机械制造技术基础课程设计计算说明书

1、机械制造工艺学课程设计设计计算说明书设计题目：张紧轮支架机械加工工艺规程及机床加工夹具设计学生姓名：陈旭琴 学号： 09082605专业： 机械设计制造及其自动化指导老师: 程广振 贾玉景 郑玉卿学校： 湖州师范学院 2012年9月13日目录1零件分析21.1零件的工艺分析21.2确定零件的生产类型22确定毛坯类型绘制毛坯简图22.1零件的生产类型：大批量生产22.2选择毛坯22.3确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量22.4绘制毛坯简图33工艺规程设计33.1定位基准的选择33.2拟定工艺路线43.3加工设备及工艺装备的选用53.4加工余量、工序尺寸和公差的确定63.5切屑用量的计算73.6时间

2、定额的计算9图索引图 1毛胚简图3图 2零件图13图 3毛胚图14表索引表 1零件各表面加工方案4表 2张紧轮支架机械加工工序安排（初拟）4表 3张紧轮支架机械加工工艺路线（修改）5表 4加工设备及工艺装备表51 零件分析1.1 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200。该材料抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。1.2 确定零件的生产类型由设计题目以及生产实际可知：产品的年产量为8000件/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别为3%和0.5%，零件年产量为：N=8000台/年*1件/台

3、*（1+3%）*(1+0.5%)=8281.2件/年。由“机械加工零件生产分类”知，张紧轮支架为轻型零件。查表可知，张紧轮支架的生产类型为大批量生产。2 确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 零件的生产类型：大批量生产2.2 选择毛坯由于零件生产类型为大批量生产，零件较为复杂，且零件所使用的材料灰铸铁属于脆性材料，不能锻造和冲压，而铸造生产成本低，成形性高，力学性能好，故采用砂型铸造方法制造毛坯。根据所学的金属工艺学可知该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型， 根据相关资料可查得，该零件在铸造过程中的拔模斜度为3°。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件，该零件存在很多的内应力，为了保证铸件的质

4、量，在铸造后需安排热处理。在热处理后，要对铸件进行涂料，以免铸件表面被破坏。2.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1. 铸件的公差等级由于该毛胚采用砂型铸造，且材料为灰铸铁，查表确定该铸件的公差等级为CT10CT13。2. 毛胚的尺寸公差3. 毛胚的加工余量毛胚加工余量分别如下：长：3mm，高2mm，4. 零件表面粗糙度由零件图可知，该支架各加工表面的粗糙度Ra均大于等于6.3um。2.4 绘制毛坯简图毛坯简图如下图所示图 1毛胚简图3 工艺规程设计3.1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后在确定粗基准。1. 精基准的选择底面是加工有台阶平面的设计基准，张紧

5、轮支架的两个侧面是张紧轮支架上台阶平面在垂直方向上的设计基准，所以在加工台阶平面时选用张紧轮支架的侧面作为精基准定位，实现了设计基准和工艺基准的重合。而且在加工时装夹是在张紧轮支架两端的底面，不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个孔也是同样以底面和张紧轮支架的右侧面作为精基准，同样也起到了设计基准和工艺基准重合的效果。这样，便于装夹又能保证精度。2. 粗基准的选择选择张紧轮支架底面作为粗基准。采用张紧轮支架底面作为粗基准可以保证空的壁厚的均匀程度和相对于外圆的平行度，采用张紧轮支架的左端面作为粗基准进行加工，可以保证上平面相对于侧面的垂直度和内孔加工后相对于侧面的平行度。3.2 拟定工艺路线工

6、艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1. 表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定张紧轮支架各表面的加工方法，如表 1：表 1零件各表面加工方案加工表面尺

7、寸及偏差/mm尺寸精度等级表面粗糙度/µm加工方案支架底面Ra12.5粗铣支架上表面IT9Ra6.3粗铣半精铣四周表面IT9Ra6.3粗铣半精铣上表面台阶粗铣半精铣13孔IT14 钻、粗绞18孔IT9Ra25 钻、粗绞2. 加工阶段的划分根据该张紧轮支架加工质量要求，可将加工阶段划分成粗加工、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，保证其他加工表面和精度要求；然后粗铣张紧轮支架底面、上表面和四周表面，再钻孔13、18。在半精铣加工阶段，完成表面的精铣加工和孔13、18的加工。3. 加工顺序的确定1) 机械加工工序遵循“先基准后其他

8、”原则，首先加工精基准，即张紧轮支架的底面；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面张紧轮支架底面，后加工上表面和四周表面；遵循“先面后孔”原则，先铣张紧轮支架表面，后加工张紧轮支架孔13、18。由此初次拟张紧轮支架机械加工工序安排，见表 2：表 2张紧轮支架机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明10粗铣底面先基准后其他20粗铣四周表面先基准后其他、先主后次30粗铣上表面台阶先面后孔、先主后次40钻、铰213mm孔先面后孔50钻、铰18mm孔先面后孔2) 辅助工序粗加工张紧轮支架热处理后，应安排校正直工序；在半精加工后，安排去毛刺和

