机械加工工艺课程设计-设计“制动器械杆”零件的机械加工工艺规程.doc

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1、重庆三峡学院机械加工工艺课程设计设计题目：制动器械杆零件的机械加工工艺 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化年 级 09级机制2班 学 号 姓 名 指导老师 二一一年十二月二十八日机械加工工艺课程设计说明书设计题目： 设计“制动器械杆”零件的机械加工工艺规程 开始日期： 2011-12-18 完成日期： 2011-12-28 学生姓名： 郭 书 亮 班级学号： 20081013226 指导教师： 廖 京 川 学校名称： 重庆三峡学院 机械加工工艺课程设计任务书题目：设计“制动器械杆”零件的机械加工工艺规程（中小批量生产）内容： 1.零件图 1张 2. 机械加工工艺过程卡片 1张

2、3. .机械加工工序卡片 1套 4设计说明书 1份 班 级 09级机械2班 学 号 20081013226 学 生 郭 书 亮 指 导 老 师 2011年12月序 言本课程设计是在学习完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。在这次设计中我们主要是设计CA6140拨叉的机械加工工艺规程。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍

3、，并且得到了有关老师的指点。第五小组 2011年12月设计的目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在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

4、工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。一、生产纲领、生产类型生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。根据零件的生产纲领和生产类型及产品大小和复杂程度，确定其生产类型为：中小批量生产。二、零件的分析(一) 零件的作用制动器就是刹车。制动器分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在先进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵

5、时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。支持作用、停止作业、定位作用。(二)零件的工艺分析制动器械杆有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：以为中心的台阶轴类端面本零件上由圆柱面、内孔、轴肩圆、弧面、键槽、退刀槽等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高该零件重要的径向加工部位有24P9圆柱段（表面粗糙度R=0.8m）、30f10圆柱段（表面粗糙度R=0.8m）、R0.5mm圆弧、12H11的内孔,退刀槽

6、表面粗糙度Ra=50,其余表面粗糙度均为R=12.5m。轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为40145110mm。由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。三、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为45。制动器械杆在使用过程中经常的变动，它的只起支撑的作用，受到的冲击很大，尤其在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。采用锻造方式。(二)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，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

7、零件的大批报废，是生产无法正常进行。(1)粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，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，现选取24P9的左端面作为粗基准，利用专用夹具达到完全定位,然后进行铣削。(2)半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，这在以后还要专门计算，此处不作介绍。(三)制定工艺路线确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由近到远，由左到右的原则确定，由左到右进行外轮廓粗车(留0.5mm余量精车)，精加工外轮廓，切退刀槽，倒圆角。先粗后精 先安排粗

8、加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。制定

9、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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。（1）工艺路线方案一：工序一：备料工序二：锻造毛坯工序三：粗、半精车24P9、30f10、351.5；工序四：倒角、倒圆工序五：铣键槽6 20mm；铣26两端面；铣351.5右端面的斜端面；工序六：车26的圆柱面，肋板的圆角；工序七：钻、拉孔12H11，4； 工序八：磨24P9、30f10的圆柱面工序九：终检。（2）工艺路线方案二：工序一：备料工序二：锻造毛坯工

10、序三：粗、精车24P9、30f10、351.5；车26的圆柱面，肋板的圆角；工序四：倒角、倒圆工序五：铣键槽6 20mm；铣26两端面；铣351.5右端面的斜端面；工序六：钻、扩孔12H11，4；工序七：磨24P9、30f10的圆柱面工序八：终检。（3）、工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工轴为中心的一组工艺，然后加工的孔，再以24P9为基准铣26两端面。方案二则是先加工轴为中心的一组工艺，再加工车26的圆柱面，肋板的圆角；此时方案二采用车床先加工轴为中心，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，先加工轴为中心的一组工艺，轴心基准加工键槽620mm；铣26两端面；铣351

