工艺学课程设计插入耳环说明书

1、精选优质文档-倾情为你奉上机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目：插入耳环机械加工工艺规程制订学生姓名 许娜芳 学 号 2011082746 班 级 20110827 指导教师 程广振 完成日期 2013/04/20 第1节 序言本次课程设计的任务之一是针对生产实际中的一个零件插入耳环，制订其机械加工工艺规程。该零件的工艺过程中包括了铣平面、车外圆、钻孔、扩孔、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。但唯一不足的是其精度稍低，为锻炼学生的工艺规程设计能力，特将其主要加工工艺公差等级由原IT9级提高到IT7级，延长了加工路线。也就是说本次课程设计的对象是在生产实际中零件

2、的基础上略作改动的零件，特在此予以说明。学生应当在指导老师的指导下，针对具体的设计题目。完成有自己特色的设计。第2节 零件分析1、 零件的功用分析 题目所给的零件是插入耳环，如图1所示。其作用是用来给晾衣架的上端固定，以及其他一些功能。零件在使用时通过螺纹连接将其固定住，然后将杆子插入孔中，只要通过两个零件就可以将杆子固定住了。2、 零件的工艺分析从零件图（见CAD图）上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、外圆表面、退刀槽、内孔、键槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是D、E平面，粗糙度为Ra50m，表面粗糙度要求最高的是35mm轴表面，粗糙度为Ra1.6m。该轴线是插入耳环的主要设计基准。

3、从表面间的位置精度要求来看，C平面应与35mm轴线垂直，32mm孔的轴线应垂直于35mm轴线。从工艺上看，键槽对35mm轴线的对称度公差为0.1，孔32mm轴线对35mm轴线的垂直度公差为0.5/50，可通过使用专用机床夹具来保证。35mm外圆的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6m，可通过精车保证。平面D、E精度要求不高，可以通过粗铣来完成。32mm孔的粗糙度为Ra6.5m，可以通过先钻孔，后扩孔来保证。A、C面精度要求不高，其中A面在零件工作过程中也不起作用，所以通过粗铣就可以达到要求。对插入耳环零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理

4、，零件的结构工艺性较好。第3节 机械加工工艺规程制订1、 确定生产类型按设计任务书，插入耳环年产量为4000件；每日3班，若插入耳环备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为可见，插入耳环的年生产量为4360件。插入耳环可看成独立的一部分，属轻型机械。因此，根据表1，由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等，其工艺特点见表2。生产类型零件的年生产纲领（件 / 年）重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产>5100>20200>10050

5、0中批生产>100300>200500>5005000大批生产>3001000>5005000>500050000大量生产>1000>5000>50000表1表2 类型 特点 项目单件小批生产中批生产大批大量生产加工对象经常变换周期性变换固定不变毛坯的制造方法及加工余量木模手工造型，自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。毛坯精度中等、加工余量中等广泛采用金属型机器造型、压铸、精铸、模锻。毛坯精度高、加工余量小机床设备及其布置形式通用机床，按类别和规格大小，采用机群式排列布置部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件

6、分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式广泛采用专用机床、按流水线或自动线布置夹具通用夹具或组合夹具，必要时采用专用夹具广泛使用专用夹具，可调夹具广泛使用高效的专用夹具 类型 特点 项目单件小批生产中批生产大批大量生产刀具和量具通用刀具和量具按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具广泛使用高效率专用刀具和量具工件的装夹方法划线找正装夹，必要时采用通用夹具或专用夹具装夹部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹广泛使用专用夹具装夹装配方法广泛采用配刮少量采用配刮，多采用互换装配法采用互换装配法操作工人平均技术水平高一般低生产率低一般高成本高一般低工艺文件用简单的工艺过程

