课程设计说明书范例.docx

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课程设计说明书范例

1.引言

机械、机器和机床等机械结构是由部件和零件装配成的，部件又是由组件和零件装配而成的。

由实体材料组成的机械零件的表面，又可分为加工表面和非加工表面两种。

一般，加工表面是机械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通过加工保证的。

此外，在加工机械零件表面时，还要考虑制造工艺的可行性、加工生产率、加工成本等多方面问题。

本设计通过对一轴套零件的机械加工工艺规程设计和铣槽用夹具设计，试图找出一种简单、实用的加工方法，以供生产同类零件的企业参考。

2.计算生产纲领，确定生产类型

任务书上的题目内容为：

加工一个轴套零件，该零件年产量为20000台，设其备品率为10%，机械加工废品率为1%，试进行该轴套零件的工艺规程设计。

现制定该齿轮零件的机械加工工艺规程。

N＝Qn（l+a%）（1+b%）=20000×1×（l+10%）（1+l%）=22220（件／年）

该零件的年产量为22220件，根据《机械制造技术基础》教材中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为大批生产。

3.零件的分析

零件图如图1

图1轴套零件图

此轴套零件在机器中可起支承、定位或导向作用（题目中未明确），该零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差齐全，但内孔的粗糙度Ra1.5μm有误，应该为Ra1.6μm，内槽处Ra12.5μm与其余Ra12.5μm重复标注应删除。

该零件外圆Ф

粗糙度Ra0.4μm、内孔Ф

粗糙度Ra1.6μm的尺寸精度和粗糙度要求较高，两端面与内孔也有较高的垂直度要求，但零件结构简单，加工并不困难；两处

槽的精度要求一般，只需分步铣出即可。

因题目中未规定该轴套零件的材料，为便于设计，此处可拟定该轴套零件的材料为45号钢。

4.选择毛坯

根据用途，并综合考虑加工效率和经济性，坯料选用圆钢，锯切下料，然后锻造毛坯。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，即内部孔锻出。

因为该轴套生产批量为大批量，所以毛坯应采用模锻。

5.工艺规程设计

5.1定位基准的选择

本零件孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

即选Ф

内孔及一端面作为精基准。

由于本轴套全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

5.2零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有外圆、内孔、端面及槽等，材料为45钢。

参考教材中有关资料，其加工方法选择如下：

Ф

外圆面：

公差等级为IT6，表面粗糙度为Ra0.4μm，需进行粗车、精车及磨外圆。

Ф

内孔：

公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6μm，毛坯孔已锻出，为未淬火钢，加工方法可采取粗车精车之后用精镗拉孔或磨孔等，都能满足加工要求。