11、.5右端面的斜端面，最后完成磨24P9、30f10的圆柱面。显然方案二比方案一的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。综上所述，零件的具体工艺过程如下：工序一：备料工序二：锻造毛坯工序三：粗、半精车24P9、30f10、351.5；工序四：倒角、倒圆，选用CA6140机床；工序四：铣键槽620mm；铣26两端面；铣351.5右端面的斜端面，选用X52K立式铣床；工序五：钻、扩12H11内孔，4；选用Z3025摇臂钻床；工序六：去毛刺；工序七：磨24P9、30f10的圆柱面；选用万能外圆磨床M131WB；工序八：终检。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定制动器械杆零件材料为45，硬

12、度为207-255HBW，生产类型为中小批量生产，采用锻造。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取端面长度余量均为12.5（均为双边加工）铣削加工余量为：粗铣 6mm2内孔（12H11、4无锻造孔）工序尺寸加工余量充足3车24P9、30f10、351.5车削余量为5mm其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中小批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。四、工艺规程确切削用量（

13、一）车削工艺车削部分刀具的选择刀具的选择是加工中的重要的工艺加工内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素.刀具的寿命与切削用量有密切的关系，在制定切削用量时应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分为最高生产效率刀具寿命和最低成本寿命刀具两种，前者根据单件工件时候最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工共建的表面尺寸和形状相适应。根据零件的分析所选择的刀具有 1. 车端面：选用硬质合金钢45车道、粗、精车用同一把车刀完成。2. 粗、精车外圆：硬质合

14、金903. 车槽：选用硬合金车槽刀(刀长12mm，刀宽3mm)切削用量的选择和分析切削用量包括：进给速度 是机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf =fn

15、计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.30.8mm/r；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。主轴转速 主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，切槽的切削刀较大，采用350 r/min更稳妥。背吃刀量 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。进给速度等。对于

16、不同的加工方法，需选择不同的切削用量。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，但也考虑经济和加工成本;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的想能，兼顾切削效率，经济型和加工成本。切削用量的选择与计算：因选取YT类硬质合金到的硬度为125175HBS经查询数控加工与编程主轴转速s/(r/min)进给量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗车外圆8000.20.457精车外圆8000.1-0.20.20.3车退刀槽1150.020.04根据零件分析与道具的选择及其查阅资料所计算的切削用量如下：工序.粗车d=24的端

17、面确定端面的最大加工余量，已知毛坯的单边余量为3mm，则毛坯长度方向最大加工余量为4mm,分两次加工，ap=2mm计算，长度加工方向取IT12级，取0.04mm。根据切削用量用量简明手册当刀杆16mm25mmm，ap2mm,时，以及工件直径为d=40 的时候按照切削用量用量简明手册表 切削速度的计算公式V=(m/min)试中，Cv=1.58 Xv=0.15 Yv=0.4 m=0.2 修正系数见切削用量用量简明手册1.28 k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97Vc=1.58/(4020.5) 1.440.81.040.810.97 =66(m/min) 确定

18、机床主轴转速n=1000Vc/dn=100066.7/3.1428=253 ( r/min )按机床说明书见工艺手册表与253 r/min相近的机床转速有230 r/min及305 r/min。如果选230 r/min则速度损失比较大。所以实际切削速度V=80 m/mi工序：车床CA6140 专用夹具24 30 35外圆及槽和倒角检验机床功率：主切削力F=CFafVk式中CF=900, x=1.0 , y=0.75 n=-0.15k=( k=0.73所以 Fc=9001.5 1.020.73=598N切削时消耗功率 =59866.7/6000=0.665KW由切削手册中得知CA6140主动机的

19、功率为7.8KW 当主轴转速为230 r/min时，主轴最大功率为2.4KW,所以机床功率足够，可以正常加工。1. 粗车外圆时，选取Vc=110m/min ap=3mm f=0.3mm加工时候选取加工直径为：d=40因：Vc=dn/1000 F=fn故主轴转速： n=(1000110)/3.1440=875 r/min进给速度：F=fn =0.3875=262 mm/min考虑到刀具强度、机床强度等时机情况，选择n=600 r/min F=200 mm/min ap=3mm2.半精车外圆时，选取，Vc=130 m/min ap=0.2mm f=0.1mm 加工时选取加工直径为：d=36.2 故

