机械制造课程设计压滚座.doc

课程设计成果

设计地点（单位）：
设计题目： 压滚座
完成日期： 2012 年 6 月 15 日

指导教师评语：
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

成绩（五级记分制）：
教师签名：
荆楚理工学院课程设计任务书
设计题目： 压滚座 零件的机械加工工艺规程及工序的设计计算
学生姓名

课程名称
机械制造
专业班级
模具设计与制造（一）班
地 点

起止时间
6月4日至6月15日
设计内容及要求
(1)毛坯图 1张
零件图 1张
零件－毛坯合图 1张
(2)机械加工工艺规程卡片 1张
工序卡 1套
(3)课程设计说明书  1份
设计参数
该零件图样一张
生产纲领：单件小批量生产
生产条件:金工车间加工
进度要求
序号
内容
基本要求
时间
备注
1
准备阶段
⑴阅读、研究任务书；明确设计内容和要求。
⑵阅读教材和课程设计指导书。
⑶准备好绘图工具、设计资料和手册等。
课程设计前进行

2
绘制零件图
⑴提高识图和绘图能力
⑵了解零件的各项技术要求
2天
手绘
3
制定工艺路线
⑴掌握工艺路线的制定方法和步骤
⑵初步拟定零件的工艺路线
1天

制定零件的工艺路线
1天

4
工序设计
掌握工序设计的方法和步骤
4天

5
编写设计计算说明书
整理和编写设计说明书
3天

6
答辩或检验

1天

小计

12天

参考资料

其它

说明
1．本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2．若填写内容较多可另纸附后。3．一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
教研室主任： 教研室主任： 指导教师： 年 月 日
目 录

序言 ................................................................................................5
1 零件分析......................................................................................5
1.1领奖的作用............................................................................5
1.2零件的结构分析....................................................................5
1.3零件的材料分析...................................................................6
1.4基准分析...............................................................................6
1.4.1零件尺寸分析和粗基准选择........................................6
1.4.2精基准的选择................................................................7
2毛坯的选择..................................................................................7
2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差.......................7
2.2确定毛坯的技术要求...........................................................8
2.3绘制毛坯图..........................................................................8
3拟定机械加工工艺路线............................................................9
3.1确定加工表面的加工方法..................................................9
3.2拟定加工工艺路线.............................................................9
3.3工艺方案分析.....................................................................11
4确定机械加工余量、工序及公差............................................13
4.1确定加工工艺.....................................................................13
5确定切削用量及基本工时........................................................16
5.1工序10................................................................................23
5.2工序20....................................................................................24
5.3工序30 ...................................................................................27
5.4工序40....................................................................................32
5.5工序50.....................................................................................33
5.6工序60.....................................................................................33
5.7工序70.....................................................................................34
5.8工序80.....................................................................................36
5.9工序90.....................................................................................37
6加工工艺卡片.................................................................................38
7工序卡.............................................................................................40
总结....................................................................................................48
参考文献.............................................................................................49

序 言

机械制造工艺课程设计是我们完成全部基础课，技术基础课，部分专业课之后进行的。这使我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它将是我们三年学习中最重要的一步。
通过本次课程设计，应该的到培养制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。

