机械制造工艺学课程设计-十字滑台支撑块工艺规程编制设计.doc

机 械 制 造 工 艺 学
课 程 设 计

设计题目： 十字滑台支撑块 机械加工工艺规程制定

学 生 姓 名:
班 级:机电BZ152
学 号:
指 导 教 师:
起 止 日 期:2016.6.20-2016.7.8

课程设计（论文）任务书

二级学院：应用技术学院
学 号

学生姓名

专业（班级）
机电BZ152
设计
题目
十字滑台支撑块工艺规程编制设计
设
计
技
术
参
数

图一

图一所示是十字滑台支撑块的简图。毛坯材料为Q235。大批量生产，采用通用机床进行加工。试完成该零件的机械加工工艺设计。

1

设
计
要
求
一、 设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果,不允许雷同。积
极主动与指导教师流，每一进展阶段至少与指导教师交流二次。

二、设计成果：
1、零件图一张， A4;
2、设计说明书一份;
3、工艺规程卡一套，工序卡若干张。
设计说明书应包括下列内容：
（1） 封面
（2） 目录
（3） 摘要和关键词
（4） 设计任务书
（5） 机械加工工艺规程制定的详细过程
主要包括：
１） 零件的结构分析
２） 生产类型的确定
３） 毛坯的选择与毛坯简图的绘制
４） 工艺路线的拟定
５） 各工序的加工余量及工序尺寸的确定。
６） 切削用量的计算和确定
７） 时间定额的计算和确定
８） 参考文献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版
年月）。

三、定稿完成后，按照学校要求打印、装订，装袋，并和电子稿一起交给老师，并准备答辩。
工
作
量

1、 设计说明书一份2、
2、 工艺规程卡一套，工序卡若干张。

工
作
计
划

序号
环节
时间分配
备注
1
熟悉零件，测绘零件，设计准备工作
2

2
机械加工工艺规程制定
3

3
填写机械加工工艺卡片
4

4
分析工序定位和加紧方案
3

5
撰写设计说明书
2

6
答辩
1

小 计
15天

参
考
资
料
1、《金属切削加工手册》；
2、《机床夹具设计手册》；
3、《机械制造工艺学》；
4、《机械制造工艺学课程设计指导书》。
指导教师签字

教研室主任签字

说明：此表一式叁份，学生、指导教师、二级学院各一份。

3

机械制造工艺学课程
设计计算说明书

设计题目
十字滑台支撑块工艺规程编制设计
学院（系）：

专 业：
机械设计制造及其自动化
班 级：
机电BZ152
姓 名：

学 号：
6
指导老师：
李瑞洋
完成日期：
2016.7.8

目录
序言 1
一． 零件工艺分析及生产类型确定 1
1. 零件的作用 1
2. 零件的工艺分析 2
3. 零件的生产类型 2
二． 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 3
1. 确定毛坯类型 3
2. 确定毛坯制作方法 4
3. 确定毛坯表面加工余量 4
4. 确定机械加工余量 5
5. 确定毛坯尺寸 5
6. 确定毛坯尺寸公差 6
7.毛坯设计图 6
三，选择加工方法，制定工艺路线 7
1. 定位基准选定 7
2.选定加工方法及工艺路线 7
3.选择加工设备与工艺装备 8
四． 切削用量和基本时间的确定 8
工序01 粗铣外轮廓平面 9
工序03 钻孔 9
五． 相关夹具 9
六．总结及参考文献 10
5.1.总结 10
5.2.参考文献: 10

2

序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术和部分专业课，并进行了生产实习的基础上的又一个实践性的重要教学环节。也是对于所学课程一次深入的综合性的复习。本次工艺设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合实际生产实习期间学习到的各种实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来可能从事的工作打下了良好的基础。
由于小组及个人的能力有限，经验不足，时间仓促，工艺设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
一． 零件工艺分析及生产类型确定
1. 零件的作用
题目所给定的零件是工艺实训实验台上，十字滑台上的一个支撑块，如图1-1，其位于十字滑台下方，于X轴，Y轴两侧一面一个。总计4个。于滚珠丝杆，步进电机，等其他零件共同组成十字滑台。其借助上下四个通孔，依靠4个螺栓通过螺栓承接滑台平面与下方滚珠丝杆配合其运动。

