支架课程设计说明书

汽车部件课程设计说明书

题目：设计支架零件的机械加工

工艺规程及工艺装备（年产量为4000件）

内容 1.零件图一张

2．毛坯图一张

3．机械制造加工工艺规程一套

4．夹具总装配图一张

5．夹具零件图一张

6．课程设计说明书一份

班级

学生

指导教师

2010年12月26日

目录

一、零件的工艺分析及生产类型的确定....................... 错误!未定义书签。

1.零件的工艺性分析.................................................................. 错误!未定义书签。

2.零件的生产类型 (1)

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (2)

1.选择毛坯 (2)

2.确定机械加工余量 (2)

3.确定毛坯尺寸 (3)

4.设计毛坯图 (3)

三、选择加工方法，制定工艺路线 (3)

1.定位基准的选择 (3)

2.零件表面加工方法的选择 (3)

3.制定工艺路线 (4)

四、工序设计 (5)

1.选择加工设备与工艺装备 (5)

2.确定工序尺寸 (6)

五、确定各工序切削用量及加工工时 (6)

六、夹具设计 (13)

1.定位方案 (13)

2.夹紧机构 (13)

3.导向装置 (15)

4.夹具与机床连接元件 (15)

5.夹具体 (15)

七、设计体会 (18)

参考文献 (19)

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（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（转速器盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计手册与图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次时间机会，为今后的毕业设计及外来从事的工作打下良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。

一、零件的工艺分析及生产类型的确定

1. 零件的工艺性分析

通过对该零件图的重新绘制，知道原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需要切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

φ，粗糙度为，此孔为加工其他孔的基准。

面粗糙度为，孔7

30H

2.孔8φ粗糙度为。

3.孔8φ粗糙度为。

面，粗糙度为。

面，粗糙度为。

面，粗糙度为。

7.键槽b=8，粗糙度为。

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

图1 零件图 2.零件的生产类型

大批量生产。零件的年生产：

%)1(%)1(0βα+?+??=n N N 式中 0N ——零件的年生产纲领 N ——产品的年生产纲领 n ——每台产品中该零件的数量

%α——零件的备品率（本次设计取2%-4%） %β——零件的废品率（本次设计取%%）

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1.选择毛坯

该零件材料为HT150，零件结构比较简单，生产类型为大批量生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。从提高生产效率保证加工精度上考虑也应该如此。

2.确定机械加工余量

由于是大批量生产，所以铸件采用1级精度。根据工艺手册中的铸件质量，零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，机械加工余量在厚度方向为，水平方向亦为。铸件孔的机械加工余量查表得。

3.确定毛坯尺寸

毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量尺寸即可。取整得110×85×120。

4.设计毛坯图

图2 毛坯图

三、选择加工方法，制定工艺路线

1.定位基准的选择

粗基准的选择：按有关基准的选择原则，既当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作为粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。

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，根据“基准重合”

φ孔为精基准。

原则和“基准统一”原则，选择一圆柱体的7

30H

2.零件表面加工方法的选择

（1）R端面公差等级为IT11，表面粗糙度为，需进行粗铣。

φ外圆面为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定其公差等级按（2）外圆面35

IT14，需进行粗铣。

（3）N端面为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定其公差等级按IT14，需进行粗铣。

（4）T端面公差等级按IT11，表面粗糙度为，粗铣即可。

（5）M端面公差等级按IT11，表面粗糙度为，粗铣即可。

（6）S端面公差等级按IT11，表面粗糙度为，需钻和铰。

φ孔，倒角×45°公差等级为IT8，表面粗糙度为，需钻、精扩、精（7）7

30H

铰。

φ孔公差等级为IT10，表面粗糙度为，需粗铣即可。

（8）8

φ半圆孔公差等级为IT8，表面粗糙度为，需钻-铰。

（9）20

3.制定工艺路线

方案一：

工序1：粗铣M面。

工序2：精铣N面。

工序3：精铣R面。

φ，孔口倒角×45°。

工序4：钻-精扩-铰孔至7

30H

工序5：粗铣S面及T面。

φ内圆柱面。

工序6：精铣20

φ半圆面。

工序7：粗铣18

φ并进行扩铰孔。

工序8：钻孔8

工序9：粗铣半圆槽Q。

工序10：攻螺纹M10-7H。

工序11：去毛刺。

工序12：清洗。

工序13：终检。

方案二：

工序1：粗铣S面及T面。

工序2：精铣N面。

工序3：精铣R面。

工序4：粗铣M面。

φ，孔口倒角×45°。

工序5：钻-精扩-铰孔至7

30H

φ内圆柱面。

工序6：精铣20

φ半圆面。

工序7：粗铣18

φ并进行扩铰孔。

工序8：钻孔8

工序9：攻螺纹M10-7H 。 工序10：粗铣半圆槽Q 。 工序11：去毛刺。 工序12：清洗。 工序13：终检。

由于粗铣过程会对螺纹造成伤害，并且综合考虑设计基准与定位基准，方案一明显优于方案二，最终选择方案一。

四、工序设计

1.选择加工设备与工艺装备

（1）工序2、6、8、10和3、4、7用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的X51型立式铣床即可。

