机械制造工艺学课程设计说明书.doc

机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：箱体的工艺规程设计 2011 年 7月前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。并且，这次课程设计同样也会用到以前的金工实习和认知实习的相关知识，也可以说这是对两次实习效果的一次检验。通过这次课程设计，将会巩固对机械加工工艺规程设计的理论知识，并初步学会自己完成制定简单零件加工工艺规程。这次的工艺规程课程设计，我的题目是箱体的工艺规程设计。希望通过对箱体的加工工艺规程的设计，可以进一步学习机械制造工艺学并掌握简单零件的加工工艺设计。虽然这是大学以来的第二次课程设计，但毕竟还是第一次接触制造工艺设计，对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还会存在问题，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，这些也是第一次设计时常见的问题，希望老师多多批评和指正。目 录一、零件分析11.1 计算生产纲领确定生产类型11.2 箱体工艺分析1二、确定毛坯22.1 确定毛坯种类22.2 确定机械加工余量22.2.1铸件尺寸公差22.2.2铸件机械加工余量22.3 绘制铸件毛坯图3三、工艺规程设计43.1 选择定位基准43.2 制定工艺路线43.2.1拟订工艺路线一43.2.2拟订工艺路线二43.2.3工艺方案的比较与分析63.3 选择加工设备和工艺设备63.4 确定加工余量与工序尺寸表73.5 确定加工工序设计及基本工时9四、设计小结22五、参考文献23华侨大学机械制造工艺学课程设计 08机电（1）班 郭智勇（0811115010）一、零件分析1.1计算生产纲领确定生产类型年产量q10000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（件/台），废品率3，备品率5。由公式nqn（1）得： n100001（135）=10800查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61确定的生产类型为大量生产。因此，可以确定为流水线的生产方式，又因为在加工时有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同的工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产，从积极性考虑，采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。1.2箱体工艺分析箱体材料为ht200，即灰铸铁。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性根，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。生产批量为大批量生产，故毛坯精度应为中等，加工余量中等；加工机床部分采用通用机床，部分采用专用机床；按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正装夹，广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。该箱体上的主要加工部位为左右端面，轴线与左右端面垂直的一系列孔以及轴线与左右端面平行的3个孔。其中，右端面为重要的配合面，平面度要求为0.05mm直接影响箱体与其他零件的接触精度与密封性，右端面上的3-m5均布孔的孔在位置度要求上为0.2。左端面上距离右端面115.5的圆环面相对于 120的孔的轴线的垂直度要求为0.02mm。左端面上3-5的均布孔的位置度要求为0.02。轴线与左右端面垂直的一系列孔同轴度要求为0.025，精度求较高，部分孔径的尺寸如35孔和52孔在尺寸精度上需要保证。轴线与左右端面平行的3个孔的尺寸分别为42、62、88，都需要进行半精镗或精镗加工。这三个孔的同轴度要求为0.02。另外箱体的多个加工面的粗糙度都有一定要求，加工工艺需要满足其要求。二、确定毛坯2.1 确定毛坯种类根据零件材料ht200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为10800件/年，可知，该生产类型为大批量生产。毛坯制造的方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。2.2 确定机械加工余量2.2.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由于实用机械加工工艺手册查得铸件尺寸公差等级为ct10级，选取铸件错箱值为1.0mm。2.2.2铸件机械加工余量 对于成批和大量生产的铸件加工余量由实用机械加工工艺手册查得，选取ma为g级，各加工表面总余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面总余量及毛坯尺寸加工表面基本尺寸/mm加工余量等级加工余量数值/mm毛坯尺寸/mm60右端面凸台2.5g3.56120左端面119.5g4123.5120径向面120g3126孔8888h382孔6262h356孔4242h336右端孔3535h525右端孔3030h2.530左端孔3535h2.530左端孔5246h3462.3 绘制铸件毛坯图（如图2-2毛坯-零件综合图）图2-2毛坯-零件综合图三、工艺规程设计3.1 选择定位基准箱体的右端面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。