图1
2. 零件的工艺分析
通过对零件图的绘制，知原图样视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。
通过图1，可确定本零件材料为碳钢Q235，本材料成型能力很好，所有很多型材（如角钢、圆钢、工字钢、槽钢等材质很多为q235），并具有一定的强度，适合于桥梁、建筑等工程结构，实用性能好，价格相对也很便宜，性价比高。
该零件属于块类零件，所有表面均需要切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。孔4*Ф5相对分布，其设计基准为上表面中心线，孔中心相对外表面最小距离2mm。但由于加工时无法选定表面中心线作为定位基准，故精准加工较为困难，考虑到与其孔配合的螺栓为M4.5，配合余量较大，加工不成问题。
小结，本零件加工难度不大，总体工艺性能良好。
3. 零件的生产类型
通过生产纲领及其生产节拍的资料，依照下式：
N=Qn(1+α)（1+β） （1）
式中Q---产品年产量，单位（台/年）
n--每台产品中该零件数量，单位（件/台）
α--备件百分率，单位％
β--废品百分率，单位％
τ =T/N（min） (2)
式中τ---节拍时间
Ｔ---年时基数
N----T时间内生产的产品数量
并依照下表
表1 生产类型与生产纲领的关系

生产类型
同类零件的年产量/件
重型（质量≧2000kg）
中型（100kg≧质量≦2000kg）
轻型（质量≦100kg）
单件生产
〈5
〈20
〈100

成批生产
小批生产
5-100
20-200
100-500
中批生产
100-300
200-500
500-5000
大批生产
300-1000
500-5000
5000-50000
大量生产
〉1000
〉5000
〉50000
产品代表
轧钢机
柴油机
缝纫机
小结： 本零件为十字滑台支撑块，质量为0.79kg,通过上表，并经过计算确定本零件为轻型零件，生产类型为中批生产。
二． 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
1. 确定毛坯类型
根据零件材料，及经济因素确定毛坯为型材。参考下表

表3 各种毛坯的特点及应用范围
毛坯种类
制造精度IT
加工余量
原材料
工件尺寸
工件形状
适 用
生产类型
生产成本
型材

大
各种材料
小型
简单
各种类型
低
型材焊接件

一般
钢材
大中型
较复杂
单件
低
砂型铸造
13级以下
大
铸铁，青铜为主
各种尺寸
复杂
各种类型
较低
自由锻造
13级以下
大
钢材为主
各种尺寸
较简单
单件小批
较低
普通模锻
11-15
一般
钢，锻铝，铜等
中小型
一般
中批，大批量
一般
刚模铸造
10-12
较小
铸铝为主
中小型
较复杂
中批，大批量
一般
精密锻造
8-11
较小
钢材，锻铝等
小型
较复杂
大批量
较高
压力锻造
8-11
小
铸铁，铸钢，青铜
中小型
复杂
中批，大批量
较高
熔模锻造
7-10
较小
铸铁，铸钢，青铜
小型为主
复杂
中批，大批量
高

2. 确定毛坯制作方法
由计算已确定本零件为轻型零件，生产类型为中批生产。且毛坯类型为型材，通过锻造进行制作毛坯。
3. 确定毛坯表面加工余量
该零件材料为Q235，考虑到其在实际使用过程中，没有大的冲击载荷和交变载荷，从经济角度考虑，应该选用锻件，保持金属纤维不被切断，保证零件工作可靠。由于零件属于批量生产，且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。
钢制模锻件的公差及机械加工余量按GB/T 12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应先确定如下各项因素。
⑴锻件公差等级
由于该零件的功用和功用技术要求，确定其锻件公差等级普通级
⑵锻件的质量Mf
根据图1已知零件成品质量得Mf=0.78kg,估毛坯质量Mn为0.8kg
⑶锻件形状复杂系数S
Mn=lbhρ,并根据资料可知ρ碳钢=7.85g/cm3
Mn=0.5*0.42*0.49*7.85
计算得Mn=0.81kg
S=Mf/Mn
S=0.78/0.81 计算后得S=0.962
查下表
表2 钢制模锻件锻件复杂程度对照表
公差等级
判定条件
S1
简单
0.63-1
S2
一般
0.32-0.63
S3
较复杂
0.16-0.32
S4
复杂
0-0.16
小结：由于0.962处于0.63-1范围内，故确定公差等级为简单级。
⑷确定锻件材质系数M
由于该零件材料为Q235，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该材料的材质系数属于M1级。
⑸零件表面粗糙度
由零件图 图1 可知，除钻孔表面的Ra值为6.3外，其余表面为Ra为12.5
4. 确定机械加工余量
根据锻件质量，零件表面粗糙度，形状复杂系数，通过查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.5-2.0mm,水平方向亦为1.5-2.0mm,既锻件各单面加工余量均为1.5-2.0mm。
表4 型材切断和端面加工余量（单位：mm）

