机械制造工艺学

机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“连杆支座”零件的机械加工工艺规程（大批生产）院、系别机械工程学院班级机械设计制造及其自动化姓名钟俊杰秦旭学号指导老师湖南工业大学2011年月日i目录机械制造工艺学课程设计任务书……………..…………………………..….…Ⅰ序言………………………………………..…………………….……..………...11零件分析…….………………………………………………………………….....21.1零件的生产类型及生产纲领…….…………………………………..........…21.2零件的作用…….………………………………………………………..…21.3零件的工艺分析….………………………………………………..………..22铸造工艺方案设计…….…………………………………………………….…...32.1确定毛坯的成形方法…………………………………………………...……32.2确定铸造工艺方案………………………………………………...…………32.3确定工艺参数………………………………………………………...………33机械加工工艺规程设计…………………………………………………………63.1基面的选择………….……………………………………………..…………63.2确定机械加工序尺寸及基本工时…….…………………………..…………94夹具选用……….………….……………………………………………….…….295总结………………………..…………………………………………………..…30参考文献…………………………………………………………...…………….…31I机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：设计“连杆支座”零件的机械加工工艺规程（大批生产）设计要求：1、未注明铸造圆角R32、锐边倒钝3、材料：HT150设计内容：1.熟悉零件图2.绘制零件图（1张）3.绘制毛坯图（1张）4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（17张）6.课程设计说明书（1份）2012年5月28日2第一节零件分析1.1零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于连杆支座轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。对于生产类型为大批生产的产品有以下要求和特点：1）毛坯的制作方法及加工余量：部分铸件用金属模造型，部分锻件用模锻。毛坯精度及加工余量中等。2）机床设备及其布置：部分通用机床、数控机床及高效机床。按工作类别分工段排列。3）工艺装备：广泛采用夹具，部分靠找正装夹达到精度要求，较多采用专用刀具和量具。4）工人技术水平：需要技术比较熟练的工人。5）工艺文件：有工程过程卡，关键零件要工序卡，数控加工工序要有详细的工序卡和程序单等文件。6）生产率中，成本中。1.2零件的作用题目所给的零件是连杆支座。它的主要作用是用来连接、支撑、固定作用。要求零件的配合要符合精度和位置要求。1.3零件的工艺分析由老师所给的零件图可得知，该零件的材料为HT15—33。根据资料可得HT15-33是老牌号，HT是“灰铁”的拼音字首，15是抗拉强度，33是抗弯强度，现在新牌号为HT150，表示抗拉强度是150MPa，硬度为HB163~229。根据所学的《机械工程材料》可知该材料具有良好的铸造性能，工艺简单，铸造应力小，不用人工时效处理，减震性优良，并有一定的机械强度，适用于承受中等应力中工作的零件。3从零件图上可以看出，设计者对产品有以下要求：1、支座孔Φ45和与此相通的Φ16的孔、以及连杆上的通孔Φ12、连杆阶梯轴Φ32具有公差要求2、连杆支座左端面A面和上端面G面以及下端面M面、Φ16的孔端面N面以及其内孔O面、M12螺纹孔端面J面、连杆阶梯轴表面C面及端面E面、连杆上的通孔Φ12的内孔D、支座孔Φ45的内孔F具有表面粗糙度要求3、支座中心线与支座底M面的垂直度误差为0.01mm，连杆阶梯轴中心线与支座底M面的平行度误差为0.01mm。由以上分析可知，可以先粗加工支座底面M面，然后以此作为基准加工其他需要加工的孔和表面，并且保证位置精度要求。根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此连杆支座零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。（温馨提示：上述的各个字母的含义请查阅）对连杆支座零件图进行工艺审核后，可知该零件视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。4第二节铸造工艺方案设计2.1确定毛坯的成形方法根据机械制造工艺学课程设计任务书的要求可知，该连杆支座零件的生产纲领为批生产。而大批生产的零件具有毛坯精度及加工余量中等的特点。为提高生产效率、保证加工精度，另外根据工艺性原则，适应性原则，生产条件兼顾原则，经济性原则确定毛坯的成形方法。由于材料是灰口铸铁，所以不能采用锻压和冲压的成形方法，还应避免焊接成形的方法。又由尺寸中等，加工余量中等以及切削加工等要求，结合生产成本方面考虑，最终选择铸造成形的方法。结合生产条件方面考虑，选择了铸造中最为广泛的砂型铸造成型方法。查《机械制造工艺学课程设计指导书》第115页表5-2,选用铸件为砂型铸造机器造型和壳型尺寸公差等级为CT=10。2.2确定铸造工艺方案2.2.1铸造方法和造型的选择已知，该零件为铸件，生产纲领为大批量生产，根据《金属工艺学》可知该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件，该零件存在很多的内应力（降低铸件强度，而且使铸件发生翘曲、变形，甚至开裂），为了保证铸件的质量，在铸造后需安排人工进行消除应力退火（人工时效）。在时效处理后，要对铸件进行涂料，以免铸件表面被破坏。2.3确定铸造工艺参数2.3.1加工余量的确定根据《实用机械零件工艺性手册》P190表3-10成批和大批量生产的尺寸公差等级查得该铸造尺寸公差等级为CT8~10。