另外，箱体的左端面和右端面都是重要平面，采取互为基准的原则加工两端面能更好的保证其位置度要求。因而以箱体的左端面为粗基准，先加工右端面，再以右端面为精基准加工左端面。3.2 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。3.2.1拟订工艺路线一工序1 粗铣右端面n面，以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准，粗铣箱体的左端面。 工序3 钻毛坯25孔到28。工序4 粗镗孔1（35）到34.5，并镗出倒角145，粗镗孔2（35）到34.5，粗镗孔3(46)到46， 工序5粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117；粗车3- 5.5孔的左端面。工序6 精铣箱体右端面。工序7 精铣箱体左端面。工序8 粗镗孔4(52)到51.5，并镗出倒角245。工序9 半精镗孔2（35）到35；精镗孔1（35）到35。精镗孔4(52)到52。工序10 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5工序11 钻、铰3-5.5的孔工序12 粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145的倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。工序13 精镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）分别到42、62、88。精镗孔7（88）在孔6（62）一侧的端面。工序14 钻3-m5螺纹底孔，攻螺纹3-m5。工序15 钻4-m6螺纹底孔，攻螺纹4-m6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.2拟订工艺路线二工序1 粗铣右端面n面，以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准，粗铣箱体的左端面。工序3 粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145的倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。 工序4 钻毛坯25孔到28。工序5 粗镗孔1（35）到34.5，并镗出倒角145，粗镗孔2（35）到34.5，粗镗孔3(46)到46，粗镗孔4(52)到51.5，并镗出倒角245。工序6粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117；粗车3- 5.5孔的左端面。工序7 精铣箱体右端面。工序8 精铣箱体左端面。工序9 精镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）分别到42、62、88。精镗孔7（88）在孔6（62）一侧的端面。工序10 半精镗孔2（35）到35；精镗孔1（35）到35。精镗孔4(52)到52。工序11半精镗孔1（35）的左端面；半精镗孔4(52)的有端面；半精镗孔3(46)的右端面。工序12 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5。工序13 钻、铰3-5.5的孔工序14 钻3-m5螺纹底孔，攻螺纹3-m5。工序15 钻4-m6螺纹底孔，攻螺纹4-m6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.3工艺方案的比较与分析工艺方一和工艺方案二的主要不同点在于：1、方案一是先加工与作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔，之后粗镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88），再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。而方案二是先粗镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88），之后加工与作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔，再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。比较可见，方案一是较为可取的选择。主要是因为：（1）阶梯孔的轴线与箱体底面位置尺寸是一般尺寸，没有尺寸公差的要求，容易保证。而孔5、6、7的轴线与阶梯孔轴线位置要求为39，在未先加工阶梯孔的前提下先加工孔5、6、7显然该精度难以保证。（2）先加工的阶梯孔便于加工孔5、6、7时的装夹。