7、卡管理生产有详细的工艺规程，用工艺卡管理生产详细制订工艺规程，用工序卡、操作卡及调整卡管理生产2、 确定毛坯制造形式由该零件的功用及其的工作状况知，插入耳环承受的是静应力，故要求该零件材料应具备足够的强度与韧性。因此，原设计单位选用了既能满足要求，价格又相对低廉的45钢，因此可以确定毛坯的制造形式为锻造。一般工程用45钢的特性和应用见表3。由于该插入耳环为成批生产，由表4中常用毛坯的制造方法与工艺特点选择模锻。该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。3、 选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准，可以

8、确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。基准的选择表面的精度要求最高，其轴线也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准。为避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度，应选35mm轴线为基准，即遵循“基准重合”的原则。该基准还可作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。4、 选择加工方法1 平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件，面D与面E的粗糙度要求Ra50m，通过粗铣就可以达到。而对于C面粗糙度为Ra6.3m通过粗铣也可以达到。而表面A的粗糙度要求为Ra12.5m根据GB/T 1804-2000规定，选用中等级

9、，相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，但由于该零件不是回转体零件，故选择端铣加工方式会较为容易。2 外圆与退刀槽、攻螺纹外圆35mm的加工在本零件中很重要。本次选用CA6140车床，由于表面粗糙度Ra1.6m，所以采用粗车-半精车-精车的方式。而对于外圆27mm，表面要进行攻螺纹，所以进行粗车就可以了。在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。需要注意的是在攻螺纹工序之前应设置一道倒角工序，或在本工序中先设一道倒角工步，以使攻螺纹顺利进行。3 孔加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。由于32mm孔内壁粗糙度为Ra6.3m，所以采用钻-扩，钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求，满足安装配合E9，在实际

10、生产中，常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。由表3知，钻、扩孔的公差等级为IT10IT12，可以满足加工要求，故用YT锥柄麻花钻和扩孔钻。对于5mm的销孔，直接用枪孔钻就可以加工出来。4 键槽加工由于键槽的要求为Ra3.2m，所以用X6132万能铣床，进过粗铣-精铣就可以达到。5、 制订工艺路线根据零件本身要求及先粗后精的加工原则，插入耳环的加工工艺路线如下：工序05：模锻毛坯工序10：45钢正火，为机加工作准备工序15：粗铣表面D、E 定位基准：以任意端面为粗定位。工序20：粗铣表面C 定位基准：35mm轴线。工序25：粗车35mm外圆 定位基准：35mm轴线。工序30：粗车27mm，倒角C1

11、定位基准：35mm轴线。工序35：车退刀槽24mm 定位基准：35mm轴线。工序40：进行热处理调质工序45：半精车35mm 定位基准：35mm轴线。工序50：精车35mm 定位基准：35mm轴线。工序55：车锥面，倒角C2 定位基准：35mm轴线。工序60：攻螺纹M27×1.5-6h 定位基准：35mm轴线。工序65：钻32mm的孔 定位基准：35mm轴线和C面。工序70：扩32mm的孔 定位基准：35mm轴线和C面。工序75：钻5的销孔 定位基准：35mm轴线和C面。工序80：粗铣键槽 定位基准：35mm轴线和C面。工序85：精铣键槽 定位基准：35mm轴线和C面。工序90：铣A

12、面 定位基准：C面和32mm孔。6、 确定加工余量及毛坯尺寸（1） 确定加工余量该插入耳环的材料为45钢，屈服强度500MPa，抗拉强度650MPa，采用模锻且成批生产。根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸可得各加工表面加工余量，如表3所示：表3插入耳环各加工表面余量加工表面单边余量/mm双边余量/mm备注35mm轴2.55.0基本尺寸取轴向长度尺寸53mm25mm槽7.515基本尺寸取轴向长度尺寸5mm27mm轴6.513基本尺寸取轴向长度尺寸23mm表面D4面D、E之间的厚度由原来的44mm到最后的36mm表面E45mm2.55基本尺寸取孔轴向尺寸27mm32mm1632基本尺寸取孔轴向尺寸3

