机械制造技术课程设计-箱体加工工艺规程设计

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1、 目 录1绪 论22 零件的分析42.1零件的作用42.2 零件的工艺分析53工艺规程设计53.1确定毛坯的制造形式53.2基面的选择63.3基准的选择63.3.1粗基准的选择63.3.2精基准的选择73.4制订工艺路线74箱体工艺过程74.1 工艺方案制定74.2工艺方案的比较与分析94.3本章小结105确定切削和用量及基本工时11结论20参考文献21全套图纸加扣 3346389411或30122505821绪 论机械制造的课程设计是大学学习生涯的最后一个环节，在整个教学过程中占据主导地位，显得尤为重要。在完成了大学期间所有基础课程、技术课程以及专业课程之后，进行了该次课程设计，使我们接触到

2、了有关工程师的基础实践，这是在毕业之前对所学各个课程的一次深入性的、综合性的全面回顾，也是一次将所学的理论知识应用到实际训练中，因此，本次设计它在大学四年的学习生活中占据着重要的位置。就我自己来说，我希望通过本次课程设计能使我提前了解一下有关自己未来所要从事的工作，提高自己分析问题、解决问题的实践能力，为以后参加祖国的建设奠定扎实的基础。由于自身能力的限制，在本次设计中仍存在不少缺陷，希望各位老师给出指导建议。经过本次课程设计，有关下面所说的几个方面的能力都能得到锻炼：1.能够回顾复习所学的机械制造工艺以及夹具课程的基本理论，从中找到准确的定位以及夹紧方式，制定较为合理的加工方案等，从而能够确

3、保加工制件的品质、生产效率以及性价比；2.进一步锻炼画图能力以及空间想象力；3.能够综合应用所学的机械制造课程以及相关的专业课程的理论知识，比如工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等，再结合金工实习中所学到的实践知识，不仅能够独立地分析并解决机械加工过程中所遇到的问题，还能简单设计出中等复杂程度的制件的加工方案；4.根据待加工制件的技术要求，综合夹具设计的基本原以及设计方法，制定夹具的设计方案，设计出该夹具的外形结构，能够简单设计出加工品质好、省时省力、性价比高的专用夹具；5.大量查阅相关手册、标准、图表等参考资料，锻炼自身综合分析以及应用的能力，引导学生查知加工制

4、件的技术要求以及企业现有的加工装置，从而了解加工方法以及加工工序的先后顺序；6.加强机械制图、推导计算、设计外形构造以及编写技术性文件等的基础技能；7.培养自身仔细、耐心、科学分析研究、思考全面以及肯吃苦的好习惯；8.经过本次课程设计的全过程，学会了如何进行调查研究、如何收集中外有关的技术资料，能够熟练运用到所查得的参考资料；9.勇于创新，大胆实践，培养严谨的学术作风。在本次设计过程中，主要研究了下箱体的工作原理，首先制定出高效的、正确的加工方案，在此基础上再设计出较为合理的夹具，必须确保该夹具的加工精准度，简便了生产制造下箱体的工序，且能适应当今社会的需求。本次设计的关键难点在于怎么才能正确

5、安排加工工序的先后顺序，从而设计出较为合理的夹具，简化了下箱体的生产过程，提高了其生产效率。2 零件的分析2.1零件的作用箱体箱体和箱体是一个整体，它将有关零件（轴、套、齿轮）连接在一起，保证它们之间有正确的相对位置关系，使它们能按一定的传动关系协调的运动。因此，箱体的加工质量对机械精度、性能和使用寿命都有直接关系。2.2 零件的工艺分析箱体结构较复杂、加工面多、技术要求高、机械加工的劳动量大。因此箱体结构工艺性对保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本有重要意义。箱体几个加工表面它们之间有一定的位置要求，现分述如下：尺寸72两平面要保证一定的平行度要求平行度公差为0.05mm。箱体底面与侧端

6、面都有一定的垂直度要求垂直度公差为0.05mm。钻左右端G3/8孔与底平面有一定的角度要求度公差为0.05mm；且有一定的位置要求。 3工艺规程设计 3.1确定毛坯的制造形式箱体零件材料为HT200，考虑到零件的材料是铸铁，形状比较复杂，所以选用砂型铸造。3.2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，基面的选择是正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件报废，使生产无法正常进行。3.3基准的选择3.3.1粗基准的选择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