表2.2-4可以确定各表面的加工余量如下表所示：5表2-1毛坯图的基本尺寸及加工余量加工表面代号基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明端面A面154108mm单侧加工外圆面C面32105mm双侧加工端面E面94105.5mm单侧加工端面G面80105.5mm单侧加工内孔F45105mm孔降一级双侧加工J面154108mm单侧加工端面A面84105.5mm单侧加工端面N面44105mm单侧加工图3-1连杆支座各表面标注62.3.2模斜度的确定零件总体长度小于200mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。2.3.3收缩率的确定通常，HT150钢的收缩率为1.3%～2%，在本设计中铸件取2%的收缩率2.3.4不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于Φ25mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。2.3.5铸造圆角的确定为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R=2mm～4mm圆滑过渡。7第三节机械加工工艺规程设计3.1基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证和提高，同时，生产率也得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行，并且给企业带来巨大损失。3.1.1粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。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作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准）根据这个基准选择原则和在设计过程中所考虑的要求，选择零件的重要面或重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，同时，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以Φ60外圆面作为粗基准。3.1.2精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在装夹连杆支座时，连杆支座的下端面既是定位基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则。孔的加工及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便。3.1.3制订工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：8方案一：工序I铣Φ100端面A面；工序II倒角1X45°工序III铣Φ60端面G面；工序IV镗Φ45孔（不到尺寸）工序V精镗Φ45孔，倒角1X45°；工序VI粗车Φ32外圆面C面；工序VII半精车Φ32外圆面C面；工序VIII粗磨Φ32外圆面C面；工序IX精磨Φ32外圆面C面；工序X钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；工序XI铣Φ32端面M面工序XII铣Φ48端面E面工序XIII倒角1X45°工序XIV铣20X20端面J面工序XV钻M12螺纹底孔Φ10工序XVI攻螺纹M12工序XVII粗铣Φ28端面N面工序XVIII半精铣Φ28端面N面工序XIX精铣Φ28端面N面工序XX钻、扩、铰Φ16孔工序XXI检查方案二：工序I铣Φ100端面A面工序II钻、扩、铰Φ45孔至图样尺寸；工序III钻、扩、铰Φ16孔工序IV铣Φ60端面G面工序V倒角两个1X45°9工序VI钻M12螺纹底孔Φ10工序VII攻螺纹M12工序VIII粗铣Φ28端面N面工序IX半精铣Φ28端面N面工序X精铣Φ28端面N面工序XI铣Φ48端面E面工序XII铣Φ32端面M面工序XIII粗车Φ32外圆面C面；工序XIV半精车Φ32外圆面C面；工序XV粗磨Φ32外圆面C面；工序XVI精磨Φ32外圆面C面；工序XVII钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；工序XVIII倒角1X45°工序XIX检查3.1.4工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工M面，再以M面为精基准加工Φ45内孔，以及Φ32外圆面，这样能同时保证所要求的垂直度及平行度要求；方案二对Φ45的内孔采用钻扩铰方法，并同时钻扩铰Φ12孔，减少装夹次数。两工艺方案大体遵循了工艺路线拟订的一般原则，大致看来还是合理的。通过仔细考虑零件的技术要求以及加工手段的优化之后，仍有某些工序存在一些问题，还值得进一步讨论。图样规定：Φ45要与底面A面垂直，垂直度公差为0.01mm，Φ32外圆面与底面平行度要求，公差为0.01mm，因此加工Φ45孔与Φ32外圆面应该以A面为基准，这样能保证设计基准与加工基准的重合。另外Φ45粗糙度要求较高，可以通过钻扩铰完成也可以用粗镗-半粗镗-精镗来完成，为了减少工艺路线和装夹次数，可以使用钻扩铰来加工更好。综合以上几点，以及方案一方案二，整理修改后的工艺路线如下：工序I铣Φ100端面A面及倒角1X45°；以Φ60外圆面S面为定位基准，采用X51立式铣床工序II铣Φ60端面G面；Φ100端面A面为定位基准，采用X51立式铣床10工序III钻扩铰Φ45孔至图样尺寸；Φ100端面A面为定位基准，采用Z5150A立式钻床工序IV粗车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1工序V车Φ32端面M面，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1工序VI车Φ48端面E面并倒角1X45°，Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1工序VII半精车Φ32外圆面C面；Φ100端面A面及Φ45孔为定位基准，选用C620-1工序VIII粗磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用外圆磨床M135工序IX精磨Φ32外圆面C面；Φ100端面A面，选用外圆磨床M135工序X钻、扩、铰Φ12孔至图样尺寸；Φ100端面A面及外圆面C面为定位基准，采用Z5150A立式钻床；工序XI铣20X20端面J面，Φ45孔为定位