机械制造工艺课程设计-转换套加工工艺设计.doc

华侨大学机电学院09级机械制造2班机械制造工艺课程设计 题 目 转换套加工工艺设计 姓 名 专 业 机械制造 班 级 09机制二班 学 号 0911113059 指导老师 日 期： 2012 年 6 月 18 日前 言本次机械零件加工工艺设计是我们在完成机械课程设计之后的又一次课程设计，整合我们所学过的有关的知识 (如机械制造工艺学、工程制图、互换性与测量技术基础、机械设计、热加工工艺基础等)。让我们对所学的专业课得以巩固、提高及运用，使理论与实践有机结合；让我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！我认真复习了以前的课程并从图书馆借了各种参考资料，自己独立完成此次的课程设计。我希望再次通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的独立思考、分析问题、解决问题的能力，为以后的学习和工作打下良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指正和改善。目 录一、零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工艺分析（三）确定零件的生产类型二、确定毛坯类型及绘制毛坯简图（一）选择毛坯种类（二）确定毛坯尺寸公差及机械加工余量（三）毛坯简图三、工艺规程设计（一）定位基准的选择（二）零件表面加工方法的选择（三）制定工艺路线 （四）加工设备及工艺装备的选用 （五）加工余量、工序尺寸和公差的确定 （六）切削用量的计算（七）时间定额的计算四、设计小结参考文献机械制造工艺课程设计任务书设计题目：制定转换套的加工工艺设计要求：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备 设计时间：2012.6.18-2012.6.29设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（cad制图，三维造型图）； 3、绘制毛坯图（cad制图）； 4、编写机械加工工艺过程卡片；5、所有工序卡片； 6、设计说明书（一份）；一、零件的分析（一）零件的作用 转换套一般用在接头处，比如电钻安装钻头的接头，受扭转力矩作用。所以要有好的韧性，表面硬度也要高，故选用20钢，再进行去表面、渗碳、淬火hrc62-65。（二）零件的工艺分析零件图下图： 因为转换套的作用要求，所以该转换套的左端40n6外圆、左端40外圆台阶面和30内孔，需要精加工，表面粗糙度要求为ra0.8，左端的40外圆与30内孔同轴度为0.01；而且还要进行去表面、渗碳、淬火hrc62-65；其余加工表面粗糙度均为ra12.5只要半精加工就可以了。（3） 确定零件的生产类型 由已知转换套的生产类型为中大批量。所以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。二、确定毛坯类型及绘制毛坯简图（一）选择毛坯种类： 零件材料为20钢。由于转换套是套内且尺寸不是很大，对力学性能要求一般，为了方便生产，提高效率，故选用毛坯为棒料型材。（2） 确定毛坯尺寸公差及机械加工余量 1、因为毛坯选用的是棒料，所以要先进行粗车，故需要把这个余量算进去，左右端面取：各2mm；最大外圆面70取3mm。 2、粗加工型面时左右端面取1mm；最大外圆面70取1mm。 3、半精加工型面时走右端面取1mm；最大外圆面70取1mm。整理如下表：加工表面零件尺寸机械加工余量毛坯尺寸左右端面58mm各4mm66mm最大外圆面7070mm5mm75（三）毛坯简图：三、工艺规程设计（一）定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后在确定粗基准。 1、精基准的选择 转换套是套类零件，又由其零件图可知内孔是其设计基准（亦是设计基准和测量基准）， 但是又考虑到装夹问题，所以选择外圆面和端面作为基准。适合基准统一原则。 2、粗基准的选择选择外圆40和端面作为粗基准，这样可以保证加工面和不加工面的相互位置精度，图中30h7和40n6要求同轴，因此在钻小孔时应选择外圆作为粗基准。（二）零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、台阶面、外圆面、平面、内孔、通孔、螺纹，材料为20钢。