机械制造工艺学课程设计任务书

机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“凸模”零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容：1.零件图2.毛坯图3.机械加工工艺过程综合卡片4.课程设计说明书班级：学生：学号：指导老师：2012年6月26日目录第一部分零件的分析（一）零件的作用………1（二）零件的工艺分析…………………1第二部分工艺规程设计确定毛坯的制造形式……………1基面选择…………1制定工艺路线……1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…2确定切削用量及加工基本工时…4零件的分析零件的作用所做的零件为凸模，用于在工件上冲出所需形状的孔。凸模与凹模配合，凹模凸模配合间隙一般在H7/h6。零件的工艺分析。φ53外圆尺寸精度选IT7，粗糙度为Ra0.8μm。该面与凹模配合，采用基孔制配合，所以采用H7/h6间隙配合。由公差表和孔的基本偏差表可以得到φ53孔的上下偏差为：+0.03,0即为：φ53+0.030φ90外圆尺寸精度要求选IT9，粗糙度要求Ra3.2μm。φ53端面尺寸精度要求选IT7，粗糙度要求Ra0.8μm。φ90端面尺寸精度要求选IT9，粗糙度要求Ra3.2μm。φ10孔尺寸精度要求选IT8，粗糙度要求Ra3.2μm。工艺规程设计确定毛坯的制造形式零件材料为T10A钢。零件在工作过程中常受冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。基面选择本零件的表面全部都要加工，选外圆及一端面作为粗基准。以一端面为粗基准加工另一端面，再以加工好的一面为精基准加工未加工的那一端面。制订工艺路线工序Ⅰ粗车端面φ53，粗车外圆φ53，工序Ⅱ半精车端面φ53，半精车外圆φ53，工序Ⅲ粗车端面φ90，粗车外圆φ90，工序Ⅳ半精车端面φ90，半精车外圆φ90，工序Ⅴ钻φ10孔，铰φ10孔，工序Ⅵ热处理：淬火、回火工序Ⅶ精车φ53外圆，精车φ53端面工序Ⅷ检验机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定凸模零件材料为T10A钢，硬度为58-62HRC，毛坯的重量约为1.5kg，生产类型为大批生产，采用锻造毛坯。采用查表确定各工序的加工余量。由工艺设计手册查的径向各个工序的加工余量为：外圆精车为0.4mm，粗车外圆后半精车为1.1mm，粗车为2mm。φ10孔的加工是先钻9.8mm，然后铰10mm。更具上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：1.外圆表面φ53+0.030外圆φ53，加工长度为40mm，表面粗糙度为Ra0.8μm,要求粗车（单边余量为2mm）后，半精车（单边余量为1.1mm），再磨削(单边余量为0.4mm)加工才能达到要求。查表《工艺手册》2.2-13，锻件重量1.5，锻件复杂系数S1，尺寸偏差+1.1-0.5,查表《工艺手册》2.2-25，单边余量1.5～2.0，取2.0精车：53mm半精车：53+0.4×2=53.8mm粗车：53.8+1.1×2=56mm毛胚：56+2×2=60mm2.端面φ53+0.030端面φ53，加工长度40mm，表面粗糙度为Ra0.8μm,要求粗车（单边余量为2mm）后，半精车（单边余量为1.1mm），再磨削(单边余量为0.4mm)加工才能达到要求。查表《工艺手册》2.2-16，锻件重量1.5，锻件复杂系数S1，尺寸偏差+0.9-0.3,查表《工艺手册》2.2-25，单边余量1.5～2.0，取2.0精车：40mm半精车：40+0.4=40.4mm粗车：40.4+1.1=41.5mm毛胚：41.5+2=43.5mm3.外圆表面φ90外圆φ90，加工长度为15mm，表面粗糙度为Ra3.2μm,要求粗车（单边余量为2mm）后，半精车（单边余量为1.1mm），可以达到要求。查表《工艺手册》2.2-13，锻件重量1.5，锻件复杂系数S1，尺寸偏差+1.2-0.6,查表《工艺手册》2.2-25，单边余量1.5～2.0，取2.0半精车：90mm粗车：90+1.1×2=92.2mm毛胚：92.2+2×2=96.2mm4.端面φ90端面φ90，加工长度15mm，表面粗糙度为Ra3.2μm,要求粗车（单边余量为2mm）后，半精车（单边余量为1.1mm），加工能够达到要求。查表《工艺手册》2.2-16，锻件重量1.5，锻件复杂系数S1，尺寸偏差+0.7-0.2,查表《工艺手册》2.2-25，单边余量1.5～2.0，取2.0半精车：15mm粗车：15+1.1=16.1mm毛胚：16.1+2=18.1mm5.内孔φ10毛坯为实心，孔φ10，精度为IT8，参照《工艺手册》2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻孔：φ9.8mm铰孔：φ10mm直径余量：0.2mm6.毛胚尺寸：毛胚的形状为棒料，选取最大外圆尺寸96.2mm，棒料长度43.5+18.1=61.6mm确定毛胚尺寸：φ96.2mm×61.6mm(五)确定切削用量及基本工时工序Ⅰ：车削端面、车外圆1.加工条件：工件材料：T10A钢，σb≧650Mpa，锻件。加工要求：粗车Ф53端面、Ф53的外圆、Ф90的端面、Ф90的外圆，半精车Ф53端面、Ф53的外圆、Ф90的端面、Ф90的外圆机床：C620-1卧式车床。选择刀具：1）根据《切削手册》表1.1，选刀杆尺寸B×H=16×25mm，刀片厚度4.5mm。2)根据《切削手册》表1.2，选择YT5牌号硬质合金。3）车刀几何形状表1.3，选择卷屑槽带棱前刀面，Kr=30°，K’r=10°，0=8°，r0=15°，λs=0°，rε=0.8mm，r01=-5°。卷屑槽尺寸为rbn=5mm，Wbn=5mm，Cbn=0.7mm。（《工艺手册》表1.3）2.计算切削用量粗车Ф53端面1）决定切削深度ap=（43.5-41.5）/2=1mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.6-0.9mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.6mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=1.0，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=106.6m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×106.6）/π96.2=355/min，查《工艺手册》表4.2-8，与355r/min相近的有305r/min和370r/min，选取370r/min，所以实际切削速度为V=111.7m/min 6）计算工时：L=D/2+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2，得T=0.25min粗车Ф53的外圆（1）选择切削用量：1）确定切削深度，ap=（96.2-56）/2=20.1mm。