（2）工序5是铰孔工序，分别是粗铰和半精铰。使用普通的立式钻床Z550即可。

（3）工序9、11加工8φ孔，要进行钻孔、扩孔和攻螺纹，用立式钻床即可。可选用Z550型立式钻床。

具体选择如下表： 2.确定工序尺寸（采用1级精度）

工序1：粗铣M 面。由于精度要求为，公差等级IT11，毛坯加工余量为1-4mm,取3mm 。粗铣加工余量为。

工序4:钻mm 6.28=φ。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：IT9；钻：IT12；根据上述结果，再由表可查得，mm 30φ的孔精铰余量Z=;钻孔余量Z 查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：；钻：。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：mm 0300.030+=φ；钻孔：mm 1200.028+=φ

工序5：粗铣S 面及T 面。由于精度要求为，公差等级IT11，毛坯尺寸为53mm ，粗铣：mm l 300.050+=

工序6：精铣20φ内圆柱面。精度要求，公差等级IT8,毛坯尺寸mm 320+=φ 精铣：mm 3.020+=φ

工序8：钻孔8φ并进行扩铰孔。钻孔mm 03.08+=φ ，扩孔mm 03.011+=φ 工序9：粗铣半圆槽Q 。mm h 300.03+=

①.背吃刀量的确定

a p=3mm。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。

由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*282

50+

＝。 工序2：精铣N 面 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。 由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*282

10+

＝。 工序3：精铣R 面 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。 由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*282

40+

＝。

工序4：钻-精扩-铰孔至730H φ，孔口倒角×45° 1.切削用量的计算

（1）钻孔工步

①被吃刀量的确定 取mm p 8.5=α

②进给量的确定 由课程设计说明书，选取该工步的每转进给量

r mm f /4.0=。

③切削速度的计算 由课程设计说明书，按工件材料为HT150的条件选

取，切削速度v 可取为25m/min 。由公式n=1000v/Ⅱd 可求得该工序钻头转速n=265r/min ，参照表所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=351r/min ，再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=n Ⅱd/1000=min 。 （2）精铰工步

①被吃刀量的确定 取mm p 10.0=α

②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量r mm f /4.0= ③切削速度的计算 由表，切削速度v 可取为4m/min 。由公式n=1000v/

Ⅱd 可求得该工序铰刀转速n=min ，参照表所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min ，再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=n Ⅱd/1000=min 。 2、切削工时的计算：

（1）.基本时间j t 的计算

①.钻孔工步 跟据课程设计说明书，钻孔的基本时间可由公式

fn

l l l fn L t j /)(/21++==求得。式中mm l 53=;

mm

l 12=；

mm mm mm kr D l 89.11154cot )2/15()2~1(cot )2/(1=+?=+?=ο； r mm f /4.0=；

min /351r n =.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间

s r r mm mm mm mm t j 1.28m in 46.0m in)/351/4.0/()89.11153(==?++=。

②.精铰工步 根据课程设计说明书，可由公式fn l l l fn L t j /)(/21++==求得该工

序

的

基

本

时

间

。

1

l 、

2

l 由表按kr=15°、

mm mm mm d D p 10.02/)8.2930(2/)(=-=-=α的条件查得mm l 37.01=；mm l 152=；而mm l 53=；r mm f /4.0=；min /47r n =。将上述结果代入公式，则该工序基本时间s r r mm mm mm mm t j 218min 63.3min)/47/4.0/()1537.053(==?++=。 （2）.辅助时间f t 的计算

根据课程设计说明书所述，辅助时间f t 与基本时间j t 之间的关系为f t =（）j t ，可取f t =j t ，则各工序的辅助时间分别为，钻孔工步的辅助时间：f t =×=，精铰孔工步的辅助时间：f t =×218=。

（3）.其他时间的计算

除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息和生理需要时间和准备与终结时间。由于右端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工作的时间b t 是作业时间的2%-7%，休息与生理需要时间x t 是作业时间的2%-4%，本工件均取3%，则各工序的其他时间（b t +x t ）可按关系式（3%+3%）×（j t +f t ）计算，分别为，钻孔工步的其他时间：

b t +x t =6%（+）=。精铰孔工步的其他时间：b t +x t =6%（+218）=。 工序5：粗铣S 面及T 面 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。 由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝

130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*235

50+

＝。 工序6：精铣20φ内圆柱面。 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。 由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*250

