支架零件课程设计说明书

《机械制造工艺学》课程设计说明书

设计题目：支架工艺规程设计

                        2011年7月5日

序言

本次机械加工工艺规程设计，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等专业基础课和主要专业课，又经过了上学期得机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，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运用知识解决问题能力的练习。

我的设计题目是支架工艺规程设计，本次设计同时需要结合生产实习中学到的实践知识，并通过查找图册、手册等资料来解决工艺问题。由于能力和经验所限，以及对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还存在不足，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，希望老师能够给予批评和指正。

任务介绍……………………………………………………4

零件分析……………………………………………………4

支架工艺规程设计…………………………………………5

1、确定支架毛坯的制造形式…………………………………5

2、基准选择……………………………………………………5

3、制定工艺路线………………………………………………6

4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………9

5、确定切削用量及基本工时…………………………………11

小结…………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………23

任务

1、对零件进行工艺分析；

2、选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；

3、制订零件的机械加工工艺过程，选择工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用量及工序尺寸工；

4、填写工艺文件；

5、撰写设计说明书。

零件分析

1、零件的作用：设计做的零件支架位于车床的调节部位，起支撑、协调的作用。

本设计任务给定的零件支架即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，加工孔，垂直度，等有一定的要求。

2、零件的工艺性分析和零件图的审查

零件图（见附图）的主视图以工作位置放置，表达相互垂直的安装面、支撑肋、支撑孔以及夹紧用的螺孔等结构。左视图主要表达其支架各个部分前后的相对位置及安装板的形状和工作部分的通孔等。

根据零件图可知，零件的整体精度要求除了重要端面和孔，其他端面和孔的要求并不很高。由零件图可知，支架共有四组加工面：

1、以Φ20的孔为中心的加工表面。这一组加工包括Φ20孔的Ra3.2的表面粗糙度要求，和它的上下极限尺寸偏差分别为+0.027、0，孔轴线与基准面B平行度为0.05的要求，以及孔左右两端面的Ra12.5的表面粗糙度要求的加工；

2、以M10-6H的螺孔为中心的加工。这组加工包括攻击M10的螺孔，和该螺孔底端面Ra12.5表面粗糙度要加工要求，以及Φ11的孔及该孔上端面的Ra12.5表面粗糙度加工要求 ；

3、以Φ28、Φ25的孔为中心的加工。这组加工精度要求不高，只需要保证两个孔的Ra25的表面粗糙度要求即可；

4、以B端面为中心的加工。这组加工精度要求较高。除了B端面及与B端面垂直的端面都要求Ra3.2的表面粗糙度要求外，还具有两个端面垂直度为0.05的位置要求。

支架工艺规程设计

一、确定支架毛坯的制造形式

    零件材料为HT200，具有铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；同时工件作用为连接，不承受外部应力，且没有动载荷之类的影响。为提高加工效率，尽量使毛坯和零件图接近，因此选择毛坯的制造形式为铸件形式。

二、基准选择

根据零件图的要求以及定位基准的选择原则，对零件而言，尽可能选择不加工面为粗基准。而对有若干不加工表面的工件，选用要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准；同时根据零件毛坯的形式，粗基准选择为主视图中尾座体的Φ28、Φ25孔的左端面，以及与之相垂直的上下两个端面。

精基准的选择根据互为基准原则、基准重合原则和自为基准原则，选择加工后的B基准面和与之有垂直度要求的重要工作端面作为精基准。

三、制定工艺路线

制定工艺路线的出发点应当是零件的几何形状、尺寸精度和位置精度等技术要求能得到合理的保证。在各因素影响下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量是工序集中提高生产率。除此之外，还应考虑经济因素，以便使生产成本下降：