13、6mm25mm键槽7.5基本尺寸取键的宽度8mm（2） 确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需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4所示。表4 插入耳环毛坯尺寸零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm276.540352.540257.54036444（3） 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸/mm公差/mm按“对称”标注结果/mm（4） 绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘出毛坯简图，如图2所示：图2 插入耳环毛坯简图7、 工序设计（1） 选择加工设备与工艺装备（2） 确定工序尺寸8、 确定切削用量和基本时间 切削用量包括切削速度、进给量及背吃刀量三项，确

14、定方法是先确定背吃刀量、进给量，而后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定适合的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较高的切削速度。（一）工序151. 切削用量 本道工序是粗铣端面，已知加工材料为45钢，MPa，锻件无外皮，机床为XA5032立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数：直径d=125mm，孔径D=4

15、0mm，宽L=40mm，齿数z=14。根据机械制造工艺学课程设计指导书中表5-26确定铣刀角度，选择前角，后角，主偏角，螺旋角。已知铣削宽度mm，铣削背吃刀量为mm。（1） 确定每齿进给量 根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-13知XA5032立式铣床的主电动机功率为7.5KW，查表5-27知当工艺系统刚性中等、镰齿端铣刀加工钢料时，其每齿进mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度中等，选择每齿进给量mm/z。（2） 选择铣刀磨钝标准和耐用度 根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-28，用高速钢镰齿端铣刀粗加工钢料时，选择铣刀后刀面磨损极限为1.8mm，查表5-29知铣刀直径d=125mm时，

16、经插值得端铣刀的合理耐用度T=150min。（3） 确定切削速度和工作台每分钟进给量 铣削速度可以通过计算得出，但是其计算公式比较复杂，实际生产中使用并不多，这里通过查表确定。根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为1520m/min，则所需铣床主轴转速范围是r/min 根据XA5032机床的标准主轴转速，由表5-13选取n=60r/min，则实际铣削速度为m/min=23.56m/min 工作台每分钟进给量为mm/min 根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取mm/min，则实际的每齿进给量为mm/z=0.089mm/z（4） 校验机床功率 由表5-31和表5-

17、32知，铣削力和铣削功率计算公式如下：（N）（kW）式中，788，0.95，0.8，1.1，0，1.1，0.92，4mm，0.089mm/z，57mm，23.56m/min，mm，r/min。所以，铣削力为N=2305.54N铣削时的功率为kW=0.91kWXA5032铣床主电动机功率为7.5kW，故所选切削用量合适。最后所确定的切削用量为4mm0.089mm/zmm/minmm/s（n=60r/min）2. 基本时间根据表5-33知，<90°的端铣刀对称铣削的基本时间为式中，工件铣削部分长度，单位为mm；切入行程长度，单位为mm，；切出行程长度，单位为mm；工作台每分钟进给量

18、，单位为mm/min；已知mm/min，mm。由表5-34查得切入切出行程长度10mm。所以，基本时间为min=0.89min因为要加工两个面，且两个面对称，所以min（2） 工序251. 切削用量本道工序是粗车35mm轴，已知条件与工序15相同，机床为CA6140卧室车床，配以专用夹具，所选刀具为YT5硬质合金车刀，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径mm。选用车刀刀杆尺寸B×H为20×30mm的车刀。由表5-40知，车刀合理耐用度为T=60min。（1）确定背吃刀量 由前述可知粗车时双边加工

19、余量为4mm，粗车后轴直径为36mm，故单边加工余量为2mm，即mm。（2）确定进给量 根据金属加工工艺及工装设计表4-53可知，当加工45钢，车刀刀杆尺寸为20×30mm时，背吃刀量a=2.0mm，则进给量f=0.40.5mm/r，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取mm/r。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度（m/min）式中，291，0.15，0.20，0.20。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min，得修正系数；根据工件材料MPa，得修正系数为1.0；根据毛坯表面状