1 零件的分析

1.1零件的作用
压滚轴主要用来夹持机构加紧和固定试样，对试样进行加载。
1.2零件的结构分析
压滚轴零件属于块状零件，结构简单，强度刚度和韧度好，各加工表面精度和表面粗糙度都不难获得。零件组成面：五个端面、外圆及其台阶面，R16半圆柱体，内孔及其台阶面，一个燕尾槽及前后端面的中心对称线上的2mm通槽，Φ19、Φ10通槽和两处螺纹加工。
1.3零件材料分析
零件材料为45冷轧钢板，属于优质碳素结构钢、该钢价格便宜，加工容易，适当热处理可以获得良好的韧性、塑性和耐性。正火85°可促进组织球化，硬度不大于229HBR，毛坯切削性能好，600回火。该钢屈服强度，抗拉强度高，塑性好。该钢可获得良好的综合力学性能，淬火后表面硬度可达到45～52HRC，不能采用渗碳淬火。
1.4.1基准分析
设计基准分析：左端面为设计加工各孔和R16半圆柱，下底端为设计加工内孔和上端面，以中心轴线为设计基准主要加工孔和2mm通槽、燕尾槽。
定位基准分析：以左端面定位，燕尾槽，M8、Φ19、Φ10、Φ13等孔。下端面定位上端面及内孔的高度，中心轴线定位各对称面。
1.4.2零件尺寸分析和粗基准选择
⑴ 左端面和下底面为设计基准，也为表面的定位基准，表面粗糙度0.8。
⑵ 前后端面是以中心轴线为基准，距中心轴线16mm，表面粗糙度0.8。
⑶ M8、Φ9以左端面和下底面为基准，距左端面20mm，距下底面12.5mm。
⑷ 燕尾槽是以中心轴线和左端面为基准，距左端面10mm，两斜面粗糙度0.8。
⑸ 2mm通槽以中心轴线为基准，两边对称。
⑹ 外圆Φ22，上端面内孔以左端面和上端面为基准，距左端面65mm，距上端面2mm，出现定位基准与设计基准不重合。
⑺ Φ13内孔以左端面为基准，距左端面65mm。
⑻ Φ18、Φ22、Φ24.3、M25×1.5以左端面为基准，距右端面65mm，Φ18以下端面为基准，距下端面、Φ22以下端面为基准，距下端面19mm，Φ24.3退刀槽以下端面为基准，距下端面9mm。
⑼ R16半圆柱以左端面和为中心轴线为基准，距右端面65mm。
⑽ 上端面以下端面为基准，距下端面25mm。
⑾ Φ10通孔以左端面和中心轴线为基准，距左端面40mm，以中心轴线对称。
1.4.3精基准的选择
保证定位误差，精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准，以左端面、下底端、以中心轴线为精基准。

2 毛坯的选择

2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差
根据零件图多给材料为45钢，由已知条件知其生产纲领为小批量生产，因为压滚轴的轮廓尺寸较小，结构不易铸造和锻造，因此毛坯选择冷轧板料。
2.2 确定毛坯的技术要求
⑴ 材料不能有疏松、夹渣等缺陷。
⑵ 材料：45钢
2.3 绘制毛坯图
根据图标所示绘图如下：

图 2-1 毛坯图

3 拟定机械加工工艺路线

3.1 确定各加工表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，查参考[1]表4-2及表4-3，选定如下加工方法：
⑴ 上端面和Φ23外圆，未标注尺寸公差，表面粗糙度为6.3，查参考[1]4-2只需要粗车、半精车。
⑵ 下端面、前后端面表面粗糙度为0.8，查参考[1]4-2，先粗铣，然后半精铣，再粗磨。
⑶ 左端面表面粗糙度为0.8，与燕尾槽相接，先粗铣，然后半精铣，再线切割。
⑷ 内孔Φ18、Φ24.3，表面粗糙度为0.8，先粗车，再半精车。
⑸ 内孔Φ22，表面粗糙度为0.8，粗车，半精车，粗磨。
⑹ R16半圆柱先粗铣，再半精铣。
⑺ 燕尾槽有形状尺寸，表面粗糙度为0.8，线切割。
⑻ Φ10、M8、Φ9、Φ13表面粗糙度为6.3，钻孔。
⑼ 2mm通槽用再热处理加工之后，用磨削切割。
3.2 拟定加工工艺路线
工艺路线方案1：
工序00：下料，87×38×30
工序10：铣六方尺寸82×32.06×25.03达要求
工序20：钳工① 划线找正
② 钻孔Φ10、M8、Φ9、Φ13达要求
③ 攻螺纹M8
工序30：用四爪卡盘找正，车上端面Φ22外圆，Φ18内孔。平端面达23.03
掉头用四爪卡盘找正已加工内孔，车内孔Φ22、Φ24.3、Φ18，倒角120°
攻螺纹M24×1.5
工序40：以内孔和底面定位，用回转工作台铣R16半圆柱达要求。
工序50：热处理，吹砂HRC35～40
工序60：用线切割、慢走丝切割左端面及燕尾槽。
工序70：平磨：①磨前后端面达要求。②磨下底面达要求。
工序80：上内圆磨，磨内孔Φ22达要求。
工序90：工具磨，磨2mm通槽。
工序100：钳工去毛刺
工序110：终检
工艺路线方案2：
工序00：下料、87×38×30 45钢
工序10：铣六方尺寸82×32.06×25.03
工序20：钳工① 划线找正
② 钻孔Φ10、M8、Φ9、Φ13达要求
③ 攻螺纹M8
工序30：用四爪卡盘找正，车上端面Φ22外圆，Φ18内孔。平端面达23.03
掉头用四爪卡盘找正已加工内孔，车内孔Φ22、Φ24.3、Φ18，倒角120°
攻螺纹M24×1.5
工序40：以内孔和底面定位，用回转工作台铣R16半圆柱达要求。
工序50：热处理，吹砂HRC35～40
工序60：用线切割、快走丝切割左端面及燕尾槽。
工序70：平磨：①磨前后端面达要求。②磨下底面达要求。
工序80：上内圆磨，磨内孔Φ22达要求。
工序90：工具磨，磨2mm通槽。
工序100：钳工去毛刺
工序110：终检
3.3 工艺方案分析：
以上加工方案大致看来不合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求及采取的加工手段之后，发现仍有问题，方案1工序60是用慢走丝，方案2是用的快走丝。
快速走丝线切割机床采用直径0.08～0.25mm的钢丝或0.3mm左右的铜丝做电极，走丝速度约8～10m/s,通过 丝筒和丝架往复运动，工作液采用5%的乳化液 离子水，由于电极丝快速运动，把工作液带入加工缝隙，并把电蚀产物及时带出，有利于电极丝的冷却，减少弧光放电对加工的不利影响，生产率高且可稳，的加工较厚工件。但走丝速度快，电极丝容易抖动，反而破坏了加工的稳定性，表面粗糙度为2.5～0.36。
慢走丝切割机床采用直径0.03～0.35的铜丝做电极，走丝速度为3～12m/min，电极丝只是单向通过间隙，不重复使用，避免了电极损耗对加工精度的影响。工作液主要是离子水和煤油，加工精度可达到±0.001mm，表面粗糙度可达到<0.32，这类机床还能自动穿电极丝和自动卸除加工废料，自动化程度高。
通过比较故选定工艺路线方案1。

