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数控加工工艺 课程设计

设计题目 设计“摇臂支架”零件的机械加工

班 级： 设 计 者： 指导教师：

设计日期 2011年 5月20日至6月4日

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序言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际哦训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。 这次设计的是摇臂支架。包括零件图、毛坯图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计，对自己今后从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计提升自己，加强分析、解决问题的能力，为以后的工作打下一个良好的基础。同时，我也相信这次课程设计是非常有益的。我参考了许多资料，增长了对设计的浅显认识。我也在网络上搜罗了相关知识，辅助自己完成、完善课程设计。 总之，这次课程设计是大有裨益的。最后，我要感谢老师的辛勤教育。

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机械制造工艺学课程设计说明书目录

目 录

序言………………………………………………………… 2 设计任务书………………………………………………… 4 课程设计说明书正文……………………………………… 5 一、零件的分析………………………………………… 7 二、确定生产类型……………………………………… 7 三、工艺规程的设计…………………………………… 8 （一）确定毛坯的制作形式…………………………… 8 （二）基准的选择……………………………………… 8 （三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析…………… 8 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定… 10 （五）确定基本工时…………………………………… 12 四、课程设计心得体会………………………………… 14 参考文献…………………………………………………… 15

设计任务书

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机械加工技术课程设计任务书

设计题目:

“摇臂支架“机械加工工艺规程

设计内容：1．产品零件图

2．产品毛坯图

3．机械加工工艺过程卡片 4．机械加工工序卡片 5．课程设计说明书

班 级： 设 计 者： 指 导 教师：

2011年6月3日

机械加工技术课程设计

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机械加工技术课程设计是机械加工技术课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生全面综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程设计的目的在于：

(1)培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(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)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

(2)能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。

(3)使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。

(4)进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。

(5)培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。

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(6)培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。

摇臂支架

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一、零件的分析

（一）零件的作用

支撑摇臂按正常轨迹动作。 （二）零件的工艺分析

零件图中所有尺寸精度如下：

（精度等级查《公差配合与测量技术》P14表1.4而得） 由列表可知，整个零件对尺寸精度、形位精度要求一般

摇臂支架是形状不规则的支架类零件，尺寸精度、形位精度要求一般，零件

的主要技术要求分析如下：

1. Φ4孔的尺寸精度高，主要是保证里面的钢珠压入后孔口收口。 2. 锻件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及

刚度，在外力的作用下，不至于发生意外事故。

3. 两个Φ12的轴是比较重要的，也是以后机械加工各工序的主要

定位基准。因此加工此轴的工序是比较重要的。

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二、确定生产类型

已知此零件的生产纲领为5000件/年，可确定该生产类型为中批，所以初步

确定工艺安排为：加工过程工序适当集中；加工设备以通用设备为主，并大量采用通用夹具和量具。（该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比较低，不需要

高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工就可以达到加工要求）

三 、工艺规程的设计

（一） 确定毛坯的制造形式

由于零件的结构简单，所以采用金属型锻造。工件材料为Q235，毛坯的尺寸精度要求为IT11～IT12级。 （二） 基准的选择

根据零件图纸及零件的使用情况分析，知外圆Φ12、孔Φ4等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。

定位基准有粗基准和精基准之分。通常先确定精基准，后确定粗基准。

（1） 精基准的选择

在底面加工以后各工序则以该底面为定位精基准，这样就满足了

基准重合与基准统一的原则。摇臂支架的底面是设计基准，选用其做精基准定位加工Φ10.5mm孔和Φ６.１mm孔以及摇臂支架的外圆Φ20mm。摇臂支架耳朵的端面做为精基准，可以钻Φ3mm孔和Φ4mm孔。这样就实现了设计基准和工艺基准的重合。同时也保证了被加工表面的平行度要求。在加工某些面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。 （2） 粗基准的选择

按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要

求，应选择不加工表面为粗基准，故此处选择外圆Φ20mm的外圆面做粗基准。

（三）工艺路线的拟定

由《特种机械加工技术》P109表3-5、3-6、3-7，列出对摇臂支架外圆柱、孔、

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为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。

