轴架课程设计说明书机械制造工艺课程设计说明书.docx
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轴架课程设计说明书机械制造工艺课程设计说明书
机械制造工艺课程设计
说明书
题目：
轴架
一、引言………………………………………………………………………………..3
二、零件的分析…………………………………………………………………….3
2.1零件的作用………………………………………………………………………………………3
2.2零件的工艺分析………………………………………………………………………………4
三、毛坯的确定及毛坯图……………………………………………………..5
3.1毛坯的选择……………………………………………………………………………………….5
3.2加工余量和工序尺寸……………………………………………………………………….5
四、工艺规程设计…………………………………………………………………7
4.1加工方法的选择…………………………………………………………………..8
4.2加工顺序的安排…………………………………………………………………..8
4.3制定工艺路线………………………………………………………………………8
4.4定位基准的选择………………………………………………………………….10
4.5选择加工设备及刀具、夹具、量具……………………………………….11
4.6加工工序设计及相关计算…………………………………………………….12
五、小结……………………………………………………………………………….16
六、参考文献……………………………………………………………………….17
引言
随着我国专用机械市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业界关注焦点。
技术工艺的优劣直接决定了企业的市场竞争力。
与之相应的，企业现在需要的人才，就是要懂得，对一指定产品加工生产前，能够根据工艺要求，进行最优的通用设备选型、通用工位器具选型和专用设备设计、制造及专用刀具、专用夹具、专用检具等选择。
本次课程设计即是针对以上技能的一次综合训练。
这对学习机械专业的人来说，不仅是职业生涯的第一次尝试，更是一种经验的积累，一种知识的探究，其重要意义不言而喻。
本文是关于轴架工艺步骤的说明和相关计算。
工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计和机械设计课程设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线，以确保零件的加工质量和工艺性能。
二、零件的分析
2.1零件的作用
本次设计所要做的零件为轴架。
顾名思义，轴架就是用来支撑轴的，托住轴使其悬空，轴架上的孔通常要与轴承配合，所以精度要求
较高。
轴架的实物图如下：
2.2零件的工艺分析
轴架零件图如下：
选择轴架的材料为HT200.该材料有较高的强度、好的耐磨性和良好的减震性，铸造性好，需要人工时效，适用于承受较大的应力、要求耐磨的零件。
该零件主要加工面为孔ø15H8的两个端面，ø45和ø60的端面，有四个螺纹孔M6-7H的端面，以及ø15H8孔、孔、G1管螺纹和四个M6-7H螺纹孔.
ø15H8的孔轴线与孔轴线垂直，其垂直度为ø0.05，其精确与否，将直接影响转动的平稳性，使传动轴与轴架产生摩擦和轴与轴架不能正确定位。
因此，为了保证ø15H8的孔轴线与孔轴线垂直度要求，加工时先把孔加工完成后，以孔为定位基准来加工孔ø15H8（或先把孔ø15H8加工完成后，以孔ø15H8为定位基准来加工孔孔）。
ø45和ø60的端面精度要求不高，孔ø15H8的两个端面及有四个螺纹孔M6-7H的端面虽然精度要求稍高，但包括G1管螺纹在内的机械加工都是现有机床所能达到的精度要求。
三、毛坯的确定及毛坯图
3.1毛坯的选择
根据零件图的材料确定毛坯为铸件，其生产类型为中批量生产。
毛坯的铸造方法选择砂型机器造型，又由于的螺纹底孔需要铸出，故还要安放型芯。