基本尺寸
切断后不加工的余量
端面需加工时的余量
机械弓锯
切断机床上用圆盘锯
车床上用切断刀
铣床上用圆盘铣刀
零件长度
≦300
300-1000
1000-5000
〉5000
≦30
2
2
3
3
2
2
4
5
30-50
2
-
4
4
2
4
5
7
50-60
2
-
5
-
3
6
7
3
60-80
2
6
7
-
3
7
8
10
90-150
2
6
-
-
4
8
10
12

5. 确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6μm。Ra≧1.6μm的表面，余量要适当增大。分析此零件其各加工表面Ra≧1.6μm，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上所查的余量值即可（由于部分表面只需粗加工，这是可取所查数据的最小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值）。
6. 确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据锻件质量，材质系数，形状复杂程度从《机械制造技术基础课程设计指南》表5-6，表5-7中选择，计算并算的毛坯公差，计算结果并记入下表。

锻件尺寸
偏差
锻件尺寸
偏差
锻件尺寸
偏差
50
+1.7
-0.5
42
+1.7
-0.5
49
+1.7
-0.5
7.毛坯设计图
三，选择加工方法，制定工艺路线
1. 定位基准选定
⑴精基准的选定
铣削定位面，两端面互为基准，钻孔时由于考虑孔与端面的垂直度的要求，且也使用孔端面作为基准，遵循了基准重合的原则。
⑵粗基准的选定
粗基准选定孔端面
2.选定加工方法及工艺路线
试制定加工路线，支撑块上下表面，粗铣-精铣；支撑块的前，后，左，右表面粗铣，4*Ф5通孔，钻削，扩孔，初步制定如下加工路线
工序

粗糙度表面Ra/mm
加工方案
下料
12.5
机械切割
支撑块上表面
12.5
粗铣
支撑块下表面
12.5
粗铣
支撑块下表面
6.3
精铣
支撑块上表面
6.3
精铣
支撑块的前表面
12.5
粗铣
支撑块的后表面
12.5
粗铣
支撑块的左表面
12.5
粗铣
支撑块的右表面
12.5
粗铣
4*Ф5通孔
12.5
钻削
倒角
12.5
粗铣

支撑块上下两表面有平行度要求，4*Ф5通孔有定位要求，故其加工宜采用工序集中原则，既在尽可能少的装卡中，将加工表面加工出来，以确保其位置精度。遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准——支撑块底端面。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——支撑块底端面和顶端面。
但考到铣削加工粗铣可以达到表面粗糙度6.3，故工序应进行改动，如精铣工序可以取消，4*Ф5通孔的加工和倒角可以合并到一起，并减少装卡次数，进而提高加工精度并减少加工时间
修改后加工工艺路线：
工序

工艺内容
加工方案
下料
12.5
机械切割
支撑块下表面
6.3
粗铣
支撑块上表面
6.3
粗铣
支撑块的前表面
12.5
粗铣
支撑块的后表面
12.5
粗铣
支撑块的左表面
12.5
粗铣
支撑块的右表面
12.5
粗铣
4*Ф5通孔
12.5
钻削
倒角
12.5
粗铣
粗铣底、顶、前、后、左、右端面钻4*φ5通孔、倒角
3.选择加工设备与工艺装备
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
01
粗铣外轮廓平面
万能铣床X52
W18Cr4V硬质合金钢铣刀
游标卡尺

