HOSC12型环锤式碎煤机摇臂课程设计

1、大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 题 目： HOSC12型环锤式碎煤机摇臂零件的机械加工工艺规程及工艺装备学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： _学 号： 学 生： 指导教师： I目 录前 言3第一章零件的工艺分析及生产类型的确定71.1零件的技术要求7 1.2审查零件的工艺性第二章 确定毛坯.绘制毛坯简图82.1选择毛坯92.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量9第三章 拟订工艺路线103.1定位基准的选择103.2加工阶段的划分113.3工序的集中与分散113.4工序顺序的安排123.5.确定工艺路线12第四章 加工余量.工序尺寸和公差的确定135.1 毛坯余量及工序余量的确

2、定145.2 切削用量的选择：15第五章 切削用量.时间定额的计算166.1确定切削用量及基本工时17第六章夹具设计186.1 问题的提出196.2 夹具的设计20总结.21参考文献.22I前 言机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为

3、了特殊加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。夹具设计中的特点：1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4.夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.注

4、意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具设计过程中有朝着下列方向发展的趋势：1.发展通用夹具的新品种a、 由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。b、 广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。3.加强专用夹具的标准化和规范化。4.大力推广和使用机械化及自动化夹具。采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本

5、，在设计中为了适应大批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。第一章零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的技术要求 图1 零件 图该零件形状特殊.结构简单，属典型的盘类零件。从摇臂的零件图（见附图）上可以看出，它一共有两组加工表面，而且这两组加工表面之间有一定的位置度要求，现将这两组加工表面分析如下：1. 以340mm孔为中心的加工表面。 这一组表面包括： 的孔及其倒角，尺寸为70的与孔垂直的两个端面。其中孔为主要加工表面。2. 以孔为中心的加工表面这一组表面包括：的孔及其倒角，两个孔，之间要保证一定的平行度。与孔垂直的两个平面，的通

6、孔和尺寸为70mm的与孔垂直的面。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工出一组表面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。1.2.审查零件的工艺性 分析零件图可知，零件上下端面和孔面均要求切削加工，并在轴向上均高于相邻表面，这样减少了加工面积，又提高了两端面的接触刚度，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件内下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。第二章 确定毛坯.绘制毛坯简图2.1选择毛

7、坯1、毛坯种类的确定。常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛

8、坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本摇臂是批量的生产，材料为ZG40MN2用铸造成型。2毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割

9、分开。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3毛坯的材料热处理长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT2040，HT2547，当载荷较大时，采用HT3054，HT3561高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体

10、铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。“摇臂”零件材料

11、为ZG40MN2钢，硬度为170-240HB生产类型批量生产，采用铸造毛坯。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量要确定毛坯的尺寸公差及其机械加工余量，应先确定如下各项因素：1 公差等级 由零件的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2 铸件重量3 零件表面粗糙度 由零件图可知，该件各加工表面的粗糙精度Ra均大于等于1.6。图2 毛坯图第三章 拟订工艺路线3.1定位基准的选择制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终

12、加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。见附表.定位基准有粗基准和精基准之分 通常先确定精基准，然后再确定粗基准。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，加工工艺过程中会问题百出，甚至会使零件大批量报废，使生产无法正常进行。1. 粗基准的选择 按

13、照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准；若零件上有若干不加工表面时，则应以与加工表面位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。）依照此原则，选择60mm 的端面作为第一道工序的基准。2. 精基准的选择 精基准的选择原则主要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。3.2加工阶段的划分 该零件加工质量要求较高，可以加工划分成粗加工，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，使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，然后粗铣左右端面，两端面的粗铣，底面凸起表面和低面。在半精加工阶段，完成底面凸起两端面的

14、精铣加工。 3.3工序的集中与分散该零件生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数减少，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。3.4工序顺序的安排3.4.1.机械加工工序1. 遵循“先基准后其它”原则，首先加工精基准-左端面2. 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序3. 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面-端面和孔，后加工次要表面。 4. 遵循“先面后孔”原则3.4.2.热处理工序 铸造成型后进行调质，时效硬度为421258HBS，并进行酸洗.喷丸处

