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1、支架類零件加工工藝設計說明書課程：叉車設計實訓班級：機設0911指導老師：蔡海濤 第1組： 組長-陳晶瑩，小組成員：金燕燕 高李洪2010年11月04日目錄設計任務書序言1、計算生產綱領，確定生產類型2、零件分析 2.1零件的作用 2.2零件的材料及其力學性能 2.3零件的結構工藝分析3、毛坯分析及毛坯尺寸，設計毛坯圖 3.1毛坯的選擇 3.2毛坯圖的設計4、工藝路線擬定 4.1定位基準的選擇 4.2加工方法的確定5、加工的安排 5.1工序的安排 5.2工序劃分的確定 5.3熱處理工序的安排 5.4擬定加工工藝路線 5.5加工路線的確定 5.6加工設備的選擇 5.7刀具的選擇6、工藝設計 6.
2、1加工余量，工序尺寸，及其公差的確定6.2專用夾具的選用7、經濟技術分析 7.1工時定額的計算與說明7.2經濟技術指標的計算與說明8、分析討論9、參考文獻附件一、零件圖二、機械加工工藝過程卡 三、機械加工工序卡四、零件檢驗卡一、已知條件零件名稱：氣門搖臂軸支座；生產綱領：10000件/年；材料：灰鑄鐵HT200；鑄造：8元/件（包含材料費）；刨削：10元/小時；鉆削：10元/小時；銑削：20元/小時；磨削：30元/小時；鏜削：40元/小時；鉗工：10元/小時；其它：5元/小時；熱處理：5元/件次；未注形位公差，按A級（GB1184-80）；未注尺寸公差，按IT12（GB1804-79）。二、要
3、求1 編制氣門搖臂軸支座零件加工工藝設計說明書（超過3000字），其中附件： 零件圖紙； 鑄件毛坯圖； 工藝過程卡（P134，圖卡獨立）； 工序卡（P136，圖卡合一）； 檢驗卡（圖卡合一）。2、每組提交1份電子文稿，1份書面文稿，其中圖、卡有小組每個成員的簽字，以備答辯。3、參考書目：機械制造技術、機械制造技術課程設計、機械制造工藝設計簡明手冊、機械設計手冊（第一分冊）、金屬機械加工工藝人員手冊。三、分組及限制條件l 第1組： 限制條件按原圖。l 第2組： 限制條件原圖（俯視圖中）370.01mm寬度改為400.01mm。l 第3組： 限制條件原圖（俯視圖中）370.01mm寬度改為450.
4、01mm。l 第4組： 限制條件原圖（俯視圖中）16mm寬度改為20mm。l 第5組： 限制條件原圖（俯視圖中）16mm寬度改為22mm。序言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。 它可以培養(yǎng)我們的工程意識，通過課程設計，結合生產實際，貼近就業(yè)崗位，培養(yǎng)我們的分析和解決機械制造工程的實際問題的能力。 它進一步培養(yǎng)了我們的識圖，繪圖，計算和匯編寫技術文件的基本技能。還有掌握工藝規(guī)程和工序的編排。 通過課程設
5、計可以強化我們的質量意識，讓我們學會協(xié)調技術性和經濟性的額矛盾。它還使我們 養(yǎng)成遵守國家標準的習慣，學會使用與設計有關的手冊、圖冊、標準和規(guī)范。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。我也相信通過課程設計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設計。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請蔡老師給予指教。1計算生產綱領，確定生產類型:氣門搖臂軸支座零件的生產綱領為10000件/年，已知該零件屬于輕型機械，查表1-1根據(jù)生產類型與生產綱領的關系，可確定其生產類型為大批生產
6、。表1-1 生產綱領和生產類型的關系生產類型零件的年生產綱領（件/年）重型零件（30kg）以上中型零件（430kg）輕型零件（4kg以下）單件生產小批生產中批生產大批生產大量生產1000500050000零件生產綱領可按下式計算。N=Qn（1+%）（1+%）；式中：N零件的生產綱領（件/臺）；Q產品的年產量（臺/年）；n每臺產品中，該零件的數(shù)量（件/臺）；%零件的備用率；%零件的平均廢品率氣門搖臂軸支座零件的生產綱領為10000件/年，取廢品率和備品率均為1.5% N=100001（1+1.5%）（1+1.5%） =10302.25N取整數(shù)則N=10303。2、零件圖分析2.1零件的作用題目所
7、給的零件是1105柴油機中搖臂座結合部的氣門搖臂軸支座。其中18+0.0270mm（18IT8）孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進、排氣門搖臂。另一16+0.110mm（16IT11）孔內裝一減壓軸，用于減低汽缸內壓力，便于起動柴油機。兩孔間距為560.05mm可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓。該零件通過11mm孔用M10螺桿與汽缸蓋相連。該零件可以先鑄為一體，再進行各種加工工藝來滿足各項要求。2.2零件的材料和其力學性能灰鑄鐵的組織和性能 組織：可看成是碳鋼的基體加片狀石墨。按基體組織的不同灰鑄鐵分為三類：鐵素體基體灰鑄鐵；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵；珠光體基體灰鑄鐵。力學性能：灰鑄鐵的力學性
