自行车右曲柄(课程设计)

1机械制造工艺学课程设计设计说明书自行车右曲柄工艺规程设计起止日期：年月日至年月日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)2《机械制造工艺学课程设计》任务书一、课程概述课程名称:机械制造工艺学课程编号：总学时数:一周学分:1课程类别:专业课课程要求:必修授课专业:机械设计制造与自动化专业先修课程:机械制图、机械设计、互换性与技术测量、机械制造工艺学等二、本课程的目的和任务本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程、进行了生产实习之后的一个综合性和实践性很强的教学环节，学生通过课程设计，能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。三、课程设计的基本内容（一）对零件（中等复杂程度）进行工艺分析，画零件图。（二）选择毛坯的制造方式。（三）制订零件的机械加工工艺规程1．选择加工方案，制订工艺路线；2．选择定位基准；3．选择各工序所用的机床设备和工艺装备（刀具、夹具、量具等）；4．确定加工余量及工序间尺寸和公差；5．确定切削用量（四）填写工艺文件1．填写机械加工工艺卡片；2．填写机械加工工序卡片。（五）编写设计说明书。四、课程设计的基本要求（一）通过本课程设计，应使学生在以下几方面得到锻炼：1．能运用机械制造工艺学课程中的基本理论和生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2.学会使用手册及图标资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称及用途，做到熟练运用。（二）在规定时间内应完成以下任务：1．机械加工工艺卡片一张；2．机械加工工序卡片一套；33．设计说明书一份。五、学时分配建议本课程设计一周时间集中安排，对各步工作不作统一规定，建议指导教师按以下进度进行辅导：课程设计内容时间熟悉课题、查阅资料1天零件分析，画零件图1天制订零件加工工艺规程2天填写工艺文件1.5天编写设计说明书1.5天合计7天六、其它说明1、设计题目根据老师所给题目保证三周时间内工作量饱满。3、人员分组及分工每班安排老师要求分组进行。每组中每个学生应当完成教师指定的内容。4、设计说明书要求设计说明书用统一纸张书写。内容包括设计任务书，零件的分析，加工工艺规程设计，等。建议编写顺序如下：（1）设计说明书封面（2）设计任务书（3）目录（4）零件的分析（5）加工工艺规程设计（6）小结5、鼓励学生利用计算机进行辅助设计。4目录第一章零件分析....................................1一、零件的作用.......................................1二、零件的工艺分析...................................1第二章确定毛胚类型绘制毛胚简图....................2一、零件的生产类型...................................2二、确定毛坯.........................................2三、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.................2四、绘制曲柄锻造毛坯简图.............................3第三章确定毛胚类型绘制毛胚简图.....错误!未定义书签。一、定位基准的选择...................................4二、拟定工艺路线.....................................5三、加工设备及工艺装备的选用.........................8四、加工余量、工序尺寸和公差的确定...................9五、切屑用量的计算..................................10六、时间定额的计算...................错误!未定义书签。第四章总结.......................................18第五章参考文献...................................191一.零件分析1.1零件的作用题目所给定的零件是自行车右曲柄，其主要作用是与链柄和脚踏板配合使用，在配合链柄使用时，通过Φ17连接轴和孔Φ9用销穿过，已达到曲柄和链柄的配合是有；曲柄通过M14×1.25来连接脚踏板，以保证曲柄对脚踏板力的传动，使链柄转动起来。从而达到链柄带动链条，链条通过飞轮让后轮转动起来，达到自行车前进的目的。1.2零件的工艺分析由曲柄零件可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度、韧度，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该自行车曲柄形状特殊、结构简单，与传统的曲柄差异不大，属于典型的曲柄类零件。曲柄大端要与轴类零件配合，小端要与螺纹类零件配合，小孔要与一颗销配合，对于孔轴配合、螺纹中间的配合、销与孔之间的配合，都需要一定的加工精度，如果配合好，曲柄在工作时比较省力，各个零件之间密切配合，可以提高曲柄的工作效率，也可以增加曲柄的工作寿命。所以在加工时如果精度达不到要求对于整体的配合协作工作具有很大的损害作用。工作时曲柄两端需要承受一定的周期性扭矩和一定的冲击载荷，为了增加它的耐磨性和抗冲击的刚度，我们要求对毛坯采用高频淬火处理；为保证曲柄大端孔在与支撑架轴配合时严谨性对其轴孔相对于K面的垂直度要求为0.10mm，其自身的上表面的平面度要求为0.08mm。小端螺纹与自行车上的踩板配合，对于配合的要求与大端相一致，其螺纹孔相对于k面的垂直度要求为0.10mm，自身上表面的平面度要求也为0.08mm。其余表面加工精度较低，不需要高精度的加工机床，通过精锻就能达到加工精度要求，而主要工作表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较为经济的加工方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。