曲柄板的工艺设计说明书.doc

课程设计说明书 0目 录目 录1第1章 曲柄板的工艺设计21.1 曲柄板的结构特点和技术要求21.2 曲柄板的材料、毛坯和热处理21.3 曲柄板的机械加工工艺过程分析31.4 曲柄板的工序设计71.5 曲柄板切削用量的确定111.6 曲柄板加工时间定额计算15结 论1921 第1章 曲柄板的工艺设计1.1 曲柄板的结构特点和技术要求曲柄板是该机床上的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂。但因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命。曲柄板毛坯材料45钢，硬度范围在180230HBW，承受中等载荷，用于制造机器的运动件。采用锻造方法，由于成批量生产故宜采用模锻方法。曲柄板是模锻件，根据要求主要是加工孔、底平面和外圆柱面。具体特点和技术要求如下： 精加工孔30H8要求达到的精度等级为，粗糙度为，且以底平面为基准，要求垂直度公差为0.01，主要满足加工孔的位置精度。 其他各个孔的加工都要以103底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。 精加工29h6外圆柱面，精度等级为粗，粗糙度为，且与30H8孔轴线有位置要求。 五个5.2孔和五个11沉孔的同轴度和相互夹角45度的位置，需设计一立轴回转分度钻床夹具。1.2 曲柄板的材料、毛坯和热处理毛坯材料45钢，由资料14表2.1-84，可得力学性能：表2.1 45钢的性能参数牌号/(%)(%)/J4533560016403945钢的性能特性：45钢为中碳钢，具有良好的综合力学性能，可加工性能好。45钢应用举例：曲柄、连杆、联合收割机转向节、主轴、变速杆、曲轴等。毛坯的热处理45钢为中碳钢，应采用退火处理，加热到线以上3050，随炉冷却到500左右出炉空冷。目的使钢的成分均匀化，细化晶粒，改善组织，消除内应力，降低硬度，改善切削性能以及最终热处理性能。1.3 曲柄板的机械加工工艺过程分析1.3.1曲柄板零件图分析由零件图可知： 该零件为模锻件，材料为45钢。 要求加工30H8，表面粗糙度=1.6，且轴线要求与103底平面的垂直度公差为0.01。 要求精加工103底平面，表面粗糙度=1.6，平面度公差为0.03。 要求精加工44圆柱端面，表面粗糙度=6.3，并且此端面与底面平行度公差0.01。 要求精加工29h6外圆柱面，表面粗糙度=1.6，并且轴线与孔30H8轴线有位置要求。 要求粗加工曲柄板斜面，表面粗糙度=6.3。 要求粗加工103外圆，44外圆，22外圆和凹槽。 要求粗加工8深孔。 要求加工5-5.2通孔与5-11沉孔。有零件图分析知，该零件有车削部分、铣削部分、钻孔部分。其中车削部分有103外圆，车103外圆上端面，粗车44外圆柱面，精加工44外圆柱面的端面，在车床上加工孔30H8，精加工103的底面，精加工29h6的外圆柱面，粗车22的外圆柱面，粗车22外圆的端面，在车床上加工深孔8；铣削部分有粗加工斜面；钻孔部分为在立式钻床上加工5-5.2通孔与5-11沉孔。根据零件几何形状和尺寸、技术要求、加工位置以及加工顺序原则，可把加工顺序进行划分为： 装夹44毛坯外圆上，车103外圆至尺寸，作为粗基准。 装夹103外圆，粗车、半精车103上端面，粗车44外圆，粗加工凹槽，精加工44外圆拄端面，倒角，粗镗、半精镗、精镗孔30H8。 掉头用专用夹具装夹工件，精加工103外圆底面至尺寸，精加工29h6的外圆柱面，粗车22的外圆柱及其端面，倒角，加工8的深孔。 铣床上加工两斜面。 立式钻床上加工5-5.2通孔与5-11沉孔。1.3.2曲柄板的加工工艺的路线分析与比较主要工序的加工工艺路线主要工序的加工工艺路线： 加工30H8孔孔的加工精度等级IT8，表面粗糙度=1.6。 由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：粗镗半精镗精镗 加工103底面底面的加工精度等级IT8，表面粗糙度=1.6。由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：粗车半精车精车 加工44圆柱端面加工平面的精度等级IT10，表面粗糙度=6.3，并且与底面平行度有要求。由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：粗车半精车精车 加工29h6的外圆柱面轴的加工精度等级IT8，表面粗糙度=1.6。加工工艺路线为：粗车半精车精车 加工两斜面根据加工面的表面粗糙度=12.5，根据零件形状特点选择合理、经济的加工方式，可得轴的加工工艺路线为：粗铣曲柄板加工工艺路线的确定在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，曲柄板具体加工工艺过程如下表：表1.3 