吊环轴的课程设计

机械制造工艺
课程设计说明书
题目设计“吊环轴”零件机械加工工艺规程（大批量）
系别
班级
姓名
学号
指导老师
目录
机械制造工艺课程设计任务书²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²3 序言 (4)
一、零件的分析 (4)
1.1零件的工艺分析 (4)
1.1确定生产类型 (4)
1.1确定毛坯 (4)
二、工艺规程设计 (4)
2.1选择定位基准 (5)
2.2制定工艺路线 (5)
2.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (6)
三、总结 (12)
参考文献 (13)
机械制造工艺课程设计任务书
设计题目：设计“吊环轴”零件机械加工工艺规程（大批量）设计要求：1、未注圆角R2～3.
2、铸件不得有沙眼、疏松等缺陷。

3、热处理、调质，硬度18～25HRC
4、材料：HT200
设计内容：1、熟悉零件图；
2、绘制零件图（1张）；
3、绘制毛坯图（1张）；
4、编写工艺过程卡片（1张）和工序卡片（7张）；
5、课程设计说明书（1份）
序言
机械制造工艺课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。

因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下良好的基础。

由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请各位老师给予指教。

一、零件的分析
1.1 零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是吊环轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、轴Φ30 d1以及与此轴相垂直的Φ38 D1的孔。

2、大头半圆轴R40 d2。

3、吊环轴底面T1、和T2,T3,T4,T5,T6,T7.轴的端面T
4、大头半圆轴面d2，轴d1的中心线与孔D1中心线的垂直度误差为0.05mm，轴d1的中心线与下端面T1的平行度度误差为0.05mm。

由上面分析可知，可以粗加工吊环轴的下端面T1，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。

再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此吊环轴零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

1.2 确定生产类型
已知此拨叉零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是1Kg/个，查电子版《机械加工工艺设计手册》，可确定该生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序；加工设备。

1.3 确定毛坯
1、确定毛坯种类：
零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批量生产，故选择砂型铸件及其造型坯。

查电子版《机械加工工艺设计手册》选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

2、确定铸件加工余量及形状：
查电子版《机械加工工艺设计手册》，选用加工余量为MA-H级，并查表确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：
3、绘制铸件毛坯图
二、工艺规程设计
2.1 选择定位基准：
（1）粗基准的选择：以吊环轴下端面(T1)为粗基准和另一个面(T3)为粗基准。

（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的孔的内圆面(Φ38)D1和轴的右端面(T3)为定位精基准。

（3）辅助基准的选择：T2 2.2 制定工艺路线:
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用 。

1． 工艺路线方案一
工序一 钻、扩，铰 Φ38孔 工序二 粗铣T1平面 工序三 粗铣T2平面
工序四 粗车，半精车，精车Φ30 轴， 工序五 粗铣T3平面
工序六 粗铣，半精铣T4平面 工序七 检查， 工序八 入库。

上面的工序加工不太合理，因为与先面后孔原则不符，加工孔时应先面后孔这样容易满足加工要求。

所以应该先铣要钻孔平面。

2．工艺路线方案二
工序一 粗铣T1平面。

工序二 粗铣T2平面。

工序三 钻、扩，铰 Φ38孔
工序四 粗车，半精车，精车Φ30 轴， 工序五 粗铣T3平面
工序六 粗铣，半精铣T4平面 工序七 检查，
简 图
加工面
代号 基本尺寸 加工余量等级 加工余量
说 明
T1 25 H 3 单侧加工 D1 38 H 1 孔降一级单侧加工
T2 25 H 3 单侧加工 T3 33 H 1 单侧加工 T4 33 H 3 单侧加工 d 1 30 H 1 单侧加工
工序八入库。

上面工序可以适合大多数生产，
根据以上两种加工路线，查《机械制造工艺学》,最后的加工路线确定如下
铸造（砂型机器造型，铸造公差等级CT8级）
时效（消除内应力）
涂漆（防止生锈）
工序一粗铣T1平面，以Φ38孔为粗基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；
工序二粗铣T2平面，以T1为精基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；
工序三钻、扩、粗铰Φ38孔D 1，以T1为精基准，采用Z5125A钻床、钻模板和专用钻床夹具；
工序四粗车、半精车Φ30 轴d 1，以T1,D1为精基准，采用CA6140车床加专用车夹具；
工序五粗铣T3平面，以T1，D1为精基准，采用X53立式铣床加专用铣夹具；
工序六粗铣、半精铣T4平面，以T3为精基准，采用X53K立式铣床加专用铣夹具；
工序七去毛刺；
工序八终检。

