机械制造工程原理课设说明书

1、 前 言机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。它不仅是企业生产中重要的技术文件，也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据，还是新建和改建工厂或车间的基本资料。 本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后，我们综合所学的基础和专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。课程设计说明书概括性的介绍了设计过程，,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算，系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。本次设计中，由于生产经验和专业知识有限，设计中

2、一定存在较多的缺点和错误，恳请老师批评指正。 目 录第1节 零件的工艺分析及生产类型的确定.3 一 零件图.3 二 零件的工艺分析.3 三 零件的生产类型.3第2节 选择毛坯确定毛坯尺寸.3 一 选择毛坯.3 二 确定毛坯尺寸.4第3节 加工方法的选择及工艺路线的制定.4 一 定位基准的选择.4 二 零件表面加工方法的选择.4 三 制定工艺路线.5第4节 工序设计.6 一 选择工艺设备及工艺装备.6 二 确定工序尺寸.6第5节 切削用量及基本时间的确定.7 一 工序i的切削用量及基本时间的确定.7 二 工序ii的切削用量及基本时间的确定.8 三、工序iii的切削用量及基本时间的确定.9 四 工

3、序iv的切削用量及基本时间的确定.10 五 工序v的切削用量及基本时间的确定.10 六 工序vi的切削用量及基本时间的确定.10 七 工序vii的切削用量及基本时间的确定.10 八 工序viii的切削用量及时间的确定.10 九 工序ix的切削用量及基本时间的确定.11 十 工序 x的切削用量及基本时间的确定.11 十一工序xi的切削用量及基本时间的确定.11 十二工序xii的切削用量及基本时间的确定.11 十三工序xiii的切削用量及基本时间的确定.11第6节 量具设计.12第7节 课程设计小结.13第8节 参考文献.14第一节、零件的工艺分析及生产类型的确定一、零件图二、零件的工艺分析该零件

4、有六个待加工处：外圆表面加工，通孔加工长155mm宽25mm，盲孔深220mm直径40mm，凸台，前头。现分析如下：1、 外圆粗加工半精加工到精加工2、 通孔粗铣半精铣3、 盲孔需钻然后用铰刀加工到r1.64、 凸台粗加工半精加工和精加工到r1.65、 前头用数控机床加工出锥度成型，用磨床磨到r0.86、 用钻头直接钻出410三、零件的生产类型 零件年产量q=500件/年，n=1件/台。结合生产实际，备用率和废品率分别为10%和1%。带入公式得该零件的生产量为 n=qn（1+10%）（1+1%）=5001（1+10%）（1+1%）=555.5件/年=555件/年 质量为24kg，属小型机械零件

5、，生产类型为中批生产。第二节、选择毛坯、确定毛坯尺寸一、选择毛坯 该零件材料为45钢。由于零件年生产量为555件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可采用棒料、型材，保证零件工作可靠。所以选择长度为4m直径为d=110mm的圆钢。从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。二、确定毛坯尺寸根据加工余量的需要将原材料切成直径d=110mm，长度350mm的毛坯。第三节、加工方法的选择及工艺路线的制定一、定位基准的选择本零件时带孔的圆柱型零件，孔是设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔位定位基准。由于本零件表面都需要加工，因此应选外圆端面为粗基准。1、 基面的选择基面的选择是工艺规

6、程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，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，经济蒙受损失。1） 粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件表面上有好几个不需要加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 选择加工余量最小

7、的表面为粗基准。这样可以保证该面有足够的余量加工。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。2） 精基准的选择 精基准用加工过的表面作为定基准面。 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。

8、自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠，并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。二、零件表面加工方法选择 本零件的加工面有外圆，通孔，盲孔，前头，凸台、端面及小孔等。材料为45号钢。以公差等级和表面粗糙度要求，查阅工艺手册种零件表面加工方法、加工经济精度相关内容，其加工方法选择如下：1） 外圆面。根据gb1800/79规定其公差等级it7，表面粗糙度ra1.6m，需进行粗车、半精车和精车。2） 25155通孔。

9、公差等级为it8，表面粗糙度为ra3.2m，需进行粗铣和半精铣。3） 直径，深度为220mm的盲孔。公差等级为it7，表面粗糙度ra1.6m，需进行钻孔和铰盲孔。4） 的凸台。公差等级为it7，表面粗糙度ra1.6m，需进行粗车、半精车和精车。5） 前头。公差等级为it6，表面粗糙度ra0.8m，需用数控机床加工出锥度、成型然后进行粗磨和精磨前头。6） 410小孔用复合钻头直接钻出即可。三、制定工艺路线 按照先加工基准面及先粗后精的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。工序i：以外圆及端面定位，粗车外圆及另一端面。再以粗车后的外圆及端面定位，粗车另一边外圆和端面。工序ii：以粗车后的外圆及端面

