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机械制造工艺学

课程设计说明书

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设计题目 “微电机壳”零件的机械加工工艺规程编制
（生产纲领40000件）

设 计 者: x x x

指导教师： x x x

设计日期：20xx年7月4日

武汉船舶职业技术学院 机械工程系

武汉船舶职业技术学院
机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目“微电机壳（图5-19）”零件的机械加工工艺规程编制（生产纲领40000件）

设计内容：（1）产品零件图 1张；
（2）产品毛坯图 1张；
（3）机械加工工艺过程卡片 1套；
（4）机械加工工序卡片 1套；
（5）课程设计说明书 1份；

专 业： 模具设计及制造
学 号： xxxxxxxxxxx
姓 名： 你的姓名
指导教师： 张 老 师

目录

序言………………………..…………………………………4

一、零件的分析……………………………………………….4
（一）零件的作用…………………………………………4
（二） 计算生产纲领，确定生产类型………………….6
（三）零件的工艺分析……………………………………6

二、工艺规程设计….…………………………………….…...7
（一）确定毛坯的制造形式……………………………..7
（二） 基面的选择……………………………………..7
（三）制定工艺路线……………………………………..8
（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…10
（五）确定切削用量及基本工时………………………..11

三、课程设计心得体会………………………………………..16

四、参考文献 ………………………………………………… 16

附图1：零件二维图样…………………………………………. 5

序言
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学课程后，综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关先修课程的理论知识，把理论知识与生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。
本设计包括两个部分内容：第一部分为生产纲领、生产类型、工艺性分析与零件图的审查。第二部分为毛坯的选择，根据图纸具体地阐明了毛坯选择类型以及尺寸。零件加工工艺规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工艺设备的选择、确定切削用量及基本工时。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加社会工作打下一个良好的基础。
设计从还存在许多的不足，恳请老师批评指正。

一、零件的分析

（一）零件的作用
题目给定的零件是微电机壳，是圆环形厚度为4mm。其作用，一是支撑与固定电机，二是固定电机转子，使转子能够平稳转动。零件的两端各有均布3xM5—7H螺纹孔，用以安装与固定端盖。距离圆心往下65-0.1/-0.4mm有支撑厚度为8mm，长度为100mm,从零件端面各缩进5mm的底座,有四个ø8鍯孔ø12m均布用以固定电机。零件ø114mm内圆有6块宽为12mm，高为6mm的肋板均布。