2.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:
2.3.1圆柱表面工序尺寸
（精度等级查《机械制造工艺学》p155表4-8，公差查《互换性与测量技术》p39表3-2，加工余量查《切削加工简明实用手册》）
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
加工表面加工
内容
加工
余量
精度
等级
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小最大
Φ30轴
铸件 3 CT11 5.1
35±
Φ
粗车 2 IT11 0
16
.0
32
-
Φ12.5 1 1.2
半精车 1 IT10 0
10
.0
30
-
Φ 6.3 1 1.2
Φ38孔钻孔8 IT12 010.0
5.
36+
Φ12.5 7.87 9
扩孔 1.4 IT10 010.0
9.
37+
Φ 6.3 1.1316 1.43
粗铰0.1 IT8 039.0
38+
Φ 3.2 0.088 0.224
2.3.2平面工序尺寸
工序工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸
工序余量
最小最大
号
0 T1、T2铸件 3.5³
2 3
3 CT12 33±2.2 1 粗铣T1 2.2 25 IT11 0
13.025- 0.09 4.4 2 粗铣T2 2.2
25
IT11
013.025- 0.9 4.4 3
粗铣T3平
面
2.2
33
IT11
016.033-
0.278
4.11
4
粗铣T4平
面
2.2
33
IT11
16.07.33- 2.09 2.31 5 半精铣T4
平面
0.7 33
IT9
062.033-
0.39
0.527
2.3.3 确定切削用量及时间定额
工序一 以φ38孔为粗基准，粗铣φ38孔下端面。

1. 加工条件
工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=200~241,铸造。

加工要求：粗铣φ38孔下端面。

机床： X53立式铣床。

刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e <=60,深度a p <=4,齿数z=10,故据《切削用量
简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o =80mm 。

选择刀具前角γo ＝0°后角αo ＝15°，副后角αo ’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr ε=30°,副刃Kr ’=5°过渡刃宽b ε=1.5mm 。

2. 切削用量 1）铣削深度
因为切削量较小，故可以选择a p =1.3mm ，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量
机床功率为10kw 。

查《切削手册》f=0.08~0.15mm/z 。

由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z 。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《机械切削用量手册》表8，寿命T=180min 4）计算切削速度c V 和每分钟进给量f V
根据《切削用量简明手册》表 3.9查得，当d 0=27.2mm ，Z=12，mm a P 4≤，z mm f z /18.0≤时，
min /60m V C =各修正系数为：8.0,0.1==sv MV K K 。

切削速度计算公式为：
sv v e v v v p
m
v
v c k z
u a y f x a
T
q d C V 0=
（2-1）
其中 mm a e 72=，mm a p 4=，242=v C ，2.0=q v ，15.0=x v ，35.0=y v ，
8.08.00.1=⨯=⋅=k k k Sv Mv v ，2.0=u v ，0=p v ，32.0=m ，min 180=T ，z mm f z /18.0=，10=Z ，
将以上数据代入公式：
min /72.368.010
2.07235.018.015.04180
2
.02.2724232
.0m v c =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
确定机床主轴转速： m i n /43080
14.310810001000r d v n w
c
s =⨯⨯=
=
π。

根据X53铣床的说明书选择min /390min,/300mm V r n f c ==,因此，实际进给量和每分钟进给量为：
min /68.8min /1000
300
2714.31000
0r m n d V c =⨯⨯=
=
π
z mm z
n V f c fc zc /13.010
300390=⨯=
=
校验机床功率
根据《切削用量简明手册》表3.23，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率
cc cm P kw kw P >=⨯=375.375.05.4。

0
故校验合格。

最终确定
z mm f r V r n s mm V mm a z c c f p /13.0min,/68.8min,/300,/390,3.1=====
5）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(25+3)/6.44=3.9min 。

-
工序二 粗铣Φ38孔上端面，以T1为定位基准
1. 加工条件
工件材料：HT200,σ b =0.16GPa HB=200~241,铸造。

加工要求：粗铣φ25孔上下端面。

机床： X53立式铣床。

刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e <=60,深度a p <=4,齿数z=10,故据《切削用量
简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o =80mm 。

选择刀具前角γo ＝0°后角αo ＝15°，副后角αo ’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr ε=30°,副刃Kr ’=5°过渡刃宽b ε=1.5mm 。

2. 切削用量 1）铣削深度
因为切削量较小，故可以选择a p =1.3mm ，一次走刀即可完成所需长度。

2）每齿进给量
机床功率为10kw 。

查《切削手册》f=0.08~0.15mm/z 。

由于是对称铣，选较小量f=0.15 mm/z 。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《机械切削用量手册》表8，寿命T=180min 4）计算切削速度 按《2》表14， V=1.84
n=7.32 f V =6.44 5）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(25+3)/6.44=3.9min 。