10、定位，粗铣通孔。工序iii：以粗车后的外圆及端面定位，粗钻盲孔，倒角。工序iv：以粗车后的外圆及端面定位，粗加工凸台，倒角。工序v：以粗车后的外圆及凸台定位，粗加工半精加工前头。工序vi：以半精加工后的前头及端面定位，半精加工及端面。工序vii：以半精加工及端面定位，半精铣通孔。工序viii：以半精加工及前头端面定位，铰盲孔至图示要求。半精车凸台。工序ix：以半精加工及前头端面定位，半精车凸台。工序x：以半精加工及前头端面定位，精加工及端面。再以精车后及端面定位，精加工前头端面。工序xi：以精加工外圆及前头端面定位，精加工凸台。工序xii：以精加工外圆及端面定位，粗磨、精磨前头。工序xiii：

11、以及前头端面定位，钻4个小孔。工序xv：钳工去毛刺。工序xvi：终检。第四节、工序设计一、选择工艺设备及工艺装备1、选择机床 根据不同的工序选择机床工序i、iv、vi、ix、x、xi是粗车、半精车和精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选择用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的c620-1即可。工序ii和vii粗铣，半精铣。由于要求精度不高，表面粗糙度值较小，选用x52k型立铣车床即可。工序iii、viii、xiii需钻盲孔和小通孔。由于精度较高，表面粗糙度值较大，选用z525型立式钻床即可。工序v、xii需粗加工，半精加工前头出锥度、粗磨

12、精磨。选用cka615和my1420c机床即可。2、选择夹具 本零件除粗铣、半精铣孔和钻小孔工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。3、选择刀具 根据不同工具选择刀具。在车床加工的工序，一般都选用yt5硬质合金车刀。为提高生产率和经济性，应选用可转位车刀在铣床加工的工序，一般选用硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金铣刀，故齿数。在钻床加工的工序，选用高速钢麻花钻头，其直径。钻小孔可采用复合钻头一次钻出。在磨床加工工序，选用单面粗砂轮中心高，中心距。4、选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下：加工，选用游标卡尺，读数值.。加工

13、长330mm使用0500的直尺，读数值0.05.加工盲孔时使用专用量具和0300的游标卡尺，读数0.05.加工通孔时使用全长200mm与钢尺配合的内卡钳使用。加工前头，用专用量具。二、确定工序尺寸1、确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工于余量。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。加工表面工序单边余量 工序尺寸公差 表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精3.610.4r6.3r3.2r1.623.610.4r6.3r3.2r1.62、确定轴向工序尺寸单边加工：粗车8.6mm，半精车1.0mm

14、，精车0.4mm3、确定其他工序尺寸盲孔工序尺寸确定：铰2.0mm前头工序尺寸确定：粗磨0.1mm，精磨0.3mm第五节、切削用量及基本时间的确定一、工序i的切削用量及基本时间的确定1、切削用量 本工序为粗车。已知加工材料为45号钢，机床为c620-1，工件装卡在三爪自定心卡盘中。粗车外圆的切削用量。所选刀具为yt5硬质合金可转位车刀，刀片厚度为4.5mm，前角大切削轻快，采用大的负刃倾角。抗冲击性能强。切削刃处负倒校为负30，增强了切削刃强度。刀尖磨有过滤切削刃及修光刃，能提高工件表面质量。（1）ap=3.6mm= 车刀几何形状：选择卷屑槽带倒校前刀面kr=60，kr=10，a。=6， 。=

15、12，s=0，s=1.0mm，01=-10，br1=.4mm.卷屑槽尺寸为rn=5mm,dn=0.7mm确定的进给量尚需满足刀片强度和机床进给机构强度和机床进给机构强度要求，故需进行校验：校核刀片强度：在加工钢料强度6b=0.6370.852gpa，kr=45，ap4mm，刀片厚度c=4.5mm时，刀片强度允许进给量为f=1.3+(2.6-1.3）=1.63mm/r（2）、今kr=60，进给量应乘修正系数k=0.6，故刀片实际选用f=0.40.7mm/r按c620-1机床说明书选择 f=0.55mm/r 校核机床进给机构强度：根据c620-1机床说明书，其紧急机构允许的走刀力fmax=3530