（二） 计算生产纲领，确定生产类型
所给任务的零件是微电机壳的设计，是机器中的零件。假定该机器年产量为4000台，且每台机器上仅有一件，若取其备品为5%，机械加工废品为1%，
则该零件的年生产纲领为
N=Qm(1+5%+1%)=4000(1+5%+1%)=4240件/年
由上式可知，该零件的年产量为4240件，由零件的特征可知，它属于机体
小零件，因此可以确定其生产类型为单件大批量生产。
（三）零件的工艺分析
微电机壳共有3组加工表面，它们有一定的位置要求。现分述如下：
1、以厚度为8mm的底座底面与上表面
这一组加工表面包括：两个底面尺寸为30X100mm，粗糙度为3.2，平行度为0.05，还有以底面为基准在平面上的4个ø8mm鍯孔ø12mm，其中孔中心及零件中心线尺寸为 50+/-0.085mm,孔的中心度为ø0.6mm最大要求。还有底座及零件连接的倒圆角为5mm。
2、ø114mm孔为中心的加工两端表面
这一组加工表面包括：两端3xM5—7H螺纹孔深度为12mm，并及肋板界线圆中心度为ø0.4，分别以端面与肋板面为基准。端面的粗糙度为12.5。
3、在ø102 -0.051+0.036肋板界线圆中的各个肋板表面
这一组加工表面包括：圆心及底座底面的平行度为0.1，肋板表面的粗糙度为3.2，内圆及肋板的倒圆为2mm。其中，主要加工12mmX6mm的均布肋板。还要加工尺寸为9mm，11mm，47mm中2xM4——7H与ø10mm的通孔。ø10mm孔的粗糙度为12.5。
由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工底座的两个表面，然后借助于专用夹具加工另外的几个表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200。考虑到电机在运行中是高速运行的，产生热量，零件在工作过程中经常承受高温及交变载荷，因此应该选用铸造，以使材料不易变形，保证零件工作的可靠性。由于零件产量为4000件左右，达到大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。这对于提高生产率，保证价格质量也是有利的。
（二）基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
1、粗基准的选择
对于一般的腔类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以及价格表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取外圆ø122的不加工外轮廓表面为粗基准，利用一组短V形块支承这个外轮廓作为主要定位面，以消除x,y中四个自由度，再利用专用的夹具夹持外圆用以消除z轴中的两个自由度，达到完全定位。
2、精基准的选择
精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题 。当设计基准及工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用XA6132卧式铣床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。
1、工艺路线方案一：
工序1：铣零件底座底面尺寸为30mmX 100mm，并铣两个底面内侧6x2mm的阶梯面。
工序2：铣零件ø122 0-0.63 mm两端面
工序3：铣零件内圆中的6个肋板表面
工序4：4次钻底座上的孔ø8mm，鍯沉头孔ø12mm
工序5：2次钻M4—7H的螺纹通孔，钻ø10mm的通孔
工序6：6次攻两端面ø111上的M5---7H的螺纹孔，深度为12mm
工序7：冲箭头
工序8：终检
2、工艺路线方案二：
工序1：铣零件ø122 0-0.63两端面圆
工序2：6次攻两端面ø111上的M5---7H的螺纹孔，深度为12mm
工序3：铣零件内圆中的6个肋板表面
工序4：铣零件底座底面尺寸为24mmX 80mm
工序5：4次钻底座上的孔ø8mm，鍯沉头孔ø12mm
工序6：2次钻M4—7H的螺纹通孔，钻ø10mm的通孔
工序7：冲箭头
工序8：终检
3、工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在及：方案一是先加工底座的底面，然后以此为基面加工零件的两个端面；而方案二则及其相反，先加工零件ø122 0-0.63两端面圆，然后再以此端面为基准加工底座的底面。经比较可见，先加工底座底面再加工两个端面与钻表面上的通孔，这时的位置较易保证，并且定位及装夹都比较方便。但方案二的装夹次数比较少。故决定将两个方案合理结合，具体工艺过程与加工路线确定如下：
工序1：铣零件底座底面尺寸为30mmX 100mm，并铣两个底面内 侧 6x100mm，厚度为2mm的阶梯面。 选用XA6132卧式铣床与专用夹具。
工序2：4次钻底座上的孔ø8mm，鍯沉头孔ø12mm 选用Z535立式钻床与专用夹具。
工序3： 车零件ø122 0-0.63 mm两端面圆 选用CA6140车床与专用夹具。
工序4：铣零件内圆中的6个肋板表面 选用XA6132卧式铣床与专用夹具。
工序5：钻M4—7H中底孔与ø10mm的通孔 选用Z535立式钻床与专用夹具。
工序6：2次攻M4—7H的螺纹通孔 选用Z535立式钻床与专用夹具。
工序7：6次攻两端面ø111mm上的M5---7H的螺纹孔，深度为12 mm 选用Z535立式钻床与专用夹具。
工序8：冲箭头
工序9：终检
（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“微电机壳”零件材料为HT200，硬度为170-241HBS，生产类型为大批量生产，可采用砂型铸造。
根据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、工序尺寸及毛坯尺寸：
1、底座底面（30mmX 80mm）
考虑其厚度为8mm，及其连接外圆ø122mm的连接处为倒圆5mm，为了简化加工余量，现直接铸造两侧底座的尺寸为32X102mm，厚度为10mm，底面30X100与其中尺寸为6X100mm，高为2mm的阶梯面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为3.2，只要求粗加工，此时尺寸加工余量2Z=2mm已能满足加工要求。
2、4个孔ø8mm鍯ø12mm（底座）
毛坯为实心，不冲孔。4个孔精度要求介于IT10~~IT11之间，以零件的轴线来定位。参考相关书籍与手册可以确定工序尺寸及余量为：
钻孔： ø7.8mm
钻孔： ø8 mm 2Z=0.2mm
镗鍯孔： ø11mm 2Z=3mm
扩鍯孔： ø12 mm 2Z=1mm

