机械制造优秀课程设计.doc

序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM等专业基础课和关键专业课，又经过了机械设计课程设计以后，进行又一次实践性步骤，尤其强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程利用，同时也有对刀具和切屑部分知识综合，所以这是我们对以前所学各门课程一次较为深入综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际利用知识处理问题能力练习。而且，这次课程设计一样也会用到以前金工实习和认知实习相关知识，也能够说这是对两次实习效果一次检验。经过这次课程设计，将会巩固对机械加工工艺规程设计理论知识，并初步学会自己完成制订简单零件加工工艺规程。这次工艺规程课程设计，我题目是箱体工艺规程设计。期望经过对箱体加工工艺规程设计，能够深入学习机械制造工艺学并掌握简单零件加工工艺设计。即使这是大学以来第二次课程设计，但毕竟还是第一次接触制造工艺设计，对知识掌握、熟悉程度和综合利用还会存在问题，所以在设计中难免会有考虑不周全或错误地方，这些也是第一次设计时常见问题，期望老师多多批评和指正。目 录一、零件分析11.1 计算生产纲领确定生产类型11.2 箱体工艺分析1二、确定毛坯22.1 确定毛坯种类22.2 确定机械加工余量22.2.1铸件尺寸公差22.2.2铸件机械加工余量22.3 绘制铸件毛坯图3三、工艺规程设计43.1 选择定位基准43.2 制订工艺路线43.2.1拟订工艺路线一43.2.2拟订工艺路线二43.2.3工艺方案比较和分析63.3 选择加工设备和工艺设备63.4 确定加工余量和工序尺寸表73.5 确定加工工序设计及基础工时9四、设计小结22五、参考文件23一、零件分析1.1计算生产纲领确定生产类型年产量Q4000（件/年）查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61确定生产类型为大量生产。所以，能够确定为流水线生产方法，又因为在加工时有很多地方是相同，所以可选择相同加工机床，采取一样流水线作业，到不一样工序时候就采取分开方法，所以能够选择先重合后分开再重合方法流水线作业。即使是大批量生产，从主动性考虑，采取组合机床加工，流水线全部采取半自动化设备。1.2箱体工艺分析箱体材料为HT200，即灰铸铁。该材料含有较高强度、耐磨性、耐热性根，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定机械强度及良好减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综协力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性很好；可承受较大弯曲应力；关键用于强度、耐磨性要求较高关键零件和要求气密性铸件。生产批量为大批量生产，故毛坯精度应为中等，加工余量中等；加工机床部分采取通用机床，部分采取专用机床；按零件分类，部分部署成流水线，部分部署成机群式；广泛采取专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采取通用刀具和量具，部分采取专用刀具和量具；部分采取划线找正装夹，广泛采取通用或专用夹具装夹；有较具体工艺规程，用工艺卡管理生产。二、确定毛坯2.1 确定毛坯种类依据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为10800件/年，可知，该生产类型为大批量生产。毛坯制造方法选择砂型机器造型。另外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。2.2 确定机械加工余量2.2.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，因为是大量生产，毛坯制造方法采取砂型机器造型，因为实用机械加工工艺手册查得铸件尺寸公差等级为CT10级。2.2.2铸件机械加工余量 对于成批和大量生产铸件加工余量由实用机械加工工艺手册查得，选择MA为G级，各加工表面总余量如表2-1所表示。表2-1 各加工表面总余量及毛坯尺寸加工表面基础尺寸/mm加工余量等级加工余量数值/mm毛坯尺寸/mm60右端面凸台2.5G3.56120左端面119.5G4123.5120径向面120G3126孔8888H382孔6262H356孔4242H336右端孔3535H525右端孔3030H2.530左端孔3535H2.530左端孔5246H3462.3 绘制铸件毛坯图（图2-2毛坯-零件综合图）图2-2毛坯-零件综合图三、工艺规程设计3.1 选择定位基准箱体下端面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵照“基准重合”标准。另外，箱体上端面和下端面全部是关键平面，采取互为基准标准加工两端面能愈加好确保其位置度要求。