2、工艺方案一将作为精基准面的右端面的精加工安排在粗精镗52孔之前，更好得保证该孔的右端面与精基准面的位置尺寸（由尺寸链计算得到92）。虽然方案二对该孔的粗镗加工可以预留出较多余量，保证精镗加工时的尺寸，但总体而言其过程较为繁琐，需要对粗镗余量有较多的计算的验证。同理方案一中对孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）的孔的粗精加工都安排在轴线与左右端面垂直的阶梯孔的精加工之后，以保证这三个孔的轴线与阶梯孔轴线的距离尺寸39。综上，选用方案一作为最终的加工方案。3.3 选择加工设备和工艺设备由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为通用机床加专用夹具为主，辅一少量专用机床的流水线。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）粗铣左右端面 考虑到工件的定位夹紧方案，采用立铣，选择x53k立式铣床。选择直径d为50的c类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。(2)精铣左右端面 由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择x6130铣床，选择与粗铣相同型号的c类可转位面铣刀。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。（3）钻毛坯孔25 选用摇臂钻床z304016，选用锥柄麻花钻，锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。（4）粗镗各个孔及孔的内端面 选用卧式镗床t68型号，选择功率为1.5kw的1ta20m镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。（5）精镗各个孔及孔的内端面 选用卧式镗床t68型号，选择功率为1.5kw的1ta20m镗削头。选择精镗刀、专用夹具及游标卡尺。 （6）粗车左端125外圆面、圆环面 选用c620-1卧式车床。选择刀具：刀片材料为yt15，刀杆尺寸为16mm25mm, =90，=15，=12，=0.5mm(查切削用量简明手册 表1-3)。采用专用夹具及游标卡尺。（7）精车左端125外圆面、圆环面 选用c620-1卧式车床。选择与粗车相同型号的刀具，采用专用夹具及游标卡尺。（8）钻、扩、攻螺纹各个孔 （钻、扩、攻螺纹3m5和4-m6，钻、扩3-5.5和4-9） 选用摇臂钻床z3025，选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角；3m5和4-m6螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具、游标卡尺以及塞规。其中3m5和4-m6用螺纹塞规检验。3.4 确定加工余量与工序尺寸表加工表面基本尺寸/mm公差/粗糙度单边余量/mm工序尺寸毛坯尺寸/mm60右端面2.5ra3.22.5粗铣3.561精铣2.5120左端面27ra3.22.5粗铣28.5311.5精铣27右端面3-m5m5ra6.32钻400.25铰、攻螺纹m535孔35h8/ra1.61.5钻28253.25粗镗34.50.25精镗35左端3535ra3.21.5粗镗33301半精镗35120外圆面120（径向）h8/ra1.61.5粗车1221251精车120120圆环面115.5h8/ra1.62.5粗车117119.51.5精车115.552孔52h8/ra1.62.75粗镗51.5460.25精镗5230孔30ra3.21.5钻28251半精镗303-5.55.5ra6.32.65钻5.300.1铰5.542孔 42h8/ra1.62.75粗镗41.5360.25精镗4262孔62h8/ra1.62.75粗镗61.5560.25精镗6288孔 88ra3.22粗镗84821半精镗8888孔内端面15ra3.21半精镗1514120外圆面120h8/ra1.62粗车1211250.5精车1204-m6孔m6ra6.32.55钻5.100.45攻螺纹m64-9通孔9ra6.34钻800.5扩、铰93.5 确定加工工序设计及基本工时工序1：粗铣右端面查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量f=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=2.5mm。取粗铣的主轴转速为200r/min,选取刀具的的直径d为50mm,故相应的切削速度为：vc=31.4m/min校核机床功率参考有关资料得：铣削时的切削功率取z=10个齿，n=200/60=33.33r/s，=60mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将他们带入式中得：=2.33kw又由实用机械加工工艺手册查到x53k立式铣床的机床功率为10kw，若取效率为0.85，则2.33/0.85=2.7410。故机床能满足加工要求。 计算基本工时：t=l/fn=60/0.2200=0.471min工序2：粗铣左端面 查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=2.5mm。