机械加工工艺过程方案一工序内容加工车间设备名称工艺设备名称夹具刀具量具1备料用模锻方法获得毛坯锻造车间模锻锤2毛坯退火热处理热处理间退火炉3装夹44外圆车103外圆柱面至尺寸，倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀专用量具4车103上端面，车44外圆，加工44外圆端面，加工凹槽，倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀，端面车刀，切槽刀专用量具5加工30H8孔至要求金工车间普通车床专用夹具镗刀专用量具6调头夹103外圆，并用44外圆端面定位，车103底面至尺寸金工车间普通车床专用夹具端面车刀专用量具7车29h6外圆柱面金工车间普通车床专用夹具外圆车刀8车22外圆柱面，车22外圆端面，倒角，钻8的深孔金工车间普通车床专用夹具外圆车刀，端面车刀，直柄麻花钻专用量具9铣斜面到要求金工车间万能铣床专用夹具圆柱铣刀专用量具10加工5-5.2通孔与5-11沉孔金工车间立式钻床专用夹具专用量具11检验表1.3 机械加工工艺过程方案二工序内容加工车间设备名称工艺设备名称夹具刀具量具1备料用模锻方法获得毛坯锻造车间模锻锤2毛坯退火热处理热处理间退火炉3铣斜面到要求金工车间万能铣床专用夹具圆柱铣刀专用量具4装夹44外圆车103外圆柱面至尺寸，倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀专用量具5车103上端面，车44外圆，加工44外圆端面，加工凹槽，倒角金工车间普通车床专用夹具外圆车刀，端面车刀，切槽刀专用量具6加工30H8孔至要求金工车间普通车床专用夹具镗刀专用量具7调头夹103外圆，并用44外圆端面定位，车103底面至尺寸金工车间普通车床专用夹具端面车刀专用量具8车29h6外圆柱面金工车间普通车床专用夹具外圆车刀9车22外圆柱面，车22外圆端面，倒角，钻8的深孔金工车间普通车床专用夹具外圆车刀，端面车刀，直柄麻花钻专用量具10加工5-5.2通孔与5-11沉孔金工车间立式钻床专用夹具专用量具11检验方案一与方案二的区别在于 方案二把铣斜面的工序调到最前面，这将对于加工时没有相关的基准，导致加工尺寸不准。故选择方案一做为最终方案。1.4 曲柄板的工序设计工序设计包括工序基准的选择、工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。工序基准是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。1.4.1加工余量的确定 外圆柱面加工余量的确定查表资料可得：粗车103外圆柱面粗车加工余量2.5mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）粗车44外圆柱面粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）粗车22外圆柱面粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）粗车、半精车、精车29H6外圆柱面粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）半精车加工余量1.3mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）精车加工余量0.2mm，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度=（1.6-0.8） 内孔加工余量的确定查表资料可得：粗镗、半精镗、精镗30H8孔粗镗加工余量2.0mm，加工精度IT11-IT13，表面粗糙度=（12.5-6.3）半精镗加工余量0.9mm，加工精度IT9-IT10，表面粗糙度=（3.2-1.6）精车加工余量0.1mm，加工精度IT7-IT8，表面粗糙度=（1.6-0.8） 轴端面加工余量确定查表资料粗车、半精车、精车103底面的加工余量粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）半精车加工余量0.8mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）精车加工余量0.2mm，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度=（1.6-0.8）粗车103上端面的加工余量粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）粗车22外圆柱端面粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）粗车、半精车44外圆柱端面粗车加工余量2.0mm，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度=（12.5-6.3）半精车加工余量1.0mm，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度=（6.3-3.2）由以上分析可得下表：表1.4 加工余量、工序尺寸序号加工表面加工内容加工余量（mm）表面粗糙度（mm）加工精度等级IT尺寸1103底面粗车2.012.511103圆柱高为21半精车0.86.38精车0.21.672103上端面粗车2.012.5113103外圆柱面粗车2.512.511103444外圆柱面粗车2.012.51144544外圆柱端面粗车2.012.511至要求半精车1.06.39630H8孔粗镗2.012.51330H8半精镗0.93.210精镗0.11.68729h6外圆柱面粗车2.012.51129h6半精车1.36.39精车0.21.67822外圆柱面粗车2.012.5112298深孔钻孔深59mm12.5118105-5.2通孔与5-11沉孔钻通孔深16mm沉孔深3.5mm12.511通孔5.2，沉孔11由上表可得锻造毛坯图1.4.2确定各工序的加工设备和工艺装备 1.