8、能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關?；诣T鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴重，在石墨尖角處易造成應力集中，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，但抗壓強度與鋼相當，也是常用鑄鐵件中力學性能最差的鑄鐵。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強度和硬度最低，故應用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細小，有較高的強度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。 其他性能：良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性2.3零件的工藝分析
9、 （1）零件材料：HT200。切削加工性良好，只是脆性材料，產生崩碎切屑加工中有沖擊。選擇刀具參數(shù)時可適當減小前角以強化刀刃即可；刀具材料選擇范圍較大，高速鋼及YG硬質合金均可勝任。（2）組成表面分析：11圓孔及其上下端面，16內孔及其兩端面，18內孔及其兩端面，3斜孔，倒角，各外圓表面，各外輪廓表面。（3）主要表面分析：16、18孔用于支承零件，為工作面，孔表面粗糙度要求Ra1.6m，11孔底面為安裝（支承）面，亦是該零件的主要基準。（4）主要技術要求：16內孔軸心與底面A的平行度保持在0.05mm以內；18內孔軸心與底面A的平行度保持在0.05mm以內；18內孔兩端面與頂面B的跳動保持在0
10、.1mm以內。3、毛坯分析3.1毛坯的選擇毛坯選用HT200，采用鑄造所得。因為采用中批量生產，產量較大，所以要采用精度要求較高，生產率要求也較高的制造方法。毛坯盡量少切削，以減少機械加工，來降低成本3.2毛坯圖的設計毛坯（鑄件）圖是根據(jù)產品零件設計的，經查機械加工工藝手冊金屬機械加工工藝人員手冊得知各余量,從而可得毛坯余量3.3確定機械加工余量鑄件加工的余量根據(jù)GB/T11351-89確定。鑄件加工余量（ 代號“MA”）分為A、B、C、D、E、F、G、H和J9個等級。加工余量的數(shù)值見【2】表2.2-4，成批、大量生產的鑄件加工余量等級按【2】表2.2-5選取。表面余量值為單面余量。 根據(jù)【2
11、】表2.2-3成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級鑄造方法為砂型手工造型，灰鑄鐵公差等級CT為11-13級，根據(jù)【2】表2.2-5成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級砂型手工造型，灰鑄鐵尺寸公差等級CT為11-13級加工余量為MA-H根據(jù)以上所查再查【2】表2.2-4鑄件機械加工余量查表取CT12級則加工余量數(shù)值為3.5mm-5.0mm取4.0mm3.4確定毛坯尺寸鑄件的兩個端面加工余量各為4mm 加工孔的兩個端面?zhèn)€為4mm。3.5設計毛坯圖（確定毛坯尺寸公差）門架搖臂軸支座毛坯（鑄件）尺寸零件尺寸單面加工余量鑄件尺寸3944737445164243.6確定圓角半徑對于砂型及硬型鑄件一般統(tǒng)一用R3或R
12、5，對壓鑄件用R1或R2。由于是砂型鑄件所以取R3。量4工藝規(guī)程的設計4.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200，根據(jù)零件材料、形狀、尺寸、批量大小等因素，選擇砂型鑄件。4.2 基準的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面的選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇底面A是零件的主要設計基準，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準。（2）精基準的選擇根據(jù)基準重合和互為基準原則，選用設計基準作為精基準,當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。4.3選擇零件表面