7、，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为粗基准）。由于此零件的精度要求较高，每个面都需要加工，按照粗基准选择原则：以要求加工余量均匀的重要加工表面作为粗基准，所以选择该零件上的平面为粗基准。3.3.2精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当定位基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在加工2-100、镗结合面100孔时，用底面和底面孔16作为精基准，这样，符合“基准重合”的原则，可以避免定位误差。3.4制订工艺路线制订工艺路线的出发点，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生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用工夹具，并尽

8、量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应考虑选择经济效果，以便使生产成本尽量下降。4箱体工艺过程4.1 工艺方案制定零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。根据箱体零件为中批生产，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。先确定工艺路线如下：方

9、案一工序号工序名称工 序 内 容10铸铸造成型20热处理去应力时效处理30钻钻14.7孔10孔及车M26螺纹，保证尺寸及粗糙度3.2要求40铣铣安装平面，保证尺寸94.6及粗糙度3.2要求50钻钻14.7孔10孔及车M26螺纹，保证尺寸及粗糙度3.2要求60钻钻底平面412孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求70钻钻安装面412.2孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求80铣铣底平面，保证尺寸54.8及粗糙度3.2要求90铣铣小端平面，保证尺寸91.6及粗糙度3.2要求100钳去毛刺、清洗110检总检入库方案二工序号工序名称工 序 内 容10铸铸造成型20热处理去应力时效处理30铣铣底平面，保证尺寸54

10、.8及粗糙度3.2要求40铣铣安装平面，保证尺寸94.6及粗糙度3.2要求50铣铣小端平面，保证尺寸91.6及粗糙度3.2要求60钻钻底平面412孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求70钻钻安装面412.2孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求80镗镗 37.5孔及车M26螺纹孔，保证尺寸及粗糙度3.2要求90钻钻14.7孔10孔及车M26螺纹，保证尺寸及粗糙度3.2要求100钳去毛刺、清洗110检总检入库4.2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，面和孔加工顺序比较混乱；方案二则与一有所不同，采用先面后孔的原则，先加工面再以面为基准加工孔；两者比较可以看出，第二方案比第一方案合理，

11、位置精度也较易保证，定位及夹紧等都比较方便；但方案二也有不合适的地方，面可以一起加工减少装夹次数及夹具设计，因此可以合为一道工序，从上述分析可知，采用方案二比较合理。4.3本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。21 5确定切削和用量及基本工时工序：铣底平面，保证尺寸54.8及粗糙度3.2要求。加工材料HT200，200H

12、BS铸件加工要求用标准锥齿圆柱铣刀粗铣，加工余量h=3,用乳化液冷却。机床X62W 1.选择刀具1)铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，切削用量简明手册表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae5mm时，直径为d080mm,ap70mm. (由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度为138,所以分两次铣削)由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6(表3.9)；(2)铣刀几何形状（表3.2）：ra=15,a0=12。2选择切削用量(1)决定铣削宽度ae,由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则ae=h=3mm.(2)决定每齿进给量

13、fz 根据铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。根据表3.3,fz=0.200.30mm/z,现取Fz=0.30mm/z(3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.6mm,镶齿铣刀(do=80mm),刀具寿命T180min,(表3.8)；(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vr 切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap= 41130mm,ae=3mm,fz0.20.3mm时,vc=18m/min ,nt=72r/min vri=91mm/min。各修正系数为：kmv=kmn=kmvf

14、=1.0 Kbv=kbn=kvb=0.80.85，取0.8故：vc=vikv=181.00.814.4m/minn=nikn=721.00.857.6r/minvi=vrikv=911.00.872.8mm/min根据X62W机床说明书，选择nc=60r/min,vfc=75mm/min 因此，切削速度和每齿进给量为：vc=d0nc/1000=3.148060100015m/minfxc=vfc/ncz=75/(606)mm/z=0.21mm/z(5)检验机床功率根据表3.28,当,ap=41130mm,ae=3mm,fz0.20.3mm时,vi=18m/min ,nt=72r/min vri