机床的选用机床的选用原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应。 机床的工作精度应与工序要求精度相适应。 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。 查资料可得：普通车床（C6132），主要用于车外圆、倒角、车端面、车凹槽、加工孔等。立式钻床（Z5132A），主要用于5-5.2通孔与5-11沉孔的加工。万能铣床（XW6032A），主要用于铣平面加工。2. 刀具的选用 刀具的选择主要取决于工序采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的加工精度，表面粗糙度，生产率及经济性等，一般应尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具及其化专用刀具。 查资料可得：车刀：材料 硬质合金外圆车刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 端面车刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 切槽刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角 =。 倒角车刀：前角 = 后角 = 主偏角 = 副偏角 = 刃倾角=。镗刀：材料 硬质合金 YT15刀具几何参数：= =- = =铣刀：材料 高速钢 （） 圆柱形铣刀：D=63mm L=70mm Z=10 （GB/T1115.1-2002）钻头：材料 高速钢 （）直柄长麻花钻：8(GB/T1135.4-1996)专用复合刀具：材料 高速钢用于加工5-5.2通孔与5-11沉孔1.5 曲柄板切削用量的确定1.5.1车外圆柱面切削用量用量的确定查资料14（第2卷）得：切削深度切削速度进给量 粗车103圆柱面=2.5 =40 =1.0机床主轴转速： （2-1），取 实际切削速度： （2-2） 粗车44圆柱面 =2.0 =40 =0.6 机床主轴转速： ，取实际切削速度： 粗车、半精车、精车29h6外圆柱面粗车：=2.0 =40 =0.5机床主轴转速： ，取实际切削速度： 半精车：=1.3 =60 =0.3机床主轴转速： ，取实际切削速度： 精车：=0.2 =80 =0.1机床主轴转速： ，取实际切削速度： 粗车22外圆柱面 =2.0 =40 =0.4 机床主轴转速： ，取实际切削速度： 1.5.2车端面切削用量的确定 粗车、半精车、精车103圆柱底面粗车：=2.0 进给速度 =200 取半精车：=0.8 进给速度 =100 取精车：=0.2 进给速度 =80 取 粗车、半精车44圆柱端面粗车：=2.0 进给速度 =100 取半精车：=1.0 进给速度 =50 取 粗车103圆柱上端面及22圆柱端面=2.0 进给速度 =50 取1.5.3加工孔切削用量的确定 粗镗、半精镗、精镗30H8孔 查资料14（第2卷）得：切削深度 切削速度 进给量粗镗：=2.0 =40 =0.5机床主轴转速： ，取实际切削速度： 半精镗：=0.9 =80 =0.3机床主轴转速： ，取实际切削速度： 精镗：=0.1 =10 =1.0机床主轴转速： ，取实际切削速度： 加工孔8深孔切削速度 =10 进给量 =1.0机床主轴转速： ，取实际切削速度： 铣斜面铣削宽度 =8 每齿进给量 =0.03mm/齿 背吃刀量=50mm 切削速度V=25机床主轴转速： ，取实际切削速度： 加工5-5.2通孔与5-11沉孔进给量 =1.0 切削速度 =10 机床主轴转速： ，取实际切削速度： 1.6 曲柄板加工时间定额计算1.6.1粗车、半精车、精车29h6外圆柱面查资料14可知： 切削时间 = （2-3）式中：-加工长度,-刀具切入长度（mm）,-刀具切出长度（mm）,-进给次数,-加工余量（mm）,-背吃刀量,-进给量(mm/r),-机床主轴转速,-切削速度（m/min）,-加工直径（mm）查资料14 3mm 可计算 1粗车29h6外圆=min=0.14min半精车29h6外圆=0.14min精车29h6外圆=0.31min本工序总基本时间：=0.59min1.6.2粗车、半精车、精车103底面查资料14可知： 切削时间 = （2-4）-加工长度（mm）,-刀具切出长度（mm）,-进给速度（mm/min） 取=2mm， 计算可得：=81.5mm，=1粗车：=min=0.41min半精车：=min=0.82min精车：=min=1.04min本工序总基本时间：=2.27min1.6.3粗镗、半精镗、精镗30H8孔由式（2-3） ,查资料14 3mm 可计算 1粗镗：=min=0.08min半精镗：=min=0.10min精镗：=min=0.24min本工序总基本时间：=0.42min1.6.4加工5-5.2通孔与5-11沉孔 查资料14可知： 切削时间 = （2-5）式中：-沉孔深度（mm）,-切入长度（mm），=（1-2）mm切削时间： =min=0.17min1.6.5粗铣斜面 查资料14可知： 切削时间 = （2-6）式中：-铣削长度（mm）,-刀