机械制造课程设计.doc

1、 序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.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性的总复习,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重要的地位。就我个人而言，我希望能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。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 一、零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用题目所给的零件是 ZW-6/7 型空气压缩机的填料箱盖（见附 A3 图纸）主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封性，使箱体在工作时不致让油

2、液渗漏。同时对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。2.零件的工艺分析通过对该零件图的绘制，知原图的完整尺寸、公差及技术要求等。由于该零件为套类零件，其主要加工表面有孔、外圆、和端面其中孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求题目所给填料箱盖有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：由零件图可知，65H5 和 60H5 的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为三组深 20 孔深 24 及 4-M10-6H。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工

3、另外两组。3.零件的生产类型 依设计题目知：Q=2000 台/年，n=1 件/台，每日 1 班：结合生产实际，备品率 a 和废品率阝分别取为 10%和1%。代入公式得该零件的生产纲领：N=2000*1*（1+10%）*（1+1%）=2222 件/ 年零件为填料箱的盖，质量约为 5KG 查表 2-1 可知其属于轻型零件，生产类型为中批生产。二选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯零件材料为 HT200。考虑在运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。由于零件年产量为 2222 件， ，生产类型为中批生产，而车尺寸不大，可采用机器造型铸造毛坯。此外，为消除残余应力，铸造后

4、应安排人工时效进行处理。2.确定机械加工余量1、铸件材料为 HT200，机械加工余量按 JB3835-85 确定，有机械制造工艺设计简明手册可查得外圆表面及轴向加工余量，孔的加工余量由表2.3-10 查得为单边余量。外径方向双边余量 2.0mm，轴向方向为 2.5mm，孔的加工余量 4mm（双边）3、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 Ra1.6um, Ra1.6um 的表面,余量要适当增大.分析本零件,除60 内孔深 78 的右端面要求研磨为 R0.4 以外,其余各加工表面为 R=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得的余量值即可.60 内孔右端面的

5、加工精度要求达到 R0.4,参考磨孔余量(表 5-39)研磨端面的单边余量为 0.4MM. 综上所述,确定毛坯尺寸见下表:由机械制造技术基础课程设计指南表 5-1 可知，查得该铸件的尺寸公差等级 CT 为 812 级，取 CT=10 级。再由其 CT 等级查表 5-3 和 5-4,查得其 CT 值和 RMA 值,再根据其加工方式判断其单侧还是双侧加工,代入公式,得出毛坯的实际尺寸:R=F+RMA+CT/2 单侧加工R=F+2RMA+CT/2 双侧外圆加工R=F-2RMA-CT/2 双侧内圆加工查表 5-3 和 5-4 确定各加工表面的总余量4.确定毛坯的尺寸公差 5.设计毛坯图 毛坯的圆角半径

6、: 外圆角半径 r=5内圆角半径 R=3毛坯的详细尺寸见 A4 图纸。 三选择加工方法，制定工艺路线基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对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作粗基准。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制定工艺路线按照先加工基

7、准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线如下：工艺路线方案:工序：以 155mm 外圆及端面定位，粗车小端端面，粗车 65mm 外圆及台阶端面，错镗孔 37mm 和 47mm工序：以粗车后的 65mm 外圆及端面定位，粗车大端面、粗车155mm 外圆面、粗车左端台阶面、粗车环槽、粗车 75mm、80mm 外圆面。粗镗 60H8、倒角 145.工序：以粗车后的 155mm 外圆及端面定位半精车 65mm 外圆及台阶面。工序：以 65mm 外圆定位，半精车 155mm、75mm、80mm 环槽，半精镗 60 内孔。工序：以 155mm 外圆及端面定位，精车 65mm 外圆。工序 VI：以 65