此外为了消除残余应力，铸造好后应安排人工时效。
3.2确定各加工表面总余量、主要毛坯尺寸及公差
为了方便说明，先将各面、孔用字母分别标号如下：
对B、C、D、E平面，表面粗糙度要求不是很高，只需粗铣即可完成，对A面表面粗糙度要求稍高，可多加一道半精铣,经查手册，确定各工序加工余量为：
工序名称
工序间余量/mm
加工经济度（IT）
表面粗糙度/um
半精铣
1.0
8-11
Ra2.5-10
粗铣
1.5
11-13
Ra5-20
毛坯（铸造）
则对面D、E、B、C，只用一次粗铣，就能符合要求，则各面毛坯尺寸可确定为：
面
毛坯基本尺寸/mm
要达到的表面粗糙度/um
加工工序尺寸/mm
D、E（双面加工）
60
无要求
B、C（双面加工）
41
Ra6.3
对A面，则要用到粗铣、半精铣，总余量为2.5：
面
毛坯基本尺寸/mm
要达到的表面粗糙度/um
工序尺寸/mm
A（单面加工）
14.5
Ra3.2
对孔内表面G，先钻,再扩，再绞，如下：
工序名称
工序余量/mm
加工经济度（IT）
表面粗糙度/um
工序尺寸/mm
绞孔
0.2
6-9
Ra0.32-10
扩孔
1.8
9-13
Ra1.25-13
钻孔
20
10-13
Ra5-80
毛坯（铸造）
对孔内表面F，由于孔径较小，可以先钻再绞，如下：
工序名称
工序余量/mm
加工经济度（IT）
表面粗糙度/um
工序尺寸/mm
绞孔
0.2
6-9
Ra0.32-10
钻孔
14.8
10-13
Ra5-80
毛坯（铸造）
对管螺纹H，先由钻G孔时钻出一个ø20的孔，然后用镗刀一次镗到小径ø38.95，同时镗出退刀槽，最后对ø38.95的孔进行攻丝，如下：
工序名称
加工余量/mm
基本尺寸/mm
加工经济度（IT）
工序尺寸/mm
孔攻丝
ø41.91
镗退刀槽
3.05
ø42
11-12
镗孔
18.95
ø38.95
11-12
毛坯孔（铸造）
Ø20
根据以上计算，可大致画出毛坯图如下：
四、工艺规程的设计
工艺规程的设计主要包括工艺过程的制定、划分工艺过程、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等内容。
4.1加工方法的选择
根据各表面加工要求和加工方法能达到的经济精度，确定各表面加工方法如下：
（1）D面、E面粗铣
（2）B面、C面粗铣
（3）A面粗铣—半精铣
（4）F孔钻—铰
（5）G孔钻—扩—铰
（6）H螺纹镗—攻丝
（7）四个螺纹孔钻—攻丝
4.2加工顺序安排
（1）按加工的性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：
粗加工阶段
半精加工阶段：
完成一些次要表面加工
（2）工艺过程划分就零件加工整个过程而言，不能以某一表面加工和某一工序的加工来判断。
如有些定位基准面，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段得很准确，而某些钻小孔的粗加工工序，又常常安排在精加工阶段。
4.3制定工艺路线
由于加工方法的多种多样，对一种零件的加工制作往往不止一种工艺路线，但在这些路线中要选择最优的投入生产应用。
在分析本轴架零件时，我想了很多条工艺路线，下面重点介绍两条，并从两条中选择出最优路线。
（1）方案一
制定的工艺路线如下表：
方案一工艺路线表
工序号
工序内容
01
铸造毛坯
02
时效处理
03
铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷
04
粗铣D、E面
05
粗铣B、C面
06
粗铣A面
07
半精铣A面
08
对F孔先钻后铰
09
镗G铸造孔、镗退刀槽
10
对G孔攻丝
11
对G孔钻—扩—铰
12
钻孔
13
孔攻丝
14
F孔倒角、去毛刺
15
对工件进行尺寸和公差检验
16
入库
经过仔细推敲，会发现这种方案虽然理论上能够按要求做出所需要的零件，但中间有一些工序是欠妥的。
如：
在铣A、B、C平面时，可以把粗铣放在一起，半精铣放在一起，而不是分开铣，这样可以省时；