所以以箱体上端面为粗基准，先加工下端面，再以下端面为精基准加工上端面。3.2 制订工艺路线制订工艺路线应该使零件加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理确保。在生产纲领已经确定为大批生产条件下，能够考虑采取通用机床配以志用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。还有，应该考虑经济效果，方便降低生产成本。3.2.1拟订工艺路线一 铸造 人工时效工序1 粗铣下端面，以箱体上端面作为粗基准。工序2 以箱体下端面为精基准，粗铣箱体上端面。 工序3 钻、扩右孔使尺寸达成17.5，铰孔使尺寸达成18H7。工序4 钻、扩左孔使尺寸11.5mm,铰孔使尺寸达成12H7。扩孔尺寸达17.5mm,铰孔使尺寸达成18H7深度6mm。工序5 粗镗上端面孔1（54）到52，半精镗孔到54。粗镗孔2（48+0.025 0）到46，半精镗孔到48。 工序6 粗车63外圆面到63。粗车到距离上端面12mm圆环面。工序7 粗铣左右端面。工序8 粗铣内表面。工序9 钻内部柱台孔6。工序10 检验、入库3.2.2拟订工艺路线二铸造 人工时效工序1粗铣下端面，以箱体上端面作为粗基准。工序2 以箱体下端面为精基准，粗铣箱体上端面。工序3 钻、扩右孔使尺寸达成17.5mm。 工序4 钻、扩左孔使尺寸达成11.5mm,从左侧扩孔尺寸达17.5mm,深度6mm。工序5 粗镗上端面孔1（54）到52。粗镗孔2（ 48+0.025 0）到46。工序6铰右孔使尺寸达成18H7。工序7 铰左孔使尺寸达成12H7，铰深度6mm左孔使其尺寸达成18H7。工序8 半精镗52孔使其尺寸达成54，半精镗46孔达成48。工序9粗车63外圆面到63。粗车到距离上端面12mm圆环面。工序10粗铣左右端面。工序11粗铣内表面。工序12 钻内部柱台孔6。工序13 检验、入库3.2.3工艺方案比较和分析工艺方案一和工艺方案二关键不一样点在于：方案二采取是工序分散标准，工序分散能够确保有充足时间消除热变形和消除粗加工产生残余应力，使后续加工精度提升；方案二依据“先面后孔”、“先关键表面、后次要表面”和“先粗加工、后精加工”标准很好依次加工所要求面和孔，而方案一加工效果和精度方面没有方案二好。故综合考虑以上原因选择方案二。3.3 选择加工设备和工艺设备因为生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少许专用机床。其生产方法为通用机床加专用夹具为主，辅以少许专用机床流水线。工件在各机床上装卸及各机床间传送均由人工完成。（1）粗铣上下端面 考虑到工件定位夹紧方案，采取立铣，选择X53K立式铣床。选择直径D为100C类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。(2)加工18孔。孔直径为18mm，公差为H7，表面粗糙度为Ra 3.2。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：查工艺设计表4.2 及相关文件钻孔16mm标准高速麻花钻；扩孔17.8mm标准高速钢扩孔钻；铰孔18mm标准高速钢铰刀。选择专用夹具和游标卡尺及塞规。（3）钻孔12，选择加工机床为Z525立式钻床，选择10标准高速钢麻花钻；扩孔11.8标准高速钢扩孔钻；铰孔12mm标准高速钢铰刀。专用夹具、游标卡尺及塞规。（4）粗镗各个孔及孔内端面 选择卧式镗床T68型号，选择功率为1.5kw1TA20M镗削头。选择镗通孔镗刀、专用夹具、游标卡尺。（5）精镗各个孔及孔内端面 选择卧式镗床T68型号，选择功率为1.5kw1TA20M镗削头。选择精镗刀、专用夹具及游标卡尺。 （6）粗车63外圆面，选择C620-1卧式车床。选择刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm25mm, =90，=15，=12，=0.5mm(查切削用量简明手册 表1-3)。采取专用夹具及游标卡尺。（7）粗铣内底面，选择XK8132数控铣床。选择专用夹具和游标卡尺。（8）钻内台孔6，选择加工机床为Z525立式钻床，选择6标准高速钢麻花钻.3.4 确定加工余量和工序尺寸表加工表面基础尺寸/mm公差/粗糙度单边余量/mm工序尺寸毛坯尺寸/mm63上端面Ra12.53.5粗铣3.563下端面Ra12.53.5粗铣3.5右端面孔18H7左端面孔18H7（深6mm）Ra3.2钻160扩17.8铰18左端面孔12H7Ra3.2 钻 10 0 扩11.8 铰12 上端面54H754Ra3.21.5粗镗52491半精镗54上端面48H748Ra3.21.5粗镗46431半精镗4863圆环外面63Ra12.52.5粗车6368内底面5Ra12.51.5粗铣6.5内台6孔6钻 603.5 确定加工工序设计工序1：粗铣下端面查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量f=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=3.5mm。