20、态，得修正系数为；刀具材料为YT5，得修正系数为；此处为车外圆，得修正系数为；主偏角，得修正系数。所以m/minr/min=593.82r/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择r/min，则实际切削速度为r/min=63.33m/min（4）检验机床功率 由表5-45查得切削力和切削功率计算公式如下：（N）（kW）式中，2650，根据表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数；与工件材料有关的修正系数；与主偏角有关的修正系数；与前角有关的修正系数。因此总的修正系数为所以，切削力为N切削功率为kW根据表5-46知CA6140机床电动机功率kW，因<，故上述切削用量可用。最

21、后确定的切削用量为mmmm/rm/min（r/min）。2. 基本时间由表5-47得车削外圆的基本时间为式中，切削加工长度，单位mm；刀具切入长度，单位mm，；刀具切出长度，单位mm，mm；单件小批生产时的试切附加长度，单位mm；进给次数。已知mm，mm，mm，mm/r，r/min，。所以，基本时间为min（三）工序301.切削用量本道工序是粗车27mm轴，已知条件与工序25相同，机床为CA6140卧室车床，配以专用夹具，所选刀具为YT5硬质合金车刀，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径mm。选用车刀刀杆尺寸B&#

22、215;H为20×30mm的车刀。由表5-40知，车刀合理耐用度为T=60min。（1）确定背吃刀量 由前述可知粗车时双边加工余量为9mm，粗车后轴直径为27mm，故单边加工余量为4.5mm，即mm。（2）确定进给量 根据金属加工工艺及工装设计表4-53可知，当加工45钢，车刀刀杆尺寸为20×30mm时，背吃刀量a=4.5mm，则进给量f=0.30.4mm/r，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取mm/r。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度（m/min）式中，291，0.15，0.20，0.20。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相

23、同，故需根据表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min，得修正系数；根据工件材料MPa，得修正系数为1.0；根据毛坯表面状态，得修正系数为；刀具材料为YT5，得修正系数为；此处为车外圆，得修正系数为；主偏角，得修正系数。所以m/minr/min=563.88r/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择r/min，则实际切削速度为r/min=47.50m/min（4）检验机床功率 由表5-45查得切削力和切削功率计算公式如下：（N）（kW）式中，2650，根据表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数；与工件材料有关的修正系数；与主偏角有关的修正系数；与前角有关的

24、修正系数。因此总的修正系数为所以，切削力为N切削功率为kW根据表5-46知CA6140机床电动机功率kW，因<，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为mmmm/rm/min（r/min）。2. 确定加工倒角的切削用量 因为该工序中的倒角主要是为了装配方便，故在实际生产过程中，加工倒角时并不需要详细计算，切削用量与粗车27mm外圆的相同即可。3. 基本时间由表5-47得车削外圆的基本时间为式中，切削加工长度，单位mm；刀具切入长度，单位mm，；刀具切出长度，单位mm，mm；单件小批生产时的试切附加长度，单位mm；进给次数。已知mm，mm，mm，mm/r，r/min，。所以，基本时间为mi

25、n（4） 工序35本工序为切退刀槽。已知条件与工序30相同，采用高速钢切槽刀加工完成。选用高速钢切槽刀，采用手动进给，选择主轴转速r/min，切削速度为m/min=3.39m/min（5） 工序45本工序为半精车35mm外圆，机床采用最常用的CA6140卧式车床，采用YT15硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径0.6mm。选用车刀刀杆尺寸B×H为20×30mm的车刀。由表5-40知，车刀合理耐用度为T=60min。1.切削用量（1）确定背吃刀量 由前述可知半精车时双边加工余量为0.