02
钳工划线，打钻孔点
钳工台
锤子，划规，冲头
卡尺
03
钻出直径4*Ф6的通孔，倒角
立式钻床Z525
Φ5麻花钻

游标卡尺

四． 切削用量和基本时间的确定

工序01 粗铣外轮廓平面
工件材料：Q235A,σb=235MPa HB=200~241,锻造型钢。
刀具为W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数 z=20,故据《切削手册》取刀具直径dw=80mm。选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝15°， 副后角α0=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1.5mm。 铣削背吃刀量取ap=2mm，由于机床功率为10kw，进给量查《指导教程》表5-27得af=0.20~0.35mm/z ，取f=0.3mm/z。计算切削速度根据d/z=80/10的条件查表选取
V=40m/min，所以，取n=150（r/min），
所以实际的切削速度=1.0472mm/s
由公式
工作台每分钟进给量Fm应该为：fm=fzn=0.3*20*150=900m/min
基本时间ｔM

上下端面单面L1=8.4388 近似为8.5 ae=46 l2=54 tm=67.799s
左右端面单面L1=8.4388 近似为8.5 ae=46 l2=53 tm=66.845s
前后端面单面L1=11.642 近似为11.6ae=54 l2=53 tm=69.708s
每次装卡 预计时间20秒
工序03 钻孔
钻出直径5的通孔，选用高速钢复合钻头，直径d=5个通孔;使用切削夜。
⑴切削用量选择
选择进给量f。由于孔径较小，深度为通孔，宜采用手动进给
选用钻头磨钝标准及耐用度。根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8MM。耐用度T=15min.
确定切削速度V。由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-127，暂定进给量f=0.16mm/r.由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-131，可以查得V=17m/min,n=1082r/min.根据Z525立式钻床的说明书选择主轴实际转速。
⑵基本时间 钻四个Ф5的通孔，深49的通孔，基本时间为25s
五． 相关夹具
考虑的本零件为块类零件，且零件尺寸，质量都不大，故从经济和实用方面考虑，使用机床通用虎钳进行装夹
六．总结及参考文献
1.总结
在这次设计过程中，由于我个人以及我们小组对零件加工所用到的设备的加工范围和基本性能缺乏详尽的了解，缺乏实际生产的经验，导致在我们小组在对于加工工艺过程的设计中碰到了许许多多的问题。但在我和我的另外的组员的共同努力下，我们通过咨询同学和查工具书，翻阅资料、请教老师解决了大部分设计过程中遇到的问题。
通过这次设计，我们对零件机械加工工艺规程的设计，我觉得也还仅仅只是皮毛，这是一门很深厚的的学科，靠这几个星期也只能学会基础的；对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了同学相互之间的协同工作能力；学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。
2.参考文献:
【1】马贤智．机械加工余量与公差手册[M]．中国标准出版社，1994．12．
【2】王光斗．机床夹具设计手册[M]．上海科学技术出版社，2002.8．
【3】上海市第一机电工业局科技情报研究所.机床夹具实力分析.1985.5
【4】肖继德.机床夹具设计. 机械工业出版社.1993.4
【5】甘永立.几何量公差与检测.上海科学技术出版社.2005.7
【6】戴曙.金属切削机床.大连理工大学出版社.1999.5
【7】王炽鸿.计算机辅助设计.上海交通大学出版社.2004.12
【8】乐兑谦.金属切削刀具机械工业出版社。1998.11
【9】机械加工工艺手册（软件版） V1.06
【10】 孟少农 机械加工工艺手册
【12】于骏，一邹青 机械制造技术基础(2版),机械工业出版社,2009年.2月
【13】蒲林祥 金属切屑机床夹具设计手册（第二版）机械工业出版社1995年
【14】赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社
【15】崇凯主编 机械制造技术基础课程设计指南。化工工业出版社 2008年1月
【16】候德政主编 机械制造工艺课程设计指导书 北京理工大学出版社 2010年5月
【17】吴雄彪主编 机械制造技术课程设计 浙江大学出版社 2010年1月第二版
【18】黄继昌主编 机械工人必备手册 机械工业出版社 2010年5月第一版

10