机械制造工艺学课程设计说明书

1、机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目：设计连接座零件的机械加工工艺规程10082735 张小飞指导老师：陈老师湖州师范学院信息和工程学院目录第一章序言 错误！未定义书签第二章零件分析 错误！未定义书签2.1零件的作用 错误！未定义书签2.2零件的工艺分析 错误！未定义书签第三章机械加工工艺规程制订 错误！未定义书签3.1毛坯的选择 错误！未定义书签3.2确定毛坯的制造形式 错误！未定义书签3.3选择定位基准 错误！未定义书签3.4制定工艺路线 错误！未定义书签3.5确定加工余量及毛坯尺寸 错误！未定义书签3.5.1 确定加工余量 错误！未定义书签3.5.2 确定毛坯基本尺寸 错误！未定

2、义书签3.5.3 绘制毛坯简图 错误！未定义书签3.6选择加工设备和工艺装备 错误！未定义书签3.7确定切削用量及基本工时 错误！未定义书签3.7.1 工序一 错误！未定义书签3.7.2 工序二 错误！未定义书签3.7.3 工序三 错误！未定义书签3.7.4 工序四 错误！未定义书签3.7.5 工序五 错误！未定义书签3.7.6 工序六 错误！未定义书签第四章 心得体会 错误！未定义书签第五章参考文献 错误！未定义书签附：机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片第一章序言本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件一一离心式微电机水泵上的连 接座，制订其机械加工工艺规程。该零件的工艺过程包括了铳

3、平面，镗内孔，钻孔，攻 螺纹等工序，工艺范围广，难易程度适合于工艺课程设计的需要。机械制造工艺学课程设计是我们大学课程中的最后一个环节，是综合了大学三年所学的知识，对机械加工工艺规程进行制订，制作机械加工工艺过程卡，机械加工工序卡 等，让我们对机械加工过程有一个全面的了解。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应 性的训练，希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。第二章零件分析2.1零件的作用该零件是离心式微电机水泵上的连接座，用来连接水泵和电机。左端125外圆和水泵泵壳连接，水泵叶轮在 10

4、0孔内，通过4个螺钉固定；右端 121外圆和电动机 机座连接，40孔和轴承配合，通过3个螺栓固定，实现水泵和电动机的连接，从而起 连接固定作用。2.2零件的工艺分析离心式微电机水泵上的连接座零件属于壳体类零件，零件的装配基准为125的外圆，右端叮121的外圆和中间：40的孔，其加工精度要求较高。离心式微电机水泵上的连接座零件主要加工表面为：左端的加工表面：左端面（粗 糙度Ra6.3），125.025°外圆（粗糙度Ra3.2），100。也035内圆（粗糙度Ra25，倒 角，钻通孔叮7并攻丝（粗糙度Ra25 。右端面的加工表面：右端面（粗糙度Ra12.5）、121.04°的外圆

5、（粗糙度Ra3.2）; ：32的小凹槽（粗糙度Ra25）;外径为叮J50、内径为叮40。°016的小凸台（粗糙度无）， 并带有倒角；钻17.5的中心孔（粗糙度Ra25），钻叮7通孔（粗糙度Ra25。连接座 零件图如图2.1所示：图2.1连接座零件第三章机械加工工艺规程制订3.1确定生产类型根据零件的材料，推荐用铸件，铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常 用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。该零件材料为HT2O0考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。 依据设计要求Q=5000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率B分别取 10唏口 1%弋入公式得该工件

6、的生产纲领：N =Qn（1： %） =5000 1 （110%1% 5550件/年3.2确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不 同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考 虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以 便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件每月担负工序数不低于 30 50,则年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型机器造型及壳 型，有利于提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑。3.3选择定位基准基面选择是工艺规程设计中

7、的重要工作之一，基面选择的正确和合理，可以使加工 质量得到保证，生产效率得以提高。粗基准的选择，零件图中给出了以中心轴线为基准，加工时零件绕基准轴线作无轴 向移动旋转一周时，在任一测量平面内的径向跳动量均不得大于公差值0.04mm。最后选取叮-110做为粗基准，利用内钳式三爪卡盘卡住这个面做主要定位面。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准和工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算。3.4制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中

8、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。确定最终的工艺路线为: 工序一：粗车左端面，粗车外圆 >125，粗镗内孔>100定位基准：外圆121，右端法兰盘端面 130工序二：粗车右端面，粗车外圆 >121，粗镗内孔叮32，粗车凸台 定位基准：左端面，毛坯外圆 140工序三：半精车左端面，半精车外圆 125，半精镗内孔100，倒角定位基准：外圆121，右端法兰盘端面工序四：半精车右端面，半精车外圆 121，半粗镗内孔>40，半粗镗内孔叮32，凸台 倒角定位基准：外圆125，左端法兰盘边缘工序五：钻右面通孔3十7，钻左面通孔6 ->7，钻

