设计支柱零件的机械加工工艺规程及工艺装备.docx

目 录
前言 1
1.零件的分析 2
1.1零件的作用 2
2.确定毛胚，画毛胚图 2
3.工艺规程设计 3
3.1定位基准的选择 3
3.2制定工艺路线 3
3.3选择加工设备及刀具、夹具、量具 4
3.3.1 加工余量的计算
3.3.2 加工余量举例表格形式

5夹具设计 17
5.1 孔加工的夹具设计
小结

参考文献 20

前言

纵观历史，制造技术是一个永恒的主题，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济实力的体现，是国家工业化和支柱产业的关键。工艺技术是制造技术的重要组成部分，提高工艺技术水平是提升机械产品质量增强市场竞争力的有力措施。同样的设计可以通过不同的工艺方法来实现，不同的工艺所使用的加工设备、工艺装备也就不同，其质量和生产率也会有差别。工艺是生产中最活跃的因素。通常有了某种工艺方法才有相应的工具和设备出现。反过来这些工具和设备的发展又提高了该工艺方法的技术性能和水平，扩大了其应用范围。本次毕业设计我的设计题目正是解决一个中等复杂程度零件的机械加工的工艺问题。
本次设计的零件是支柱。该零件的机械加工综合运用了车、铣、镗、钻、绞、攻丝等常用手段。能够很好的对我们所学过的知识进行概括和总结。本次设计的内容主要分4个方面：
1..由于近年来制造工艺技术的发展，工艺内容有了很大的扩展，工艺技术水平也有了很大的提高。加上计算机技术、数控技术的发展更给制造工艺技术提出了新的要求，也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
本次设计能使我更好的掌握“机械制造工艺学”“金属切削机床”“金属切削原理与刀具”“机床夹具设计”等各门学科的重点内容。把它们综合的运用来，解决生产实际中的问题并使这些理论知识得到升华。为学习和研究更先进的加工工艺手段打下良好的基础。也为走上工作岗位，为社会主义现代化建设做出应有的贡献做好准备。
由于能力有限，经验不足，设计中不足之处在所难免。恳请各位老师、同行给予指正。

1.零件的分析1.1零件的作用2.确定毛胚，画毛胚图（附图2）

齿轮加工图
模数
齿数
压力角
齿节
3
176
20
9.4248
齿槽宽
齿高
齿顶高
齿根高
4.71
9.6
3
3.6
查机械设计手册表4.10-32
槽
槽宽
槽深
刀具
8
4
D8×28
圆柱内螺纹孔M42×1.5专用螺纹刀

3.工艺规程设计3.1定位基准的选择
在基准选择时需要遵守应先精基准，再粗基准
v 3.1.1精基准的选择需要遵守
v (1) 基准重合原则
v (2) 基准统一原则
v (3) 自为基准原则
v (4) 互为基准原则
v (5) 便于装夹原则
。3.2制定工艺路线

3.3选择加工设备及工艺，选择分析

Ф66的圆柱表面
有实用车工计算手册查的其加工余量为2.5，

4.加工工序设计4.1工序10：车Ф32右端面
图4.1
4.1.1工艺尺寸链换算4.1.2确定切削用量4.1.3 校核机床功率 4.1.4 时间定额计算根据参考文献[3]表6.2-1确定粗车端面的机动时间：

式中d=32mm d1=0 L1=4mm L2=3mm L3=0 f=0.4mm/r n=173r/min i=1
则 Tj粗=0.33min
确定半精车端面时的机动时间：

式中d=32mm d1=0 L1=3mm L2=3mm L3=0 f=0.25mm/r n=248r/min i=1
则 Tj精=0.35min
根据参考文献[3]表6.3-1、至表6.3-4确定本工序辅助时间如表4.1所示：
表4.1 ：在车床上加工的辅助时间 单位（min）
工序10