但精镗拉孔虽然加工效率较高，适合大批量生产，但对拉刀的要求很高，成本也很高；磨孔的砂轮成本较低，产量上也可以满足本工件的需要，故采用精车之后磨孔的方法加工。

端面：

本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为Ra3.2μm，经粗车和半精车即可。

但两端面与内孔均有0.03mm的垂直度要求，需经过磨平面加工来保证。

槽：

槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度分别为Ra12.5μm，需采用三面刃铣刀粗铣即可。

5.3制定工艺路线

按照先加工基准面及先粗后精的原则，机加工可按下述工艺路线进行。

工序10：

以外圆φ60mm及端面定位，粗车内孔及另一端面。

工序20：

以粗车后的内孔φ32mm及端面定位，粗半精车另一端面及外圆φ60mm，倒角。

工序30：

以半精车后的外圆φ60mm及端面定位，半精车另一端面及内孔，倒角。

工序40：

以工装装夹工件，以端面定位，粗、精磨内孔至图纸尺寸要求。

工序50：

工件装夹在1：

2000锥度的心轴上，以内孔定位，粗、精磨外圆至图纸尺寸要求。

工序60：

工件装在专用夹具上，以内孔及端面定位，铣2个5mm槽（5件一起加工）。

工序70：

钳工去毛刺。

工序80：

终检。

5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图

5.4.1确定机械加工余量

钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。

确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数。

由《毕业设计指导书三》附表1可查得除孔以外各内、外表面的加工余量。

孔的加工余量由表1查得。

锻件质量：

根据零件成品质量0.317kg估算为0.49kg。

加工精度：

零件除孔以外的各表面为一般加工精度。

锻件形状复杂系数S1，为简单级别F1。

表1锻件内孔直径的机械加工的单面余量

锻件内孔直径的机械加工的单面余量/mm

孔径

孔深

大于

到

大于0

63

100

140

200

到63

100

140

200

280

0　

25

2.0

—

—

—

—

25

40

2.0

2.6

—

—

—

40

63

2.0

2.6

3.0

—

—

63

100

2.5

3.0

3.0

4.0

—

100

160

2.6

3.0

4.0

4.0

4.6

160

250

3.0

3.0

4.0

4.0

4.6

表2锻件形状复杂系数

锻件形状复杂系数S

级别

S数值范围

级别

S数值范围

简单

S1＞0.63～1

较复杂

S3＞0.16～0.32

一级

S2＞0.32～0.63

复杂

S4≦0.16

注：

假定轴最大直径为φ64mm，长度为24，则

=πR2ld密度＝3.14×6.42/4×2.4×7.85＝605g＝0.605kg

＝0.49kg

故

＝0.81

查表2得锻件形状复杂系数S1，为简单级别F1

机械加工余量。

根据零件形状系数，查表1得外圆的直径方向加工余量放4mm（半径上放2mm），长度方向上加工余量每端放2mm。

因内孔的粗糙度Ra0.4μm，半径方向上余量适当增大0.5mm，故内孔的直径方向加工余量为5mm（半径上放2.5mm）。

5.4.2确定毛坯尺寸

根据上面确定的机械加工余量，可得该零件的毛坯尺寸，见表3

表3轴套零件毛坯尺寸

轴套零件毛坯尺寸mm

零件尺寸

单面加工余量

锻件尺寸

Ф

2

64

Ф

2.5

27

20

2

24

5.4.3设计毛坯—零件综合图

①确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根据锻件质量、形状复杂系数、分模形状种类及精度等级从手册中查得。

本轴套零件锻件质量0.49kg，形状复杂系数S1，45钢含碳量为0.42%~0.50%，最高含碳量为0.50%，按表4查得锻件材质系数为M1，采用平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从《毕业设计指导书三》附表2、附表3中查得，见表5。