取粗铣的主轴转速为200r/min,选取刀具的的直径d为50mm,故相应的切削速度为：vc=31.4m/min校核机床功率 参考有关资料得：铣削时的切削功率取z=10个齿，n=200/60=33.33r/s，=120mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将他们带入式中得：=4.65kw又由实用机械加工工艺手册查到x53k立式铣床的机床功率为10kw，若取效率为0.85，则4.65/0.85=5.47kw10kw。故机床能满足加工要求。计算切削工时：t=l/fn=120/0.2200=0.942min工序3：钻25毛坯孔 参考切削用量简明手册，取钻孔的进给量为=0.5mm/r,vc=19m/min。由此计算出转速为n=201.69r/min。按机床实际转速取n=200r/min。则实际切削速度为：vc=18.21m/min。验证扭矩及功率：=9.8142.7280.51=6977.03n=9.810.021280.51=99.5n.mp=vc=639.518.21/60=2.11kw由实用机械加工工艺手册查得z3040的主轴最大扭矩为400n.m，主电动机功率为3kw,故能满足加工要求。计算基本工时：t=0.185min工序4：粗镗孔1（35）到34.5，并镗出倒角145，粗镗孔2（35）到33，粗镗孔3(46)到46。(1)粗镗孔1（35）到34.5： 粗镗余量为=（34.5-28.5）/2=3.25,取vc=0.4m/s=24m/min, =0.2mm/r由此计算出转速为n=221.54r/min。按机床实际转速取n=220r/min。则实际切削速度为： vc=23.82m/min。验证功率：pc=vc10取 =180，=1，=0.75，=0，=1则 =1452.3npc=vc10=0.58kw取机床效率为0.85，则所需机床功率为0.58/0.85=0.68kw。实用机械加工工艺手册查得t68卧式镗床的主电机最大功率为5.5kw，故适用。计算基本工时：t=0.31min(2)粗镗孔2（35）到33 毛坯孔尺寸为30粗镗余量为=（33-30）/2=1.5,取vc=0.4m/s=24m/min, =0.2mm/r由此计算出转速为n=231.61r/min。按机床实际转速取n=220r/min。则实际切削速度为： vc=22.80m/min。验证功率：pc=vc10取=180，=1，=0.75，=0，=1则=792.15pc=vc10=0.316kw取机床效率为0.85，则所需机床功率为0.316/0.85=0.372kw。实用机械加工工艺手册查得t68卧式镗床的主电机最大功率为5.5kw，故适用。计算基本工时：t=0.341min工序5 粗车120外圆面到122。粗车3- 5.5孔的左端面。粗车120外圆面、圆环面时，因余量为2mm，故 =2mm。根据切削用量简明手册表1.4查取: 进给量f范围取0.91.3mm/r,这边我们选取进给量f=0.2mm/r查切削用量简明手册表1.23得：切削力 而切削时的修正系数为，根据c620-1车床说明书，可选择n=200r/min则 则 ，故机床效率足够。计算基本工时：由 基本时间i可得： 其中,根据切削用量简明手册表1.26查取得：车削时的入切量及超切量，则l=4+3.5=7.5mm则 工序6：精铣右端面精铣余量=1mm,取精铣转速为400r/min,精铣每转进给量为0.5mm/r,铣刀直径为50。则vc=62.8m/min计算基本工时：t=0.942min工序7：精铣左端面精铣余量=1.5mm,取精铣转速为400r/min,精铣每转进给量为0.5mm/r,铣刀直径为50。则vc=62.8m/min计算基本工时：t=1.884min工序 8：粗镗孔2（52）到51.5 ，并镗出倒角245。毛坯孔尺寸为46粗镗余量为=（51.5-46）/2=2.75,取vc=0.4m/s=24m/min, =0.2mm/r由此计算出转速为n=148r/min。按机床实际转速取n=150r/min。则实际切削速度为：vc=24.26m/min。验证功率：pc=vc10取=180，=1，=0.75，=0，=1则=1452.27pc=vc10=0.581kw取机床效率为0.85，则所需机床功率为0.581/0.85=0.684kw。实用机械加工工艺手册查得t68卧式镗床的主电机最大功率为5.5kw，故适用。计算基本工时：t=0.567min工序9：半精镗、精镗阶梯孔（1）半精镗30孔半精镗余量为=（30-28）/2=1,取vc=0.8m/s=48m/min, =0.15mm/r由此计算出转速为n=509.55r/min。按机床实际转速取n=500r/min。则实际切削速度为： vc=47.1m/min。计算基本工时：t=0.07min（2）半精镗35孔半精镗余量为=（35-33）/2=1,取vc=0.8m/s=48m/min, =0.15mm/r由此计算出转速为n=436.67r/min。按机床实际转速取n=440r/min。则实际切削速度为： vc=48.36m/min。计算基本工时：t=0.227min（3）精镗35孔精镗余量为=（35-34.5）/2=0.25,取vc=1.2m/s=72m/min, =0.12mm/r由此计算出转速为n=655.14r/min。