说明书-销杆零件的数控加工工艺设计

销杆零件的数控加工工艺设计摘要 随着数控技术的不断发展和应用领域的日益扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。由于效率、质量是先进制造技术的主体，高速、高精地加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，并且能缩短生产周期和提高市场竞争能力。本次设计涵盖了我所学机械制造工艺学及机床夹具设计、铣削加工实训、公差与配合与测量等专业内容知识，本文是对销杆的加工工艺设计。主要内容是确定毛坯，拟定销杆的加工路线，通过查表或计算得出各道工序的基本尺寸、加工余量、公差及粗糙度，等工艺要素的确定。关键词：数控技术、制造技术I 目录摘要II第一章 ： 零件分析41.1 零件的作用41.2计算生产纲领，确定生产类型41.3 零件图的工艺性分析和图纸审查51.31零件图51.32 零件图分析与审查5第二章 ：工艺规程设计6 2.1 零件毛坯的选择6 2.2基准的选择72.21精基准的选择72.22粗基准的选择82.23销杆零件粗基准与精基准的确定8 2.3表面加工方法的选择8 2.4确定工艺路线9 2.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定10 2.6加工设备的选择12 2.7切削用量选用及工时的计算132.71、粗车4.5外圆132.72、精车4.5外圆132.73、粗铣1.6mm槽142.74、精车20外圆142.75、钻1.5 孔142.76、铰1.5 孔142.8时间定额的计算152.81工序3：粗车4.5外圆152.82工序3：精车4.5外圆162.83工序4：粗铣1.6mm槽172.84工序4：精铣1.6mm槽18结束语20致 谢21参考文献2221第1章 ： 零件分析1.1 零件的作用 销杆的作用就是限制物品的自由运动度。 定位销应用最为广泛。包括冲压模具，注塑模具等等。他们的精密度都要求的特别高，而如果是仅仅靠螺栓来固定模板的话肯定是不行，所以只有借助定位销来达到定位的目的，或是防止安装位置、方向的错误等等。在一些机械运动的设备中都有一定的应用，主要用于基于二维空间的位置确定。1.2计算生产纲领，确定生产类型 生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划。计划期常为一年，所以生产纲领常称为年产量。计划期通常为1年，所以生产纲领也通常称为年生产纲领。生产纲领的公式:对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算：N=Qn（1+a%）（1+b%）式中：N零件的年产量（件/年）；Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a%该零件的备品率（备品百分率）；b%该零件的废品率（废品百分率）。根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。此零件年产量为6000件，经过计算为大批量生产。1.3 零件图的工艺性分析和图纸审查1.31零件图 图1-1 零件二维图1.32 零件图分析与审查该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间的关系准确；尺寸标注完整、清晰。（1）尺寸精度 销杆是轴类零件的主要表面，它不仅对轴的回转精度有影响，而且也影响着轴的工作状态，其中轴的轴承台阶精度要求较高，图纸中4.5h6属于IT6级加工精度较高，需要经过粗加工，精加工逐步达到，IT8级精度以下加工精度，在加工中精度相对来说比较容易保证，图纸中一些未标注公差的尺寸，如尺寸0.3、长度2mm、等未标注尺寸公差，在加工中可以按照GB/T1804-m中所规定的公差带进行加工。（2）表面粗糙度的要求 由于零件表面工作部位不同，可以对不同的工作表面，选择不同的表面粗糙度。零件整体的便面粗糙度要求较高,3处粗糙度要求Ra0.8，其余按照Ra3.2处理，Ra0.8粗糙度精度要求较高，在加工中需要使用精磨，从而满足零件对粗糙度的要求。 （3）形位公差要求 形位公差包括形状公差和位置公差。任何零件都是由点、线、面构成的，这些点、线、面称为要素。机械加工后零件的实际要素相对于理想要素总有误差，包括形状误差和位置误差。3） 其他技术要求零件图纸中经常会出现一些其他技术要求，例如零件图纸中说明了一下未注的倒角及圆角情况，还说明了未注尺寸公差按照GB/T1804-m执行，在安排加工工艺时务必注意保证此类技术参数。第二章 ：工艺规程设计2.1 零件毛坯的选择由题目要求得知工件材料为45号钢。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。（1）公差等级。由工件的功用及技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。（2）锻件重量已知机械加工后零件的重量为0.15kg由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.3kg。根据上诸因素，可确定毛坯的机械加工余量，所得结果如表3-2所示表 3-2 毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差 锻件质量形状复杂系数材质等级公差等级23.5kg普通级项目()机械加工余量()尺寸公差()总长321.02.5(取2.0)350.5外圆4.51.02.5(取1.5)60.5孔1.51.02.5(取1.5)无预留孔槽1.21.02.5(取1.2)无预留槽斜面2mm1.02.5(取2)无预留斜面.