取粗铣主轴转速为235r/min,选择刀具直径D为100mm,故对应切削速度为：Vc=73.8m/min校核机床功率参考相关资料得：铣削时切削功率取Z=10个齿，n=235/60=3.92r/s，=60mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将她们带入式中得：=2.74kw又由实用机械加工工艺手册查到X53K立式铣床机床功率为10kw，若取效率为0.85，则2.74/0.85=3.2210。故机床能满足加工要求。 工序2：粗铣上端面 查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=3.5mm。取粗铣主轴转速为235r/min,选择刀具直径D为100mm,故对应切削速度为：Vc=73.8m/min校核机床功率 参考相关资料得：铣削时切削功率取Z=10个齿，n=235/60=3.92r/s，=120mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将她们带入式中得：=5.47kw又由实用机械加工工艺手册查到X53K立式铣床机床功率为10kw，若取效率为0.85，则5.47/0.85=6.43kw10kw。故机床能满足加工要求。工序3：钻、扩、铰18H7孔（1）钻16孔参考切削用量简明手册，取钻孔进给量为=0.26mm/r,Vc=20m/min，背 吃刀量为8mm。 由此计算出转速为n=398r/min。 按机床实际转速取n=392r/min。 则实际切削速度为：Vc=19.7m/min。（2） 扩钻17.8孔 高速钢扩孔钻17.8，参考切削用量简明手册，取扩孔进给量为 =0.2mm/r,Vc=20m/min，背吃刀量0.9mm，实际切削速度为n=357r/min.按机床实际转速取n=392r/min则实际切削速度为：Vc=21.9m/min （3）铰18H7孔铰刀直径为18，铰孔进给量为=1.0mm/r，Vc=6m/min，背吃刀量为0.1mm，经计算取n=97r/min，则实际切削速度为Vc=5.48m/min工序4：钻、扩、铰12H7孔 （1）钻10孔参考切削用量简明手册，取钻孔进给量为=0.2mm/r,Vc=20m/min，背吃刀量为5mm。由此计算出转速为n=539.8r/min。按机床实际转速取n=545r/min。则实际切削速度为：Vc=17.1m/min。 （2）扩钻11.8孔 高速钢扩孔钻11.8，参考切削用量简明手册，取扩孔进给量为=0.2mm/r,Vc=20m/min，背吃刀量0.9mm，实际切削速度为n=539.8r/min.按机床实际转速取n=545r/min则实际切削速度为：Vc=20.2m/min （3）铰18H7孔铰刀直径为12，铰孔进给量为=1.0mm/r，Vc=6m/min，背吃刀量为0.1mm，经计算取n=140r/min，则实际切削速度为Vc=5.28m/min工序5：粗镗上端面孔1（49）到52，粗镗上端面孔2（43）到46。(1)粗镗孔1（49）到52： 粗镗余量为=（52-49）/2=1.5,取Vc=50m/min, =0.5mm/r由此计算出转速为n=306r/min。按机床实际转速取n=300r/min。则实际切削速度为： Vc=48.9m/min。(2)粗镗孔2（43）到46 毛坯孔尺寸为43粗镗余量为=（46-43）/2=1.5,取Vc=50m/min, =0.5mm/r由此计算出转速为n=346.21r/min。按机床实际转速取n=350r/min。则实际切削速度为： Vc=39.6m/min。工序6半精镗孔1（52）到 54，半精镗孔2（46）到 48。（1）半精镗余量为=（54-52）/2=1,取Vc=70m/min, =0.4mm/r由此计算出转速为n=412.8r/min。按机床实际转速取n=400r/min。则实际切削速度为： Vc=67.8m/min。（2）半精镗48孔半精镗余量为=（48-46）/2=1,取Vc=70m/min, =0.4mm/r由此计算出转速为n=464.4r/min。按机床实际转速取n=500r/min。则实际切削速度为： Vc=75.36m/min工序7 粗车63外圆面到距上端面12。粗车63外圆面时，因余量为3.5mm，故 =3.5mm。依据切削用量简明手册表1.4查取: 进给量f范围取0.91.3mm/r,这边我们选择进给量f=0.5mm/r依据c620-1车床说明书，可选择n=400r/min则 工序8粗铣左右端面 查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量f=0.2mm/z。粗铣走刀一次， a=3.5mm。取粗铣主轴转速为235r/min,选择刀具直径D为50mm,故对应切削速度为：Vc=36.9m/min工序9粗铣内底面 选择XK8132数控铣床.