粗车端面
半精车端面
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
操作次数
用时
装夹工件
0.07
1
0.07
0
0
启动主轴
0.02
1
0.02
1
0.02
纵向移动床鞍靠近工件
0.03
1
0.03
0
0
对刀
0.02
1
0.02
1
0.02
接通走刀
0.01
1
0.01
1
0.01
停止走刀
0.01
1
0.01
1
0.01
主轴制动
0.01
1
0.01
1
0.01
纵向移动床鞍离开工件
0.02
0
0
1
0.02
横向移动中滑板离开工件
0.02
1
0.02
1
0.02
卸下工件
0.05
0
0
1
0.05
测量工件
0.08
0
0
1/10
0.008
转动刀架900
0.02
1
0.02
3
0.06
变换进给量
0.03
1
0.03
1
0.03
主轴变速
0.04
1
0.04
1
0.04
辅助时间小计

Tf粗=0.28
Tf精=0.30
Tz = Tj粗+ Tj精+ Tf粗+ Tf精=0.33+0.35+0.28+0.30=1.26minTz×21.8%=1.26×21.8%=0.27min
Tz+= 1.26+0.27 = 1.53min 4.2工序20：钻Ф16H8孔至Ф154.2.1确定切削用量4.2.2校核机床功率4.2.3 时间定额计算
式中L1=30mm L2=8mm L3=4mm f=0.26mm/r n=355r/min
则 Tj =0.46min 。
根据参考文献[3]表6.3-10、表6.3-11确定本工序辅助时间如表4.2所示：
表4.2 ：在立式钻床上加工的辅助时间 单位（min）
工序20

钻Ф15孔
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.05
1
0.05
启动主轴
0.02
1
0.02
刀具快速下降接近工件
0.02
1
0.02
退钻清屑
0.03
1
0.03
刀具快速上升离开工件
0.01
1
0.01
主轴制动
0.02
1
0.02
卸下工件
0.04
1
0.04
辅助时间小计
Tf =0.19
Tz = Tj+ Tf =0.46+0.19=0.65minTz×15.7% = 0.65×15.7% = 0.1minTz+= 0.65+0.1 =0.75min4.3工序30半精镗Ф16H8孔、倒左端孔口角4.3.1确定切削用量4.3.2校核机床功率4.3.3 时间定额计算
式中L1=30mm L2=3mm L3=3mm L4=0mm f=0.3mm/r n=1380r/min i=1
则 Tj =0.09min 。
根据参考文献[3]表6.3-1、至表6.3-4确定本工序辅助时间，如表4.3所示：
表4.3 ：在车床上加工的辅助时间 单位（min）
工序30

半精镗
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.14
1
0.14
启动主轴
0.02
1
0.02
纵向移动床鞍靠近刀具
0.03
1
0.03
接通走刀
0.01
1
0.01
停止走刀
0.01
1
0.01
纵向移动床鞍离开刀具
0.02
1
0.02
主轴制动
0.01
1
0.01
测量工件
0.06
1/30
0.002
卸下工件
0.05
1
0.05
辅助时间小计
Tf =0.29
Tz = Tj + Tf = 0.09+0.29 = 0.38minTz×15.7% = 0.38×21.8% = 0.08minTz+= 0.38+0.08 = 0.46min4.4工序40：Ф16右端孔口倒角、去毛刺4.4.1确定切削用量 4.4.2 时间定额计算
式中L1=1mm L2=2mm f=0.18mm/r n=392r/min
则 Tj=0.04min 。
根据参考文献[3]表6.3-10、表6.3-11确定本工序辅助时间如表4.4所示：
表4.4 ：在立式钻床上加工的辅助时间 单位/min
工序40

倒角
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
安装工件
0.02
1
0.02
刀具快速下降接近工件
0.02
1
0.02
刀具快速上升离开工件
0.01
1
0.01
卸下工件
0.01
1
0.01
辅助时间小计
Tf = 0.06
Tz = Tj+ Tf = 0.04+0.06 = 0.1minTz×15.7% = 0.1×15.7% = 0.02minTz+= 0.1+0.02 = 0.12min4.5工序50：精镗Ф16H8孔4.5.1确定切削用量4.5.2 时间定额计算
式中L1=30mm L2=3mm L3=3mm L4=0mm f=0.1mm/r n=830r/min i=1
则 Tj =0.43min 。
根据参考文献[3]表6.3-1、至表6.3-4确定本工序辅助时间如表4.5所示：
表4.5 ：在车床上加工的辅助时间 单位（min）
工序50

