第一组毕业设计

一、 零件图的分析（一）零件的材料及其力学性能ZG310-570为铸造碳钢（简称为铸钢），铸钢一般用于制造形状复杂、力学性能要求较高的机械零件。

由于零件力学性能要求较高，不能用铸铁来铸造，这时常需选用铸钢件。

铸造碳钢广泛用于制造重型机械设备的某些零件，如轧钢支架、起重机运输机齿轮、水泵体、飞轮等。

热处理/正火或退火温度℃：870~890ZG310-570的化学成分及其力学性能（二）零件的工艺性分析3.1零件的结构特点、工艺，表面技术要求分析零件图中尺寸标注分析（1）表面粗糙度符合、代号分析：用去材料方法获得的表面粗糙度，Ra 的上限值为6.3um 。

：用去材料方法获得的表面粗糙度，Ra 的上限值为3.2um 。

：用去材料方法获得的表面粗糙度，Ra 的上限值为1.6um 。

其余：除去已标注表面粗糙度代号的加工表面外，其余表面用不去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra 的上限值为12.5um 。

形状和位置分析轴的标准公差（GB/1800.3-1998）φ1840-0.10的外圆面长度尺寸为3.50-0.075，公差等级为IT9，外圆表面的表面粗糙度为Ra3.2um，端面的表面粗糙度为Ra6.3um；φ1790-0.1的外圆面长度尺寸为6.5+0.1，公差等级为IT9，外圆表面的表面粗糙度为Ra3.2um，端面的表面粗糙度为Ra6.3um；φ1640-0.04的外圆面长度尺寸为17.5，公差等级为IT7，外圆表面的表面粗糙度为Ra1.6um，端面的表面粗糙度为Ra6.3um；φ30H8(+0.0330)的圆孔高度为32+0.2，公差等级为IT8，内表面的表面粗糙度为Ra3.2um；144±0.2的公差等级为IT12；32+0.2的公差等级为IT11；6.5+0.1的公差等级为IT11；3.50-0.075的公差等级为IT11；φ148、φ85、R6圆弧、R2圆弧的表面粗糙度为Ra6.3um；C面的表面粗糙度为Ra6.3um；R22.5圆柱上、下表面的表面粗糙度为Ra3.2um（2）形位公差符号：32+0.2圆柱对基准B的对称度公差为0.25um。

C面对左端面的平行度公差值为0.1um。

φ164圆柱面的轴线对基准B的同轴度的公差为φ0.1um。

φ30圆柱孔的轴线对基准B的垂直度的公差为φ0.1um。

左端面对基准B的垂直度公差为0.05。

(3)基准符号：A基准要素是零件的左端面。

B基准要素是φ1840-0.10的轴线。

3.2零件的工艺分析从图示零件分析，该零件结构简单，属于连杆类零件。

主要加工面有φ184、φ179、φ164、φ60的外圆柱面和φ148、φ85、φ79、φ30的内圆面。

零件图样的剖视合理正确完整，尺寸，公差及技术要求齐全。

本零件表面加工并不困难，但φ30的孔，垂直度要求较高，是由该零件的作用所确定的，同时高度尺寸32相对于轴线的对称度有要求。

由上面分析可知，可以粗加工端面，然后以此作为基准采用三爪卡盘进行加工，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。

二、毛坯的分析（一）毛坯的选择因为零件在数控加工中，由于加工过程自动化使得余量不大，以及装夹问题在毛坯设计时就要考虑好。

并且毛坯的种类以及不同制造方法对零件的质量、加工方法，材料利用率、机械加工劳动量和制造成本等都有很大影响。

因此在选择毛坯时应注意以下因素：1、零件材料极其机械性能当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。

例如，材料是铸铁，就选用铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可以选用型材或铸钢。

2、零件的形状和尺寸常见一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可以选用棒料；如个台阶直径相差较大，宜用锻件。

尺寸大的零件，因受设备限制一般用自由锻；中、小型零件可以选用模锻。

形状复杂的钢质零件不宜用自由锻3、生产类型大量生产应当选用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来弥补，单件小批量生产应采用木模手工造型或自由锻4、具体生产条件确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。

有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯，有利于保证毛坯质量和提高经济效益5、充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性为了节约材料和能源，随着毛坯制造向专业化生产发展，目前毛坯制造方面的新工艺，新技术和新材料的发展很快，例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械制造中的应用日益增加。

应用这些方法后，可大大减少机械加工质量。

有时甚至可不再进行机械加工，其经济效益明显提高。

（二）毛坯制造方法的确定零件材料为ZG310-570，零件的形状较复杂，很难用锻造或机械加工的方法制造，又由于力学性能要求较高，因此毛坯选用铸造。

铸造是将液体金属浇注到具有与零件形状、尺寸相适应的铸造型腔中，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的方法。

铸造可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。

重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称浇铸。

广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造专指金属型浇铸。

压力铸造是指金属液在其他外力（不含重力）作用下注入铸型的工艺。

广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等；窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造，简称压铸。