8、mm 外圆及端面定位，精镗 60 内孔、研磨内端面、倒角。工序 VII：钻床钻 6-13.5 小孔、钻 M10 螺纹孔。工序 Viii：丝锥攻丝。工序 XI：终检。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定毛坯图如下：（五）选择加工设备与工艺装备1、选择机床工序 I 、 II 、 III、VI 是粗车和半精车。选用卧式车床就能满足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的 C620-1 型卧式车床即可。工序 V、VI 是精车和精细车还有精镗。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小选用精密的车床能满足要求。故选用 C616A 型车床。工序 VII 钻孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，

9、可选用Z3025 型摇臂钻床。2、选择夹具本零件除钻削加工需设计专用夹具，其他工序使用通用家具即可，车床上用三爪自定心卡盘。3、选择刀具在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工灰铸铁零件采用 YG 型硬质合金，粗加工用 YG6，半精加工用 YG8，精加工和精细加工用 YG10，切槽宜用高速钢。钻孔用麻花钻，攻螺纹用丝锥。4、确定工序尺如下表：工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度加工表面 粗 半 精 粗 半精 精 粗 半 精精 精外圆152 155+0.166.362 1 0.25 66.5-0.3065.5+0.0665+0.0136.3 3.2 1.6374 37+0.039

10、6.34 47+0.0396.352 75+0.0466.3802 80+0.0466.362 1 1 64+0.3062+0.0.1560+0.0466.3 3.2 1.67.54 1 7.5+1.306.3137 2 137+0.306.378 2 78+0.306.3 1.6 0.4五确立切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀两 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。1.工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为粗车（车端面、外圆及镗孔） 。已知加工材料为 HT200，铸件。机床为 C620-1 型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘。确定 65

11、 mm 外圆的切削用量 所选刀具为 YG6 硬质合金可转013.位车刀，根据表 5-112，由于 C620-1 机床的中心高为 200mm（表 5-55） ，故选用刀杆尺寸 BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm，根据表 5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 o=12，后角 o6、主偏角 Kr=90、,副偏角 Kr=10、刃倾角 s=0、刀尖圆弧半径 =0.8mm。rA.确定切削深度 ap 粗车双边余量仅为 2mm,可一次走刀完成，故m12657B确定进给量 f 根据表 5-114，在粗车灰铸铁、刀杆尺寸为 16 mm25 mm、a p3 mm、工件直径为 100

12、mm 400 mm 时，f=0.6-1.2 mm/r按 C620-1 机床的进给量（表 5-57） ，选择 f=0.65 mm/r。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。根据表 5-55， ，C620-1 机床进给机构允许的进给力 Fmax=3530N。根据表 5-124，当灰铸铁 170212HBS，a p2 mm，f0.75 mm/r，Kr=45，v=65m/min( 预计)时，进给力 Ff=950N.Ff的修正系数为 ， ， （表 2-12） ，故实0.10Frk.Fsk17.fk际进给力为 Ff=9501.17=1111.5N,由于切削时的进给力小于机床进给允许的进给力

13、，所选的 f=0.65 mm/r 可用。C选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，可转位车刀耐用度 T=30min。D确定切削速度 v 根据表 5-121，当用 YG6 硬质合金车刀加工灰铸铁时，a p1.8 mm，f0.75 mm/r 时，切削速度 v=71m/min。切削速度的修正系数为 KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12, ,KMV=0.85,故73.0rvKkV=710.81.00.731.120.850.85=33.55m/minmin/68157.301rdvn按 C620-1 机床的转速（表 5-56） ，选择 n=90r/m

14、in=1.5r/s，则实际切削速度 v=44.4m/min。E最后确定切削用量为： ，f=0.65 apmm/r，n=90r/min=1.5r/s，v=44.4m/min确定车端面及台阶面的 ap=1.25mm，f=0.52 mm，主轴转速与车 65mm 外圆相同。013.确定粗镗 37mm 和 47mm 孔的切削用量 所选刀具为 YG6 硬质合金、直径为 20 mm 的圆形镗刀。A确定切削深度 ap47mm: a p=（47-43）/2=2mm 32mm: a p=（32-28）/2=2mmB确定进给量 f根据表 5-115，当粗镗灰铸铁时、镗刀直径为 20mm,镗刀伸出长度为 100 mm