由于生产纲领为成批生产，所以采用通用机床配以专用的工具、夹具、量具，并考虑工序集中、加工顺序的安排，以提高成产率和减少机床数量，是生产成本下降。

工艺路线方案一：

模锻，局部淬火 工序：

工序010 . 粗车、半精车底面。 工序020. 钻Φ10.5 、Φ6.1

工序030. 粗车与半精车外圆，切槽、倒角 工序040. 钻Φ3 工序050. 钻2×Φ2

工序060. 钻、扩、铰Φ4

工序070. 磨2×Φ12，粗磨与半精磨 工序080. 局部淬火

工艺路线方案二：

模锻，局部淬火 工序：

工序010. 铣底面

工序020. 钻Φ10.5，Φ6.1

工序030. 粗车与半精车外圆，切槽、倒角 工序040. 钻2×Φ2

工序050. 钻Φ3，钻、扩、铰Φ4

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工序060. 磨2×Φ12 工序070. 局部淬火

两个工艺方案的比较与分析：

两个工艺方案中除第一道工序不同外，后面的工序都相同，第一道工序是为了获取精基准。方案一、方案二都能满足精度和加工要求，而方案二较方案一，能够更加的节约时间，提高生出效率，增加效益。

后面的工序均以孔和端面定位，故基准是重合的，两方案在这点是相同的。 另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等。本次设计选择工艺路线二。根据供需方案二制定出详细的工序划分如下所示：

毛坯为精锻件，在车间铣去毛刺，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。 工序：

工序010. 铣底面

工序020. 钻Φ10.5 、Φ6.1 两孔 工序030. 整形摇臂支架

工序040. 粗车与半精车外圆，按要求切槽、倒角、车台阶 工序050. 钻Φ3，Ra=12.5；钻2×Φ2 工序060. 钻、扩、铰Φ4 工序070. 去除摇臂支架毛刺

工序080. 精磨2×Φ12的摇臂支架两耳至要求 工序090. 清洗摇臂支架

工序100. 对摇臂支架双耳进行局部淬火 工序110. 清洗油道后，压入钢球 工序120. 检查

根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片，见附表

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1.毛坯尺寸的确定，画毛坯图。

摇臂支架材料为Q235由于产品外表面大部分不用加工，所以毛坯选用精密模锻。该种模锻的尺寸公差等级为6～7 级，用查表法确定加工表面的总余量。但由于用查表法所确定的总余量与成产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。

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由此，即可绘制出零件的毛坯图（见图） 2．铣底面、钻Φ10.5mm、Φ6.1mm两孔

两孔经由钻头一次钻出，即可满足使用设计要求

由《制造工艺与夹具》表8-3得，选用硬质合金端铣刀，保证尺寸35±0.15 选用机床：卧式铣床

刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机

械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据

《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr=5°。

因为余量较小，故选择ap=3mm，一次走刀即可完成。

由《械制造工艺与夹具》P609得，钻Φ10.5mm、Φ6.1mm两孔用麻花钻就能满足要求

取钻孔的进给量f=0.4mm/r，V=2.0m/min

由此可以算出转速为n1 =

n2=

1000v1000 20

==606.6r/min d13.14 10.5

ap=3mm,由表11-2得钻孔时的切削速度v得：

1000 20

=1044.17r/min

3.14 6.1

机床实际转速取n=720r/min则实际切削速度为：

v1=

nD1

1000

=

3.14 720 10.5

=23.74r/min

1000

v2=

nD2

3.14 720 6.1

=13.79r/min

10001000

=

计算钻削力扭矩及功率，按《械制造工艺与机床夹具(含课程设计与习题)》表8-7可以

得到：

轴向力F=CFd0XFfYFKF=833.85×10.5 0.40.7×0.89=3811.5N

切削扭矩M=CMd0XMfYMKM 10 3=333.6410.51.9 0.40.8 0.89 10 3=20.3N/s 切削功率PM 2 Mn 10 3=2 3.14×20.3×10.1×10 3=1.3Kw