15、=91mm/min时，Pct=1.1kw.切削功率的修正系数kmpo=1.故实际的切削功率为：Pcc=pct=1.1kw根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为：Pcm7.50.75kw=5.63kw故pccpcm,因此所决定的切削用量可以采用，即ae=3mm,uf=91mm/min, nt=72r/min, vc=18m/min,fa=0.3mm/z。3.计算基本工时 tm=L/vtvt:切削速度 L:切削总长度 tm:切削时间式中，L=l+y+,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+17mm,则L=(138+17)mm=155故： tm=155/75=2.06min由于铣

16、削深度较大，一次铣销不能铣削所有的，所以得分两次铣削，即基本工时为：tm=2.0624.12min工序：铣安装平面，保证尺寸94.6及粗糙度3.2要求1.选择刀具1)铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，切削用量简明手册表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae5mm时，直径为d080mm,ap70mm. (由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度为138,所以分两次铣削)由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6(表3.9)；2)铣刀几何形状（表3.2）：ra=15,a0=12。2选择切削用量(1)决定铣削宽度ae,由于加工余量不大

17、，帮可在一次走刀内切完，则ae=h=1mm.(2)决定每齿进给量fz 根据X62W型铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。根据表3.3,fz=0.100.15mm/z,现取Fz=0.10mm/z（由于是精铣，故选择细齿铣刀）(3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.25mm,镶齿铣刀(do=80mm),刀具寿命T180min,(表3.8)；(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vr 切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap= 41130mm,ae=1mm,fz0.10.15mm时,v

18、c=26m/min ,nt=102r/min vri=46mm/min。各修正系数为：kmv=kmn=kmvf=1.0，Kbv=kbn=kvb=0.80.85，取0.8故：vc=vikv=261.00.820.8m/min n=nikn=1021.00.881.6r/min vi=vrikv=461.00.836.8mm/min根据X62W机床说明书，选择nc=95r/min,vfc=37.5mm/min因此，切削速度和每齿进给量为：vc=d0nc/1000=3.14809510023.86m/minfxc=vfc/ncz=37.5/(956)mm/z=0.07mm/z3.计算基本工时 Tm=

19、L/vt式中，L=l+y+,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+17mm,则L=(138+17)mm=155故： tm=155/37.5=4.12min由于铣削深度较大，一次铣削不能完成，所以得分两次铣削，即基本工时为：tm=4.1228.24min工序铣小端平面，保证尺寸91.6及粗糙度3.2要求从所给出的条件可以知道：减速器箱体待加工件的材料指定HT200，毛胚可以铸件生产。使用62形式的铣床来对工件进行加工。根据查阅的资料7里面的表31.36选择硬质合金的材料制造的铣刀， ，选择，为粗型齿状的铣刀。加工时的切削的余量为： 深度切削制造：每一个齿的吃刀量：根据查阅的资料3里面

20、的表2.4.71，使用制造时后的速度：根据查阅的资料7 里面的表32.23，使用。铣床主轴加工减速器箱体时时的转动速度： 根据公式（3.1）公式中 加工时的速度； 铣刀的直径。根据公式2.5铣床主轴加工减速器箱体时的转动的速度：根据查阅资料书中的4里面的表3.1.75 故加工时的的速度实际得：制造过程中的走刀量： 制造时每分钟的走刀量： ：根据查阅资料书中的7 里面的表2.3.81,工序：钻底平面412孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求 材料：HT200工艺要求：孔径d=12,孔深：通孔。机床：选用Z4020钻床加工选择钻头选择高速钢麻花钻头，其直径d0=16钻关几何形状为：（表2.1及表2.2

21、）,双锥修磨横刃2（）9150。4535,0=715,=2432，bg=5.5,b=3,l=6,l1=2, 加工材料越硬，应取最大值，0则取较小值，为一定值。选择切削用量(1)，决定进给量f1)按加工工艺决定进给量，根据表2.7,当加工要求为H12H13精度，铸件的强度为200HBS，d0=104mm时，f=0.70.86mm/r由于l/d341041.7,故应乘以修正系数kiv=0.95,则 f=(0.70.86)0.95mm/r0.6650.817m/r (2) 按钻头强度决定进给量，根据表2.8,当HBS=169218，d0=20mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r(3) 按机