16、n(360kgf)。当钢的强度b=0.6690.794gpa,ap4mm,f0.75mm/r,kr=45，=1.08m/s时，走刀力为fxc=1820n。切削时fx的修正系数为ky0fx=1.0,ksfx=1.11,故实际走刀力为fx0=18201.11=2020n由于切削时的走刀力小于机床进给机构允许的走刀力，故所选f=0.55mm/r的进给量可用。选择车刀磨钝标准及耐用度 车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀耐用度t=30min。(3）确定切削速度v切削速度v可根据公式计算。切削速度的修正系数为ktv=0.65,kxtv=0.92,ksv=0.8,ktv=1.0,kkv=1.0,故v=vt

17、kv=1090.650.920.8=60.8m/minn=147r/min根据c620-1机床说明书，选择nc=3.83r/s=720r/min这时实际切削速度vc为vc=0.84m/s=60m/min（4）、校验机床功率 切削时的功率可由表查出，按公式计算，当b=0.5690.951gpa，ap4mm,f0.6mm/r,v0.952m/s时，pm=3.4kw。 切削功率的修正系数kk,pm=kk，f=0.94，ky,pm=ky0fz=1.0,故实际切削时的功率为pm=3.40.94=3.2kw。最后决定的切削用量为ap=3.6mm,f=0.55mm/r,n=3.83r/s=230r/min,

18、v=0.84m/s=51m/min.2、计算基本工时tm =,式中 l=l+y+，l=350mm,车削时的入切量及超切量y+=4.3mm,则l=350+4.3=354.3mm,故tm= =168.2s二、工序ii的切削用量及基本时间的确定1、选择刀具a. 根据车削部分，选择yt15硬质合金刀片。铣削深度为ap4mm时，端铣刀直径do为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为ae70mm，故应根据铣削宽度ae90mm,选择do=125mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=4b. 铣刀几何形状：由于b0.785gpa，故选择kr=60，krb=30，kr=5，a0=8，a0=10，s=-1

19、5，v0=-5。（1）、选择切削用量a. 决定铣削深度ap 由于加工余量大，故不可在一次走刀内切完，则 ap=5mm，多次重复。b.决定每齿进给量af 采用不对称端铣以提高进给量。当使用yt15，铣床功率为7kw时，af=0.090.18mm/z但因采用不对称端铣，故取af=0.18mm/z.c.选择铣刀磨钝标准及耐用度 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；由于铣刀直径d0=125mm，故耐用度t=10.810s.（2）、.决定切削速度v和每秒钟进给量vt切削速度v可根据公式计算。 当d0=125mm,z=4,ap5mm,at0.24mm/z时，vt=2.05m/s,nt=5.21rps,v

20、ft=4.38mm/s.各修正系数为：kmv=kmn=kmv=1.0 ksv=ksn=ksv=0.8 故v=vtkv=2.051.00.8=1.64m/s n=ntkn=5.211.00.8=4.17r/s vf=vftkvt=4.381.00.8=3.50mm/s 根据x52k型立铣说明说选择 nc=5.or/s=300rpm, vfc=3.92mm/s因此实际切削速度和每齿进给量为：v0=1.96m/s afc=0.20mm/ze.校验机床功率当b0.5490.981gpa，ae72min,ap4.2mm,do=125mm,vf=3.92mm/s,近似值为 pmc=4.1kw根据x52k型

21、立铣说明书，机床主轴允许功率为pmm=70.75=5.25kw故pmcpmm,因此选择的切削用量可以采用，即ap=3.7mm, vf=3.92mm/s, n=5.0r/s=300r/min v=1.96m/s, af =0.20mm/z2、计算基本工时tm=600s三、工序iii的切削用量及基本时间的确定 机床z525立式钻床1、选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=38mm2、选择切削用量（1）、决定进给量f按加工要求决定进给量：根据加工要求为7级精度，钢的强度b0.784gpa,d0=38mm时，f=0.350.43mm/r（2）、按钻头强度决定进给量：当b=0.628gpa,d0=38

22、mm,钻头强度允许的进给量f=1.11mm/r（3）、按机床进给机构强度决定进给量：当b0.628gpa,d0=20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为8330n时，进给量为0.53mm/r 根据z525机床说明书，选择f=0.36mm/r 由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机头强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.36mm/r，d021时，轴向力ft=6090n。 轴向力的修正系数均为1.0，故fe=6090n根据z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为m