因为要钻G孔，所以不需要给H孔做一个铸造孔，只要在钻G孔时直接钻到底就好了；
应该先钻G孔，再镗H孔，因为先镗H孔不好定位，有了G孔之后，就好定位多了，而且与F孔轴线的垂直度要求也比较好保证。
（2）方案二
在方案一基础之上，进行修正和改进，得到方案二，其具体工艺路线如下表所示：
方案二工艺路线表
工序号
工序内容
01
铸造毛坯
02
时效处理
03
铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷
04
粗铣E、D面
05
粗铣B、C面
06
半精铣A面
07
对孔F先钻后铰
08
对G孔先钻通孔，再在上部分扩孔，再铰孔
09
对管螺纹H处先镗到小径，再镗退刀槽
10
和对H攻螺纹
11
对A面四个螺纹孔钻孔
12
对A面四个螺纹孔攻丝
13
对孔F倒角，然后去毛刺
14
对工件进行尺寸和公差检验
15
入库
方案二的工艺路线显得更合理了，以下就以方案二完成余下的说明书。
4.4定位基准的选择
定位基准的选择要根据基准选择原则，既要方便加工，又要顾及零件的工艺性能。
4.4.1精基准的选择
精基准的选择原则有：
基准重合原则、统一基准原则、互为基准原则、自为基准原则、便于装夹原则。
精基准的选择：
加工G孔两端面时，选择其中之一为精基准、加工F孔两端面时，以其中之一为精基准、加工A面时，以F孔右端面为精基准、钻孔F时以A面为精基准，钻孔G时以F孔和E面为精基准。
4.4.2粗基准的选择
粗基准的选择原则有：
保证相互位置要求的原则、保证加工表面加工余量合理分配的原则、便于工件装夹的原则、粗基准一般不得重复使用原则。
粗基准的选择：
粗基准用到比较少，在加工D、E面时，选其中之一为粗基准、加工B、C面时，选择其中之一为粗基准。
4.5选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为中大批量生产，所以加工设备总体的选择原则为：
通用机床为主，少量专用机床为辅。
由于零件造型不是很规则，在尽量使用通用夹具的基础上使用专用夹具。
（1）粗铣D、E面
考虑到工件的定位夹紧及夹具设计问题，采用立铣，选择机床为立式铣床（X5020B），选择直径D为ø80mm的面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
（2）粗铣A、B、C面
考虑到工件的定位夹紧及夹具设计问题，采用立铣，选择机床为立式铣床（X5020B），选择直径D为ø80mm的面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
（3）半精铣A面
采用卧铣，选择机床为立式铣床（X5020B），选择直径D为ø60mm的面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
（4）钻—铰F孔
采用摇臂钻床（ZQ3032×8），采用ø14.8mm的锥柄麻花钻和ø15mm的锥柄机用铰刀，钻模板、专用夹具，量具用游标卡尺及塞规。
（5）钻—扩—铰G孔
采用摇臂钻床（ZQ3032×8），刀具ø20mm锥柄麻花钻和ø21.8mm锥柄扩孔钻及ø22mm的锥柄机用铰刀。
专用夹具。
量具用游标卡尺及塞规。
（6）镗H孔及退刀槽
采用镗床（T2120），刀具选用单刃镗刀，采用专用夹具，量具用游标卡尺及塞规。
（7）对H管螺纹攻丝
采用攻丝机（LS-10），刀具机用M40×1.5丝锥，专用夹具，量具用塞规。
（8）对4×M6-7H螺纹孔钻孔、攻丝
采用摇臂钻床（ZQ3032×8）和半自动立式攻丝机（SB4130），刀具用ø5mm的锥柄麻花钻和机用M6丝锥，专用夹具，量具用塞规。
（9）对F孔倒角
采用摇臂钻床（ZQ3032×8），通用夹具，刀具用45º直柄锥面锪钻。
4.6加工工序设计及相关计算
4.6.1工序04：
工步一：
粗铣D面
（1）切削用量
选择YG6硬质合金刀片，铣削深度≤4mm,铣削宽度≤45mm时，铣刀直径为d=80mm,由于采用标准=硬质合金铣刀，所以齿数Z=10.铣刀几何参数为：
=0,=8º,=10º,=-20º,=60º,=5.