9、中间检验；精加工后，安排去毛刺，清洗。综合所述，该张紧轮支架工序顺序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量的表面加工主要表面半精加工和次要表面加工钻孔主要表面精加工。4. 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟订张紧轮支架的机械加工工艺路线，见表 3：表 3张紧轮支架机械加工工艺路线（修改）工序号工序内容定位基准10粗铣、半精铣支架底面前后面20粗铣、半精铣支架上表面前后面30粗铣、半精铣四周表面支架底面和马蹄形孔40粗铣、半精铣上表面台阶支架底面和马蹄形孔50粗铣、半精铣马蹄形孔前后面60钻、粗铰213mm孔支架底面和马蹄形孔70钻，粗铰18mm孔支架底面和马蹄形孔8

10、0去毛刺，清洗支架底面和马蹄形孔3.3 加工设备及工艺装备的选用 机床和工艺装备的选择应在满足零件的加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量与生产节拍相适应，并优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。自行车张紧轮支架生产类型为大批量生产，可以选用高效的转用设备和组合机床 ，也可以选用通用设备，所选的夹具均为专用夹具。各工序加工设备的选用如表 4。表 4加工设备及工艺装备表工序号工序名称工序内容设备工 艺 装 备10粗铣粗铣、半精铣支架底面立式铣床铣床专用夹具、高速钢套式面铣刀、游标卡尺 20粗铣粗铣、半精铣支架上表面立式铣床铣床专用夹具、高速钢套式

11、面铣刀、游标卡尺 30粗铣粗铣、半精铣四周表面立式铣床铣床专用夹具、高速钢套式面铣刀、游标卡尺 40 粗铣粗铣、半精铣上表面台阶立式铣床铣床专用夹具、高速钢套式面铣刀、游标卡尺 50粗铣粗铣、半精铣马蹄形孔60钻孔钻13mm孔70钻孔钻18mm孔80去毛刺去毛刺、清洗 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定1. 工序10：粗铣半精铣支架底面 查表铣平面加工余量表摘自实用机械制造工艺设计手册第119页表7-25。，粗铣和半精铣的余量分别为1.5mm和1.7mm。2. 工序60：钻孔绞ø13mm孔由一般孔的加工余量 摘自实用机械制造工艺设计手册第114页表7-13。可知，扩孔余量Z扩=0

12、.8mm，半精镗余量0.5，绞孔余量0.3，粗绞孔余量0.2，半精绞孔余量0.1。查表孔加工方案的经济度和表面粗糙度 摘自实用机械制造工艺设计手册第100页表6-8。，可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，半精绞：IT8-IT9,Ra1.25Ra10扩孔：IT13 Ra1.25Ra10;钻孔:IT12,Ra20Ra80;根据上述结果，再查标准公差数值表可以确定各工步的公差值，扩孔：0.058mm；钻孔：0.09mm。综上所述，按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差，钻孔ø13+0.09 mm；扩孔：ø13+0.058mm。3. 工序70钻扩粗铰精铰ø18mm孔由表

13、基孔制7、8、9级孔的加工余量可得，精铰余量Z精=0.05mm;c粗铰余量Z粗=0.10mm；扩孔余量Z扩=0.85mm;钻孔余量Z钻=ø15mm；查表2.24孔加工方案的经济度和表面粗糙度，可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，精铰：IT7;粗铰：IT10;扩孔：IT11;钻孔:IT12;根据上述结果，再查标准公差数值表可以确定各工步的公差值，精铰:0.018mm;粗铰：0.070mm；扩孔：0.110mm；钻孔：0.18mm;综上所述，按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差，精铰：ø18+0.018；粗铰：ø17.95+0.07；扩孔：ø17.85+

14、0.110mm；钻孔ø17+0.18mm。3.5 切屑用量的计算1. 工序10粗铣张紧轮支架底面1) 背吃刀量工步10的背吃刀量ap1取4mm;工序20的背吃刀量取6.5mm。2) 进给量X51型立式铣床功率为4.5KW，查表高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量 摘自实用机械制造工艺设计手册第141页表8-20.，按机床、工件、夹具系统刚度中等系统选取。该工序的每步进给量取为0.08mm/r。3) 铣削速度由本工序采用高速镶齿铣刀dw=40mm，齿数Z=6。查表高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度Ve=42.7m/min。则主轴转速如下： Ns=r/min=339.97r/min由本工序

15、采用X51型立式铣床，查表，取转速nw=300r/min,故实际铣削速度 Vc=3.14dnw/1000 =3.14*40*300/1000=37.68m/min当nw=300r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为 Fm=fe *Z *nw=0.08*6*300mm/min =144mm/min也可根据表查得机床的进给量为125mm/min。2. 工序20、30、40、50切削用量计算同工序10，详略。3. 工序60 钻铰ø13mm孔1) 钻ø12.8+0.15孔工步由工件材料为HT200，孔ø12.8+0.15mm,高速钢钻头，查表高速钢麻花钻钻削碳钢的切削