有上诉计算结果与机床允许值相比军允许，确定采用切削量 0.4mm/r

v 14m/minn 720r/min

3. 加工 12，切槽

12 可用硬质合金车刀加工，可以一次加工出留有余量0.2mm即可。

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硬质合金车刀选用型号为C122，

刀具的几何角度：刀具主偏角kr 900，刃倾角 s 6，前角 0 140， 后

'“

角 0 60，副偏角kr/ 300，副后角 0。 2012

由文献（1）表7-1可以得到，ap 3mm， f=0.2mm/r,n=720r/min 则相应的切削速度为v

nD

1000

3.14 720 12

27.13m/min

1000

切槽刀用YT15加工，由表7-5得，f 0.18mm/rap 1.`1mm,vc 3m/s 4.钻2 2

用高速钢钻头，进给量f 0.04mm/r，切削速度vc 0.3m/s

5.钻 3、扩、铰 4

采用高速钢麻花钻，直径d0 3mm

选择切削用量，背吃刀量ap 1.`5mm，进给量根据表8-69查得：f 0.08mm/r,，由文献得切削速度vc 35m/min 按公式计算主轴转速

n

1000vc1000 35

3715.5r/min =

3.14 3 d0

扩 4 ，用钢扩孔钻，进给量f 0.5mm/r，用齿数为6的高速钢铰刀，进给量

f 0.3mm/r。

6. 磨2× 12

选用陶瓷结合剂砂轮，轮宽为2 ，精磨淬火钢工件，回转的圆周速度

vw 20m`/min

纵向进给量：fa 0.5bs 0.5 2 1mm 工作台单行程的横向进给量ft 6.8 m/st (五) 确定基本工时

1. 时间定额计算

计算钻 10.5mm孔的时间定额

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1）机动时间 由文献(3)得钻孔的计算公式： t=

L nf

53

0.184min

720 0.4

代入数值ta

tb 2ta 2 0.184min 0.368min

2）辅助时间，由文献 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min

装卸工件时间有文献(3)表2.5-42取一分钟 所以辅助时间

T=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)min=1.19min 3)作业时间

TB=tb+T=(0.368+1.19)min=1.558min 4)常量工作场地时间TS

由参考文献(4)，取 =3％，则

T0= TB =1.558×3％=0.04674min 5）休息和生理需要时间Tr 由参考文献(4)，取 3％，则

Tr= TB =1.558×3％=0.04674min 6）准备与终结时间Te 由文献的去部分时间为： 简单件 26min 深度定位 0.3min 使用钻模 6min

由设计给定5000件，则

Te/n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min

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7)单件时间 Tp=2.39986min 8)单件计算时间

TZ= Tp+ Te/n=2.40632min

四、课程设计心得体会

通过这次的课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。

我也从中学到了许多有关机械加工的知识,主要归纳为以下： 摇臂支架外形较复杂，且其技术要求高，所以适当的选择机械加工中的定位基准,是能否保证摇臂支架技术要求的重要问题之一。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。 而摇臂支架的机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。摇臂支架的加工路线可以分为三个阶段：划分为粗加工，半精加

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工和精加工。

在这次夹具设计的课程设计中，我学会了更多专业知识，培养了实际操作和创新的能力。在过去的课程中，我们只是学习了一些重要的理论知识，而没有切合实际的练习与测试。在这次课程设计中我遇到了许多难题和问题，我又重新学习了以往遗漏和没有完全掌握的知识。

通过这次的课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书 。 总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为我以后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础。在此，衷心感谢各位老师的帮助和指导！

参考文献

1、兰建设主编,《械制造工艺与夹具》 机械工业出版社,2004,7

2、刘守勇主编，《械制造工艺与机床夹具(含课程设计与习题)》机械工业出版社 3. 陆剑中、孙家宁主编，《金切削原理与刀具》机械工业出版社2005.1

4、晋礼、杨琳主编，《机械加工设备》机械工业出版社，2005.8 5、焦建民主编，《切削加工手册》电子工业出版社，2007.9 6、黄如林主编，《切削加工简明实用手册》化学工业出版社2004.4 7. 董燕主编，《公差配合与测量技术》 武汉理工大学出版社 2008.7 8. 刘红普主编，《特种机械加工技术》 北京理工大学出版社 2010.1