22、床进给机构强度决定进给量，根据表2.9,当HBS210,d0 20.5,机床进给机构的轴向力为6960N，进给量为0.41mm/r（Z4020钻床允许的轴向力为8830N，见表2.36）从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为0.6650.817mm/r，根据Z4020钻床说明书，选择：f=0.81mm/r.由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿进钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。机床进给强度也可以根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当f=0.81mm/r，d021mm时，轴向力Ff=8740,轴向力的修

23、正系数为1.0,故Ff=8740N.根据Z4020钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为：Fmax=2.8KN,由于FfFmax,故f=0.81mm/r可用。决定钻头磨钝标准及寿命。由表2.12,当d0=38mm时，钻头后刀面最大磨损量取0.8,寿命T=60min.决定切削速度由于2.15铸铁硬度200217HBS,进给量0.81mm/r，切削速度为vc=14m/min.切削速度的修正系数为：Ktv=1.0,kcv=1.0,kfv=0.85,k0v=1.0,故V=vi*kv=141.01.01.00.8511.9m/minn=1000V/(3.14*d0)=100011.9/(3.14

24、20)r/min=189.49r/min 根据Z4020钻床说明书，可考虑195r/min,这时: V=n*3.14*d0/1000=1953.1420/1000=12.25m/min检验机床扭矩及功率根据表2.20,当f1.0,d0=20，扭矩Mc=109.4N.m.扭矩的修正系数为1.0,故Mc109.4N.m根据Z4020钻床说明书，当n0=195r/min,扭矩为Mm=195.2N.m根据表2.23,当灰铸铁硬度为170213HBS时，钻头直径d0=20主电动机功率Pe=2.8kw,机床功率为：0.81根据Z4020钻床说明书，Pc=2.80.812.268kw由于McMm,PcPe,

25、故选择的切削用量可用。即：F=0.81mm/r ,n=nc=125r/mm,vc=14mm/min计算基本工时：Tm=l/nf式中：L=l+y+.l=34,入切量与超切量由2.29查出y+=10,故：tm=(34+10)/(1250.81)=0.44min倒角C2查手册=m/min，=mm/r 那么=(1000150)/(5)=995.2r/mm对于Z4020钻床 ，查出，=mm/r 求出实际的切削速度等于 =150.7m/min切削的工时长短：切入的长度，切出的长度，加工的长度，接着算出=（2.0+3+30）/（0.251000）=0.140min工序：镗 37.5孔及车M26螺纹孔，保证尺

26、寸及粗糙度3.2要求机床：卧式镗床6140刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min工序 钻14.7孔10孔及车M26螺纹，保证尺寸及粗糙度3.2要求机床：6140车床刀具：钻头钻14.7孔10孔切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切

27、削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86minin 查手册，选切削速度 ，=mm/r那么算出=(100022)/(8)=836.0r/mm我们会用Z4020钻床 ，从金属机械加工手册里查出，=mm/r 求出实际情况下切削的速度等于=20.1m/min切削的工时长短：切入的长度，切出的长度，加工的长度，接着算出=（0.6+3+16）/（0.25800）=0.098min算出一共花

28、费的工时： 车M26螺纹 按机床选取 基本工时：工序钻安装面412.2孔，保证尺寸及粗糙度12.5要求机床：Z4020钻床,钻至12.2进给量：由于,因此进给量切削速度：按照参考书籍5附表2.1.102，选择根据公式2.4钻床主轴的转动速度：，取钻头回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 次数为1机动时间：按照参考书籍5附表2.3.41能够知道钻孔的辅助的时间结论通过这次课程设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。课程设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题

29、，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，课程设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、钻等工序。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在设计过程中计算了刀具的切削力、夹具的夹紧力等，最后再通过autoCAD进行零件图和装配图的绘制。整个设计过程将我以前学过

30、的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，巩固了所学知识，提高了我的学习能力。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。但是也有存在一些不足之处：（1）对工艺规程相关知识了解欠缺，许多知识学习不到位；（2）在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。参考文献参考文献吴宗泽主编.机械设计课程设计手册M.第二版.北京.高等教育出版社.1999.6李先民主编.机械工程材料M.重庆大学出版社.1997.12东北重型机械学院编.机床夹具设计手册M.上海科学技术出版社.1988.4 艾兴主编.切削用量简明手册M.第三版. 浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册M.第二版.机械工业出版社.1995.12张耀宸主编.机械加工工艺设计实用手册M.航空工业出版社.1993年.赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书M.第二版.1994.10