由于加工余量不大，可以一次走刀完成。
则=h=1.5mm。
由功率查得每齿进给量=0.140.24mm/z,取=0.2mm/z。
查手册取=300r/min,=375mm/min,
则切削速度==π×80×300/1000=75.4（m/min）
实际进给量==375/（300×10）=0.125mm/z
（2）基本时间
根据有关资料，刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm,由于铣刀直径为80mm,故刀具寿命T=180min。
基本时间=（+）/=（45+25）/375=11.2s
其中为切出、切入时间，为切削时间。
工步二：
粗铣E面
（1）切削用量：
同工步一
（2）基本时间
因为E面面积较大，所以铣起来用的时间多。
即切削时间有变化，=60mm,所以基本时间=（+）/=（60+25）/375=13.6s
4.6.2工序05：
本工序包括三个工步，但三个工步的切削用量和基本时间完全一样。
（1）切削用量
因为同样是粗铣，所以切削用量各参数和工序04相同。
即：
取=0.2mm/z，查手册取=300r/min,=375mm/min,则切削速度==π×80×300/1000=75.4（m/min）。
（2）基本时间
工步一、二：
粗铣B、C面
经查表和计算得，=25mm,=38mm,所以基本时间
=（+）/=（25+38）/375=10.08s
工步三：
粗铣A面
经查表和计算得，=25mm,=2×70=140mm,所以基本时间
=（+）/=（25+140）/375=26.4s
4.6.3工序06:
本工序是要精铣A面。
（1）切削用量
为了加工方便，在能满足要求的前提下，使用与粗铣相同的铣刀。
但转速和进给速度要稍作调整。
其中背吃刀量=h=1mm有所变化。
通过查手册，取=380r/min，=1.02mm/r,则
切削速度==π×80×380/1000=95（m/min）
实际进给量=/z=1.02/10=0.102mm/z
（2）基本时间
=1.02mm/r=1.02×378=385.6mm/min
=（+）/=（25+140）/385.6=25.6s
4.6.3工序07:
本工序包括两个工步，对F孔先钻后铰。
工步一：
钻ø14.8mm孔
（1）切削用量
选用高速麻花钻，d=14.8mm，钻头采用双头刃磨法。
查《切削手册》f=0.700.86mm/r,==2.53<3,所以f=0.70mm/r,按钻头强度选择f=1.55mm/r,按机床强度选择f=0.63mm/r,最终决定选择机床标准进给量f=0.5mm/r。
根据手册选择主转速为=400r/min。
则==（3.14×14.8×400）/1000=18.5m/min。
（2）基本时间
=×f=200mm/min
则基本时间=（+）/=（38+15）/（400×0.5）=15.9s
工步二：
铰ø15mm孔
（1）切削用量
选择锥柄机用铰刀，直径d=15mm,f=0.6mm/r,=570r/min,则==（3.14×15×570）/1000=27m/min
（2）基本时间
=×f=570×0.6=344.4mm/min
=（+）/=（38+15）/（570×0.6）=9.23s
4.6.4工序08:
本工序包括三个工步，对G孔先钻后扩，再铰
工步一：
钻ø20mm孔
（1）切削用量
选用高速麻花钻，d=20mm，钻头采用双头刃磨法。
查《切削手册》f=0.700.86mm/r,==2.85<3,所以f=0.70mm/r,按钻头强度选择f=1.55mm/r,按机床强度选择f=0.63mm/r,最终决定选择机床标准进给量f=0.5mm/r。
根据手册选择主转速为=400r/min。
则==（3.14×20×400）/1000=25.12m/r。
（2）基本时间
=×f=400×0.5=200mm/min
=（+）/=（57+15）/200=21.6s
工步二：
扩钻ø21.8mm孔
（1）切削用量
本工步和工步一基本相同，只是钻头直径有所扩大，所以切削用量完全相同，为：
f=0.5mm/r，=400r/min
则==（3.14×21.8×400）/1000=27.3m/r。
（2）基本时间
=×f=574×0.5=200mm/min
=（+）/=（57+16）/200=21.9s
工步三：
铰ø22mm孔
（1）切削用量
选择锥柄机用铰刀，经过查《切削手册》和计算确定直径d=22mm,f=0.6mm/r,=570r/min,
则==（3.14×22×570）/1000=39.6m/r
（2）基本时间
=×f=570×0.6=344.4mm/min
=（+）/=（57+16）/（570×0.6）=12.7s
4.6.5工序09:
本工序包括两个工步：
对管螺纹H处先镗到小径，再镗退刀槽
工步一：
镗孔镗到ø38.95mm,由于加工余量太大，需要分为三次走刀，每次走刀约6mm.