4 确定机械加工余量、工序及公差

4. 1 根据上述原始资料和加工工艺，查表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差。如下表所示：

工序号
工序内容
走到次数
第一次走刀
第二次走刀
单边加工余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/µm
00
下料 88×38×30

10
铣下底面
2
2
0.97
2.97
27.03
6.3
铣上端面
2
1.5
0.5
2
25.03
6.3
铣左端面
2
1.5
0.5
2
85
6.3
铣右端面
2
2
1
3
82
6.3
铣前端面
2
2
0.97
2.97
35.03
6.3
铣后端面
2
2
0.97
2.97
32.06
6.3
20
钻孔Φ13
1
6.5

6.5
Φ13
6.3
钻孔Φ10
1
5

5
Φ10
6.3
钻孔Φ9
1
4.5

4.5
Φ9
6.3
钻孔M8
1
3.35

3.35
Φ6.7
6.3
攻螺纹M8
1
0.65

0.65
M8
6.3
30
车上端面Φ22外圆
2
1.5
0.5
2
Φ22
6.3
车上端面Φ18内孔
2
2
0.5
2.5
Φ18
6.3
平上端面达23.03
2
1.5
0.5
2
23.03
6.3
车内孔Φ18
2
2
0.5
2.5
Φ18
6.3
车内孔Φ22J7
2
2
1.5
0.47
Φ22J7
6.3
车内孔Φ24.3退刀槽、越程槽
1
1.15

1.15
24.3
6.3
倒角
1

25
6.3
攻丝M24×1.5
1
1.03

1.03
24
6.3
40
用回转台铣R16
2
2

16
6.3
50
热处理
1

60
切割左端面
1
1

1
81
0.8
切割燕尾槽
1

0.8
70
磨前端面
1
0.03

0.03
32.03
0.8
80
磨后端面
1
0.03

0.03
32
0.8

磨下底面
1
0.03

0.03
25
0.8
80
磨内孔Φ22J7
1
0.03

0.03
22J7
0.8
90
用磨刀切割2mm宽的通槽
1
1

1
2
6.3
100
钳工起毛刺

110
检验入库

5 确定切削用量及基本工时

1选择机床设备及工艺装备

工序号
工序内容
机床设备和工艺装备
10
铣六方
X62W卧式铣床 高速钢圆柱铣刀 游标卡尺
40
铣R16
X62W卧式万能铣床 回转工作台 高速钢立铣刀

2确定切削用量及基本工时
5.1工序10：铣六方，保证尺寸82
（1）. 铣上端面
已知铣削深度，，故
查（1）表3-1得
由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削0.97mm。
粗铣时
查（1）表3-3得
查（1）表3-9得z=6，