按机床实际转速取n=630r/min。则实际切削速度为： vc=71.335m/min。计算基本工时：t=0.173min（4）精镗52孔精镗余量为=（52-51.5）/2=0.25,取vc=1.2m/s=72m/min, =0.12mm/r由此计算出转速为n=440.96r/min。按机床实际转速取n=440r/min。则实际切削速度为： vc=71.84m/min。计算基本工时：t=0.322min工序10 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5因余量为0.5mm，故 =0.5mm。根据切削用量简明手册表1.4查取: 进给量f范围取0.91.3mm/r,这边我们选取进给量f=0.75mm/r根据c620-1车床说明书，可选择n=400r/min则 计算基本工时：由 基本时间i可得： 其中,根据切削用量简明手册表1.26查取得：车削时的入切量及超切量，则l=4+3.5=7.5mm则 工序11：钻、铰3-5.5的孔由实用机械加工工艺手册查得：第一次钻孔直径为5.3，铰孔余量=（5.5-5.3）/2=0.1mm。取钻孔进给量=0.25mm/r ,vc=17m/min由此计算出转速为n=1021.51r/min。按机床实际转速取n=1000r/min。则实际切削速度为： vc=16.34m/min。铰孔：取=0.3mm/r ,vc=14m/min由此计算出转速为n=810.65r/min。按机床实际转速取n=810r/min。则实际切削速度为： vc=13.98m/min。计算基本工时：t=t1+t2=+=+=0.2434min工序12：粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145的倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。（1）、粗镗孔5（42）到41.5毛坯尺寸为36因余量为2.75mm，故 =2.75mm。根据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r r/min查有关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为 ，故机床效率足够。计算基本工时由 基本时间i可得：（2）、粗镗孔6（62）到61.5 毛坯尺寸为56因余量为2.75mm，故 =2.75mm。根据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r 取 n=120r/min,则查有关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为，故机床效率足够。计算基本工时： 由 基本时间i可得：(3)、粗镗孔7（88）87.5毛坯尺寸为82因余量为2mm，故 =2mm。根据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r 查有关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为，故机床效率足够。计算基本工时： 由 基本时间i可得：工序13精镗孔5（42）、孔6（62）分别到42、62 和半精镗孔7（88）到88。半精镗孔7（88）在孔6（62）一侧的端面。（1）、精镗孔5（42）因余量为0.25mm，故 =0.25mm。根据相关资料查取: v=1.2m/s=72m/min进给量f=0.12mm/r 计算基本工时：由 基本时间i可得：（2）、精镗孔6（62）因余量为0.25mm，故= 0.25mm。根据相关资料查取: v=1.2m/s=72m/min进给量f=0.12mm/r 计算基本工时：由 基本时间i可得：（3）、半精镗孔88因余量为1mm，故 =1mm。根据相关资料查取: v=0.8m/s=48m/min进给量f=0.16mm/r 取 n=170r/min,则计算基本工时：由 基本时间i可得：（4）、半精镗88孔内端面因余量为1mm，故 =1mm。根据相关资料查取: v=0.8m/s=48m/min进给量f=0.16mm/r 取 n=170r/min,则 计算基本工时：由 基本时间i可得：工序14：钻右端面 3-m5螺纹底孔，攻螺纹3-m5（1）钻右端面 3-m5螺纹底孔：参考切削用量简明手册，取钻孔的进给量为=0.3mm/r,vc=22m/min。 由此计算出转速为n=1751.59r/min。按机床实际转速取n=1750r/min。则实际切削速度为：vc=21.98m/min。验证扭矩及功率： =9.8142.740.31=639.5n=9.810.02140.31=1.258n.mp=vc=639.521.98/60=234.27w由实用机械加工工艺手册查得z3025的主轴最大扭矩为200n.m，主电动机功率为1.3kw,故能满足加工要求。（2）攻螺纹3-m5取进给量=0.3mm/r ,vc=0.2m/s=12m/min由此计算出转速为n=764.33r/min。按机床实际转速取n=760r/min。则实际切削速度为：vc=11.932m/min。计算基本工时：t=0.21min工序15：钻4-m6螺纹底孔，攻螺纹4-m6（1）钻4-m6螺纹底孔钻孔进给量=0.3mm/r ,vc=22m