3、两个端面圆（114mm----ø122 0-0.63 mm）
要求表面粗糙度为12.5，外壳长度为114mm，则可以采用粗加工。参照相关手册确定ø122mm 0-0.63外壳毛坯长度为119mm，以及加工余量分配：
粗铣两个端面： 115mm 2Z=4mm
半精铣端面： 114mm
4、内圆中6个肋板表面（ø102mm）
要求内圆心轴线及底面的平行度为0.1，肋板表面粗糙度为3.2，肋板表面界线圆尺寸为 肋板及内圆连接的倒圆为2mm。参照相关的工艺手册确定肋板的毛坯尺寸为宽14mmX长114mm,厚度为8mm与加工余量分配：
铣肋板了两个侧面与倒圆：12mm 2Z=2mm
粗铣肋板表面： 6.4mm 2Z=1.6mm
半精铣肋板表面： 6mm 2Z=0.4mm

5、螺纹孔 (65mm、9mm、47mm -----2*M4—7H)
攻螺纹孔：ø3.9mm 通孔
攻螺纹孔：ø4mm 2Z=0.1mm 通孔
通孔（65mm、9mm、11mm -----ø10mm）
钻孔：ø9.8mm 通孔
钻孔：ø10mm 2Z=0.2mm 通孔
由于毛坯以及各道工序（或工步）的加工都有加工工差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上加工余量有最大及最小之分。
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。

（五）确定切削用量及基本时间
切削用量包括背吃刀量、进给量f与切削速度V。确定顺序应该是先尽可能选取大的背吃刀量，然后尽可能选取大的进给量，最后再确定切削速度。
工序1切削用量及基本时间的确定
1．切削用量
本工序铣底座的两个阶梯面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=6mm，齿数z=8。已知铣削宽度b=6mm，铣削深度2mm故机床选用XA6132卧式铣床。
（1）确定每次进给量
根据《机械制造技术基础》查得每齿进给fz=0.20～0.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。
（2）选择铣刀磨钝标准及耐用度
根据《机械制造技术基础》查得铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=120min。
（3）确定切削速度与每齿进给量
根据《切削用量简明手册》所知，Vc=(Cr/Tmapxvfyv)×Kv
依据上述参数，查取Vc＝85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。
根据XA613型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。

（4）校验机床功率
根据资料所知，根据以上参数可知切削功率的修正系数k =1，则P = 2.5kw，P =0.8 kw，P =7.5
P = P×P
P =7.5×0.8=6＞P = 2.5kw
可知机床功率能满足要求。
2．基本时间
根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为：
T基=(l+y+ ∆/nf)i=0.2min
辅助工时 t =0.2min t =0.15min

工序2的切削用量及基本时间的确定
1、 切削用量
本工序为钻底座ø8mm孔并锪沉头孔ø12mm，刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液
①、确定进给量f
由于孔径与深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。
②、选择钻头磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明手册》查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。
③、确定钻削速度V
根据《切削用量简明手册》查得σ=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速.
2 、基本时间
钻ø8mm的通孔，基本时间为25s 辅助工时 t=10s
锪沉头孔4xø8mm孔，基本时间为50s 辅助工时 t=15s
工序3：切削用量及基本时间的确定
1、切削用量的确定
本工序为车ø122mm的端面。所选刀具为后角α0＝120°，45度车刀，选用CA6140车床。
a: 粗加工切削用量的确定
背吃刀量 根据加工余量确定。由资料可知端面加工时一般可取：ap= =(2/3~3/4)Z 其中Z为单边加工余量。因此可知ap =0.7Z。 即：ap =0.7x4=2.8.
2、进给量f 进给量f的选择主要受刀杆、刀片、工件及机床进给机构等的强度、刚性的限制。实际生产中由查表确定。查表得：f = 0.4mm。
切削速度 车削端面时：刀量确定后由公式可就算得切削速度。
计算公式为：Vc=(Cr/Tmapxvfyv)×Kv
公式中的系数查表可得: Cr=235, n=0.20 , Xv=0.15 ,Yv=0.45, Kv=1
则计算得：端面加工Vc=42m/min
主轴转速 n=189.5r/min
3 、基本时间
粗车ø114mm端面Tj1=0.2min
辅助工时 t=0.15min
工序4：切削用量及基本时间的确定
1切削用量的确定
本工序为铣宽为12 mm的内圆肋板面。所选刀具为切槽铣刀，铣刀直径d=6mm，z=10，已知铣削宽度a =12mm故机床选用XA6132卧式铣床。
①、确定每齿进给量f
根据《机械制造技术基础》，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给量f =0.52～0.10mm/z、现取f =0.52mm/z。
②、选择铣刀磨损标准及耐用度
根据《机械制造技术基础》，查得用铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.20mm，耐用度T=60min。
③、确定切削速度与每齿进给量f
根据《切削用量简明手册》所知，依据铣刀直径d=6mm，铣削宽度a =12mm，耐用度T=60min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。
根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc =475mm/s。
④、校验机床功率
据资料可知，切削功率的修正系数 k 1，则P = 2.8kw，P =0.8 kw，可知机床功率能满足要求。
2 基本时间
根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为：
T基本=0.25min
辅助工时 t =0.10min
工序5切削用量及基本时间的确定
本工序为钻2×M4—7H的底孔与钻ø10通孔
1、切削用量
刀具选用高速钢复合钻头，使用切削液
①、确定进给量f
由于孔径与深度都不是很大，宜采用手动进给，fz=0.02mm/r。
②、选择钻头磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明手册》查得，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。