查X62W卧式铣床使用说明书，取
故实际 切削速度

查X62W铣床使用说明书，取
机动工时
半精铣时
查（1）表3-3得每转进给量

查（1）表3-9得

查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度

当时，工作台每分钟进给量应为

查机床使用说明书取
机动工时

故

（2）. 铣下端面
已知铣削深度，，故
查（1）表3-1得
由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削1.5mm，第二次铣削0.5mm。
粗铣时
查（1）表3-3得
查（1）表3-9得z=6，

查X62W卧式铣床使用说明书，取
故实际切削速度

查X62W铣床使用说明书，取
机动工时
半精铣时
查（1）表3-3得每转进给量

查（1）表3-9得

查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度

当时，工作台每分钟进给量应为

查机床使用说明书取
机动工时

故
（3）。铣左右端面
已知铣削深度，，故
查（1）表3-1得
由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削1mm。
粗铣时
查（1）表3-3得
查（1）表3-9得z=6，

查X62W卧式铣床使用说明书，取
故实际切削速度

查X62W铣床使用说明书，取
机动工时

半精铣时
查（1）表3-3得每转进给量

查（1）表3-9得

查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度

当时，工作台每分钟进给量应为

查机床使用说明书取
机动工时

故
（4）铣前后端面
已知铣削深度，，故
查（1）表3-1得
由于铣削后表面粗糙度为3.2，因此分粗铣和半精铣，故要分两次铣削，第一次铣削2mm，第二次铣削0.97mm。
粗铣时
查（1）表3-3得
查（1）表3-9得z=6，

查X62W卧式铣床使用说明书，取
故实际切削速度

查X62W卧式铣床使用说明书，取
故实际切削速度

查X62W铣床使用说明书，取
机动工时
半精铣时
查（1）表3-3得每转进给量

查（1）表3-9得

查X62W铣床使用说明书，取，故实际切削速度

当时，工作台每分钟进给量应为

查机床使用说明书取
机动工时

故

5.2工序20：划线找正， 钻孔13 10 9 M8 及攻螺纹M8，选用机床：立式钻床 Z525
⑴钻孔13mm
f=0.2mm/r （见《切削手册》表2.7）
v=12m/min （见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）
=r/min=294r/min
按机床选取 n=272r/min（按《工艺手册》表4.2-2）
所以实际切削速v==m /min=11.1m/min
切削工时t===0.66min
式中，切入l=6mm 切出l=5mm l=25mm

⑵钻孔10mm
f=0.2mm/r （见《切削手册》表2.7）
v=12m/min （见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）

=r/min=382r/min
按机床选取n=392r/min（按《工艺手册》表4.2-2）
所以实际切削速度
v==m /min=12.3m/min 切削工时t===0.66min

式中，切入l=5mm 切出l=4mm l=25mm

（1） 钻孔 8mm
f=0.15m/min（见《切削手册》表2.7）
v=12m/min（见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）

=r/min=478r/min
按机床选取n=545r/min（按《工艺手册》表4.2-2）

所以实际切削速度v==m /min=13.69m/mi 切削工时 t===0.27min
式中切入l=4 切出l=3mm l=15mm
扩孔9，根据《切削手册》表2.10规定，查得扩孔钻扩9孔时的进给量，并根据机床规
选
f=0.55mm/r
扩孔钻扩孔时的切削速度根据其他有关资料，确定为v=0.4v式中，v为用钻头
同样尺寸实心孔的切削速度，故
V=0.4 v=0.4*12m/min=4.8m/min
=r/min=170r/min
按机床选取 n=195r/min
切削工时： 切入时l=2mm 切出时l=0.7则
t==min=0.17min
⑶钻孔6mm
f=0.12m/min（见《切削手册》表2.7）
v=12m/min（见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）
=r/min=637r/min
按机床选取n=680r/min（按《工艺手册》表4.2-2）
所以实际切削速度v==m /min=12.81m/mi
切削工时t===0.27min 式中切入l=4 切出l=3mm l=15mm

扩孔6.7，根据《切削手册》表2.10规定，查得扩孔钻扩6.7孔时的进给量，并根据机床规
选
f=0.55mm/r

扩孔钻扩空时的切削速度根据其他有关资料，确定为v=0.4v式中，v为用钻头
同样尺寸实心孔的切削速度，故
V=0.4 v=0.4*12m/min=4.8m/min
=r/min=228r/min
按机床选取 n=195r/min
切削工时： 切入时l=2mm 切出时l=1.5则
t==min=0.15min