13、加工方法加工表面表面粗糙度公差/精度等級加工方法加工余量上端的端面Ra12.5IT12銑下端的端面Ra6.3IT12銑11孔Ra12.5IT12鉆削大孔端面Ra3.2IT7銑小孔端面Ra3.2IT7銑18孔Ra1.6IT7鉆-鏜-鉸16-17.9-1816孔Ra1.6IT7鉆-鏜-鉸14-15.9-16倒角Ra12.5IT12鏜3孔Ra12.5IT12鉆5、加工順序的安排 5.1工序的安排5.1.1、加工階段的劃分當零件的加工質量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,可以分為銑，鉆，鏜，鉸。
14、5.1.2、先鉆后鏜再鉸即在加工孔的時候，先鏜提高孔的精度，留少的余量為鉸，減少加工的時間，提高加工的效率。5.2工序劃分的確定工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內完成每道工序加工內容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時間減少，減少夾具數(shù)目，并且利用采用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。綜上所述：考慮到工件是大量生產的情況，采用工序分散輔助工序的安排：輔助工序一般
15、包括去毛刺及銳邊，倒角，檢驗等。5.3、熱處理工序的安排 熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內應力處理等，本零件材料為灰鑄鐵，在加工過程中，由于留有較大余量，所以不需要預備熱消除零件的內應力，在毛坯鑄造之后。進行時效處理，使其的硬度達到HBS190-200.5.4制定工藝路線根據(jù)各表面加工方法確定工藝路線為：毛坯預先熱處理銑削上端面銑削下端面鉆削(定位孔)銑削大、小孔一側鉆削16、14通孔鏜大孔鉸大孔、鏜大孔倒角鏜小孔鉸小孔、鏜小孔倒角銑削大、小孔另一側鏜大、小孔倒角鉆削3孔鉗工檢驗具體工序如下工序號工序內容工序內容05備坯手
16、工砂型鑄造，清沙，檢驗10退火時效處理，硬度達到HBS190-220 15銑1用平口鉗夾住下端，銑上端面，保證長度尺寸為4320銑2調頭加工用平口鉗夾住上端，銑下端面，保證長度尺寸為3925鉆1用專用工具夾住，鉆11孔30銑3用專用工具夾住，銑28端面，長度尺寸保持41，銑26端面，長度尺寸保持2035鉆2用專用工具夾住，鉆大孔16，鉆小孔1440鏜1用專用工具夾住，鏜大孔尺寸至17.945鉸1絞大孔尺寸至18，鏜大孔倒角14550鏜2用專用工具夾住，鏜小孔尺寸至15.9，55鉸2鉸小孔尺寸至16，鏜小孔倒角14560銑4用專用工具夾住，調頭銑端面，大孔端面長度尺寸保持37，小孔端面長度尺寸保
17、持1665鏜3用專用工具夾住，鏜大、小孔倒角14570鉆3用專用工具夾住，鉆3的孔75鉗工去毛刺，銳邊倒鈍80檢驗檢驗成品5.5加工路線的確定確定刀具走刀路線主要是提高生產效率，正確的加工工藝程序，在確定走刀路線時主要考慮以下幾個方面：1、 應能保證零件的加工精度和表面粗糙度2、 應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率3、 應使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量5.6、加工設備的選擇工序15，20，30，60采用X5012，銑床的參數(shù)如下：主軸端面至工作臺面距離（mm）0250； 主軸中心線至床身垂直導軌面距離（mm）150； 主軸孔徑（mm）14； 主軸轉速（r/min
18、）1302720； 工作臺面積（長x寬）（mm）500 x125； 工作臺最大行程：（mm）縱向250，橫向100，升降250； 工作臺進給量：（mm/min）手動； 工作臺T型槽：槽數(shù)3，寬度12，槽距35： 主電動機功率（kw）1.5 工序25，70采用鉆床Z518,鉆床的參數(shù)如下：最大鉆孔直徑（mm）18; 主軸中心至導軌面距離（mm）2200；主軸端面至工作臺面的距離（mm）25-600; 主軸最行程（mm）145； 主軸孔莫氏錐度2號； 主軸轉速（r/min）330-3040; 進給量（mm/r）0.2； 工作臺行程（mm）375; 工作臺工作面積（mm）350 x350; 主電動機
19、功率（kw）1 工序40，50，65采用T616，臥式銑鏜床的參數(shù)如下：最大加工孔徑：（mm）鏜孔（用鏜桿）240，（用平旋盤）350，鉆孔50； 用平旋盤最大加工外徑（mm）350; 用平旋盤最大加工端面（mm）400； 主軸直徑（mm）63; 主軸孔錐度：莫氏4號； 主軸最大行程（mm）560; 主軸中心線至工作臺面距離（mm）0-710; 主軸轉速（r/min）13-1160; 主軸進給量（mm/r）0.026-4.5; 主軸最大扭矩(Nm)392.4; 主軸箱最大升降行程（mm）710; 主軸箱進給量與主軸進給量相同； 工作臺面尺寸（mm）900 x700; 工作臺T型槽：數(shù)目5，寬度