绘制毛坯零件简图，如下图 2.1 毛坯简图2.2基准的选择2.21精基准的选择在选择定位基准是一般都是先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。(1) 基准重合原则 (2) 基准统一原则 (3) 自为基准原则(4) 互为基准原则 (5) 便于装夹原则上述5项选择精基准的原则，有时不可能同时满足，用根据实际条件决定取舍。2.22粗基准的选择粗基准选择原则： 以不加工的表面作为粗基准；选择要求加工余量均匀的表面作为粗基准；选择余量最小的表面作为粗基准；选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准；粗基准应尽量避免重复使用。2.23销杆零件粗基准与精基准的确定销杆零件首先采用零件毛坯的外圆为粗基准，符合粗基准选择中：便于装夹和合理分配加工余量两规则，使用此粗基准加工出精基准，及毛坯外圆，后以毛坯外圆为精基准加工各加工面。2.3表面加工方法的选择很多零件都是由很多基础表面和一些特殊的表面组成的，每个表面都有着不同的精度和表面粗糙度，从而确定了各个表面的加工方法和加工方案，进而确定零件的加工内容。总的来说，如果想确定一个零件各个表面的加工方法必须要确定零件各表面的加工精度和表面粗糙度。下表是该零件的每个表面的加工方法总结：序号被加工表面经济精度等级表面粗糙度加工方法14.5外圆IT6-IT7Ra0.8粗车-半精车-精车-磨削2R1.4锥面IT6-IT7Ra0.8粗车-半精车-精车-磨削31.5销孔IT6-IT7Ra1.6钻孔-铰孔41.6销孔IT8-IT10Ra3.2钻孔-扩孔51.6槽IT10-IT111Ra3.2粗铣-精铣62mm斜面IT8-IT10Ra3.2粗铣-精铣7外圆倒角IT10-IT111Ra3.2粗车-精车2.4确定工艺路线制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。见附表工艺流程卡片机工序卡片.2.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。最小余量 Z min 是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量 Z max 是该工序余量的最大值。下面以图 3-75 所示的外圆为例来计算，其它各类表面的情况与此相类似。当尺寸 a 、 b 均为工序基本尺寸时，基本余量为 Z=a b 则最小余量 Z min=a min b max 而最大余量 Z max=a max b min 图 3-76 表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变动范围，其值为 T Z=Z max Z min=(a max a min)+(b max b min)=T a+T b 式中 T Z 本工序余量公差 (mm) ； T a 前工序的工序尺寸公差（ mm ）； T b 本工序的工序尺寸公差（ mm ）。 所以，余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和工序尺寸公差带的分布，一般采用“单向入体原则”。即对于被包面（轴类），基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为最大尺寸；对于包容面（孔类），基本尺寸为公差带下限，上偏差取正值，工序尺寸即为最小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。（二）加工总余量毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从某一表面切除的金属层总厚度，也等于该表面各工序余量之和。加工总余量也是个变动值，其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。如图 表示了内孔和外圆表面经多次加工时，加工总余量、工序余量与加工尺寸的分布图。 由已知条件得 = =根据式（3.3）计算的 =根据式（3.4）计算的 =根据式（3.5）计算的 =一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，因此，估算时的数值应该偏大。4.5外圆加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度粗车2IT105.512.5m 半精车0.5IT753.2m 精车0.3IT74.71.6m 磨削0.3IT64.50.8m 1.5销孔加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度钻孔1.2IT91.36.3m 铰孔0.3IT71.51.6m 1.6孔加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度钻孔1.4IT101.46.3m 扩孔0.2IT81.63.2m 1.6槽加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度粗铣1.4IT101.46.3m 精铣0.2IT81.63.2m 2.6加工设备的选择通过以上对零件的工艺分析，可知加工此零件需要的设备主要为车床及铣床，对于设备的型号的选择主要考虑一下几个方面：1) 机床的加工范围：例如机床的回转直径或者加工行程是否能够满足零件的机构需求。