（一）工艺路线一：

工序1：钻Φ28、Φ25的孔

工序2：粗铣基准面B

工序3：粗铣尾座体中与基准面B有垂直度要求的重要工作端面

工序4：粗镗Φ28、Φ25的粗糙度为Ra12.5的孔端面

工序5：精铣基准面B和与基准面垂直的重要工作端面

工序6：粗铣、半精铣Φ20左右两端面及Φ11上端面和M10螺孔下端面

工序7：钻、扩Φ20、Φ11的孔

工序8：锯削高度值为3的端面

工序9：粗镗、半精镗Φ11的孔

工序10：铰Φ20的轴孔

工序11：攻M10螺孔

    工序12：倒圆角，去毛刺

工序13：检查

（二）工艺路线二：

   工序1：钻、扩Φ20的轴孔

工序2：铰Φ20的轴孔

工序3：锯削高度值为3的端面

  工序4：钻Φ11的孔

工序5：粗镗、半精镗Φ11的孔

工序6：攻M10的螺孔

工序7：钻Φ28、Φ25的孔

工序8：粗镗Φ28、Φ25的粗糙度为Ra25的孔端面

工序9：粗铣基准面B

工序10：粗铣与基准面B有垂直度要求的重要工作端面

工序11：精铣基准面B和与基准面垂直的重要工作端面

工序12：倒圆角，去毛刺

工序13：检查

（三）工序方案的比较和分析：

上述两个方案的特点在于，方案一是先加工Φ28、Φ25的孔，然后再加工基准面B以及重要工作面，最后再加工Φ20的轴孔，而方案二是先加工Φ20的轴孔，然后再加工基准面B和重要工作面。经过比较，方案一可以保证保证基准面B及重要工作面的精度，也能较好保证Φ20轴孔的精度及孔轴线与基准面B的平行度要求，方案二可以保证Φ20的精度，但不能够保证基准面B和重要工作面的精度和二者之间的垂直度要求，故方案一优于方案二。但方案一仍然有不足之处，故经过修改之后，确定工序如下:

工序1：粗铣基准面B和重要工作面，以主视图尾座体中Φ28、Φ25孔的左端面，以及与之相垂直的上下两个端面为粗基准，选用X6042卧式铣床

工序2：钻Φ28、Φ25的孔，以工序1加工的基准面作为粗基准，选用Z5132A立式钻床

工序3：粗镗、半精镗Φ28、Φ25的孔端面达到要求的表面粗糙度Ra12.5，仍以上步工序的基准作为定位基准，选用TX6913镗床

工序4：半精铣、精铣基准面B和与基准面垂直的重要工作端面达到要求的表面粗糙度Ra3.2要求，以工序3中加工后的Φ28、Φ25孔作为定位基准，选用X6042卧式铣床 

工序5：钻Φ20的孔，以Φ20的左右两个端面作为定位粗基准，选用Z5125A立式钻床

工序6：镗、扩Φ20的孔，钻、镗、扩Φ11的孔，仍以Φ20的左右两个端面作为定位粗基准，

工序7：粗铣、半精铣Φ20的孔左右两端面以及Φ11的上端面，达到要求的表面粗糙度Ra12.5的要求，以工序5中加工的Φ20、Φ11的孔作为定位基准，选用X6042卧式铣床

工序8：锯削高度值为3的端面，以Φ20的左右两个端面作为定位基准

工序9：钻孔，攻M10的螺孔，以工序6中加工的端面作为定位基准

工序10：粗、精铰Φ20的轴孔达到Ra3.2的表面粗糙度以及上下极限偏差的要求，以工序4中加工完的基准面B及重要工作面作为定位精基准。

工序11：倒圆角，去毛刺

工序12：检查

四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

铣削加工加工余量依据《机械设计与制造工艺简明手册》以及《机械制造工艺设计员手册》查询所得，表面粗糙度有《机械制造工艺学》查询所得，钻、镗孔加工的加工余量依据《机械设计与制造工艺简明手册》以及《机械制造工艺设计员手册》查询所得。

支架采用砂型铸造。根据上述原始材料及加工工艺，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如下：

（1）尾座体基准面B。据《机械制造工艺设计员手册》，表面粗糙度为Ra3.2的端面要求粗加工和精加工，由手册查得，加工余量为：粗铣：Z=1mm，精铣：0.85mm，粗铣削的加工精度为IT11级，因此偏差±0.11。精铣削偏差即为零件偏差。