9、通孔叮47.5，钻孔4 >以34深12, 攻螺纹定位基准：外圆121，121端面，左端法兰盘边缘工序六：磨外圆 121，磨内孔100，磨外圆125定位基准：外圆125，左端法兰盘边缘具体的工艺路线如下：3.半精镗内孔40X 27工序一：1. 粗车左端面至70.54.半精镗内孔32X 28工序五：2.粗车外圆128X 3.21.钻通孔6X73. 粗镗内孑L98X 4.8工序二：1. 粗车右端面至702. 钻通孔3X73. 钻通孔叮47.54. 钻孔4X4.134深122. 粗车外圆126X 5.23. 粗镗内孔34X 284. 粗车小凸台端面至16 工序三：5. 攻螺纹4-M5深10工序六

10、：1. 磨外圆保121X 52. 磨内孔保100X 73.磨外圆保125X 91. 半精车左端面到69.52. 半精车外圆125 .5 X 8.93. 半精镗内孔 99.5 X 6.9工序四：1. 半精车右端面保692. 半精车外圆121.5 53.5确定加工余量及毛坯尺寸(1) 求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径142mm高69mm(2) 选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为10级。(3) 求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。(4) 求机械加工余量等级查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为 HT200得机械加工余量等级E

11、-G级，选择 F级。确定加工余量由零件图已知数据可知，对外圆 12500.!6和外圆12l0o.!4的要求精度较高，经过粗车一半精车一磨削。根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，由机械制造工艺学课程设计指导书表5-4可知，取铸件加工表面的单边余量为1mm。所以工件的总 长为 1+1+69=71mm确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如表3.1所示。表3.1毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm321301001.59769171280.5291211.5124绘制毛坯简图该连接座的毛坯简图如图3.1所示B-B图3.1连接

12、座毛坯图3.6选择加工设备和工艺装备1. 选择加工设备 .工序三和工序四是粗车、粗镗和半精车、 半精镗。各工序的工步数不多，成批量 生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求， 选用最常用的C620-1型卧式车床。 .工序五是钻孔，选用Z3080X 25摇臂钻床。 .工序六是磨零件左右外圆面，这两个面的要求精度都比较高，从经济角度看，采用 外圆磨床。2. 选择刀具 .在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要使用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。 .钻孔

13、时选用高速钢麻花钻。 磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能 主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。选择双斜 边二号砂轮。3. 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计 量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.7确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。工序本工序为粗车1250025端面，车12500.025至128，粗镇10000035至98，已知加 工材料为灰铸铁，

14、机床C620 1普通车床，工件用内钳式卡盘固定。一确定粗车左端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-26，由于 C620 1机床的中心高为200 mm （表 5-46 ），故选刀杆尺寸B H =16mm 25mm，刀片厚度为4.5mm。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面， 前角V°=12°，后角：0=60，主偏角Kv=90°，副偏角K；=10°，刃倾角S=0°，刀尖圆弧 半径 rs=0.8mm。 .确定切削深度ap由于单边余量为1.5mm，可在一次走刀内完成，故71-69 ap=1mmp 2

15、.确定进给量f根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-27可知：刀杆尺寸为16mm 25mm，ap乞5mm，工件直径100400之间时， 进给量f =0.51.0 mm r根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-42 :可知：C620-1机床进给量f =0.7 mm r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表5-43，C6201机床进给机构允许进给力Fmax =3530N。当强度在174207HBS时，ap三5mm，f込0.75 mm. r， Kr =450时，径向进给力:Fr=950N。切削时Ff的修正系数为KroFf =1.0，KsFf =1.0，KkrFf=1.17，故

16、实际进给力为:Ff =950 1.17 =1111.5 N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =0.7mm r可用 .选择刀具磨钝标准及耐用度根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-40，车刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，车刀寿命T =60min。 .确定切削速度V。切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-43 ,当YG6硬质合金刀加工硬度200219HBS 的铸件，ap 込4mm , f 込0.75mm r，切削速度 V =63m min。切削速度的修正系数为 Ktv=1.0，Kmv=0.92，Ksv0.8，KTv=1.0，K&