精镗孔
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.14
1
0.14
启动主轴
0.02
1
0.02
纵向移动床鞍靠近刀具
0.03
1
0.03
接通走刀
0.01
1
0.01
停止走刀
0.01
1
0.01
纵向移动床鞍离开刀具
0.02
1
0.02
主轴制动
0.01
1
0.01
测量工件
0.06
1/10
0.006
卸下工件
0.05
1
0.05
辅助时间小计
Tf =0.30
Tz = Tj+Tf = 0.43+0.30 = 0.73minTz×21.8% = 0.73×21.8% = 0.16minTz+= 0.73+0.16 = 0.89min4.6工序60：车左边二搭子4.6.1确定切削用量4.6.2校核机床功率4.6.3时间定额计算根据参考文献[3]表6.2-1确定粗车左边二搭子的机动时间：

式中d=156mm d1=90 L1=4mm L2=3mm L3=0 f=0.77mm/r n=120r/min i=1
则 Tj粗=0.43min 。
确定半精车左边二搭子的机动时间：

式中d=156mm d1=90 L1=3mm L2=3mm L3=0 f=0.4mm/r n=173r/min i=1
则 Tj精=0.56min 。
根据参考文献[3]表6.3-1、至表6.3-4确定本工序辅助时间如表4.6所示:

表4.6 ：在车床上加工的辅助时间 单位（min）
工序10

粗车
半精车
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
操作次数
用时
装夹工件
0.10
1
0.10
0
0
启动主轴
0.02
1
0.02
1
0.02
纵向移动床鞍靠近工件
0.03
1
0.03
0
0
对刀
0.02
1
0.02
1
0.02
接通走刀
0.01
1
0.01
1
0.01
停止走刀
0.01
1
0.01
1
0.01
主轴制动
0.01
1
0.01
1
0.01
纵向移动床鞍离开工件
0.02
0
0
1
0.02
横向移动中滑板离开工件
0.02
1
0.02
1
0.02
测量工件
0.08
0
0
1/10
0.008
卸下工件
0.05
0
0
1
0.05
转动刀架900
0.02
1
0.02
3
0.06
变换进给量
0.03
1
0.03
1
0.03
主轴变速
0.04
1
0.04
1
0.04
辅助时间小计

Tf粗 = 0.31
Tf 精 = 0.30
Tz = Tj粗+Tj精+Tf粗+Tf精 = 0.43+0.56+0.31+0.30 =1.6minTz×21.8% = 1.6×21.8% = 0.35minTz+= 1.6+0.35 = 1.95min
4.7工序70：钻、铰Ф12H8孔，钻M6底孔
图4.7.1 图4.72

图4.7.2

图4.7.1

4.7.1确定钻铰Ф12H8孔的切削用量4.7.2确定钻 M6底孔的切削用量4.7.3确定对机床部件的要求

4.7.4时间定额计算
由参考文献[3]表6.2-5,机动时间的计算方法,得钻、铰工步的机动时间计算公式(加工示意图如图4.7.3所示)：

式中L1=32mm L2=7mm L3=28mm f=0.4mm/r
n=173r/min
则 Tj1=0.97min
钻螺纹底孔时的机动时间：

式中L1=14mm L2=7mm L3=1mm f=0.26mm/r n=355r/min
则 Tj2 =0.24min 。
则该工序总机动时Tj = Tj1+Tj2 = 0.97+0.24 = 1.21min
根据参考文献[3]表6.3-10、表6.3-11确定本工序辅助时间如表4.7.2所示:
表4.7.2：在组合机床上加工的辅助时间 单位/min
工序70

钻、铰、倒角、钻螺纹底孔
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.05
1
0.05
启动机床
0.02
1
0.02
主轴1刀具快进至工位（自动）
0.01
1
0.01
主轴1刀具快退（自动）
0.02
1
0.02
主轴2刀具快进至工位（自动）
0.01
1
0.01
主轴2刀具快退（自动）
0.02
1
0.02
机床制动（自动）
0.02
1
0.02
卸下工件
0.04
1
0.04
测量工件
0.1
1/10
0.01
辅助时间小计