20、主轴转速为：n=(1000110)/ ( 3.1436.2 ) = 960 r/min 进给速度：F=fn =0.1960=96 mm/min根据实际情况，选择n=900 r/min F=90 mm/min ap=0.2mm3车槽时，选取Vc=100 m/min f=0.1mm 加工直径d=23mm 故主轴转速：n=(1000100)/ ( 3.1423) = 102r/min 进给速度：F=fn =0.1102=10.2 mm/min 根据实际情况，选择n=100r/min F=20mm/min加工过程：1.加工24的圆柱：粗车直径为24mm的圆柱，毛坯为40mm,分为3次加工得到24.2m

21、m。再通过一次半精车，获得直径为24mm的圆柱体。2.加工30的圆柱： 粗车直径为30mm的圆柱，毛坯为40mm，分为2次加工得到30.5mm。再通过一次半精车，获得直径为30mm的圆柱体。 3.加工35的圆柱： 因为其精度要求Ra=12.5，我们不需要对其进行半精车。因此，只需要对其进行一次粗车就可满足其要求，因而获得了35的圆柱。工序 26的圆柱切削用量进给速度Vf按公式Vf =fn计算，粗车时取0.4mm/r。主轴转速 考虑到材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢。毛坯尺寸为34。查有关手册平面加工余量表，得粗加工余量ZN粗=（34-26）mm=8mm ap=4mm. 因此可以走刀2次。进给

22、量: 见切削手册表 V=(m/min) =55.6(m/min)确定机床主轴转速:n=244(r/min)按机床选取n=250 r/min。所以实际切削速度V=87.5 m/min由于之前工序已经进行了机床功率的检验，所以在此省略了此步骤。并且保证了机床的承受能力。而轴向切削力在机床的承受范围内。车外圆时，选取Vc=55.6m/min ap=4mm f=1mm工序 R4的两个圆角，粗加工毛坯尺寸为R6。查有关手册平面加工余量表，得粗加工余量ZN粗=（6-4）mm=2mmap=1mm因此可以走刀2次。进给量: 见切削手册表1.4 V=(m/min) =62.3(m/min)确定机床主轴转速:n=

23、202.4(r/min)按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度V=72.6 m/min关于机床功率检验，在非常重要的轴向部分已经完成。考虑其在整个工作过程及其功能，此部分已经初略验算，不再进行书面描述。选取Vc=62.3m/min ap=2mm f=1mm（二）铣削工艺1.选择加工设备及工艺装备由于生产类型为小批量生产，故加工设置宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。(1).粗铣铣两端面；。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。

24、选择直径D为50的C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。(2).粗铣斜面：通过专用夹具的角度转化，选择X52K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位端面铣刀，专用夹具和游标卡尺。(3).粗铣键槽：选用6的立铣刀，专用夹具和游标卡尺。2.加工工序设计确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图样的要求标注，当无基准面转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转化时，工序尺寸应用工艺尺寸链结算。(1).工序粗铣端面工序查有关手册平面加工余量表，得粗加工余量ZN粗=（20-13）mm=7mm因为加工等级为IT=13不需要精铣，所以加工

25、余量足够。工序三的切削用量及基本工时的确定：铣两端面；选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127）F=2,ap=3，走到次数为1另一端面 ap=2，走到次数为2，（切削表3.7和切削表3.8）（切削表3.9）按机床主轴转速选取 实际粗加工切削速度：铣床工作台进给量： 校核机床功率（一般只校核粗加工工序）Pc=167.910-5ap0.9f0.74azk取Z=6 ，N=160/60=2.66r/s,a=168 , ap=3,f=0.2mm/s ,k=1将其代入式中得Pc=5.2kw又从机床X52k说明书（主要技术参数）得机床功率为7.5kw，机床传动效率一般取0.75-0.85，

