机械制造与自动化设计说明书

第一章设计任务概述1.1 设计的主要内容机械加工课程设计是在学院机械制造工艺学(含机床夹具设计)和所有专业课之后进行的,是对所学课程的一次深入的综合性复习,也是理论联系实际的训练。

设计的任务是根据所给定的零件图，确定合适的加工机床、刀具、切削用量，合理的进给路线，制定经济高效的工艺方案；绘制零件图一张、毛坯图一张、编制工艺过程卡，数控加工工序卡，编写数控加工程序，撰写设计说明书。

要求我们能综合运用机械制造工艺学中基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件的工艺程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定加工方案。

同时也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后从事的工作打下良好基础。

1.2设计的指导思想2>适当采用数控加工条件能显著提高生产效率和精度。

3>降低生产成本，1>保证零件加工质量适应性强。

4>工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。

5>结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，便于提高精度和生产效率。

第二章零件的结构工艺分析2.1零件的作用端盖属于盘类零件它的主要作用有：1、轴承外圈的轴向定位2、防尘和密封除本身可以防尘和密封外，也常和密封配件合以达到密封作用3、位于车船电机和主轴箱之间的端盖，主要起到传送扭矩和缓冲吸震的作用因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工作条件。

2.2零件的材料热及处理分析零件的材料为HT150，它是一种灰铸铁，线性收缩率较小约为0.4%—0.46%左右。

硬度范围为HB150—200。

摩擦面间的单位面积压力不大于490kpa。

灰铸铁的抗拉强度和弹性模量均比钢低得多，通常σb约为120~250MPa，抗压强度与钢接近，一般可达600~800MPa，能承受中等载荷的零件，塑性和韧度近于零，属于脆性材料，不能锻造和冲压；焊接时产生裂纹的倾向大，焊接区常出现白口组织，焊后难以切削加工，焊接性差；灰铸铁的铸造性能优良，铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加工时呈崩碎切屑，通常不需加切削液；灰铸铁的减振能力为钢的5~10倍，是制造机床床身、机座的主要材料；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活塞环等。

2.3零件的结构形状该零件的加工表面有：1）Φ27圆柱表面2）左右两端高为9端面3)φ20的孔4)φ7孔5）φ9的孔6）φ１６H7的内孔表面2.4零件的加工质量分析该端盖结构简单，形状普通，属于一般的盘类零件。

其主要加工表面有宽为27的凸台上端面和Ｍ２７×1.5螺纹，φ20H7、φ16H7以及φ9、φ6的孔。

其中φ16的孔经加工后要满足表面粗糙度为Ra 1.6，宽为27的凸台上端面以及φ9、φ6的孔和螺纹经加工后要满足表面粗糙度为Ra 6.3，两个φ16H7的孔经加工后，要满足两孔中心轴线间距离为26.76±0.016。

由以上分析及结合零件图（见附录）可知：其中各个孔的端面都为平面，可以防止在加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。

该零件除φ16H7的孔外，其余表面加工精度均比较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻、磨床的加工就可达到要求。

且在加工过程中容易受到切削力、切削热和夹紧力的影响而产生变形，减少切削力与切削热的影响，粗、精加工应该分开进行；使粗加工产生的变形在精加工之前得到矫正。

第三章毛坯的确定3.1确定毛坯类型由于该零件结构简单，在工作过程中不会受很大的力。

由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，采用及其造型方法铸造毛坯，选择HT150。

HT150具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性，适合铸造该端盖零件。

3.2确定各毛胚表面的加工余量加工时如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时。

使生产成本增高，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时也常因余留得过小而迫使用画线找正等方法，不仅增加了生产工时，而且还有可能造成废品，因此，必须合理的选择加工余量。

零件的材料为HT-150，毛坯（铸件）图是根据产品零件设计的。

根据《金属机械加工工艺人员手册》，端盖上的孔都用钻，M27的圆柱面左端面留加工余量5mm,右端面留加工余量3mm。

6-φ7的孔上端面留3mm的加工余量。

3.3毛坯图（见附录）第四章工艺路线的拟定4.1定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确、合理，可以保证加工质量提高，提高生产效率。

否则，就会使得加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。

1）设计基准在零件图上用以确定其他点、线、面位置得基准称为设计基准。

由零件图分析，该零件的设计基准为Φ27的轴线和左端面。

2）定位基准工件加工定位基准的选择与工艺过程的制定有关系。

因此在选择定位基准时要多考虑几种方案加以比较，使之符合工艺要求，提高加工精度，保证产品质量.（1）在选择粗基准时，以保证其他各加工表面又足够的加工余量为重点，保证不加工面的尺寸、位置符合图纸要求。

因此选择原则是：综上所述：粗基准的选择根据该零件的结构特点、重量轻，比钢的硬度低，加工难度要增加，但是该材料易于加工磨合与低碳钢类似。

（2）对于精基准的考虑重点是如何减少误差、提高定位精度和安装方便，最限度保证零件的加工精度，一般应遵循下列几个原则：一、基准重合原则，应尽可能选择设计基准作为定位基准，特别是在一个零件的最后加工阶段，为保证精度避免因基准不重合而引起定位误差。

二、基准统一原则，各工序间应尽可能采用同一基准来加工零件各表面，提高各表面间的位置精度。

三、互为基准原则，适用于一个零件中两个表面相互位置较高，四、有些精加工工序加工余量小而且均匀时，常以加工面本身作为精基面。

综上所述：精基准的选择加工后的φ27的轴线和左端面为精基准，符合基准重合的原则。

但设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

4.2加工方法的确定4.3加工顺序的安排1）机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”的原则首先加工精基准—下端面（2）遵循“先粗后精”的原则，先安排上端面和凸台表面的粗加工，再安排精加工（3）遵循“先表面后孔”的原则，先加工表面后进行孔加工2）热处理加工铸造成型后，对铸件进行热处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能，端盖在工作中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。