Tf =0.20
Tz = Tj+ Tf =1.21+0.20=1.41minTz×15.7%=1.41×15.7%=0.22minTz+= 1.41+0.22 = 1.63min4.8工序80：Ф12H8孔口倒角
4.8.1 确定切削用量4.8.2时间定额计算
式中L1=1mm L2=2mm f=0.1mm/r n=410r/min 由于要倒两侧的孔口角 i=2
则 Tj =0.14min 。
根据参考文献[3]表6.3-10、表6.3-11确定本工序辅助时间如表4.8所示:
表4.8 ：在立式钻床上加工的辅助时间 单位/min
工序80

倒角
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
安装工件
0.02
2
0.02
刀具快速下降接近工件
0.02
2
0.02
刀具快速上升离开工件
0.01
2
0.01
卸下工件
0.01
2
0.01
辅助时间小计
Tf = 0.12
Tz = Tj+ Tf = 0.14+0.12 = 0.26minTz×15.7% = 0.26×15.7% = 0.04minTz+= 0.26+0.04 = 0.30min
4.9工序80：攻M6螺纹4.9.1确定切削用量4.9.2校核机床功率4.9.3时间定额计算
L1=15mm L2=3mm L3=2mm f=1mm/r n=480r/min
则 Tj =0.08min
根据参考文献[3]表6.3-10、表6.3-11确定本工序辅助时间如表4.9所示:
表4.9：在攻丝机上加工的辅助时间 单位（min）
工序90

攻丝
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.05
1
0.05
启动主轴
0.02
1
0.02
刀具快速下降接近工件
0.02
1
0.02
刀具快速上升离开工件
0.01
1
0.01
主轴制动
0.02
1
0.02
卸下工件
0.04
1
0.04
测量工件
0.09
1
0.09
辅助时间小计
Tf =0.25
Tz = Tj+ Tf = 0.08+0.25 = 0.33minTz×15.7% = 0.33×15.7% = 0.05min Td = Tz+Tq = 0.33+0.05 = 0.38min4.10工序100：铣10mm槽4.10.1确定切削用量4.10.2校核机床功率4.10.3时间定额计算
L1=25mm L2=7mm L3=0mm vf=47.5mm/r i=1根据参考文献[3]表6.3-5、至表6.3-8确定本工序辅助时间如表4.10所示:
表4.10 ：在铣床上加工的辅助时间 单位（min）
工序100

铣槽
操作名称
每次需用时间
操作次数
用时
装夹工件
0.06
1
0.06
启动主轴
0.01
1
0.01
橫向手轮移动工作台靠近工件
0.04
1
0.04
升起工作台
0.03
1
0.03
接通工作台移动
0.01
1
0.01
降下工作台
0.03
1
0.03
主轴制动
0.01
1
0.01
横向手轮移动工作台
0.01
1
0.01
卸下工件
0.05
1
0.05
测量工件
0.10
1/10
0.01
清除夹具上的切屑
0.03
1
0.03
辅助时间小计
Tf =0.29
Tz = Tj+ Tf = 0.67+0.29 = 0.96minTz×15.7% = 0.96×15.9% = 0.15min
Tz+= 0.96+0.15 = 1.11min5夹具设计 图5.1.1
5.1工序70专用钻夹具的设计
图5.1.3
5.1.3定位精度分析
该工序精度要较高的尺寸为。定位销与衬套的配合为5.2工序100专用铣夹具的设计。

参考文献

1. 王先逵主编 ，机械加工工艺手册，第2版。北京：机械工业出版社，2007。
2. 艾兴肖涛主编，切削用量简明手册，第3版。北京：机械工业出版社，1994。
3. 李益民主编，机械制造工艺设计简明手册。北京：机械工业出版社，1994。
4. 孙学强主编，机械制造基础。北京：机械工业出版社，2005。
5. 王洪琳主编，金属切削原理与刀具。山东：山东大学出版社，2004。
6. 浦林祥主编，金属切削机床夹具设计手册。机械工业出版社，1995。