（1）切削用量
选择单刃镗刀，经过查《切削手册》，确定f=0.5mm/r。
根据手册选择主转速为=400r/min。
确定第一次走刀将孔镗到d=ø26.95mm,则此时切削速度
==（3.14×26.95×400）/1000=33.85m/r
第二次走刀将孔镗到d=ø32.95mm，则此时切削速度
==（3.14×32.95×400）/1000=41.38m/r
第三次走刀将孔镗到d=ø38.95mm，则此时切削速度
==（3.14×38.95×400）/1000=48.92m/r
（2）基本时间
三次走刀的时间都相同，所以只算一次走刀，再乘以三。
=×f=400×0.5=200mm/min
则=（+）/=（35+15）/200=15s
所以总时间=×3=15×3=45s
工步二：
镗退刀槽
（1）切削用量:
机床、刀具各参数同工步一，但d=42则切削速度
==（3.14×42×400）/1000=52.7m/r
（2）基本时间
因为径向进给量很小，所以估计基本时间为=4s
4.6.6工序10：
本工序对上一工序所镗孔进行攻丝。
（1）切削用量
选用机用M40×1.5丝锥，经过查《切削手册》，确定f=0.4mm/r。
根据手册选择主转速为=300r/min。
则==（3.14×40×300）/1000=37.68m/r
（2）基本时间
=×f=300×0.4=120mm/min
则基本时间=（++l）×i/
=（31+2×1.5+3×1.5）×1/120
=19.25s
4.6.7工序11：
本工序对四个小螺纹孔钻孔。
本工序分为四个工位，每个工位的时间和切削用量参数相同。
（1）切削用量
选用高速麻花钻，d=5mm，钻头采用双头刃磨法。
经过查《切削手册》和计算确定f=0.6mm/r,=400r/min。
则==（3.14×5×400）/1000=6.28m/r
（2）基本时间
=×f=400×0.6=240mm/min
=（+）/=（12+5）/240=4.25s
则=×4=4.25×4=17s
五、小结
通过这次轴架的课程设计，使我对机械制造加工工艺有了一个更深入的理解，也对机械零件的制造过程更熟悉了。
对零件的材料、毛坯的类型分析及各种计算使我的资料查询能力大大增强。
这是在我们即将步入社会企业前的一次综合的有效的训练，不管是对我们今后的设计工作，乃至整个人生都有至关重要的作用。
同时，在课程设计过程中所暴露出的一系列问题，如：
基础知识掌握不够牢固，自主分析能力薄弱，计算能力差等，又为我们敲响了警钟，以后在这些方面还要多加注意。
这错误将成为我们的经验，成为我们以后在工作中的借鉴。
另外，我感觉到，机械这门课程，也是博大精深的。
知识的海洋是无穷无尽的，还有更多的相关知识等着我们去学习，等着我们去研究！
六、参考文献
[1]王先逵.机械制造工艺学（第2版）.北京：
机械工业出版社，2006.1
[2]王仲启.金属切削原理与刀具.北京：
机械工业出版社，2010.1
[3]沈莲.机械工程材料（第2版）.北京：
机械工业出版社，2007.8
[4]陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京：
机械工业出版社，1996.12
[5]李军.互换性与测量技术.武汉：
华中科技大学出版社，2007.5
[6]李益明.机械制造工艺设计简明手册.北京：
机械工业出版社，1994.7
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