由于切削深度过大，分三次走完，所以最终ap=6.7mm2）确定进给量f，根据表1.4，在粗车钢料，刀杆尺寸为16mm×25mm，ap﹥5～8mm，以及工件直径为96.2mm时，f=0.5～0.6mm/r,按C620-1车床说明书选择f=0.6mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.0，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=56.2m/min5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×56.2）/π96.2=186r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与186r/min相近的有230r/min和185r/min，选取185r/min，所以实际切削速度为V=55.8m/min 6)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。Fc=CFcpxFcfyFcvcnFckFc，查《切削手册》表1.29，CFc=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1，查表1.29-2得kKr=1.08，经计算，Fc=7534N切削是消耗的功率Pc=FcVc/(6×104)=5.1KW，由《切削手册》表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1主发动机的功率为7.8kw，当主轴转速为185r/min时，主轴专递的最大功率为5.9kw，所以机床功率是够，可以正常加工。7)校验机床进给系统强度已知主切削力Fc=7534N，径向切削力Fp按《切削手册》表1.29所示公式计算Fp=CFppxFpfyFpvcnFpkFp,其中CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1.35，查表1.29-2得kKr=1.30，经计算，Fp=3073N。而轴向切削力Ff=CFfpxFffyFfvcnFfkFf,其中CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4,kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1.0，查表1.29-2得kKr=0.78，经计算，Ff=2327N。取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=Ff+μ(Fc+Fp),得F=3387N，机床纵向进给机构可承受的最大纵向力由《切削手册》表1.30查得3530N，故机床进给系统可正常工作。8)切削工时，T=（l+l1+l2+l3）/(nf),l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.19min.因为分三次走刀，所以Tm=0.19×3=0.57min半精车Ф53端面1）决定切削深度ap=（41.5-40.4）/2=0.55mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.6-0.9mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.6mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=81.3m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×81.3）/π92.2=281r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与244r/min相近的有230r/min和305r/min，选取230r/min，所以实际切削速度为V=88.3m/min 6）计算工时：L=D/2+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.41min半精车Ф53外圆1）决定切削深度ap=（56-53.8）/2=1.1mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.5-0.7mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.5mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.0，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=78.6m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×78.6）/π56=447r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与447r/min相近的有380r/min和460r/min，选取460r/min，所以实际切削速度为V=80.8m/min 6）计算工时：L=l+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.23min粗车Ф90端面1）决定切削深度ap=（18.1-16.1）/2=1mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.6-0.9mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.6mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=73.8m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×73.8）/π96.2=244r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与244r/min相近的有230r/min和305r/min，选取230r/min，所以实际切削速度为V=69.5m/min 6）计算工时：L=D/2+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.43min粗车Ф90的外圆（1）选择切削用量：1）确定切削深度，由于粗加工余量为2mm，可一次走刀完成，故ap=（96.2-92.2）/2=2mm。2）确定进给量f，根据表1.4，在粗车钢料，刀杆尺寸为16mm×25mm，ap≤3mm，以及工件直径为90mm时，f=(0.6-0.9mm/r,按C620-1车床说明书选择f=0.6mm/r。3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.0，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=78.5m/min5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×78.5）/π96.2=266.1r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与266r/min相近的有230r/min和305r/min，选取230r/min，所以实际切削速度为V=68m/min 6)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。