根据尺寸精度、公差等级和表面粗糙度要求，查表2.23平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；表2.27米制螺纹加工方案的经济精度和表面粗糙度；各表面加工方法的选择如下表：加工表面尺寸及尺寸偏差/mm尺寸精度等级表面粗糙度/um加工方案备注左右端面12.5粗车半精车左端40n6外圆40it60.8粗车半精车磨削右端40外圆406.3粗车半精车左端40外圆台阶面0.8粗车半精车磨削右端40外圆台阶面12.5粗车半精车70外圆700.112.5粗车半精车内孔30h730it70.8粗镗半精镗磨削螺纹孔m88钻扩攻螺纹通孔7712.5钻沉孔121212.5钻锪沉孔70外圆上的平面12.5铣（三）制定工艺路线1、加工阶段的划分 该转换套的加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，是后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车两端面、各外圆面、台阶面、钻5通孔和粗镗内孔。在半精加工阶段，半精车两端面、各外圆面、台阶面、扩孔攻螺纹、半精镗内孔、铣70外圆小平面、钻3-7孔通孔和锪沉孔3-12。在精加工阶段磨左端40外圆、左端40外圆台阶面和30内孔。2、工序集中与分散选用工序集中原则安排转换套的加工工序。该转换套的生产类型为中大批量生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则可使工件装夹次数减少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3、工序顺序的安排 如下表：方案一：工序号工 序 内 容简要说明10下料75x6620粗车两端面保总长62粗车外圆72“先基准后其他”30粗车右端面保总长61粗车右端42外圆台阶面，保长30粗车右端42外圆钻5通孔“先基准后其他”，“先面后孔”40粗车左端面保总长60.粗车左端42外圆台阶面，保长18粗车左端42外圆粗车71外圆粗镗内孔28，保长49“先基准后其他”，“先主后次”，“先面后孔”50半精车右端面保总长59半精车右端40外圆台阶面，保长30半精车右端40外圆扩孔6.7倒螺纹孔角1x45攻螺纹孔m8“先基准后其他”，“先面后孔”60半精车左端面保总长58 半精车左端40.6外圆台阶面，保长 17.6 车左端外圆退刀槽半精车左端40.6外圆半精车70外圆半精镗29.4孔，保长44车内孔退刀槽32宽4“先基准后其他”，“先主后次”“先面后孔”，“先退刀槽后表面”70铣70外圆上的小平面，深6距离6380钻3-7孔通孔锪沉孔3-12，深6“先通孔后沉孔”90去毛刺、倒角100磨左端40外圆磨左40台阶面，保长18110磨30内孔方案二：工序号工 序 内 容简要说明10下料75x6620粗车两端面保总长62粗车外圆72“先基准后其他”30粗车右端面保总长61粗车右端42外圆台阶面，保长30粗车右端42外圆“先基准后其他”，40钻5通孔50粗车左端面保总长60.粗车左端42外圆台阶面，保长18粗车左端42外圆粗车71外圆“先基准后其他”，“先主后次”，60粗镗内孔28，保长49半精车右端面保总长59半精车右端40外圆台阶面，保长30半精车右端40外圆“先基准后其他”，70扩孔6.7倒螺纹孔角1x45攻螺纹孔m880半精车左端面保总长58 半精车左端40.6外圆台阶面，保长 17.6 车左端外圆退刀槽半精车左端40.6外圆半精车70外圆“先基准后其他”，“先主后次”“先退刀槽后表面”90半精镗29.4孔，保长44车内孔退刀槽32宽4“先退刀槽后表面”100铣70外圆上的小平面，深6距离63110钻3-7孔通孔锪沉孔3-12，深6“先通孔后沉孔”120去毛刺、倒角130磨左端40外圆磨左40台阶面，保长18140磨30内孔 方案分析：对比方案一与方案二不难看出，方案一采用的是工序集中的原则，而方案二采用的是工序分散的原则。工序分散增加了装夹次数，使得辅助时间变长，效率较低；同时不易保证各加工表面的位置精度，而改转换套左端40外圆面与30内孔有同轴度的要求，左端40外圆的台阶面与30内孔有圆跳动的要求，所以选用方案一较为合理。2、热处理工序 磨削后，进行40n6，30h7去表面、渗碳、淬火使硬度达到hrc62-65。3、辅助工序 在磨削前进行去毛刺、倒角；淬火后对40n6外圆面进行涂色检查；检查完后对零件进行清洗，最后检验、入库。 综合考虑上述工序顺序安排原则，确定转换套的加工工艺路线为：工序号工 序 内 容定位基准10下料75x6620粗车两端面保总长62粗车外圆72端面、75外圆30粗车右端面保总长61粗车右端42外圆台阶面，保长30粗车右端42外圆钻5通孔端面、72外圆左端面、72外圆40粗车左端面保总长60.