（2）表面粗糙度Ra为3.2，与基准面B有垂直度要求的重要工作面。与（1）中的基准面B加工方法一致。

（3）表面粗糙度Ra为12.5的Φ28、Φ25端面。只要求粗加工和半精加工，参照手册可得，加工余量：2Z=2mm，即单边余量为1mm。

（4）Φ的轴孔。轴孔表面粗糙度为Ra3.2，同时上下极限尺寸的要求为+0.027,0。故要求此轴孔应经过粗加工和精加工。查询手册得，加工余量2Z=2mm，即单边余量为1mm。

（5）Φ20的左右端面。两端面的粗糙度要求不高，Ra12.5，只需经粗铣、半粗铣。查手册得，两个端面的单边余量为2mm。

（6）Φ11的孔。此孔的要求较低，孔的表面粗糙度Ra12.5，只需粗加工和半精加工即可。查手册得，2Z=0.2mm，即单边余量为0.1mm。

（7）Φ11孔的上端面。端面表面粗糙度Ra12.5，只需经过粗加工和半精加工即可。查手册得，加工余量为2mm。

由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，一次所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。

将支架加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸制成下表：

1、基准面B

加工要求：表面粗糙度Ra=3.2

刀具选择：套式端铣刀；材料YG8；刀具直径：100mm

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：1.0mm：表面粗糙度：Ra5~20；经济精度：IT11~13

公差：0.15~0.22mm

加工长度：L=36mm  吃刀深度: 1.0mm；  进给量：f=1.6mm/r 

计算铣削速度   查参考资料《机械加工工艺手册》得耐用度为T=180min

式中，=203 ，=0.2， =0.15，=0.35，0.2，=0，m=0.32。修正系数取1.0

所以

 （m/min）

确定机床主轴转速：

 (r/min)

选取机床主轴转速为n=600r/min，所以实际切削速度=188m/min。

计算切削工时：==0.075 min

半精铣

加工余量：0.7mm；表面粗糙度：Ra2.5~10；经济精度：IT8~11；

公差：0.09mm；

加工长度：L=36mm； 吃刀深度：=0.7mm  进给量：f=1.6mm；

计算铣削速度  与粗铣同理，计算得

=161.52 （m/min）

确定主轴转速

 （r/min）

选取机床主轴转速n=600 r/min，所以实际切削速度188m/min。

计算切削工时：=0.075 min

精铣

加工余量：

加工余量：0.3mm；表面粗糙度：Ra0.63~5；经济精度：IT6~8；

公差：0.022~0.036mm；

加工长度：L=36mm； 吃刀深度：=0.3mm  进给量：f=1.6mm；

=183.41 （m/min）

确定主轴转速

 （r/min）

选取机床主轴转速n=600 r/min，所以实际切削速度188m/min。

计算切削工时：=0.075 min

2、与基准面B垂直的重要工作面

加工要求：表面粗糙度Ra=3.2  与基准面B的垂直度为0.05

刀具选择：套式端铣刀；材料YG8；刀具直径：100mm

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：1.0mm：表面粗糙度：Ra5~20；经济精度：IT11~13

公差：0.15~0.22mm

加工长度：L=36mm  吃刀深度: 1.0mm；  进给量：f=1.6mm/r 

计算铣削速度   查参考资料《机械加工工艺手册》得耐用度为T=180min

式中，=203 ，=0.2， =0.15，=0.35，0.2，=0，m=0.32。修正系数取1.0

所以

 （m/min）

确定机床主轴转速：

 (r/min)