2) 机床的加工精度：所选择的机床的加工精度必须大于零件的加工精度，这样才能够保证零件加工的可靠性3) 机床的切削速度范围：主要体现在机床的主轴转速，一般来说较大的回转直径的设备，转速都比较低，而较小的回转直径的设备转速较高，从切削速度的角度来看，较大的设备是不适合加工较小尺寸的零件。4) 机床的切削功率：机床所提供的切削力必须保证零件的顺利加工，也就是说机床提供的切削力必须大于零件的切削抗力。5) 机床的刚性6) 机床的经济性:在满足上述条件的情况下，竟可能选择成本较低的设备，这样可以大大降低生产成本。根据上述各点，为此零件选择一台车床、加工中心，车床具体型号参数如下:项 目技术参数床身上最大件回转直径250 mm拖板上最大件直径160 mm最大工件长度10 / 800 mm主轴转速范围70-3000 rpm主轴通孔直径25 mm主轴内孔锥度MT6主轴外端锥体锥度D4刀架刀位数4车刀刀杆最大尺寸16x16尾座套筒内孔锥度MT3尾座套筒最大移动距离100mm主电机功率2.2kw车床外形尺寸（长宽高）1500/18508001680mm车床毛重840kg/1000kg2.7切削用量选用及工时的计算数控切削用量即切削参数包括主轴转速、铣削深度与宽度、进给量、行距、残留高度、层高等。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。切削用量是加工过程中重要的组成部分，合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。2.71、粗车4.5外圆 已知毛坯被加工长度为32 mm，确定进给量f：根据工艺手册），确定粗车f=0.1mm/r切削速度：参考有关手册，确定V=100m/min 当nw=7077r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=0.17077=707(mm/min).2.72、精车4.5外圆 已知毛坯被加工长度为32mm，最大加工余量为Zmax=0.3mm,可一次切削，切削深度ap=0.3mm确定进给量f：根据工艺手册），确定精车f=0.08mm/r切削速度， 参考有关手册，确定V=150m/min当nw=10615r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=0.0810615=850(mm/min)2.73、粗铣1.6mm槽 已知毛坯被加工长度为6 mm，确定进给量f：根据工艺手册），确定粗铣f=0.05mm/r切削速度：参考有关手册，确定V=25m/min，使用1.5mm立铣刀，铣刀齿数为2齿。 当nw=5307r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=20.055307=159.2(mm/min). 2.74、精车20外圆 已知毛坯被加工长度为43 mm，确定进给量f：根据工艺手册），确定粗铣f=0.05mm/r切削速度：参考有关手册，确定V=50m/min，使用1.5mm立铣刀，铣刀齿数为2齿， 参考有关手册，确定V=50m/min当nw=10615r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=0.110615=1061.5(mm/min) 2.75、钻1.5 孔 已知毛坯被加工长度为6mm，确定进给量f：根据工艺手册），确定粗车f=0.01mm/r切削速度：参考有关手册，确定V=20m/min 当nw=4246r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=0.014246=42.46mm/min). 2.76、铰1.5 孔 已知毛坯被加工长度为6mm，最大加工余量为Zmax=0.3mm,可一次切削，切削深度ap=0.3mm确定进给量f：根据工艺手册），确定f=0.01mm/r切削速度， 参考有关手册，确定V=6m/min当nw=1273r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fn=0.011273=127.3(mm/min):2.8时间定额的计算目前工时定额主要是按经过生产实践验证积累起来的统计资料来确定（参阅有关手册），随着工艺过程的不断改进，也需要相应地修订工时定额。对于流水线自动线，由于有规定的切削用量，工时定额可以部分通过计算，部分应与统计资料得出。在计算出每一道工序的单件时间后，还必须对各个工序的单件计算时间进行平衡，以最大限度地发挥各台机床的生产效率，达到较高的生产率，保证完成生产任务。具体方法时首先计算出零件的年生产纲领所要求的单件时间： =60/Nmin式中，T年基本工时，单位为h； N零件的年生产纲领，单位为件/年； -设备负荷率，一般取0.75-0.85。将每个工序的单件计算时间Tc与Td进行比较。对于Tc大于Td的工序，可通过下列方法缩短Tc，以达到平衡工序单件时间的目的。若Tc大于Td在一倍以内，可采用该井刀具，适当提高切削用量，采用高效加工方法缩短工作进程等措施来缩短Tc。若Tc大于Td两倍以上，则可采用增加顺序加工工序或增加平行加工工序的方法来成倍地提高生产率，缩短Tc。