背吃刀量1.5mm,选择转速为200r/min,刀具直径为10mm，故对应切削速度为：Vc=6.28m/min工序10钻内台孔 选择加工机床为Z525立式钻床，选择6标准高速钢麻花钻。背吃刀量为3mm，查表5.19得f=0.13,切削速度取20m/s，则 n=1061.6r/min。取n=960r/min，Vc=18.1m/min 3.6 时间定额计算1、基础时间（1）粗铣下端面被切削层长度l=71mm，粗车端面时，此时，n=50r/min。所以精车时，n=50r/min。所以 （2）工序40车外圆粗车时：车退刀槽：，此时，所以车外圆63：， 车外圆61：车锥面： 半精车时：取f=0.40mm/r，取n=320r/min半精车外圆62.4: 半精车外圆58.2： 半精车锥面 精车时：取f=0.30mm/r取n=500r/min精车外圆60.2 （3）工序50镗内孔粗镗内孔33，此时取f=0.5 mm/r，取n=500r/min 粗镗内孔25，此时取f=0.5 mm/r，取n=500r/min 半精镗内孔28,取f=0.4mm/r，取n=800r/min （4）工序60钻三个通孔 （5） 工序70钻螺纹孔侧面钻孔钻11通孔 钻15孔 钻锥面孔钻11通孔 钻15孔 丝锥攻螺纹 侧面 锥面2、辅助时间计算 取，则 工序20：=0.187.2=1.3 s 工序50：=0.187.3=1.314 s 工序60：=0.18(6.72+8)=2.88s3、其它时间计算除了作业时间（基础时间和辅助时间之和）以外，每道工序单件时间还包含部署工作地时间、休息和生理需要时间和准备和终止时间。因为连接座生产类型为大批生产，分担到每个工件上准备和终止时间甚微，可忽略不计；部署工作地时间是工作时间2%7%，休息和生理需要时间是作业时间2%4%，均取为3%，则各工序其它时间可按关系式计算，它们分别为：工序10：=6%*(19+3.42)=1.35s工序50：=6%*(12+2.16)=0.85s工序60：=6%*(8+2.88+8+2.88)=1.31s4、单件时间计算各工序单件时间分别为： 工序10：=19+3.42+1.35=23.77s 工序50：=12+2.16+0.85=15.01s 工序60：=16+5.76+1.31=23.07s（3）精镗35孔精镗余量为=（35-34.5）/2=0.25,取Vc=1.2m/s=72m/min, =0.12mm/r由此计算出转速为n=655.14r/min。按机床实际转速取n=630r/min。则实际切削速度为： Vc=71.335m/min。计算基础工时：T=0.173min（4）精镗52孔精镗余量为=（52-51.5）/2=0.25,取Vc=1.2m/s=72m/min, =0.12mm/r由此计算出转速为n=440.96r/min。按机床实际转速取n=440r/min。则实际切削速度为： Vc=71.84m/min。计算基础工时：T=0.322min工序10 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5圆环面到115.5因余量为0.5mm，故 =0.5mm。依据切削用量简明手册表1.4查取: 进给量f范围取0.91.3mm/r,这边我们选择进给量f=0.75mm/r依据c620-1车床说明书，可选择n=400r/min则 计算基础工时：由 基础时间i可得： 其中,依据切削用量简明手册表1.26查取得：车削时入切量及超切量，则L=4+3.5=7.5mm则 工序11：钻、铰3-5.5孔由实用机械加工工艺手册查得：第一次钻孔直径为5.3，铰孔余量=（5.5-5.3）/2=0.1mm。取钻孔进给量=0.25mm/r ,Vc=17m/min由此计算出转速为n=1021.51r/min。按机床实际转速取n=1000r/min。则实际切削速度为： Vc=16.34m/min。铰孔：取=0.3mm/r ,Vc=14m/min由此计算出转速为n=810.65r/min。按机床实际转速取n=810r/min。则实际切削速度为： Vc=13.98m/min。计算基础工时：T=t1+t2=+=+=0.2434min工序12：粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。（1）、粗镗孔5（42）到41.5毛坯尺寸为36因余量为2.75mm，故 =2.75mm。依据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r r/min查相关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为 ，故机床效率足够。计算基础工时由 基础时间i可得：（2）、粗镗孔6（62）到61.5 毛坯尺寸为56因余量为2.75mm，故 =2.75mm。依据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r 取 n=120r/min,则查相关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为，故机床效率足够。