选取机床主轴转速为n=600r/min，所以实际切削速度=188m/min。

计算切削工时：==0.375 min

半精铣

加工余量：0.7mm；表面粗糙度：Ra2.5~10；经济精度：IT8~11；

公差：0.09mm；

加工长度：L=36mm； 吃刀深度：=0.7mm  进给量：f=1.6mm；

计算铣削速度  与粗铣同理，计算得

=161.52 （m/min）

确定主轴转速

 （r/min）

选取机床主轴转速n=600 r/min，所以实际切削速度188m/min。

计算切削工时：=0.375 min

精铣

加工余量：

加工余量：0.3mm；表面粗糙度：Ra0.63~5；经济精度：IT6~8；

公差：0.022~0.036mm；

加工长度：L=36mm； 吃刀深度：=0.3mm  进给量：f=1.6mm；

=183.41 （m/min）

确定主轴转速

 （r/min）

选取机床主轴转速n=600 r/min，所以实际切削速度188m/min。

计算切削工时：=0.375 min

3、Φ28、Φ25孔

加工要求：两个孔内孔端面粗糙度为Ra12.5.

加工工步的具体参数：

分别钻孔至Φ26、Φ23   

表面粗糙度：Ra20~80  公差：0.11mm

刀具选择：直径分别为23、26的通用麻花钻；材料：高速钢

基本参数：d=23（26） 吃刀深度：=11.5mm 13mm

f=0.35mm/r  切削速度=0.35m/s

所以

4.285 r/s（=257.1r/min）

4.844 r/s（=290.63r/min）

根据机床型号，选择 300r/min（5r/s）。

考虑其加工长度分别为3mm，13mm

所以  

1.71s

7.43s

分别粗镗至Φ27.8、Φ24.8

加工余量：0.9mm；表面粗糙度：Ra10~20  

刀具选择：直径分别为24.8、27.8的通用麻花钻；

材料：高速钢

基本参数：d=24.8（27.8） 吃刀深度：=0.9mm

f=0.35mm/r  切削速度=0.35m/s

所以

4.007 r/s（=240.45r/min）

4.492 r/s（=269.53r/min）

根据机床型号，选择 280r/min（4.67r/s）。

考虑其加工长度分别为3mm，13mm

所以  

1.84s

7.95s

分别半精镗至Φ28、Φ25

加工余量：0.1mm；表面粗糙度：Ra3~12  

刀具选择：直径分别为25、28的通用麻花钻；

材料：高速钢

基本参数：d=25mm（28mm） 吃刀深度：=0.1mm

f=0.35mm/r  切削速度=0.35m/s

所以

3.979 r/s（=238.73r/min）

4.456 r/s（=267.38r/min）

根据机床型号，选择 280r/min（4.67r/s）。

考虑其加工长度分别为3mm，13mm

所以  

1.84s

7.95s

   （4）Φ孔

加工要求：粗糙度Ra=3.2；  孔轴与基准面B平行度要求；

孔的上下极限偏差为+0.027、0

钻孔至Φ18

表面粗糙度：Ra20~80  公差：0.11mm

刀具选择：直径为Φ18的通用麻花钻；材料：高速钢

基本参数：d=18 吃刀深度：=9mm   

f=0.35mm/r  切削速度=0.35m/s

所以

6.1 r/s（=371.36r/min）

根据机床型号选择 =400r/min（6.67r/s）

考虑其加工长度为=50mm

切削工时  21.42s

镗、扩孔至Φ19.8

加工余量：0.9mm； 表面粗糙度Ra10~20；

刀具选择：直径为Φ19.8的标准扩孔钻；材料：YG8

基本参数：d=19.8 吃刀深度：=0.9mm

进给量f=0.55mm/r；  切削速度为15m/min

4.019 r/s（=241.14r/min）

根据机床型号选择 =280r/min（4.67r/s）

考虑其加工长度为=50mm

切削工时  19.47s

粗铰孔至Φ19.94

加工余量：0.08mm； 表面粗糙度Ra1.25~10