20+

＝。

工序7：粗铣-半精铣18φ半圆面。 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。

由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*218

18+

＝。

工序8：钻孔8φ并进行扩铰孔。

钻孔 6.7φ

钻孔前铸件为实心，根据钻孔加工余量先钻孔到 6.7mm φ再攻丝，所以6.7D mm =。

钻削深度p a

：21mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》表，取r mm f /33.0= 切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表，取0.41/V m s = 机床主轴转速n ，有：

100010000.41601169.31/min

3.14 6.7v n r d π??==≈?， 按照《机械加工工艺手册》表取1600/min n r =

所以实际切削速度v ： 3.14 6.716000.56/1000100060dn v m s π??==≈? 切削工时

被切削层长度l ：42l mm = 刀具切入长度1l ：

1 6.7(1~2)1201 2.89322r D l ctgk ctg mm mm =

+=?+=≈

刀具切出长度2l ：mm l 4~12= 取22l mm

= 走刀次数为1，钻孔数为1个

机动时间1j t

：min 25.0160033.0234211=?++=?=fn L t j 扩铰空到11φ，深度为12mm 。

工序9：粗铣半圆槽Q 。 1、切削用量的计算 ①.背吃刀量的确定

a p =3mm 。

②.进给量的确定。

选用高速钢面铣刀直径为80mm ，齿数为10，选用X51，立式铣床，功率为。 由《实用机械加工工艺手册》表11－92可查得每齿进给量fz ＝取fz ＝z ③.铣削速度的确定。

由《实用机械加工工艺手册》表11-94可查得灰铸铁的硬度为150～225HBS ，查得Vc=27m/min 。则主轴转速为n ＝1000Vc/πD ＝108r/min 。Vf ＝fzZn ＝～mm 。故取n ＝130r/min ，Vf ＝min 。 2、切削工时的计算：

t ＝f

V Y L ?++

＝17.2*226

29+

＝。

工序10：攻螺纹M10-7H 。

刀具：钒钢机动丝锥

进给量f ：查《机械加工工艺手册》表得所加工螺纹孔螺距 1.25p mm =,因此进

给量 1.25/f mm r =

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表，取0.133/7.98/min V m s m ==

机床主轴转速n ：010*******.98317.68/min

3.148V n r d π?==≈?，取350/min n r = 丝锥回转转速

n 回

：取

350/min

n r =回

实际切削速度V '：0 3.1483500.15/1000100060d n V m s π??'==≈?

被切削层长度l ：9.5l mm =

刀具切入长度1l ：1(1~3)3 1.25 3.75l f mm

==?=

2l 22~33 1.25 3.75l f mm

==?=（）

六、夹具设计

1.定位方案

工件以R 端面为定位基准，采用平面和定位销，V 型块组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中平面限制3个自由度,两个销限制余下的三个自由度，这样所有六个自由度都被限制了。V 型块用作辅助支撑。

2.夹紧机构

(1)根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用一般的螺旋夹紧机构，通过旋转螺母实现对工件表面夹紧。夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下震动。由于夹紧力与钻孔时产生的力方向垂直，所以需要对夹紧力进行计算。

应用下面的公式进行计算：

)

/(1L H f KFL F j +=

其中：1f --摩察系数只在夹紧机构有足够刚性才考虑。 K--安全系数，精加工时取。 F —切削力。

P F A K F = 其中：F K --切削条件修正系数。

p

A --单位切削面积。

⑵、切削力及夹紧力计算： 刀具：莫氏直柄麻花钻 (见《切削手册》表

其中：CF=，ap=，XF=，fZ=，YF=，ae=75，UF=，d0=100，qF=，n=255，WF=0，Z=10 ∴F=×4.50.9×水平分力：FH=实≈(N) 垂直分力：FV=实≈(N)

在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。 安全系数: K=K1K2K3K4。 其中：K1= K2= K3= K4=

∴F／=KFH=（×××）×= (N)

实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）== (N)

其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=

螺母选用细牙三角螺纹，产生的加紧力为

W=2M/D2tg(a+6055)+(D3- d3 )/（D2- d2)

其中：M=19000 D2= a=2029，D=23mm d=16mm

解得：W=1O405 (N)

此时螺母的夹紧力W已大于所需的的加紧力F加，故本夹具可安全工作。

图3 夹具零件图

3.导向装置

采用钻套作为导向装置，选用JB/。钻套高度H=37mm。排削间隙h=9mm。

4.夹具与机床连接元件

在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。

5.夹具体

由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在16

范围内允许差。此外，因为夹具体受力不大可以选用HT200材料铸造出。

由于基准重合,故轴,径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的表面的制造精度和安装精度。

且工件是以一面两销式定位，且还增加了压板进行压紧。又因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了钻φ8mm孔所得到的尺寸和下端面形位公差要求。

大连大学

机械工程学院机械加工工艺过程卡片

零件图号

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零件名称

支架

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材料HT150毛坯种类毛坯外形尺寸每件毛坯可1每1