表4锻件材质系数

锻件材质系数

级别

钢的最高含碳量

合金钢的合金元素最高含碳量

M1

﹤0.65%

﹤3.0%

M2

≧0.65%

≧3.0%

表5轴套零件毛坯（锻件）允许偏差

轴套零件毛坯（锻件）允许偏差mm

锻件尺寸

偏差

根据

φ64

0.8

附表2

-0.4

φ27

0.3

-0.8

24

0.8

-0.4

②确定圆角半径

锻件圆角半径按表6确定

表6锻件圆角半径计算

锻件圆角半径计算/mm

H/B

r

R

≦2

0.05H+0.5

2.5r+0.5

﹥2～4

0.06H+0.5

3.0r+0.5

﹥4

0.07H+0.5

3.5r+0.5

本工件的H/B均小于2，故锻件内外圆角半径计算如下

r＝0.05H+0.5＝0.05×12+0.5＝1.1mm（取r＝1.5mm）

R＝2.5r+0.5＝2.5×1.5+0.5＝4.25mm（取r＝4.5mm）

③确定拨模角

本锻件上下模模镗深度相等，其中：

＝

＝

<1

查《指导书三》附表4得，外起模角α＝5˚，内起模角β＝7˚。

④确定分模位置

毛坯是H

⑤确定毛坯热处理方式

钢质锻件锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化。

本零件毛坯——零件综合图如图2所示。

技术要求

1、正火

2、未注圆角R1.5

图2毛坯——零件综合图

6.工序设计

6.1选择加工设备与工艺装备

6.1.1选择机床

工序10、20、30是粗车和精车。

本零件外廓尺寸不大。

精度要求不是很高，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。

工序40为磨端面。

由于加工的零件外廓尺寸不大可，在平面磨床上一次加工多个零件。

选M7130型。

工序50磨内孔。

利用简单的工装在M120W型上即可加工。

工序60磨外圆。

利用简单的工装在M120W型上即可加工。

工序70铣槽。

采用立铣刀铣槽，应选立式铣床X52K型。

6.1.2选择夹具

本零件除铣槽、磨内外圆等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。

前三道车床工序用三爪自定心卡盘，磨内孔工序用压紧螺母，磨外圆工序用心轴。

6.1.3选择刀具

a.在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀。

加工钢质零件采用YT（钨钴钛）类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT15。

为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。

b.磨平面、内孔及外圆均可用平形砂轮，只是尺寸规格（D×H×d）有所不同，砂轮名称均为棕刚玉，粒度为46。

c.铣刀选用立铣刀。

直柄立铣刀规格为d=5mm,刃部长度12mm，全长47mm。

6.1.4选择量具

本零件属成批生产，一般均采用通用量具。

选择量具的方法有两种：

是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。

①选择外圆加工面的量具

工序20中粗精车外圆Ф

（k6）留余量0.25~0.35mm，该尺寸公差T=0.46mm。

选用分度值0.02，测量范围0～150mm游标卡尺。

工序50中磨外圆φ60k6至尺寸，选择测量范围50~75mm，分度值为0.005mm外径千分尺。

按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值U=0.0l6mm。

选择测量范围50~75mm，分度值为0.005mm外径千分尺。

分度值0.02mm，测量范围0～150mm游标卡尺。

按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具见表7。

表7外圆加工面所用量具/mm

工序

加工面尺寸

尺寸公差

量具

30

φ60.3

0.1

分度值0.02，测量范围0～100游标卡尺

50

φ60

0.019

分度值为0.005mm，测量范围50~75mm外径千分尺

②选择加工内孔尺寸所用的量具

Ф

（H8）孔经粗车、半精车、磨孔三次加工，粗车至Ф

mm，半精车至Ф

mm，磨孔至图纸尺寸。

粗车尺寸Ф

mm，该尺寸公差T=0.52mm。

选择分度值0.02mm，测量范围0～150mm游标卡尺。

半精车尺寸Ф

mm，该尺寸公差T=0.10mm。

选择分度值0.02mm，测量范围0～150游标卡尺。

磨内孔Ф

（H8）至尺寸，选择测量范围18~35mm，分度值为0.001mm的内径量表及外径千分尺。

③选择加工轴向尺寸所用量具

轴向尺寸20，其公差为自由公差，可选择分度值0.02mm，测量范围0～125mm游标卡尺即可满足要求，也与以上通用。

④选择加工槽所用量具

槽经过粗铣加工即可，槽宽及槽深的公差等级为：

槽宽为IT13，槽深为IT14。

均可选择分度值0.02mm，测量范围0～150mm游标卡尺测量。

槽宽可用具有通止端的专用量测量。

6.2工序尺寸的确定及计算

6.2.1确定圆柱面的工序尺寸

前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（除粗加工外），总加工余量减去各工序加工余量之和，即为粗加工余量。