刀具选择：直径为Φ19.94的机用铰刀；材料：YG8

基本参数：d=19.8 吃刀深度：=0.04mm

进给量f=1.1mm/r；  切削速度为14m/min

计算得   3.75r/min（=225.07r/min）

根据机床选择  =240r/min

切削工时   11.36s

精铰至Φ20

加工余量：0.01mm  表面粗糙度Ra=0.32~5 

公差：0.011mm

刀具选择：直径为Φ20的机用铰刀；材料：YG8

基本参数：d=20 吃刀深度：=0.01mm

进给量f=0.5mm/r；  切削速度为18m/min

4.823 r/s（=2.37r/min）

根据机床型号选择 =300r/min（5r/s）

考虑其加工长度为=50mm

切削工时  20s

（5）Φ孔左右两端面

加工要求：表面粗糙度Ra=12.5

刀具选择：套式端铣刀； 材料：YG8

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：1.3mm； 表面粗糙度:Ra8~20; 公差：0.25mm

吃刀深度：1.3mm；  进给量：f=2.8mm

主轴转速：n=600r/min； 切削速度380m/min

半精铣

加工余量：0.7mm； 表面粗糙度:Ra3~15; 公差：0.1mm

吃刀深度：0.7mm；  进给量：f=1.2mm

主轴转速：n=1183r/min； 切削速度380m/min

以上数据主要参考《机械加工工艺工艺设计实用手册》

（6）Φ11孔

加工要求：孔内孔端面粗糙度为Ra12.5.

加工工步的具体参数：

钻孔至Φ10.8   

表面粗糙度：Ra10~20  公差：0.1mm

刀具选择：直径为Φ10.8的通用麻花钻；材料：高速钢

基本参数：d=10.8； 吃刀深度：=5.4

f=0.55mm/r  切削速度=15m/s

铰孔至Φ11H8

表面粗糙度：Ra3~15  公差：0.043mm

刀具选择：直径为Φ11的通用麻花钻；材料：高速钢

基本参数：d=11； 吃刀深度：=0.1

f=1.1mm/r  切削速度=14m/s

（7）Φ11孔上端面

加工要求：表面粗糙度Ra=12.5

刀具选择：套式端铣刀； 材料：YG8

加工工步的具体参数：

粗铣

加工余量：1.3mm； 表面粗糙度:Ra8~20; 公差：0.25mm

吃刀深度：1.3mm；  进给量：f=2.8mm

主轴转速：n=600r/min； 切削速度380m/min

半精铣

加工余量：0.7mm； 表面粗糙度:Ra3~15; 公差：0.1mm

吃刀深度：0.7mm；  进给量：f=1.2mm

主轴转速：n=1183r/min； 切削速度380m/min

以上数据主要参考《机械加工工艺工艺设计实用手册》

需要说明的是，在计算基本时间过程中，没有把刀具的切入长度和刀具的切出长度算进去。

小结

本次《机械制造工艺学》课程设计的设计题目是支架的工艺规程设计。

通过本次课程设计，对支架有了一定的了解，同时对CAD软件、《机械制造工艺学》和《机械工程材料》等相关知识有所复习。这也是对结合课本知识解决实际问题能力的一次锻炼，同时也锻炼了自学能力和查阅资料的能力。感觉很深的是机械加工工艺的严谨性，每一个数据都比较严格并且有相应的规范与出处，每一个步骤都不是孤立的，需要有全局意识才能做好设计。经过这次设计，让我大概知道了机械零件是怎样生产出来的，也对自己的专业也有了更深的认识。

这一次的设计对我将来的工作会有不小的帮助，让我对将来的工作也有一定的了解，但是由于自己相关专业知识知贫乏以及是第一次做工艺设计，当中出现问题或者设计存在不足在所难免，希望老师给予批评和指正。

参考文献

【1】《机械制造工艺学》（第2版）王先逵主编 机械工业出版社

【2】《机械制图》  李绍珍 陈桂英主编  机械工业出版社

【3】《机械设计与制造工艺简明手册》（第2版）中国电力出版社

【4】《机械工程材料》（第3版） 沈莲主编 机械工业出版社

【5】《机械加工工艺手册》  机械工业出版社

【6】《实用机械加工工艺手册》 陈宏钧主编 机械工业出版社