15、时按 C620-1 机床的进给量，选择 f=0.20 mm/r。C确定切削速度 v按表 2-8 的计算公式 vyxpmkfaTC式中CV=189.8,m=0.20,xv=0.15,yv=0.20,T=60min,kv=0.90.80.65=0.468,则 in/68.4in/468.02.5.6081902.v 对 32mm 内孔： m321rDn对 47mm 内孔： i/947.v（2）基本时间确定粗车外圆 65mm 的基本时间 根据表 2-21 车外圆基本时间为ifnllifLTj 3211式中 l=17mm, kr=90,l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.65mm/r,)(1rp

16、tgkaln=1.5r/s,i=1,则 sTj 5.9.60271确定粗车端面的基本时间 slldLifnTj 17422, 3213 式中 d=65mm,d 1=43mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.0r/s,i=1则 sj5.073确定粗镗 32mm、47mm 孔的基本时间 选镗刀的主偏角 xr=45,则 l1=2.5mm,l=17mm,l2=3.5mm,l3=0,f=0.2mm/r,对 32mm 孔 n=5.48r/s,对 47mm 孔 n=6.98r/s,i=1对 32mm 孔sTMsT 2148.5031747,698.04532 的 孔对 于

17、2.工序 II 切削用量及基本时间的确定：车端面、车台阶、车环槽、车外圆、镗孔、倒角。（1）. 加工条件工件材料：HT200, b =0.16GPa HBS=200-217,铸造。加工要求：粗车端面保证尺寸 、车台阶保证 17 和 32、车环槽保证8.1037尺寸 、粗车外圆保证尺寸 、粗车外圆保证 和45.730 6.546.075。46.08机床与刀具与工序相同（2）. 切削用量的选择与计算方法与工序基本相同，里表表示如下：主轴转速F/mia切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工步工时120 35.4 0.65 1.25 1 22120 35.4 0.65 1 1120 4

18、5.6 0.65 1.3 1 18480 0.2 2 1 303.工序三 切削用量及基本时间的确定：（1）切削用量。本工序为半精车外圆 ，保证尺寸， 已6530.65知条件与粗加工工序相同。确定半精车外圆的 的切削用量。 所选用的刀具为 YG8 硬65质合金刀，车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度为：BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm 根据表 5-113，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角 o=12，后角 o6、主偏角 Kr=90、,副偏角 Kr=10、刃倾角 s=0、刀尖圆弧半径 =0.5mm。rA确定切削深度 ap 0.75mm。B确定进给量 f 根据表 5-116 及 C62

19、0-1 车床的进给量（表 5-57） ，选择 f=0. mm/r。由于是半精加工，切削力小，故不需要校核机床进给机构强度。C.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取为 0.4mm，可转位车刀耐用度 T=30min。D.确定切削速度 v 根据表 5-121，当用 YG8 硬质合金车刀加工灰铸铁时，a p0.8mm f0.56mm/r 时，切削速度 v=128m/min。切削速度的修正系数为 KSV=0.8,Ktv=1.0,KTV=1.12, ,KMV=0.85,故73.0rvKkV=710.81.00.731.120.850.85=33.55m/minmin/6.1

20、45.310rdvn按 C620-1 机床的转速选择 n=380r/min=6.3r/s则实际切削速度 v=141.6m/min。最后确定切削用量为：ap=0.75mm， f=0.3mm/r， n=380r/min=6.33r/min, v=141.6m/min确定半精车外圆 65mm 的基本时间 根据表 2-24 车外圆基本时间为 ifnllifLTj 3211式中 l=17mm, kr=90,l1=2mm,l2=0,l3=0,f=0.65mm/r,)(1rptgkaln=1.5r/s,i=1,则 sTj 05.3.60271工序 IV工序 VI 的切削用量及基本时间的确定列下表所示工序主轴

