6mm，耐用度为15min。
3.确定切削速度V
由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.13mm/r。由表5-131，可查v=13m/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=832r/min。

第六章 基本时间的确定
1）工时定额的计算
工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额

其中：是指但见时间定额
是指基本时间（机动时间），通过计算求得
是指辅助时间，一般取（15~20）%；与和称为作业时间
是指布置工作时间，一般按作业时间的（2~7）%估算
是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（2~4）%估算
是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计
N是指一批零件的个数
下表是各个工步基本时间的计算公式及其结果
工序
工步
计算公式
计算结果
（min）

工序一
1
铣：
=90 ：铣削宽度 d：铣刀直径
0.24
2
0.25
3
0.172
4
0.114
5
钻： ：（1~4）
扩、铰：
锪： ：（1~2）
0.13
6
0.13
7
0.066
8
0.052
9
0.538
10
0.56
11
镗：
：（3~5） 时，
锪： ：（1~2）
0.38
12
0.51
13
0.22

工序二

1
铣：
=90 ：铣削宽度 d：铣刀直径
钻： ：（1~4）

0.063
2
0.18
3
0.09
4
0.06
5
0.14
工序三

1
钻： ：（1~4）

0.049
2）、工序定额的确定
（1）、工序一的工序定额：

=+5%
=2.48

（2）、工序二的时间定额：

=+5%
=+

（3）、工序三的工序定额：

=+5%
=+

设计心得体会
设计，给人以创作的冲动。在画家眼里，设计是一幅清明上河图或是一幅向日葵；在建筑师眼中，设计是昔日鎏金般的圆明园或是今日一塑自由女神像；在电子工程师心中，设计是贝尔实验室的电话机或是华为的程控交换机。凡此种种，但凡涉及设计都是一件良好的事情，因为她能给人以美的幻想，因为她能给人以金般财富，因为她能给人以成就之感，更为现实的是她能给人以成长以及成长所需的营养，而这种营养更是一种福祉，一辈子消受不竭享用不尽。我就是以此心态对待此次《机械制造技术基础》课程设计的，所谓“态度决定一切”，于是偶然又必然地收获了诸多，概而言之，大约以下几点：
一、温故而知新。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与设计手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。
二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。
三、实践出真知。文革之后，关于真理的大讨论最终结果是“实践是检验真理的唯一标准”，自从耳闻以来，便一直以为马克思主义中国化生成的教条。时至今日，课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”，才明晓实践出真知。因为在教材上，只是一些理论知识的分析与说明，把那些知识弄懂需要靠动手实践，不为则不知，无为则无知，实践出真知。
四、创新求发展。“创新”目前在我国已经提升到国家发展战略地位，足见“创新”的举足轻重。因此，我们要从小处着手，顺应时代发展潮流，在课程设计中不忘在小处创新，未必是创新技术，但凡创新思维亦可，未必成功，只要实现创新思维培育和锻炼即可。
五、过而能改，善莫大焉。至善至美，是人类永恒的追求。但是，不从忘却“金无足赤，人无完人”，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
六、学海无涯，学无止境。尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材学习完毕，掌握许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位，由于对工艺生产相关章节未能掌握以致用到产品无法自行设计，只得参考其他文献，在理解知识的前提下试行操作，逐步摸索。彻悟学海无涯只有苦来作舟，学无止境只有书来作伴。
综上所述，课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。至于建议，一言以蔽之，大学教育当如此。

参考文献
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[3]崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993
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