17、#169;=1.0，故:V0=Vt Kv=63 1.0 1.0 0.92 0.84 1.0 1.0 ： 48 m minn=100048=120rmin兀 X127根据C620-1车床说明书选择n0 =125r. min这时实际切削速度Vc为：:50 m min兀Dnc 兀"27125c= 1000 = 1000 .校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由机械制造工艺学课程设计指导书表5-30和表5-31，HBS=160245，ap 込3mm， f 0.75mm r，切削速度 V 込50m. min 时，PC=1.7KW切削功率的修正系数kkrPc=0.73，Kr0

18、Pc =0.9，故实际切削时间的功率为:PC =1.7 0.73=1.2 KW根据表1.30，当n =125 r min时，机床主轴允许功率为Pe=5.9KW，PC Pe，故所选切削用量可在C620-1机床上进行，最后决定的切削用量为：ap =3.75 mm， f =0.7mm r， n= 125 r. min= 2.08 r s， V =50m min .倒角为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速和钻孔相同n = 3.28 r s换车刀手动进给。.计算基本工时nf式中 L=l+y + =， l =127mm由机械制造工艺学课程设计指导书公式得，车削时的入切量及超切量y + .'=1mm

19、，则 L=127 +1=128mm丄128彳“.tm=1.46min125 0.7确定粗镇叮j10°的切削用量及基本工时 粗镇:100，本工序采用计算法。所选用刀具为硬质合金（钨钻类）YG6，直径为20mm的圆形镗刀 .确定切削深度ap5c厂ap= =2.5mm p 2.确定进给量f根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-24可知，当粗镗铸件时，镗刀直径20mm， ap岂3mm，镗刀伸出长度为125mm时:f =0.15 0.40 mm. r按C620-1机床的进给量（表5-24），选择,f =0.25 mm r.确定切削速度V =Cm :丄T apfvyv V式中 Cv =189.8

20、，m=0.2， yv =0.20， T =6°min， x =0.15189.8V0.9 0.8 0.65600.22.50.150.25°.2°=37m minn 二型匹 JOO。37 *min 兀 D3.14汶97按C620-1机床的转速，选择n =160 r min =2.6 r s 计算基本工时选镗刀的主偏角 Kr = 45° ,则 Li = 3.5mm , L 二 69mm , L2 二 4mm , L3 = 0 , f = 0.25 mm r , n = 0.26 r s , i =1，则:=69 35 4=1 Rs0.25 2.6工序二车1

21、2100.04端面，车12100.04外圆，车121；04至125 ;车40至34。本工序仍为粗车。已知条件和工序相同，车端面及倒角，可采用工序W相同的可转 位车刀。采用工序I确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：ap=2.5 mm f=0.65 mm/r n=3.8 r/s v=50.4 m/min T j =56s工序三半精车125.025端面，车距离为9mm的面成；半精镗100秽035至99.5，深7mm。 一确定半精车左端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-26，由于C602-1机床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸B

22、H =16mm 25mm，刀片厚度为4.5mm。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角V0 = 120，后角:0=60，主偏角Kv=90°，副偏角K；=10°，刃倾角's=00，刀尖圆弧半径rs = 0.8mm。 .确定切削深度ap由于单边余量为1.5mm，可在一次走刀内完成，故2.5 “ap=1.25mmp 2 .确定进给量f根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-27可知：刀杆尺寸为16mm 25mm , ap岂4mm，工件直径100400之间时，进给量f =0.51.0 mm r按C620-1机床进给量（表5-42 ）在机械制造工艺设计手册可知:f =0.

23、7 mm r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1 30, C6201机床进给机构允许进给力Fmax =3530N。当强度在174207 HBS时，4mm , f - 0.75 mm r , Kr=45°时，径向进给力： Fr=950N。切削时Ff的修正系数为KroFf =1.0 , KsFf =1.0 ,心问=1.17，故实际进给力为:Ff =950 1.17=1111.5 N由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f =0.7mm r可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-40，车刀后刀面最大磨损量取为1.5m

24、m, 车刀寿命T =60min。 .确定切削速度V。切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-43，当YT15硬质合金刀加工硬度200 219HBS 的铸件，ap -4mm , f 0.75mm r，切削速度 V =63m min 。切削速度的修正系数为 Ktv=1.0 , Kmv=0.92 , KSv0.8 , Ktv=1.0 , K©=1.0，故： v0=vtkv=63 1.0 1.0 0.92 0.84 1.0 1.0 : 48m min1000V；100048n = c =120r minnD k x 127根据C620-1车床说明书选