粗车左端42外圆台阶面，保长18粗车左端42外圆粗车71外圆粗镗内孔28，保长49右端面、右端42外圆50半精车右端面保总长59半精车右端40外圆台阶面，保长30半精车右端40外圆扩孔6.7倒螺纹孔角1x45攻螺纹孔m8左端面、左端42外圆60半精车左端面保总长58 半精车左端40.6外圆台阶面保长 17.6 车左端外圆退刀槽半精车左端40.6外圆半精车70外圆半精镗29.4孔，保长44车内孔退刀槽32宽4右端面、右端40外圆70铣70外圆上的小平面，深6距离63右端面、右端40外圆80钻3-7孔通孔锪沉孔3-12，深6左端面、左端40.4外圆90去毛刺、倒角100磨左端40外圆磨左40台阶面，保长18右端面、右端40外圆110磨30内孔右端面、右端42外圆12040n6，30h7去表面、渗碳、淬火硬hrc62-6513040n6涂色检查140清洗150检验、入库（四）加工设备及工艺装备的选用 机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 转换套的生产类型为大批量生产，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备，所选用的夹具均为专用夹具。根据工艺课程设计第三章金属切削机床的技术参数和第四章机械加工工艺装备，各工序加工设备及工艺装备选用如下表：工序号工 序 内 容加工设备工艺装备10下料75x66锯床20粗车两端面保总长62粗车外圆72车床ca6140车刀、游标卡尺30粗车右端面保总长61粗车右端42外圆台阶面，保长30粗车右端42外圆钻5通孔车床ca6140车刀、钻头游标卡尺40粗车左端面保总长60粗车左端42外圆台阶面，保长18粗车左端42外圆粗车71外圆粗镗内孔28，保长49车床ca6140车刀、镗刀游标卡尺50半精车右端面保总长59半精车右端40外圆台阶面，保长30半精车右端40外圆扩孔6.7倒螺纹孔角1x45攻螺纹孔m8车床ca6140车刀、内孔车刀、丝锥、游标卡尺60半精车左端面保总长58 半精车左端40.6外圆台阶面保长 17.6 车左端外圆退刀槽半精车左端40.6外圆半精车70外圆半精镗29.4孔，保长44车内孔退刀槽32宽4车床ca6140车刀、镗刀游标卡尺70铣70外圆上的小平面，深6距离63铣床x62w洗刀、游标卡尺80钻3-7孔通孔锪沉孔3-12，深6台式钻床z515钻头、卡尺、塞规90去毛刺、倒角钳工台平锉100磨左端40外圆磨左40台阶面，保长18外圆磨床m135110磨30内孔内圆磨床m22812040n6，30h7去表面、渗碳、淬火硬hrc62-65淬火机等13040n6涂色检查140清洗清洗机150检验、入库塞规、百分表、卡尺（五）加工余量、工序尺寸和公差的确定1、左端台阶面的加工 加工过程中基准重合，同一表面需要经过多工序加工。确定各工序的工序尺寸与工差步骤如下： （1）确定加工方案 该表面加工粗糙度要求为0.8,相对较高，根据圆表面的典型加工方案，满足该外圆的端面经济加工精度要求应采取的加工方案为：粗车半精车磨削。 （2）确定加工余量按该加工顺序，从后向前推算确定其总余量，则工序余量为：磨削：（磨）0.4 mm半精车：（半精）1.6 mm （3）计算各工序尺寸的基本尺寸磨削后工序基本尺寸（至左端面的尺寸）为18 mm，其他工序尺寸依次为：半精车：18-0.4=17.6 mm粗车：17.6-1.6=16 mm所以粗车后尺寸应达到16 mm粗糙度为0.8。2、40n6的加工 加工过程中基准重合，同一表面需要经过多工序加工。确定各工序的工序尺寸与工差步骤如下： （1）确定加工方案 基本尺寸为40 mm，该工差等级为it6，查标准工差值得工差为0.016根据外圆的典型加工方案，满足该外圆的表面经济加工精度要求应采取的加工方案为：粗车半精车磨削。 （2）确定加工余量按该加工顺序，从后向前推算确定其总余量，则工序余量为：磨削：（磨）0.3 mm半精车：（半精）1.0 mm （3）计算各工序尺寸的基本尺寸磨削后工序基本尺寸为4mm，其他工序尺寸依次为：半精车：40+0.340.3 mm粗车：40.3+141.3 mm所以粗车后尺寸应达到41.3 mm （4）确定各工序尺寸的工差及偏差 磨削：it6 公差值：0.016 mm半精车：it8公差值：0.039 mm粗车：it10 公差值：0.10 mm工序尺寸偏差按n级偏差标注：磨削： mm半精车： mm粗车： mm为了清除起见，把上述计算和查表结果汇总于表如下：工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差磨削0.3400.016半精车40.30.039粗车41.30.103、30h7的加工 加工过程中基准重合，同一表面需要经过多工序加工。确定各工序的工序尺寸与工差步骤如下： （1）确定加工方案 基本尺寸为30 mm，该工差等级为it7，查标准工差值得工差为0.025 mm根据孔的典型加工方案，满足该孔的表面经济加工精度要求应采取的加工方案为：粗镗半精镗磨削。 （2）确定加工余量由于生产用型材，所以需要先钻小孔，在进行粗镗毛坏孔，按该价格顺序，从后向前推算确定钻孔后的总余量，则工序余量为：磨削：（精）0.3 mm半精镗：（半精）1.7 mm （3）计算各工序尺寸的基本尺寸精镗后工序基本尺寸为30 mm，其他工序尺寸依次为： 半精镗：30-0.329.7 mm 粗镗：29.7-1.728 mm所以粗镗尺寸应达到28 mm （4）确定各工序尺寸的工差及偏差磨削：it7 公差值：0.025 mm半精镗：it9 公差值：0.062 mm 粗镗：it11公差值：0.16 mm工序尺寸偏差按入体原则标注：磨削： mm半精镗： mm 粗镗：mm 为了清除起见，把上述计算和查表结果汇总于表如下：工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差磨削0.3300.025半精镗1.729.70.062粗镗280.164、左右端面的加工由于其加工表面粗糙度不高，只需要粗车就可以达到其要求，粗车余量取2 mm。5、右端40及70外圆的加工 由零件图可以知道其经济加工精度不高，所以选用加工方案为粗车半精车。查表可知半精车余量分别为1mm和1.1mm，所以需要粗车至41和71.1后进行半精车，考虑到加工方便以及方便计算，70的外圆也规定粗车至71.（六）切削用量的计算1、工序20粗车两端面及外圆 该工序分四个工步，工步1是以右端面定位，粗车左端面；工步2是以右端面定位，换车刀，粗车左边外圆至72。工步3是以左端面定位，粗车右端面，工步4是以左端面定位，粗车右面外圆至72。由于这4个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度vc和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。 （1）背吃刀量端面粗加工时的背吃刀量取，等于总的长度减去剩下的长度的一半： 外圆粗加工时的背吃刀量取，等于总的直径减去剩下的直径的一半： （2）进给量查表3.1，粗车端面时纵向进给取f=1.02 mm/r；粗车外圆时横向进给取f=0.50 mm/r。 （3）车削速度转速选900r/min。2、工序50半精车右端外圆 （1）背吃刀量半精加工时的背吃刀量取，等于半精加工余量的一半： （2）进给量查表3.1，横向取f=0.5 mm/r。 （3）车削速度由于本工序采用硬质合金刀具，查表5.2取v=70 m/min,d=40mm，则查表3.2，取n=560r/min，则3、工序60半精镗内孔 （1）背吃刀量半精加工时的背吃刀量取，等于半精加工的余量的一半： （2）进给量半精加工纵向进给查表3.1；横向取f=0.5 mm/r。 （3）镗削速度由于本工序采用硬质合金刀，查表5.2取v=70 m/min,d=30 mm，则 查表3.2，取n=900r/min，则4、工序60磨削内孔 （1）背吃刀量精加工时的背吃刀量取，等于精加工的余量的一半： （2）进给量查表3.1得，精加工横向进给取f=0.01 mm/r。 （3）磨削速度查表5.2取v=40 m/min,d=30mm，则 查表3.2，取n=400r/min，则 （七）时间定额的计算 1、基本时间 （1）工序20粗车两端面及外圆 该工序分四个工步，工步1是以右端面定位，粗车左端面；工步2是以右端面定位，换车刀，粗车左端外圆至72。工步3是以左端面定位，粗车右端面，工步4是以左端面定位，粗车右端外圆至72。由于这4个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的。所以：粗车外圆时=31 mm，；=0 mm；=0 mm,f=0.5 mm/r,n=900 r/min.粗车端面时,=4 mm,=0 mm，=75 mm，f=1.00 mm/r,n=900 r/min所以： （2）工序50半精车右端外圆 =30 mm，；=0 mm；=0 mm。 其中ap=1mm,n=560 r/min，f=0.5 mm/r所以： （3）工序60半精镗内孔 =48 mm，；=0 mm；=0 mm。 其中ap=0.85mm,n=900r/min,f=0.5mm/r 所以： （4）工序60磨削内孔=44 mm，；=0 mm；=0 mm。其中ap=0.15mm,n=400r/min，f=0.01所以：tj=(l1+l2+l)i/(f1n)=(48+2.5+0)*1/(0.5*900)=0.112min=8s 2、辅助时间的计算 取，则 工序20：=0.187.2=1.3 s 工序50：=0.187.3=1.314 s 工序60：=0.18(6.72+8)=2.88s3、其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和