26、8mm，粗车后轴直径为35.2mm，故单边加工余量为0.4mm，即mm。（2）确定进给量 根据金属加工工艺及工装设计表4-53可知，当加工45钢，车刀刀杆尺寸为20×30mm时，背吃刀量a=0.4mm，则进给量f=0.450.8mm/r，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取mm/r。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度（m/min）式中，291，0.15，0.20，0.20。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min，得修正系数；根据工件材料MPa，得修正系数为1.0；根据毛坯表

27、面状态，得修正系数为；刀具材料为YT5，得修正系数为；此处为车外圆，得修正系数为；主偏角，得修正系数。所以m/minr/min=760.41r/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择r/min，则实际切削速度为r/min=78.51m/min（4）检验机床功率 由表5-45查得切削力和切削功率计算公式如下：（N）（kW）式中，2650，根据表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数；与工件材料有关的修正系数；与主偏角有关的修正系数；与前角有关的修正系数。因此总的修正系数为所以，切削力为N切削功率为kW根据表5-46知CA6140机床电动机功率kW，因<，故上述切削用量可用

28、。最后确定的切削用量为mmmm/rm/min（r/min）。4. 基本时间由表5-47得车削外圆的基本时间为式中，切削加工长度，单位mm；刀具切入长度，单位mm，；刀具切出长度，单位mm，mm；单件小批生产时的试切附加长度，单位mm；进给次数。已知mm，mm，mm，mm/r，r/min，。所以，基本时间为min（六）工序50本工序为精车35mm外圆，机床采用最常用的CA6140卧式车床，采用YT15硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径0.6mm。选用车刀刀杆尺寸B×H为20×30m

29、m的车刀。由表5-40知，车刀合理耐用度为T=60min。1.切削用量（1）确定背吃刀量 由前述可知半精车时双边加工余量为0.2mm，粗车后轴直径为35mm，故单边加工余量为0.1mm，即mm。（2）确定进给量 根据金属加工工艺及工装设计表4-53可知，当加工45钢，车刀刀杆尺寸为20×30mm时，背吃刀量a=0.4mm，则进给量f=0.110.15mm/r，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取mm/r。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度（m/min）式中，291，0.15，0.20，0.20。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据

30、表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min，得修正系数；根据工件材料MPa，得修正系数为1.0；根据毛坯表面状态，得修正系数为；刀具材料为YT5，得修正系数为；此处为车外圆，得修正系数为；主偏角，得修正系数。所以m/minr/min=1252.50r/min查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择r/min，则实际切削速度为r/min=123.15m/min（4）检验机床功率 由表5-45查得切削力和切削功率计算公式如下：（N）（kW）式中，2650，根据表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数；与工件材料有关的修正系数；与主偏角有关的修正系数；与前角有关的修正系数

31、。因此总的修正系数为所以，切削力为N切削功率为kW根据表5-46知CA6140机床电动机功率kW，因<，故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为mmmm/rm/min（r/min）。5. 基本时间由表5-47得车削外圆的基本时间为式中，切削加工长度，单位mm；刀具切入长度，单位mm，；刀具切出长度，单位mm，mm；单件小批生产时的试切附加长度，单位mm；进给次数。已知mm，mm，mm，mm/r，r/min，。所以，基本时间为min（7） 工序60本工序为攻螺纹M27×1.5-6h，机床采用最常用的CA6140卧式车床，采用YT15硬质合金外螺纹车刀。安装螺纹车刀时，车刀的刀尖角等于螺纹牙型角60°，其前角才能保证工件螺纹的牙型角，否则牙型角将产生误差。1. 切削用量根据切削用量的推荐值选取切削用量，查表6：车削螺纹时切削用量的推荐值工件材料刀具材料螺距（mm）切削速度（m/min）背吃刀量(mm)45钢YT15硬质合金1.5粗车：1530粗车：0.150.30精车：57精车：0.050.08所以粗车时，选择切削速度m/min 背吃刀量mm根据工作经验，螺纹总背吃刀量mm在选择加工次数时，根据公制螺纹单刀加工外螺纹时的切入次数，如下表：