对于Tc小于Td的工序，因其生产率较高，则可采用一般的通用机床及工艺装备，来降低成本。下面以工序3、工序4、为例来说明时间定额的计算方法。基本时间的计算。2.81工序3：粗车4.5外圆工时计算根据基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为： （3.8）式中，当主偏角时， 切入行程 切出行程 毛坯长度 将上述参数代入式（3.8），则该工序的基本时间为： 辅助时间的计算。辅助时间与基本时间的关系为：=（0.150.20），则各工序的辅助时间分别如下：工序3的辅助时间： 布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理时间是作业时间的24，本例均取3，则各工序的其他时间()可按关系式(3+3)(+)计算，分别如下：工序3的其他时间：完成该工序所需的总时间。单件时间与基本时间、辅助时间、其他时间（）的关系为 。各工序的单件时间如下：工序1的单件时间2.82工序3：精车4.5外圆根据基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为： （3.8）式中，当主偏角时， 切入行程 切出行程 毛坯长度 将上述参数代入式（3.8），则该工序的基本时间为： 辅助时间的计算。辅助时间与基本时间的关系为：=（0.150.20），则各工序的辅助时间分别如下：工序3的辅助时间： 布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理时间是作业时间的24，本例均取3，则各工序的其他时间()可按关系式(3+3)(+)计算，分别如下：工序3的其他时间：完成该工序所需的总时间。单件时间与基本时间、辅助时间、其他时间（）的关系为 。各工序的单件时间如下：工序1的单件时间2.83工序4：粗铣1.6mm槽根据基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为： （3.8）式中，当主偏角时， 切入行程 切出行程 毛坯长度 将上述参数代入式（3.8），则该工序的基本时间为： 辅助时间的计算。辅助时间与基本时间的关系为：=（0.150.20），则各工序的辅助时间分别如下：工序4的辅助时间： 布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理时间是作业时间的24，本例均取3，则各工序的其他时间()可按关系式(3+3)(+)计算，分别如下：工序4的其他时间：完成该工序所需的总时间。单件时间与基本时间、辅助时间、其他时间（）的关系为 。各工序的单件时间如下：工序1的单件时间2.84工序4：精铣1.6mm槽根据基本时间计算公式可求出该工序的基本时间为： （3.8）式中，当主偏角时， 切入行程 切出行程 毛坯长度 将上述参数代入式（3.8），则该工序的基本时间为： 辅助时间的计算。辅助时间与基本时间的关系为：=（0.150.20），则各工序的辅助时间分别如下：工序5的辅助时间： 布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理时间是作业时间的24，本例均取3，则各工序的其他时间()可按关系式(3+3)(+)计算，分别如下：工序5的其他时间：完成该工序所需的总时间。单件时间与基本时间、辅助时间、其他时间（）的关系为 。各工序的单件时间如下：工序5的单件时间 结束语通过这次的毕业设计，使我对以前的所学知识进行了一次比较全面的复习，从中学到了不少课本以外的知识，也积累了一些加工的经验和技巧。但在整个零件的加工和毕业设计的完成都还存在着一定的不足，还恳请老师批评和指正。在毕业设计中也让我学到了很多知识，CAD制图软件让我进一步的熟练和应用，主轴转速，工艺的编写，夹具的设计让我有了很大的突破与成功，同时也让我更进一步理解到本零件的各个尺寸以及各个工序所需要的主轴转速等。也可能是通过专业课程与实习的相结合，让我更系统的熟悉零件加工方面。像刀具的参数、材料的选用等。让我体会到理论与实践相结合的重要，进而也让我感受总之用一句话来形容就是：即起到了温习旧知识的作用，又起到了开拓新思维的作用。这为自己以后走向社会、走向工作岗位奠定了一定基础。致 谢这次毕业设计说明书及其零件工艺分析的完成，获得了很多人的帮助。首先要感谢我的指导老师，在毕业设计书编制及零件工艺分析过程中，给予了我精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的专业意见。是他们教给了我毕业设计这个大题中许多有用的知识，感谢学院实验室和图书室提供的设备条件和实验场所，并且给予我们这么好的机会和大力支持。同时也感谢同学们的无私帮助。最后，当然也要感谢百忙之中抽空参加毕业答辩的评审老师们。参考文献1钱可强.机械制图.北京：高等教育出版社，2011.52 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，2008.83 顾京.数控加工编程与操作.北京：高等教育出版社，2008.64 赵宏立.机械加工工艺与装备.北京：人民邮电出版社，2009.25 徐茂功.公差配合与技术测量.北京：机械工业出版社，2012.126 王甫茂，李正峰.机械制造基础.北京：科学出版社，20117教务处.毕业论文（设计）指导手册.M.宜宾:宜宾职业技术学院印刷厂，2010.48陈立德.机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，2012.12