25、择n0 =125r min这时实际切削速度Vc为：、，兀Dnc 兀"27 "25“/.Vc =50 m min1000 1000 .校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由机械制造工艺学课程设计指导书表 5-30和表5-31 , HBS =160245 , ap空3mm, f空0.75 mm r，切削速度V乞50m min时，PC =1.7kw切削功率的修正系数kkrPc=0.73 , Kr0pc=0.9，故实际切削时间的功率为:PC =1.7 0.73=1.2 kw根据表1.30，当n =125r.min时，机床主轴允许功率为PE=5.9kw , PC

26、Pe，故所选切削用量可在C620-1机床上进行，最后决定的切削用量为:ap =1.25 mm， f =0.7 mm r，n = 125r. min= 2.08r s，V =50m min .计算基本工时式中 L=l+y + ：，l =127mm由机械制造工艺学课程设计指导书公式，车削时的入切量及超切量y + .)=1mm，则 L=126+1=128mmtm = =1.4min100。0.035125 0.7确定半精镗1000的切削用量所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为 KV =450，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为T =60 min。 .确定切削深度a p = 0.25mm

27、.根据表1.5 *当半精镗铸料，镗刀直径为16mm，a p < 2mm，镗刀伸出长度80mm时，进给量为:f 二 0.1 mm r。.确定切削速度按机械制造工艺学课程设计指导书的计算公式确定:Cv KTMapvfyvv式中 C v=189.8 m = 0.2 X v=0.15 Y v=0.20 T = 60minV=124.6m min选择C620-1机床转速:n=1000 124d1304r. min 兀江30.5n =1200min =20r. s实际切削速度为:v = 2.08 .确定基本时间确定半精镗孔：100mm的基本时间50s工序四半精车121打a端面；半精车外圆 讪爲至12

28、1.5 ;车40孔至39.5。本工序仍半精车。已知条件和工序相同，车端面，可采用工序三相同的可转位车刀。工序五钻孔叮17.5 mm，钻孔6 ：j7mm,3 ：G7mm，钻螺纹孔以及攻螺纹 4 M5。一.确定钻孔叮j17.5m m的切削用量钻孔叮d7.5mm,由于该孔的加工精度Ra25,可以直接钻孔得到。由机械制造工艺学课程设计指导书表5-19选取锥柄麻花钻，直径系列选择锥柄麻花钻 M7.5，则螺旋角 1=30°，锋交 2 =118°，后角 af =100,横刃斜角 =500，L=197mm,l1=116mm表3.2钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度

29、 mm刀具材料加工材料钻头直径do (mm)w 20高速钢铸铁0.5 0.8(2)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0 (mm)11 20钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min .确定进给量由机械制造工艺学课程设计指导书表5-50得，高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25 0.65 mm z ,进给量取 f=0.60 mm r。 .确定切削速度由机械制造工艺学课程设计指导书表 5-55高速钢钻头在灰铸铁(190HBS上钻 孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12m min，参考机械制造工艺

30、学课程设计指导书表5-53钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数Kmv=1.0，Rtv =0.85。V=120.85=10.32 m min1000 10.32 ,贝 Un=131r.min兀沢25取 n = 150 r minn 二 d 150 3.14 25则头际切削速度v实=11.8 mmin1000 1000 .确定切削时间由机械制造工艺学课程设计指导书表 5-57，钻孔时加工机动时间计算公式:=lw +1 f +hfn其中 I f=dm.2 cot Kr l w=5mm l 1=2 3 mm则：t=5 3 5.7=9.13 s2.5 0.6.确定钻孔6 ：7mm,3：7mm的切削用量钻孔

31、6 - G7mm,3-门7mm选用机床为Z3080 25摇臂机床，孔的粗糙度为 Ra25,直接钻孔即可。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-50，选取直径为：:-7mm钻头直径小于10mm的钻孔进给量为0.200.35 mm r。贝q取 f 二 0.30 mm r根据机械制造工艺学课程设计指导书表 5-52切削速度计算公式为Cvd0ZvTmapvfkv m min查得参数为 Cv =8.1,Zv = 0.25, Xv =0皿=0.55,m =0.125,刀具耐用度 T=35min则8十7v= 01250055 =1.6 m min3550 0.3所以1000 1.6 .n =72r min3.14 7选取n =120r. min、120 汉3 14汇7所以实际切削速度为 v =.=2.64 m min1000确定切削时间（一个孔）t = 8 2 2 = 20s2 汉 0.3三.钻螺纹底孔及攻螺纹4 M5 钻螺纹底孔4 -"4.2mmf = 0.2mm. r 0.50 二 0.1 mm. rf = 0.1mm. rv = 0.25m s ( 15m min )所以n= 11.18r s ( 713r min )按机床选取 nw = 800r min( 13.