20、22，中心距120； 工作臺最大行程：（mm）縱向900 橫向750； 平旋盤T型槽：數(shù)目2，寬度12，中心距265； 刀架沿平旋盤移動行程（mm）135; 平旋盤刀架T型槽：數(shù)目2，寬度12，中心距112； 平旋盤轉速（r/min）13-134; 主電動機功率（kw）45.7、刀具的選擇由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于零件車床輸出軸材料為灰鑄鐵，推薦用硬質合金中的YT15類刀具
21、，因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工灰鑄鐵這種材料時采用硬質合金的刀具。 銑端面：端面銑刀，刀具號01. 銑孔端面：端面銑刀，刀具號02. 鉆11孔：11麻花鉆，刀具號03. 鉆16孔：16麻花鉆，刀具號04. 鉆14孔：14麻花鉆，刀具號05. 鏜孔：通孔鏜刀，刀具號06. 倒角：45鏜刀，刀具號07. 鉆3孔：3麻花鉆，刀具號08綜上可做一刀具表如下：加工表面刀具號刀具名稱刀具參數(shù)刀片型號刀具型號銑端面T01端面銑刀銑孔端面T02端面銑刀鉆11孔T0311麻花鉆鉆16孔T04 16麻
22、花鉆鉆14孔T0514麻花鉆鏜孔T06通孔鏜刀倒角T0745鏜刀鉆3孔T083麻花鉆6、工藝設計6.1加工余量，工序尺寸，及其公差的確定加工表面表面粗糙度公差/精度等級加工方法加工余量上端的端面Ra12.5IT12銑下端的端面Ra6.3IT12銑11孔Ra12.5IT12鉆削大孔端面Ra3.2IT7銑小孔端面Ra3.2IT7銑18孔Ra1.6IT7鉆-鏜-鉸16-17.9-1816孔Ra1.6IT7鉆-鏜-鉸14-15.9-16倒角Ra12.5IT12鏜3孔Ra12.5IT12鉆6.2夾具的選擇平口鉗，專用夾具，鉆床專用夾具，臺虎鉗7、 零件加工工時定額與經濟技術分析7.1工時定額的計算銑1：
23、銑上端面需要0.0146h/件，總共150.42h；輔助時間為每件0.67h/件，總共686.86h銑2：銑下端面需要0.14h/件，總共144.24h；輔助時間為每件0.67h/件，總共686.86h鉆1：鉆11孔需要0.032h/件，總共33.3h；輔助時間為每件0.05h/件，總共515.15h銑3 銑端面需要0.023h/件，總共240.4h；輔助時間為0.05h/件，總共515.15h鉆2：鉆16孔需要0.0161h/件，總共166.56h；鉆14孔需要0.009h/件，總共94.4h，輔助時間為0.05h/件，總共515.15h鏜1：鏜大孔需要0.0479h/件，總共493.6h；
24、輔助時間總共171.7h鉸1：鉸大孔需要0.0187h/件，總共193.3h；鏜倒角需要0.00138h/件，總共14.2h；輔助時間總共150h鏜2：鏜小孔需要0.027h/件，總共279h；輔助時間總共171.7h鉸2：鉸小孔0.0118h/件，總共121.8h；鏜倒角需要0.00138h/件，總共14.2h；輔助時間總共150h銑4：銑端面需要0.023h/件，總共240.4h；輔助時間總共171.65h鏜3：鏜倒角需要0.00138h/件，總共14.2h；輔助時間總共171.65h鉆3：鉆鏜3需要0.0018h/件，總共19.5h；輔助時間171.7h鉗工：去毛刺銳邊倒鈍需要0.017
25、h/件，總共171h銑1總共工時為：837.28h；銑2總共工時為：831.1h；鉆1總共工時為：548.45h；銑3總共工時為：755.15h；鉆2總共工時為：776.11h；鏜1總共工時為：665.3h；鉸1總共工時為：357.5h；鏜2總共工時為：450.7h；鉸2總共工時為：286h；銑4總共工時為：412.05h；鏜3總共工時為：185.85h；鉆3總共工時為：191.2h；鉗工總共工時為：171h；7.2經濟技術指標的計算與說明為降低成本，同時提高加工效率采用鑄件最為經濟.公差取經濟公差。8、討論備坯：810303=82424元熱處理：510303=51515元銑1：20837.2
26、8=16745.6元銑2：20831.1=16622元鉆1：10548.45=5484.5元銑3：20755.15=15103元鉆2：10776.11=7761.1元鏜1：40665.3=26612元鉸1：5357.5=1787.5元鏜2：40450.7=18028元鉸2：5286=1430元銑4：20412.05=8241元鏜3：40185.85=7434元鉆3：10191.2=1912元鉗工：10171=1710元總共價格：260809.7元每件價格：25.5081元9、參考文獻1金屬機械加工工藝人員手冊 趙如福編 上海科技出版社 2機械制造工藝簡明手冊 李益民主編 哈爾濱工業(yè)出版社3機械制造技術課程設計 吳雄彪主編 浙江大學出版社 4機械制造技術 王道宏主編 浙江大學出版社 5機械設計手冊（上冊） 化學工業(yè)出版社 6機械設計手冊（軟件版） 7互換性與測量技術 鄭建中主編 浙江大學出版社 8機械工程材料 許德珠 附件一、零件圖二、機械加工工藝過程卡 三、機械加工工序卡四、零件檢驗卡
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