15、理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因托碳而对机械加工带来的不利影响。两端面的精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。 3.4.3.辅助工序 粗加工340两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序。 综上所述，该摇臂工序的安排循序为-主要面加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工和次要表面加工-主要表面精加工。3.5.确定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是零件的尺寸精度与位置精度等技术要求能够妥善的得到保证。在生产纲领已经确定为成批生产的前提下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹

16、具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，过程见卡片。第四章 加工余量.工序尺寸和公差的确定4.1 毛坯余量及工序余量的确定4.1.1 合理确定加工余量合理确定加工余量，对确保加工质量，提高生产率和降低成本都有重要的意义。余量确定过小，不能完全切除上道工序留在表面的缺陷和各种误差，也不能补偿本工序加工时工件的装夹误差；余量确定过大，不仅增加了机械加工量降低了生产率，而且浪费原材料和能源，增加刀具等工具消耗，使加工成本升高。确定加工余量的方法： 1、经验估计法 2、查表法 3、分析计算法。机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件

17、的表面如务须机械加工，则该表面上即无加工余量）。加工余量的大小，取决于加工过程中各个工步应切除的金属层厚度的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值。另外，第一个粗切削工步的加工余量，还取决于毛坯需要加工处的表面层状况。因为表面层平面度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。此外，表面的金属层往往不同于表皮内部的金属。在铸件上，有较内部为硬的外壳（白口铁）；铸件的表面层（外皮）有氧化层和脱碳层。由此可知，表面层是有缺陷的，它的特点是有较高的硬度。如果刀具的刀刃切在表面层，将使刀具加剧磨损。因此刀具切入金属层的厚度应大于表面层的厚度。查文献【1】表12-1，铸件中碳素钢的表面层厚度为14

18、mm。这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数的基础上加大一些。此零件材料为ZG40MN2,生产类型为大批生产，采用砂型铸造，2级精度。4.1.2铸件机械加工余量下面为机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定毛坯采用砂型铸造，其制造精度在13级以下，加工余量大，原材料为ZG40MN2，适合各种尺寸和生产类型的复杂工件，而且成本较低。铸件机械加工余量（GB/TIJ351-89，代号“MA”）分为A、B、C、D、E、F、G、H、和G 9个等级。加工余量的数值见文献【1】表2.2-4。对成批和大量生产的铸件加工余量等级按表2.2-5选取。选定铸件机械加工余量的说明：1. 基本尺寸应按

19、有加工要求的表面上最大基本尺寸和该表面距它的加工基准间尺寸中较大的尺寸确定旋转体基本尺寸取其直径或高度（长度）中较大尺寸。2. 表2.2-4中每栏有两个加工余量数值，上面的数值是以一侧为基准、进行单侧加工的加工余量值。下面的数值为进行双侧加工时每侧加工余量值。 基本尺寸100mm，IT为13级时，最大单侧加工余量为7.5mm,双侧为5.5mm。在加工余量的选取中，采用精度等级为11级的毛坯。根据文献【1】表12-2的铸件机械加工余量表，查得：零件公称尺寸50时，加工余量为7.5/5.5； 50120时，加工余量为8/6。根据文献【1】表12-4的铸件尺寸公差表，查得：零件公称尺寸18时，极限偏

20、差值为2； 1830时，为2.5； 3050时，为3； 5080时，为3.5； 80120时，为4； 120180时，为4.5。根据文献【1】表12-6的合格铸件许重量偏差表，查得： 铸件公称重量100，等级为3时，重量偏差为7%。根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸如下：1、 不加工表面毛坯尺寸：不加工表面毛坯尺寸按照零件图给定尺寸为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为，由铸造可直接获得。2、 摇臂底面：由于端面表面为自由尺寸公差，但是要作为后续工序的基准，所以要进行铣削，其加工余量取z=5mm。4.2 切削用量的选择：正确的选择切削用量，对提高切削效率，保

21、证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。4.2.1 粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度p）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度p，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V.4.2.2 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，