16、用量得：切削速度Vc=20m/min，进给量f=0.20min/r，取ap=7.8mm，则 Ns=1000v/(3.14dw)=1000*20/(3.14*7.8) =816.2r/min由本工序采用Z3025型立式钻床，由表3.15得，转速nw=630r/min,故实际切削速度为 Vc= =m/min =15.43m/min2) 铰ø13+0.09孔工步取背吃刀量ap=0.6mm，由工件材料为45钢，孔ø9.0+0.09，查表高速钢铰刀铰削切削用量得：切削速度Vc=14m/min，进给量f=0.8mm/r，则 Ns= r/min=495.46r/min由本工序采用z302

17、5型立式钻床，取转速nw=500r/min，故实际切削速度为Vc=m/min=14.13m/min4. 工序70钻扩铰ø18孔1) 钻ø17mm孔工序切削速度Vc=20m/min进给量f=0.2mm,背吃刀量为ap=6.5mm，则 n=r/min=489.96r/min由于本工序采用Z3025型钻床。由表3.15得实际转速取n=400r/min,则实际切削速度为 Vc= =16.328m/min2) 扩孔ø17.85mm孔工步高速钢扩孔钻取其切削速度Vc=20m/min进给量f=0.2mm/r,背吃刀量ap=0.425mm则 n=r/min=459.89m/min

18、由于本工序采用Z3025型钻床，由表得实际转速为n=400r/min,则实际切削速度Vc=17.395m/min3) 铰ø18mm孔工步查表5.23，取切削速度Vc=11.4m/min,进给量取f=0.8mm/r,背吃量ap=0.075mm,则n= = =259.32r/min由于本工序采用Z3025型钻床，由表3.15得实际转速n=250r/min则实际切削速度 Vc= =10.99m/min3.6 时间定额的计算1. 基本时间tj的计算1) 工序10粗铣支架底面由面铣刀对铣平面、主偏角Kr=90度，查表铣削基本时间计算摘自实用机械制造工艺设计手册第155页表8-32.，L1=+(

19、13)mm，L2=25mm。确定 L1=12mm，L2=5mm，L=180；则该工序的基本时间为： Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+180)/125=1.576min 2) 工序20铣支架上表面L1=12mm，L2=5mm,L=180；则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+180)/125=1.576min 3) 工序30铣支架四周表面L1=12mm，L2=5mm,L=(110+22）*2+3.14*2*(15+10)+4*30=541；则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+541)/125=4.64min 4) 工序4

20、0铣上表面台阶L1=12mm，L2=5mm,L=60；则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+60)/125 =0.6165) 工序50铣马蹄形孔L1=12mm，L2=5mm,L=320.48；则该工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/fmz=(12+5+320.48)/125=2.700 6) 工序60：钻扩铰ø13mma 钻孔工步。查表钻削基本时间的机械算摘自实用机械制造工艺设计手册第154页表8-32.，可知该工步中：L1=（D/2）*cot(kr)+ (12)mm=(12/2*cot45+1)mm=7mm，L2=1mm，L=45;则工序的基本

21、时间为 Tj=(L1+L2+L)/Fn =(7+1+45)/(0.2*680) =0.390minb 扩孔工步。钻削基本计算时间得，L1=(D-d1)/2*cot(kr)+ (12)mm=0.85/2*1+1mm=1.425mm,L2=2mm,L=45mm; 则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/Fn=(1.425+2+45)/(0.2*680)=0.356minc 粗铰孔工步。Ap=(D-d)/2=(12.95-12.85)/2=0.05mm;查表得，L1=0.05mm,L2=13mm,L=45mm; 则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/Fn=(0.05+13+45)/(0

22、.4*545)=0.266mind、精铰孔的工步。原理同粗叫一样得；L1=0.02mm,L2=13mm,L=45mm; 则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/Fn=(0.02+13+45)/(0.3*97)=1.994min7) 工序70扩孔ø18mm由表钻削基本计算时间得，L1=(D-d1)/2*cot(kr)+ (12)mm=0.5*1+1mm=1.5mm,L2=2mm,L=30-16=14mm; 则工序的基本时间为 Tj=(L1+L2+L)/Fn=(1.5+2+14)/(0.2*680)=0.027min 2. 辅助时间的计算辅助时间Tf与基本时间Tj之间的关系为Tf=

23、（0.150.2）Tj。取Tf=0.15Tj，则各工序的辅助时间分别为：工序10的辅助时间：Tf=0.15*1.576min=0.236min工序20的辅助时间：Tf=0.15*1.576min=0.236min工序30的辅助时间：Tf=0.15*4.64=0.696min工序40的辅助时间：Tf=0.15*0.616=0.0924min工序50的辅助时间： Tf=0.15*2.7min=1.041min工序60的辅助时间： Tf=0.15*（0.39+0.266+0.356+1.994）min=4.509min工序70的辅助时间： Tf=0.15*0.027min=0.041min3、其他时间的计算各工序的其他时间（Tb+Tx）可以按关系3% * Tj计算，他们分别为：工序10的其他时间：Tb+Tx=3%*1.576min =0.047min工序2