计算基础工时： 由 基础时间i可得：(3)、粗镗孔7（88）87.5毛坯尺寸为82因余量为2mm，故 =2mm。依据相关资料查取: v=0.4m/s=24m/min进给量f=0.2mm/r 查相关资料得：取 则 取机床效率为0.85，则所需机床功率为，故机床效率足够。计算基础工时： 由 基础时间i可得：工序13精镗孔5（42）、孔6（62）分别到42、62 和半精镗孔7（88）到88。半精镗孔7（88）在孔6（62）一侧端面。（1）、精镗孔5（42）因余量为0.25mm，故 =0.25mm。依据相关资料查取: v=1.2m/s=72m/min进给量f=0.12mm/r 计算基础工时：由 基础时间i可得：（2）、精镗孔6（62）因余量为0.25mm，故= 0.25mm。依据相关资料查取: v=1.2m/s=72m/min进给量f=0.12mm/r 计算基础工时：由 基础时间i可得：（3）、半精镗孔88因余量为1mm，故 =1mm。依据相关资料查取: v=0.8m/s=48m/min进给量f=0.16mm/r 取 n=170r/min,则计算基础工时：由 基础时间i可得：（4）、半精镗88孔内端面因余量为1mm，故 =1mm。依据相关资料查取: v=0.8m/s=48m/min进给量f=0.16mm/r 取 n=170r/min,则 计算基础工时：由 基础时间i可得：工序14：钻右端面 3-M5螺纹底孔，攻螺纹3-M5（1）钻右端面 3-M5螺纹底孔：参考切削用量简明手册，取钻孔进给量为=0.3mm/r,Vc=22m/min。 由此计算出转速为n=1751.59r/min。按机床实际转速取n=1750r/min。则实际切削速度为：Vc=21.98m/min。验证扭矩及功率： =9.8142.740.31=639.5N=9.810.02140.31=1.258N.MP=Vc=639.521.98/60=234.27w由实用机械加工工艺手册查得Z3025主轴最大扭矩为200N.M，主电动机功率为1.3kw,故能满足加工要求。（2）攻螺纹3-M5取进给量=0.3mm/r ,Vc=0.2m/s=12m/min由此计算出转速为n=764.33r/min。按机床实际转速取n=760r/min。则实际切削速度为：Vc=11.932m/min。计算基础工时：T=0.21min工序15：钻4-M6螺纹底孔，攻螺纹4-M6（1）钻4-M6螺纹底孔钻孔进给量=0.3mm/r ,Vc=22m/min由此计算出转速为n=1373.79r/min。按机床实际转速取n=1400r/min。则实际切削速度为：Vc=22.42m/min。（2）攻螺纹4-M6取进给量=0.3mm/r ,Vc=0.2m/s=12m/min由此计算出转速为n=636.94r/min。按机床实际转速取n=630r/min。则实际切削速度为： Vc=11.87m/min。计算基础工时：T=t1+t2=+=+=0.31min工序16 钻、扩4-10通孔，锪8-15阶梯孔（1）、钻4-10通孔钻孔进给量=0.3mm/r ,Vc=22m/min由此计算出转速为。按机床实际转速取n=850r/min。则实际切削速度为：计算工时：T=0.38min（2）、扩4-10通孔参考相关资料，并参考机床实际进给量，取=0.2mm/r,又参考资料可知道，扩孔切削速度为钻孔是0.33-0.5倍，故取扩孔似切削速度为：。由此计算出转速为则实际切削速度为：计算基础工时：T=1.37min（3）、锪8-15阶梯孔 查得进给量=0.5mm/r ,Vc=24m/min由此计算出转速为按机床实际转速取n=500r/min。则实际切削速度为： 计算基础工时：T=0.64min四、 设计小结该箱体课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习基础上进行一个教学步骤。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程一次深入全方面总复习，也是一次理论联络实际训练。所以，它在几年学习中占相关键地位。经过这次课程设计，使我深入地了解了所学过理论知识和具体利用了这些知识，使自己对工艺人员所从事工作有了亲身体验，学会了查图表、资料、手册等工具书，为以后学习和工作打下了一个坚实而良好基础。在此，衷心感谢老师辛勤帮助和指导。五、 参考文件 1 张纪真主编 机械制造工艺标准应用手册， 机械工业出版社2 刘守勇主编 机械制造工艺和机床夹具， 机械工业出版社3 王先逵主编 机械制造工艺学（第二版），北京， 机械工业出版社，.54 张耀宸主编 机械加工工艺设计手册， 航空工业出版社5 马鹏飞主编 . 机械工程材料和加工工艺，北京， 化学工业出版社，.16 陈宏钧主编 . 实用机械加工工艺手册，北京， 机械工业出版社，.17 张力真主编 . 金属工艺学实习教材， 高等教育出版社8 孙桓等主编 . 机械原理. 北京，高等教育出版社，.5 9 于万成主编 . 金属加工工艺及工装设计 ，.310徐耀信主编 . 机械加工工艺及现代制造技术 ，.211张清宇主编 . 汉字AutoCAD 操作教程 ， .3