26、若取0.85，则机床电动机所需功率P=5.2/0.85=6.1kw7.5kw故机床功率足够。（2)粗铣斜端面：用工具先划出划线进行两次铣削， ap=3mm，走刀次数为3，ap=1mm，走刀次数1。 选用主轴为 实际切削速度：工作台进给量：基本工时：铣斜面的最后走刀次时需观察切削面与划线之间的重合度，适当调节被背吃刀量ap。（3).铣键槽进行两次铣削， ap=3mm，走刀次数为3，ap=2.2mm，走刀次数为1 选用主轴为 实际切削速度：工作台进给量：铣削第一次完毕用游标卡尺测量键槽深度以及长度，并作适当的尺寸调整。（三）钻、扩孔工艺 （材料另附）（四）磨削工艺1.机床和工艺装备的选择 1）用中

27、心孔定位，粗磨28外圆，考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺2）用中心孔定位，粗磨左端24外圆，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺3）用中心孔定位，精磨28外圆，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺4）用中心孔定位，粗磨左端24外圆，采用万能外圆磨床M131WB，型号是JC-588，选用平行砂轮，专用夹具和千分尺2.加工工序设计确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图样的要求标注

28、，当无基准面转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转化时，工序尺寸应用工艺尺寸链结算。 根据工件所要求的粗糙度等级，需先经过粗加工，然后再精加工 1） 磨削28外圆 （1） 粗磨削28外圆 查表知，粗加工的工序余量为0.4mm，粗加工时ap=0.4mm 走刀次数为10，f=0.04mm Vc= 20mmin n=1500rmin(2)精磨28外圆 查表知，精加工的工序余量为0.1mm精加工时 ap=0.1mm 走刀次数为10 f=0.01mmVc= 20mmin n=1500rmin 2) 磨削左端24外圆 (1） 粗磨削左端24外圆查表知，粗加工的工序余量

29、为0.4mm， 粗加工时ap=0.4mm 走刀次数为10，f=0.04mm Vc= 20mmin n=1500rmin(2） 精磨削左端24外圆查表知，精加工的工序余量为0.1mm精加工时 ap=0.1mm 走刀次数为10 f=0.01mmVc= 20mmin n=1500rmin在磨削过程中，粗磨和精磨后都要用千分尺测量，以确保最终尺寸的公差在合格的范围内五、另附机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡片。结论通过这次的工艺设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对工艺设计的了解，巩固了书本的知识。 结论总结如下：1. 对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。

30、而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。2.在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。致谢本次的工艺设计，虽然时间不是太长，但却在的这个过程中学到了很多的知识。通过此次设计使我感悟到了工艺设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位

31、做了充分的准备，是我从学生到技术人员转变的重要过渡，因此我十分重视学校给我提供的这次学习和锻炼的机会。在工艺设计规定的时间内，我们做了大量的咨询和总结，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中，并在设计中进行了分析，研究。同时在整个设计过程中，得到了指导教师的专业知识及其它知识的讲授，这将使我在以后的工作中有很大。感谢所有老师的帮助，让我们的设计更加完美。在此，也非常感谢学院领导和系领导给予了我们这次机会，让我得以施展自己所学，达到学以致用的目的。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并与予指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。非常感谢指导

32、老师，非常感谢您对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足，让我们的人生更加丰富多彩，在这里我们全组成员（郭书亮 张俊 刘宇 李渊 秦义 周洁）向你们致敬！参考文献1. 钱祥生等编著. 开目CAPP软件自学教程第2版. 北京：机械工业出版社，2006.82. 张胜文，赵良才编. 计算机辅助工艺设计CAPP系统设计. 北京：机械工业出版社，3. 2005.1朱绍华，黄燕滨等编. 机械加工工艺. 北京：机械工业出版社，1996.94. 图书馆内关于金属切削与刀具，机械加工工艺的参考书。附：1王绍俊. 机械制造工艺设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19812 毛国平 高等教育出版社 机械加工工艺工装设计与实践 ，2009 3艾兴， 肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京机械工业出版社，20044 倪森寿 化学工业出版社机械制造工艺与装备课程设计指导书，20065 陈明 机械工业出版社机械制造工艺学， 200417