2该零件的主要工作表面为两端孔Φ16mm与Φ0.0909mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3确定零件的生产类型以设计题目以及生产实际可知：产品的的年产量为8000件/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别为3%和0.5%，零件年产量为N=8000台/年1件/台（1+3%）(1+0.5%)=8281.2件/年“机械加工零件生产分类”知，自行车右曲柄为轻型零件。查表2.3可知，右曲柄的生产类型为大批量生产。二.确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1零件的生产类型：大批量生产2.2选择毛坯由于该曲柄在工作工程中要承受一定的载荷冲击，为增强曲柄的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。由于零件生产类型为大批量生产，零件较为复杂，而锻造生产成本低，成形性高，力学性能好，故宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯材料为45钢。2.3确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1.锻件的公差等级由曲柄的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度。2.锻件材质系数3该曲柄的材料为45钢，其碳的质量分数小于0.65%，故该锻件的材质系数属M1级。3.锻件分模线形状根据该曲柄件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。4.零件表面粗糙度由零件图可知，该曲柄各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。根据上述诸因素，由表2.10确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量见表2.1。表2.1曲柄机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差mm加工表面零件尺寸机械加工余量毛胚公差毛胚尺寸曲柄上下面加工11.50.51—1.5（取1.5）1.70.81.51.70.814.5曲柄内孔Φ9Φ0.09091—1.5（取1）0.81.71Φ0.81.77曲柄内孔Φ16Φ0.070161—1.5（取1.）0.81.71Φ0.81.714曲柄内孔Φ14M14×1.251—1.5（取1.）0.81.71Φ0.81.712曲柄外圆Φ23Φ0.070.28231—1.5（取1.5）1.70.81.5Φ1.70.8262.4绘制曲柄锻造毛坯简图由表2.1所得结果，绘制毛坯简图如图2.10所示。4三.工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后在确定粗基准。1.精基准的选择平面K是加工有台阶平面的设计基准曲柄的两个侧面是曲柄上台阶平面在垂直方向上的设计基准，所以在加工台阶平面时选用K平面曲柄的右侧面作为精基准定位，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的相对侧面侧面的垂直度以及相对于K平面的平行度。而且在加工时装夹是在曲柄两端的侧面，不会因为装夹变形而导致工件作废。钻两个空也是同样以K面和曲柄的右侧面作为精基准，同样也起到了设计基准和工艺基准重合的效果，但是保证其对K的垂直度和对两个侧面的平行度。方便装夹又能保证精度。2.粗基准的选择选择曲柄大端的外圆面和曲柄左侧面作为粗基准。采用曲柄大端的外圆面作5为粗基准可以保证空的壁厚的均匀程度和相对于外圆的平行度，采用曲柄的左端面作为粗基准进行加工，可以保证上平面相对于侧面的垂直度和内孔加工后相对于侧面的平行度。3.2拟定工艺路线工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分加工阶段、决定工序的集中于分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟定工艺路线是制定工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1.表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙度，确定曲柄零件各表面的加工方法，如下表：曲柄零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差/mm尺寸精度等级表面粗糙度/µm加工方案备注曲柄底面30IT9Ra6.3粗铣——半精铣四周的表面18IT9Ra6.3粗铣——半精铣上表面台阶Φ0.070.2523IT9Ra6.3粗铣——半精铣钻孔Φ9Φ0.0909IT9Ra6.3钻——粗铰钻孔Φ16Φ16IT10Ra12.5钻——粗铰6攻M14×1.25内螺纹M14×1.25钻——攻M14×1.252.加工阶段的划分该曲柄加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面和精度要求；然后粗铣曲柄底面、上表面和四周表面，在钻孔Φ9、Φ17、Φ14，在攻螺纹M14×1.25.在半精铣加工阶段，完成表面的精铣加工和孔Φ9、Φ17的钻铰加工。3.采用工序集中原则因为Φ17和Φ9要保持较高的垂直度，Φ17和M×1.25要保持较高的平行度，故他们的加工宜采用工序集中原则，即分别再一次装夹下将面或孔加工出来，以保证其位置精度。4.加工顺序的确定（1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准曲柄的底面；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——曲柄底面，后加工上表面和四周表面；遵循“先面后孔”原则，先铣曲柄表面，在加工曲柄孔Φ17、Φ9和钻螺纹M14×1.25。由此初次拟曲柄机械加工工序安排，见表：曲柄机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明10粗铣底面先基准后其他20粗铣四周表面先基准后其他、先主后次30粗铣上表面台阶先面后孔、先主后次40钻、铰Φ9mm孔先面后孔50钻、铰Φ16mm孔先面后孔760钻孔Φ14mm孔先面后孔70攻M14×1.25内螺纹（2）热处理工序模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241～285HBS,并进行酸洗、喷丸处理。（3）辅助工序粗加工曲柄热处理后，应安排校