3）辅助工序在精加工后安排去毛刺，清洗和终检过程。

综上所述，该端盖工序安排顺序为：热处理—基准加工—粗加工—半精加工—精加工。

4.4加工工序的划分与确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序加工内容较多，使总工序数减少，这样就减少了安装次数，减少了机床数量，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。

工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床设备及工艺装备简单，调整和维修方便，工人掌握容易，生产准备简单，易于产品更换。

综上所述：考虑到该零件在加工过程中易变形，所以采用工序分散。

辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒菱角，清洗，检验等。

4.5热处理工序的安排热处理，可以提高材料的力学性能改善金属的切削性能及消除内应力，而热处理工序的安排，常根据零件的技术要求和材料的性质，合理的安排。

热处理工序安排得是否恰当，对保证零件的精度、保证零件加工的顺利进行、保证零件机械性能有着重要影响。

常用的热处理工序有：退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳、碳氮共渗等。

按热处理的目的，可分为预备热处理、消除残余应力热处理、最终热处理。

预备热处理是为了改善材料的切削性能，消除毛坯制造时的残余应力，改善组织；最终热处理是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性，常安排在精加工工序之前通过分析零件图，考虑到该零件材料在加工中容易变形，因此进行一次时效处理即能满足加工要求，时效处理是为了释放夹紧力和变形，改善加工性能。

4.6拟定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工具，并尽量使工序集中来提高生产效率,但前提是保证产品质量。

除此之外，还应考虑经济效果，一便降低生产成本。

根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：工艺路线1：1. 备料毛胚铸造加工.2. 粗铣—精铣宽83的底面3. 粗铣—精铣宽27的上端面4. 粗车—半精车Φ27的圆柱表面5. 铣左右两端高为9的端面6. 安排时效处理7. 以Φ27的圆柱中心轴线为基准依次钻Φ20H7、Φ16H7的孔至Φ18、Φ148. 以两个Φ16H7的孔两中心轴线间距离26.76±0.016为基准钻另一Φ16H7的孔至Φ149. 依次钻Φ7、Φ9的孔至Φ5、Φ710.扩钻、精镗各孔至φ20、φ16、φ7、Φ911.去毛刺12.粗车—半精车—精车M27×1.5的螺纹13. 检验.工艺路线2：1.毛坯铸造热处理使其硬度值达至150HBS2.粗车—半精车宽83的底面3.粗车—半精车宽27的上端面4.以φ27圆柱中心轴线至φ16中心轴线间距离为26.76±0.016为基准依此钻φ16的两个孔至φ145.粗车—半精车φ27的圆柱表面6.钻φ20的孔倒角7.以左右端面为基准依此钻φ7、Φ9的孔至φ5、Φ78.粗精车φ27外圆和尺寸为9的左、右台阶面9.去毛刺10. 粗车—半精车M27×1.5的螺纹11. 检验入库4.7机械加工工艺过程的确定综上所述；两个工艺方案的比较在于方案一基本采用普通铣床来加工平面，而方案二则采用普通车床加工平面，两者比较，方案一采用铣的经济效益更好。

还有工序集中和工序分散，从零件本身来考虑，不对称不规则，尽量把工序集中、考虑装夹和夹具，方案一中采用铣床，比采用车床会减少装夹次数把可以工序稍微集中下，提高效率。

通过分析，优化的方案如下：1.备料毛胚铸造加工.2.安排时效处理3. 粗铣—精铣宽83的底面4. 粗铣—精铣宽27的上端面5. 以φ27圆柱中心轴线至φ16中心轴线间距离为26.76±0.016为基准依此钻φ16的两个孔6. 粗车—半精车φ27的圆柱表面7. 钻φ20的孔倒角8. 以左右端面为基准依此钻φ7、Φ9的孔9. 粗车—半精车φ27外圆和尺寸为9的左、右台阶面10. 去毛刺11. 粗车—半精车M27×1.5的螺纹12. 检验入库4.8 填写机械加工工艺过程卡(见附录）第5章零件加工工序设计5.1 05号工序设计设计内容: 铸造毛坯采用硬模铸造5.2 10号工序设计设计内容: 时效处理5.3 15号工序设计设计内容: 铣端盖底面5.3.1 加工设备的选择因为本工序加工精度不高，为节约生产成本，所以选择普通铣床X51，该铣床的参数如下：X51普通铣床参数5.3.2 工艺装备选择1）工装夹具：平口虎钳2）刀具可转位面铣刀刀盘直径φ65 刀具材料：硬质合金 Z=63）量具游标卡尺规格0.02mm 5.3.3 工步顺序的确定1)粗铣底面2)精铣底面5.3.4 加工余量的确定1)粗铣底面 Z=32)精铣底面 Z=25.3.5 工序尺寸及其上下偏差1)粗铣底面5.3.6 切削用量的选择与确定 1) 粗铣底面Vc =50m/min f=Z ×z f =3×0.12=0.36mm/r pa =3mm由此可算出：n=1000*Vc /π*d=379r/min 按机床选取n=380 r/min所以实际切削速度为Vc =1000dnπ=98 m/minfV =n ×f=380×0.36=136mm/minPc=Fc*Vc/60000= Kc*p a *f*Vc =814.2*3 *0.36*50/60000 =0.73Kw ≤4.5*0.8=3.6kw它的功率小于机床X51的主轴的最大功率，所以能在这机床上完成这一步。