1、砂型铸造砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。

砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。

砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。

砂型铸造用的模具，以前多用木材制作，通称木模。

此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。

但是，砂型铸造也有一些不足之处：因为每个砂质铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。

2、金属型铸造是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。

金属型铸造既可采用重力铸造，也可采用压力铸造。

金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，生产效率很高。

金属型的铸件不但尺寸精度好（IT12~IT6）和较小的表面粗糙度（Ra12.5~6.3 um），而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不容易损坏。

因此，在大批量生产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不过高，一般都优先选用金属型铸造。

但是，金属型铸造也有一些不足之处：因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具费用不菲，不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。

对小批量生产而言，分摊到每件产品上的模具费用明显过高，一般不易接受。

又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以对特别大的铸件也显得无能为力。

因而在小批量及大件生产中，很少使用金属型铸造。

此外，金属型模具虽然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造，在铜合金铸造中已较少应用，而用于黑色金属铸造就更少了。

3、压铸压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造，是目前生产效率最高的铸造工艺。

压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。

热室压铸机自动化程度高，材料损耗少，生产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产。

当今广泛使用的铝合金压铸件，由于熔点较高，只能在冷室压铸机上生产。

压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固，压铸件的不足之处是：因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。

否则，铸件内部气孔在作上述处理加热时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。

此外，压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些，一般在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。

综合以上3种铸造方法的特点，该勾贝推杆选用的铸造方法是金属型铸造。

（三）毛坯图的设计毛坯加工余量的确定：毛坯材料为铸钢，铸造方法为金属型铸造，根据查表《铸件机械加工余量等级的选择》可知加工余量等级为D~F，再查表《要求的铸件机械加工余量》，按等级F 差得：φ184的圆柱的加工余量为2mm，φ148的内圆的加工余量为1.5mm，φ85的圆柱的加工余量为1mm，其余φ79、φ28、R15圆弧、R22.5圆柱不用加工，因此，不留加工余量。

三、工艺路线拟定（一）定位基准的选择定位基准有粗基准与精基准之分。

在机械加工的第一道工序或最初几道工序中，一般用毛坯上未经加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。

该零件选用φ28外圆柱面作为粗基准来加工φ184、φ179、φ164等外圆柱面和左端面。

以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则；在随后的工序中，用加工过的表面作定位基准，称为精基准。

该零件选用φ164的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。

以上选择符合精基准选择的基准重合，基准统一，互为基准的原则。

综上所述，这样定位比较简单可靠，且能为以后加工重要表面做好相应准备。

（二）加工方法的确定在企业生产销售中，一切都是为了能够创造出更多的财富和提高劳动生产率为目的。

同样的加工方法选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工材料和操作工人的经验来确定。

由于方案的多种多样，工艺人员在选择时一般结合具体的工件和现场加工条件来确定最佳的加工方案。

一般的可根据各表面的加工精度和粗糙度要求，从表1、表2、表3中选择合理的加工方法及加工方案。

如下表：表1 外圆表面加工方案序号加工方法公差等级表面粗糙度Ra(μm) 适用范围1 粗车 IT13～IT11 Ra50～12.5适用于淬火钢以外的各种金属2 粗车—半精车 IT10～IT9 Ra6.3～3.23 粗车—半精车—精车 IT7～IT6 Ra1.6～0.84 粗车—半精车—精车—抛光（滚压） IT7～IT6 Ra0.02～0.0255 粗车—半精车—磨削 IT7～IT6 Ra0.8～0.4 使用于淬火钢、未淬火钢、钢铁等，不宜加工强度低、韧性大的有色金属6 粗车—半精车—粗磨—精磨 IT6～IT5 Ra0.4～0.27 粗车—半精车—粗磨—精磨—高精度磨削 IT5～IT3 Ra0.1～0.0088 粗车—半精车—粗磨—精磨—研磨 IT5～IT3 0.01～0.0089 粗车—半精车—精车—精细车（研磨） IT6～IT5 0.4～0.025 适用于有色金属表2 圆柱孔的加工方案序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra(μm) 适用范围1 钻 IT13～IT11 Ra12.5 用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工件2 钻—铰 IT9 Ra3.2～1.6 用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工件，但孔径D<20mm3 钻—扩—铰 IT9～IT8 Ra3.2～1.6 用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工作，但孔径为10～804 钻—扩—粗铰—精铰 IT7 Ra1.6～0.45 钻—拉 IT9～IT7 Ra1.6～0.4 用于大批量生产6 （钻）—粗镗—半精镗 IT10～IT9 Ra6.3～3.2 用于除淬火钢以外的各种材料7 （钻）—粗镗—半精镗—精镗 IT8～IT7 Ra1.6～0.88 （钻）—粗镗—半精镗—磨 IT8～IT7 Ra0.8～0.4 用于淬火钢、不淬火钢和铸铁件。