Fc=CFcpxFcfyFcvcnFckFc，查《切削手册》表1.29，CFc=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1，查表1.29-2得kKr=1.08，经计算，Fc=1399N切削是消耗的功率Pc=FcVc/(6×104)=1.83KW，由《切削手册》表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1主发动机的功率为7.8kw，当主轴转速为230r/min时，主轴专递的最大功率为5.9kw，所以机床功率是够，可以正常加工。7)校验机床进给系统强度已知主切削力Fc=1399N，径向切削力Fp按《切削手册》表1.29所示公式计算Fp=CFppxFpfyFpvcnFpkFp,其中CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1.35，查表1.29-2得kKr=1.30，经计算，Fp=647.3N。而轴向切削力Ff=CFfpfyFfvcnFfkFf,其中CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4,kMp=(σb/650)nF,查表1.29-1得nF=1.0，查表1.29-2得kKr=0.78，经计算，Ff=415.9N。取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=Ff+μ(Fc+Fp),得F=619.7N，机床纵向进给机构可承受的最大纵向力由《切削手册》表1.30查得3530N，故机床进给系统可正常工作。8)切削工时，T=（l+l1+l2+l3）/(nf),l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.21min.半精车Ф90端面1）决定切削深度ap=（16.1-15）/2=0.75mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.6-0.9mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.6mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=81.3m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×81.3）/π92.2=281r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与244r/min相近的有230r/min和305r/min，选取230r/min，所以实际切削速度为V=88.3m/min 6）计算工时：L=D/2+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.42min半精车Ф90外圆1）决定切削深度ap=（92.2-90）/2=1.1mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.6-0.9mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.6mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损量为1mm，车刀寿命为60min。4）确定切削速度Vc=[Cv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min）由《切削手册》表1.27得Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2，由《切削手册》表1.28得kmv=0.73，kkrv=1.08，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.0，ktv=1.0，kbv=0.93，所以Vc=73.8m/min.5)确定主轴转速ns=1000Vc/πdw=（1000×73.8）/π92.2=255r/min，查《工艺手册》表4.2-8，与255r/min相近的有230r/min和305r/min，选取230r/min，所以实际切削速度为V=66.6m/min 6）计算工时：L=l+l1+l2+l3,T=L/nf,l1=p/tgkr+(2～3)，l2=3～5，l3查表6.2-2得T=0.19min工序Ⅱ：钻孔、铰孔1.加工条件：工件材料：T10A，σb≧650Mpa，锻件。加工要求：钻孔径d=9.8mm，孔深l=15mm的通孔，铰孔至10mm机床：Z525型立式钻床2.计算切削用量钻孔1、选择钻头：选择高速钢麻花钻头，其直径do=9.8mm。钻头几何形状为（修磨横刀）β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，，α0=15°，ψ=55°，b=1mm，l=2mm。2、选择切削用量：（1）决定进给量f1）按加工要求决定进给量：表2.7，σb＜800Mpa，d＞8~10mm时，f=0.22~0.28mm/r.由于l/d=15/9.8=1.5，故应乘孔深修正系数Kef=0.5。f=（0.22~0.28）×0.5=（0.11~0.14）mm/r。2）按钻头强度决定进给量：根据表2.8，f=0.55mm/r.3）按机床进给机构强度决定量f=1.5mm/r.从以上3个进给量可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=（0.32~0.39）mm/s，根据Z525钻床说明书，选择f=0.36mm/r.（2）钻头磨钝标准及寿命，由表2.12，d＞10mm时，钻头后面最大磨损量取0.8mm，寿命T=25min.（3）决定切削速度：由表2.14σb=650Mpa的T10A钢加工性质5类。由表2.13，加工性质为第5类，f=0.28时，标准do=9.6时，Vt=12m/min.切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.8，Kxv=0.87，Klv=1.0，Vc=[Cvdozv/（Tmapxvfyv）]Kv（m/min），由《切削手册》表1.27得Cv=6.6，Xv=0，Yv=0.5，m=0.2，Zv=0.4得Vc=10m/min,n=1000V/πdo=325r/min.根据Z525钻床说明书取nc=272r/min.3.计算基本工时：tm=L/nf式中L=l+y+△，l=15mm，其中y+△=5mm，tm=0.2min.铰孔1、选择铰刀：φ10mm专用铰孔钻2、选择切削用量：利用φ10mm的钻头对φ9.8mm的孔进行铰孔。根据相关手册的规定，铰孔的切削用量可以根据钻孔的切削用量选取：（1）决定进给量f根据表2.11，f=(0.4-0.9)×0.7=（0.28-0.63）mm/r查机床说明书，取f=0.62mm/r（2）决定钻头磨钝标准及寿命，由表2.12，d＞10mm时，扩孔钻后面最大磨损量取为0.8mm，寿命T=40min.（3）机床主轴转速：取n=97r/min,则其切削速度为V=πdn/1000=7.8m/min3.计算基本工时：tm=L/nf式中L=l+y+△，l=15mm，其中y+△=5mm，tm=0.33min.工序Ⅲ：精车Ф53外圆和端面精车Ф53外圆1）决定切削深度ap=（53.8-53）/2=0.4mm.2）确定进给量f，查《切削手册》表1.4，f=0.5-0.7mm/r；按C620-1说明书（《切削手册》表1.30）选择f=0.5mm/r3）选择车刀磨钝标准及寿命，根据《切削手册》表1.9取车刀后面最大磨损