5.3工序30
选择机床设备及工艺装备和确定切削用量及基本工时
1.床设备及工艺装备
机床：CA6140卧式机床.
刀具：外圆车刀，刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm×25mm，Kr=90°，y0=12°a0=8°.刀片厚度4.5mm。厚度为2mm和3mm的切断刀各一把，75°内孔车刀。螺纹刀一把。
2.确定切削用量及基本工时。
工步1：车端面外圆ø22加工余量达2mm,而加工要求较高，故分两次走刀，粗车加工余量取1.5mm，半精加工余量取0.5mm。
粗车：根据表1.1可知刀杆尺寸B*H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm，选择切削用量。
1） 确定切削深度ap,由于粗加工余量仅为1.5mm，可在一次走刀内完成，故ap=1.5mm。
2）确定进给量f，根据《切削用量简明手册》表1.4，当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap≤3mm，以及工件直径为22mm时，f=0.3-0.4mm/r。按CA6140车床说明书取f=0.4mm/r。
3）计算切削速度，按《切削手册》表1.27得
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）×Kv
式中；Cv=242 Xv=0.15 Yv=0.35 m=0.2
Kmv=0.65 Ksv=0.92 Kkv=0.8 Krv=1.0 Kv=1.0
故 Vc=(2/600.2×1.50.15×0.40.35) ×0.65×0.92×0.8m/min
Vc=65.9m/min
4）确定机床主轴转速
ns=1000Vc/π×22=1000×65.9/π×22=839.5r/min
按机床说明书，与839.5r/min接近的转速为900r/min。
所以实际切削速度Vc=70.65m/min。

5)_计算基本工时。
Tm=L/nf
式中L=L1+y+△ L=57mm 根据表1.26得y+△=2mm
所以 Tm=0.16min。

2.半精车
⑴车刀选择，刀具形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，YT15。
（2）选择切削用量。
1）确定切削深度ap，半精加工剩下余量0.5mm。
2）确定进给量f，根据CA6140车床说明书，选择f=0.3mm/r。
3）计算切削速度。
Vc=Cv/Tmapxvfyv ×Kv
=（242/600.2×0.50.15×0.30.35）×0.65×0.92×0.8
=85.86m/min
4）确定机床主轴转速
ns=1000Vc/πd=1000*85.86/π×22=1093r/min
按机床说明书与1093r/min，接近的转速ns=1120r/min。
所以按实际切削速度Vc=87.92m/min
Tm=L/nf
根据表1.26，y+△=2mm
所以Tm=59-1120×0.3=0.17min

工步2：车ø18内孔
1. 刀具选择，75°内孔车刀，刀杆尺寸为16mm×25mm，Kr=75°，刀杆厚度4.5mm。已知单边加工余量为2.5mm，表面粗糙度为3.2，故分粗车和半精车。第一次切削1.5mm，第二次切削1mm。
粗车，查表和根据机床规格得f=0.7mm/r。
查表2-20选Vc=35m/min，故ns=1000Vc/πd=619.2r/min （d=18mm）
查机床使用说明书得ns=710r/min
机动工时 Tm=L+L1+△/fn=0.113min
半精车，车削1mm，查表并根据机床规格知f=0.5mm/r。
查表2-20选Vc=40m/min，故ns=1000Vc/πd=707.7r/min。
查机床使用说明书得ns=710r/min。
机动工时 Tm=L+L1+△/fn=0.158min

工步3： 车ø22的内孔
1. 刀具与ø18的内孔刀具一致，75°内孔车刀
已知单边余量为1.97，表面粗糙度为3.2，故分粗车和半精车。第一次车削1.5mm，第二次车削0.47mm.
粗车，查表和根据机床规格得f=0.7mm/r。
查表2-20选Vc=35m/min，故ns=1000Vc/πd=506.6r/min （d=22mm）。
查机床使用说明书得ns=560r/min。
机动工时 Tm=L+L1+△/fn=0.06min。

半精车，车削余量0.47mm，查表并根据机床规格知f=0.5mm/r。
查表2-20选Vc=40m/min，故ns=1000Vc/πd=579.23r/min。
查机床使用说明书得ns=560r/min。
机动工时 Tm=L+L1+△/fn=0.085min。

工步4： 车螺纹M24×1.5
刀具选择，高速钢螺纹车刀。
1) 切削速度计算，参考《切削用量手