23、ax8830n，由于f0fmax,故f=0.36mm/r可用。（4）、决定钻头磨钝标准及耐用度当d0=38mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，耐用度t=2700s.（5）、决定切削速度由表得，f=0. 36mm/r,双横刃磨的钻头，d0=20mm时，vt=0.46m/s切削速度的修正系数为：ktr=1.0, kcv=1.0, ktv=0.85，klv=1.0故v=vtkv=0.461.01.01.00.85=0.39m/sn=6.2r/s根据z525钻床说明书，可考虑选择n=6.53rps，但因所选转数较计算转数较高，会使刀具耐用度下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.28mm/r。

24、3、计算基本工时 tm=120.3s4、 工序iv的切削用量及基本时间的确定同工序i的切削用量及基本时间的确定方法一样。选用c620-1机床1、 切削用量(1)、确定背吃刀量。单边余量为23.6mm显然不能一次走刀。所以ap=4.3mm（2）、确定进给量。f=0.65mm/r(3)、确定切削速度。v=1090.80.650.811.15=52.8m/min n=138.9r/min2、 确定基本时间 t=107s5、 工序v的切削用量及基本时间的确定本工序由于采用数控机床，所以加工时间约为600s。6、 工序vi的切削用量及基本时间的确定与工序i确定切削用量的方法一样。背吃刀量ap=1mm，进

25、给量f=0.3mm/r，耐用度t=30min速度v=1560.811.15=145.3m/min n=390r/min 按c620-1车床的转速，选择n=380r/min=6.33r/s则实际切削速度v=2.33m/s基本时间为t=116s7、 工序vii的切削用量及基本时间的确定本工序为半精铣，所选刀具为高速错齿刀。选择方法同工序ii1确定每齿进给量fz。本工序表面粗糙度为ra=3.2um，每转进给量fr=0.5mm/r1.2mm/r现取fr=0.6mm/r则fz=0.03mm/z2 选择铣刀模钝标准及耐用度。查先关内容，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm，耐用度t=120min3确定切

26、削速度v=0.97m/s,n=2.47r/s=148r/min根据x52k铣床主轴转速表选择n=150r/min=2.5r/s,根据工作台进给量表选择fmz=95mm/min则实际每齿进给量fz=0.032mm/z。4 基本时间确定 t=438s8、 工序viii的切削用量及时间的确定本工序与工序iii选用的机床相同。选用方法同工序iii。选用选用ty15硬质合铰刀。前角r0=0，后前a0=10斜角为10。进给量f=0.20.5mm/r.磨损限度为0.60.8基本时间为 tm=80s9、 工序ix的切削用量及基本时间的确定本工序与工序vi选择方法相同背吃刀量ap=1mm，进给量f=0.3mm/

27、r，耐用度t=30min速度v=1560.811.15=145.3m/min n=350r/min 按c620-1车床的转速，选择n=350r/min=5.2r/s则实际切削速度v=1.96m/min基本时间为t=60s10、 工序x的切削用量及基本时间的确定本工序是精加工，选用yt30硬质合金、主偏角kr=45。其耐用度t=60min。ap=0.4mm,f=0.04mm/r,v=0.91.4=5.52m/minn=1598.6r/min根据c620-1的转速表，选择n=1400r/min23.3r/3,则实际切削速度v=4.98m/min基本时间为t=220s12、 工序xii的切削用量及基

28、本时间的确定本工序需粗磨、精磨前头选用my1420c磨床，选用单面砂轮pdt 中心高100mm，中心距500mm。ap1=0.3,ap2=0.1v=35m/s，t=600s十三、工序xiii切削用量及基本时间确定1切削用量本工序为钻孔，刀具选用高速钢复合钻头，直径d=10mm；钻四个通孔；使用切削液。a确定进给量f。由孔径和深度均很小，宜采用手动进给。b选择钻头磨钝标准及耐用度。查钻头，扩孔钻和铰刀的磨钝标准及寿命相关内容，取钻头后刀面最大磨损量为0.8mm；耐用度t=15min。c确定切削速度v。查中高速钢钻头钻孔时进给量相关内容，暂定进给量f=0.16mm/r。查的钻头切削速度表得v=17m/min，n=1082r/min。2基本时间钻四个孔，深30mm的通孔，基本时间约50s第六节 量具设计序号项目计算过程选用结果1工序尺寸精度分析内孔中尺寸，精度是f6it62量具类型确定测量内孔 所用量规为塞规量规为塞规3极限量具尺寸公差确定互换性与测量技术 es=0.2 ei=0.1查表得 t1=0.0030mm，z1=0.0040mmes=0,0250 ei=0t=0.0030mmz=0.0040mm4量规位置极限尺寸偏差通端（t）上偏差=ei+z+=0.1+0.004+=0.1055下偏差=ei+z-=0.1+0.004