③、确定钻削速度V
根据《切削用量简明手册》查得σ=670MPa的HT200的加工性为5类，进给量f=0.20mm/r，主轴转速 V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速.
2 、基本时间
钻ø10mm的通孔，基本时间为25s 辅助工时 t=10s
钻2xM4mm的通孔，基本时间为20s 辅助工时 t=10s
工序6-7的切削用量及基本时间的确定
本工序为攻孔M5mm、M4mm螺纹。
1．切削用量
刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d1=4mm、d2=3mm,以及机用丝锥钻床选用Z525卧式钻床，使用切削液。对于M5mm：
①、确定进给量f
由于孔径与深度都不大，宜采用手动进给。
②、选择钻头磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明手册》，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。
③、确定切削速度V
根据《切削用量简明手册》， =670MPa的HT200的加工性为5类，进给量可取f=0.16mm/r, V=13m/min,n=1063r/min,根据Z525卧式钻床说明书选择主轴实际转速。
2、 基本时间攻ø5mm螺纹孔,攻丝,基本时间为45s.
辅助工时大约为 t=45s
3、 基本时间攻ø4mm螺纹孔，攻丝基本时间为40s
辅助工时大约为 t=40s

三、课程设计心得体会
在老师的指导下顺利地完成了“微电机壳”的机械加工工艺编程的设计，并且认真地、有计划地按时完成设计任务。尽管整个设计在技术上不够先进，但是在经济上合理、在生产上可行。
此次设计，以机械加工工艺路线为主线，通过对零件图纸分析，初步拟订加工表面方法，进一步拟订加工方法并选择机械加工装备。确定加工路线后，熟悉并运用相关手册查工艺参数，计算切削用量与加工工时。将计算的数据以及加工方法、刀具、机床设备，填入工艺文件。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个比不可少也是提升个人能力的过程。通过这一周的课程设计，我更加深深的体会了解了“千里之行始于足下”这一佳话。首先，万事开头难，但是我们必须脚踏实地的开始，了解设计整个过程的理念，以及设计零件的思想与计划方案，这样我们才能为明天稳健地在社会建设大潮中找到立足之地，为在大潮中奔跑打下坚实的基础。
通过课程设计，我深深体会到干任何事都必须有耐心、细心。课程设计过程中，有许多是要通过查阅手册获取数据与比较繁琐的计算，这些有时难免让人有些心烦意乱，但是千里之堤，溃于蚁穴，以及现实社会中的一些事实提醒自己，做事情要秉着负责任的态度，我从中得到了在工作作风上的一次难得磨练。短短的一周工艺课程设计，我可以从中发现了自己所掌握的知识是多么的贫乏，综合应用所学专业知识的能力还存在很多不足，正是有了这样的醒悟，我从中也是有了不少的收获，积累了一定的经验，为我在以后的学习与工作中给予很大的帮助。

四、参考文献
1、刘守勇.主编----《机械制造工艺及机床夹具》（第二版） . 机械工业出版社 .刘守勇 .2009
2、吴拓 郧建国主编-----《机械制造工程》（第二版）. 北京 .机械工业出版社 .2009
3、孙本绪主编----《机械加工余量手册》. 北京 .国防工业出版社 .1999
4、陈家芳主编------《实用金属切削加工工艺手册》（第二版） . 上海科学技术出版社.2005

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