工序三 以φ38孔下端面为精基准，钻、扩、粗铰φ38孔，孔的精度达到IT8。

1. 选择钻床及钻头
选择Z5125A 钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =36.5mm ，钻头采用双头刃磨法， 2.选择切削用量 （1）决定进给量
由d o =36.5mm ,查《2》表5
按钻头r mm f /57.0~47.0=
按机床强度查[1]表10.1-2选择r mm f /8.1~056.0= 最终决定选择机床已有的进给量r mm f /48.0= （2）耐用度
查[2]表9
T=4500s=75min
（3）
n=50-2000r/min 取n=1000r/min.
（4）检验机床扭矩及功率
查《切削用量简明手册》表2.20，当f≤0.26, d o =27.2mm 时，M t =31.78N•m ，修正系数均为1.0，故
m N M
c
∙=78.31
查机床使用说明书得m N M
m
∙=2.144
查《切削用量简明手册》表2.23,钻头消功率：Kw P c 3.1= 查机床使用说明书
kw P E 26.281.08.2=⨯=。

由于m c M M <，E
C
P P <，故切削用量可用，即：
min /272r n n c ==
min /4.15m v c =
背吃刀量 均为 2mm ３.计算工时
min 058.01000
48.03251=⨯+==nf L t m
由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。

扩铰和粗铰的切削用量如下：
扩钻：选高速钢扩孔钻 min /1000r n = r mm f /8.0~7.0= min 037.0100075.03252=⨯+=
=
nf L t m
粗铰孔：选高速钢铰刀 min /1000r n = r mm f /6.2~3.1= min 021.01000
3.13253=⨯+=
=
nf
L t m
T= 1m t +2m t +3m t =0.116
该工序单位加工时间为0.116min
工序四 粗车、半精车 Φ30 轴d 1，以T1,D1为精基准
1. 选择钻头
选择高速钢车刀，粗车时d o =32m 。

选择CA6140车床 n=22.4~1000r/min, f=0.063~1.2mm/r. 2.选择切削用量 （1）决定进给量
查《2》表5车刀进给量 r mm f /2.1~0.1=
按钻头强度选择r mm f /0.1= 按机床强度选择r mm f /9.0=
最终决定选择CA6140车床已有的进给量r mm f /8.0= （2）计算工时
粗车 min 046.01000
75.02
331=⨯+==nf L t m
半精车：选高速钢铰刀 min /1000r n = r mm f /6.2~3.1= min 026.01000
3.12
332=⨯+=
=
nf L t m
T = 0.046+0.026=0.072
工序五 粗铣T3平面，以T1，D1为精基准
机床： X53立式铣床。

刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。

铣削宽度a e <=60,深度a p <=4,齿数z=10,故据《切削用量
简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o =80mm 。

选择刀具前角γo ＝0°后角αo ＝15°，副后角αo ’=10°，刀齿斜角λs=－15°,主刃Kr=60°,过渡刃Kr ε=30°,副刃Kr ’=5°过渡刃宽b ε=1.5mm 。

2. 切削用量
计算切削速度 按《2》表14， V=1.84
n=7.32 f V =6.44 5）计算基本工时
t m ＝L/ V f =（33+2)/6.44=5.43s
工序六 粗铣、半精铣T4平面，以T3为精基准
1. 选择机床刀具
选择立式铣床X53K 硬质合金钢Y ab 端铣刀3=p a 2. 切削用量
查2表5 f=0.14~0.24mm/r
T=180min 取f=0.15mm/r v=1.84m/min
n=732r/min min /44.6m V f = （4）检验机床扭矩及功率
查《切削用量简明手册》表2.20，当f≤0.26, d o =35mm 时，M t =31.78N•m ，修正系数均为1.0，故
m N M
c
∙=78.31
查机床使用说明书得m N M
m
∙=2.144
查《切削用量简明手册》表2.23,钻头消耗功率：Kw P c 3.1= 查机床使用说明书
kw P E 26.281.08.2=⨯=。

由于m c M M <，E
C
P P <，故切削用量可用，即：
r mm f /22.0=
min /272r n n c ==
min /44.6m v c =
3. 计算工时
s 47.544.62
.2331=+==nf L t m
半精铣
s 23.544.67
.0332=+==nf L t m
s 70.10t t T m2m1m =+=
三、总结
为期一周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。

我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。

学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。

提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
参考文献
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[2].上海市金属切削技术协会.金属切削手册.-上海：上海科学技术出版社
[3].赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.-2版.-北京：机械工业出版社
[4].邓文英，郭晓鹏.金属工艺学.上、下册.-5版.-北京：高等教育出版社，2008.4
[5].陈于萍，高晓康. 术.-2版.-北京：高等教育出版社，2005.7
[6].蔡兰.机械零件工艺性手册.-2版.-北京: 机械工业出版社，2006.12
[7].艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.-北京：机械工业出版社
[8].梁国元.电子机械设计与工艺简明手册.西安电子科技大学出版社
[9].刘力.机械制图.-2版.-北京：高等教育出版社，2004.7。