中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。

本轴套零件的各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表8。

表8圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度

加工表面

工序双边余量/mm

工序尺寸及公差/mm

表面粗糙度/μm

粗

半精

精

粗

半精

精

粗

半精

精

Ф外圆

2.5

1.2

0.3

Ф

Ф

Ф

6.3

3.2

0.4

Ф内孔

3

1.7

0.3

Ф

Ф

Ф

6.3

3.2

1.6

6.2.2确定轴向工序尺寸

本零件只有一个轴向尺寸，此轴向尺寸仅与加工余量有关，各工序的轴向尺寸见图3。

工序Ⅰ工序Ⅱ工序Ⅲ

图3工序的轴向尺寸

各加工表面的加工余量见表9

表9各端面的工序加工余量

工序

加工表面

总加工余量

工序加工余量

Ⅰ

1

2

1.5

Ⅱ

2

2

2.5

Ⅲ

2

0.2

0.2

6.2.3确定铣槽的工序尺寸

只要控制进给量，该二处槽只需分别铣一次即可达到零件图样的要求，则该二槽的尺寸即为工序尺寸。

7.选择切削用量、确定时间定额

查阅参考文献《机械制造工艺学》机械工业出版社1986年第一版，选取各工序机床的主轴转速，选定进给量和切削深度，即可计算出切削速度和工步工时，确定时间定额，计算结果见机械加工工序卡片。

8.填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片

（因页面设置关系，工艺和工序卡片另附，见“工艺卡片”文件）

机械加工工艺过程卡片

机械加工工艺过程卡片

产品名称

零件名称

共页

产品名称

零件名称

共页

材料牌号

45

毛坯种类

圆钢

毛坯外形尺寸

Ф60*28　

毛坯件数

每台件数

备注

材料牌号

毛坯种类

毛坯外形尺寸

毛坯件数

每台件数

备注

工序号

工序名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

工序号

工序名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

1

下料

按毛毛坯尺寸下料成形

锯床

2

锻

模锻，毛坯加热用锻模锻制成型

500kg空气锤

锻模

3

车

粗、半精车各档至工序尺寸（内外圆

CA6140

均留0.25～0.35mm余量，长度留0.1～

0.2mm余量，与内孔同时加工的端面作

标记，作基准面）

4

磨端面

作基准面的端面向下，多件同时装在平

M7130

面磨床的工作台上，磨平面至图纸要求

5

磨内孔

以工装装夹工件，粗、精磨内孔至尺寸

M120

磨内孔工装，保证磨床主轴线与端面垂

6

磨外圆

工件装在1:

2000锥度的心轴上，粗精

M120

直，垂直度公差为0.15mm

磨外圆至尺寸

7

铣槽

工件装在专用夹具上铣2-

槽

至尺寸

8

终检

终检各档尺寸

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

共页

第页

车间

工序号

工序名称

材料牌号

3　

车　

45　

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

锻件

Ф64*24　

　1

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

　车床

　C6140

夹具编号

夹具名称

切削液

三爪自定心卡盘　

工位器具编号

工位器具名称

工序工时/分

工步号

工步内容

工艺设备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

1

三爪自定心卡盘夹外圆　　

r/min

m/min

mm/r

mm

机动

辅助

2

粗车外圆，保持尺寸

，车端面　　

　450

85

0.7~0.8

1

1

0.5

3

钻孔　

Ф30麻花钻

300　

0.5

4

粗车内孔，保持尺寸

450

45

0.6~0.7

1

1

0.5

5

精车内孔，保持尺寸

，车端面、倒角　

　700

70

0.3

0.5

1

1

6

三爪自定心卡盘夹另一端，粗车外圆、端面

　450

85

0.7~0.8

1

1

1

7

心轴装夹，5件一组，半精车外圆　

　600

113

0.3

0.5~1

　1

1

2

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

共页

第页

车间

工序号

工序名称

材料牌号

5　

磨内孔

45　

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

车加工件

Ф60*20　

　1

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

　磨床

　M120

夹具编号

夹具名称

切削液

专用夹具

工位器具编号

工位器具名称

工序工时/分

工步号

工步内容

工艺设备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

1

如上图装夹工件

r/min

m/min

mm/r

mm

机动

辅助

2

粗磨内孔

0.05

8

　2

0.5

3

精磨内孔，达到图纸要求Ф

0.02

6

　2

0.5

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

机械加工工序卡片

产品名称

零件名称

共页

第页

车间

工序号

工序名称

材料牌号

6

磨外圆　

45　

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

半成品

Ф60*20

　1

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

　磨床

M120

夹具编号

夹具名称

切削液

工位器具编号

工位器具名称

工序工时/分

工步号

工步内容

工艺设备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

1

工件如上图装夹（心轴精度必须符合1：

2000锥度要求）

r/mi