21、转速 切削速度 进给量切削深度进给次数工步工时 工步 760 283.2 0.1 1 1 34.5工步 760 183.2 0.1 1 1 20工步 1400 476 0.05 0.5 1 30工步 1400 44.4 0.03 0.5 1 40工序：铣 60 孔底面铣床：X63 系列铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数 Z=4切削速度：参照有关手册，确定 v=15m/minmaw7=477.7r/min10510sdvn采用 X63 卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表 4.2-39）取 =475r/minwn故实际切削速度为： min/9.140751dvw当 时，工

22、作台的每分钟进给量 应为min/475rnwfi/578.zfw查机床说明书，刚好有 故直接选用该值。in/10f倒角 1x45采用 90锪钻2.5.8 工序：磨 60 孔底面选择磨床：选用 MD1158（内圆磨床）选择砂轮：见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为 A36KV6P 20x6x8mm切削用量的选择：砂轮转速 ， m/smin/150rn砂 5.27砂v轴向进给量 fa3径向进给量 r.2.5.9 工序： 镗 60mm 孔底沟槽内孔车刀 保证 t=0.5mm，d=2mm2.5.10 工序： 研磨 60mm 孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm7.工序 VII 的切削用量

23、及基本时间的确定：本工序为钻孔，Z3025 摇臂钻床，专用夹具，刀具采用麻花钻头，直径d=13.5mm,钻 6 个通孔，使用切削液。确定进给量 f 由于孔径和深度均较小，宜采用手动进给。确定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取为 0.8mm,耐用度 T=30min确定切削速度 v 由表 5-132，HBS=200-217 及表 5-127 确定切削用量f=0.13mm/r,由表 5-131，可查得 v=26m/min,n=613r/min,基本时间的确定 钻 6 个 的通孔时间约为 90s。5.13钻 6 13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H 深孔深 2

24、4（1） 钻 6- 13.5f=0.35mm/r V=17mm/min所以 n= =401(r/min)5.130V按机床选取： min/4rnw所以实际切削速度为： i/95.1605.31dv（2） 钻 2 底孔 8.5HM610f=0.35mm/r v=13m/min所以 n= =487r/min5.8v按机床选取 min/0rnw实际切削速度 in/35.105.81dv（3） 4 深 20，孔深 24，底孔 8.5HM60f=0.35mm/r v=13m/min所以 n= =487r/min5.810v按机床选取 min/rnw实际切削速度 i/35.105.81dv(4)攻螺纹孔

25、2 HM6r=0.2m/s=12m/min所以 min/382rns按机床选取则i/15w实际切削速度 in/9.103mndv（5）攻螺纹 4-M10r=0.2m/s=12m/min所以 min/382rns按机床选取则i/15w实际切削速度 in/9.031mndvw三、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过老师的课程设计布置要求，设计工序 VIII钻 4 个 M10 的螺纹孔钻模。本夹具将用于 Z3025 摇臂钻床，刀具为麻花钻。1、问题的提出 本夹具主要用来钻 4 个 M10 的螺纹孔，对孔的加工精度要求不高，而且生产只是中等规模，所以主要考虑的是夹具的制造工艺简单。2、夹具设计定位基准的选择由零件图可知，本工序的上一道工序为钻 6 个 的通孔，所以本工5.13序需要限制的自由度为：6 个自由度，采用 孔和底面粗定位，然后47在 端面已经加工的 处采用削边销和心轴组和定位。钻模板的155.13夹紧采用圆螺母加开口垫圈。3、夹具的设计及操作的简要说明夹具下半部分的圆柱心轴采用粗定位的方式定位，所以和定位控之间有较大的间隙，定位支撑板采用圆柱式定位支撑板。钻孔时为了保证钻孔精度，钻模套和孔之间应该有一定的距离，不能直接接触。钻模板和工件之间的定位采用一面两孔组合定位，为了保证被加工孔的位置精度其中一孔采用削边销的形式。