22、加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度p和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。第五章 切削用量.时间定额的计算5.1 确定切削用量及基本工时工序：铸造工序：热处理(时效)工序：粗铣340mm孔上端面采用采用X52K立式铣床采用高速钢套式面铣刀，当为粗铣平面时，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090min，d=90mm,ae=82mm。=3mm,=1mm/s,=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具耐用度为t=

23、6090min，根据文献【1】，表14-67，得：v= =37.51m/min由机床转速数列，取n=600r/min 工序：粗铣下平面采用X52K立式铣床采用高速钢套式面铣刀，当为粗铣平面时，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090min，d=90mm,ae=82mm。=3mm,=1mm/s,=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具耐用度为t=6090min，根据文献【1】，表14-67，得：v= =37.51m/min由机床转速数列，取n=600r/min 工序.精铣上端面采用高速钢套式面铣刀，当为粗铣平面时，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090mi

24、n，d=90mm,ae=82mm。现采用X53K立式铣床，=1mm,=1mm/s,=82mm,根据文献【1】，表14-67，得：v= =68.3m/min取n=900r/min半精铣时 工序. 精铣下平面采用高速钢套式面铣刀，当为半精铣平面时，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090min，d=90mm,ae=82mm。现采用X52K立式铣床，=1mm,=1mm/s,=82mm,根据文献【1】，表14-67，得：v= =68.3m/min取n=900r/min半精铣 工序： 钻，铰70孔文献【3】钻 70孔: 由文献【3】表4.2 - 16 选Z535立式钻床 进给量f= 0.

25、28 mm/r 由文献【3】表4.2 - 15 取 n = 272 r/ min 由文献【3】表6.2 - 5Tj= Tj= 粗铰70: 由表6.2-1 Tj= +(23) 主偏角为90时，=23mm 取1=3mm 2=3 - 5 mm 取2=4mm 由文献【3】表4.2-21 取f=0.27mm/r 文献【3】表4.2-20 选T68镗床 n=400r/min Tj= 精铰70: 由文献【3】表4.2-21 取f=0.13mm/r 文献【3】表4.2-20 取n=800r/min Tj= 倒角： T=0.1min工序： 粗镗340孔 由表文献【3】4.2-16选镗床 进给量 f=0.22mi

26、n/r 由文献【3】表4.2-15 取n=272 r/min 由文献【3】表6.2-5 Tj= 2 = 14mm 2 = 4mm Tj=(单孔)精镗340孔采用镗床采用合金镗刀，每齿进给量为0.20.4，齿数为8，刀具耐用度为6090min，d=26mm,ae=82mm。=3mm,=0.3mm/z,=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具耐用度为t=6090min，根据文献【1】，表14-67，得：v= =35.77m/min由机床转速数列，取n=600r/min 工序： 铣80键槽： 由文献【3】表4.2-16 选铣床 进给量f=0.28mm 由文献【3】表4.2-15 取n=272

27、r/min 由文献【3】表6.2-5 Tj= 2=14 2=4mmTj= 工序： 钳工，去锐边刺 倒角： 第六章 夹具设计在机械加工中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，首先要将工件固定，使之占有确定的位置，这种装置即为夹具。它对保证工件的加工质量、提高加工效率、降低生产成本、改善劳动条件、扩大机床使用范围、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。本题目加工的零件为大批量生产，设计专用夹具即可。经过与指导老师的协商，决定设工序：铣平面夹具。本夹具将用于X52K卧式铣床，采用端面铣刀对其加工。6.1 问题的提出本夹具主要用来铣端面，精度要求不高，并与其它的加工部位之间的技术要求不是很高。因此，在本道工序加工时，主要应考虑的问题是如何能保证加工表面的精度要求，同时还应考虑如何可以提高劳动生产率，降低劳动强度，而与其它之间的技术要求不是主要问题。6.2 夹具的设计6.2.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。根据定位方案，设计定位元件的结构如附图（夹具装配图）所示。该设计中的定位销为主要的定位元件，其公