型腔零件加工工艺规程设计
一、设计任务
1.设计课题:型腔的机械加工工艺规程设计
2.生产纲领:中批量生产
3.设计要求：
1)零件图
１张
2)毛坯图1
张
3)综合的机械加工工序的工序卡片1份
4)设计说明书1份
二、设计说明书
序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的大部分基础课和专业课之后进行的一门综合的课程设计。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的复习。
我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程,巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。
一、零件的分析
(一)零件的作用
型腔。毛坯由石蜡铸造而成
（二）零件的工艺分析
35mm、１0mｍ、５mｍ三个尺寸是以B面为设计基准，１0０mｍ、９0mm、80mm、６０mm则是以原点Ｏ为设计基准。型腔有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:
1、以100*100面为基准的加工表面
这一组加工表面包括:四个尺寸10０＊3０mｍ的与基面相垂直的平面,90＊90mｍ的平面，8０*８0ｍm的凹槽以及４0*35mm的凸台
2、4*φ1０深的孔
这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是：
φ1０的两孔之间的位置要求是60±0．０25
由以上分析可知，对于两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证他们的位置精度要求。
二、工艺规程设计
（一）确定生产类型
已知此零件的生产类型为中批量生产,所以初步确定工艺安排为:在加工过程划分阶段,工序应适当集中,机床设备可采用专用设备，但以使用通用设备为主。
（二）确定毛坯的制造形式
材料为石蜡,由于零件毛坯尺寸不大，形状简单，石蜡不能承受力矩，所以要选铸件做为毛胚，铸件可以一次性成型，适合石蜡这种材质材料的加工，且零件属于中批量生产，故可采用铸造成型，精加工采用铣削。这从提高生产、保证加工精度上考虑，也是应该的（三）基面的选择
合理地选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加
工工艺过程会问题百出,更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择:在选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量,及保证不加工表面与加工表面间的尺寸,位置符合零件图样设计要求。粗基准的选择原则：
１、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。
２、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。
3、粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低,粗糙度数值大,重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。
现选取顶平面作为粗基准,利用顶平面作主要定位面,以消除三个自由度,再用虎台钳装夹工件,用以消除另外三个自由度，达到完全定位。
精基准的选择:精基准的选择原则主要考虑如何减少误差，保证加工精度和安装方便以及以及设计基准和工序基准重合问题。当二者不重合时，应该进行换算。
１、基准重合原则:应尽可能选择零件的设计基准作为定位基准,以避免产生基准不重合原则。
２、基准统一原则：应尽可能选用精基准定位加工各表面，以保
证各表面之间的位置精度。
3、自为基准原则：有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择加工表面为精基准。
4、互为基准反复加工原则：有些相互位置精度要求较高的表面,可以采用互为基准反复加工的原则来保证
5、定位可靠性原则：精基准应凭整光洁，具有相应的精度，确保定位简单准确,便于安装,夹紧可靠。
考虑保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准统一和基准重合”原则,以粗加工后的底平面为精基准。
第一道工序一般只能以为加工的毛坯面作为定位基准，这种基准称为粗基准。此零件以一个Ａ面作为定位基准，铣削出定位粗基准。然后翻转装夹，再以这个粗基准作为定位基准加工上端面即B面。
然后加工侧面,将一个加工过的侧面作为精基准，加工零件的最大外轮廓。在第一道工序之后，根据基准统一原则,纵向铣削应使尽量多的表面加工时都用已加工的上端面作为定位基准，加工型腔、梯台面、?1０孔。横向的铣削都以加工过的侧面作为定位基准。以保证各加工面的位置精度。
（一）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来
提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1、工艺路线方案一
工序1 铣基准面。粗、精铣削A面作为定位粗基准面，见平即可。工序２第二次装夹,粗、精铣削上端面即B面，将上端面作为纵向加工的定位基准，保证厚度尺寸３５mm。
工序３加工两个未被装夹的侧面，以其中一个侧面作为横向加工的定位基准,加工零件的外轮廓。
工序4 铣台阶面型腔轮廓，沿型腔轮轨迹铣削出型腔的轨迹,保证尺寸和精度要求。
工序5 以底平面定位并夹紧工件，采用划线找正,钻4×φ10mm×15mm 的孔，保证两孔中心的距离为6０±０.０25ｍｍ。
工序6 检验。
2、工艺路线方案二
工序1铣基准面。粗、精铣削A面作为定位粗基准面,见平即可。
工序２第二次装夹,粗、精铣削上端面即B面。粗、精型腔轮廓,沿型腔轨迹铣削出型腔的轨迹,保证尺寸和精度要求。
工序3粗精铣、台阶面、周铣四个侧面,保证尺寸和精度要求。
工序４以底平面定位并夹紧工件，采用划线找正,钻4×φ10mm×15m ｍ的孔，保证两孔中心的距离为60±0.０25mm。
工序５检验。
(二）工艺方案的比较与分析
两个工艺路线的分析:相比工艺路线方案一，工艺路线方案二只采用数控铣床和钻床就可实现凹件的完全加工,而且工艺路线方案二的工序更少,因而能提高生产效率，节约成本。因此选用工艺路线方案二。
（三）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
零件材料为石蜡，毛坯重量约为3１８克,生产类型为中批量生产，采用铸造成型的毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
１、表１型腔厚度的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸表
表2 型腔长度、宽度的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸表
（四）确定切削用量及基本工时
加工条件：ＸK71３A数控铣床，一把YＴ15面铣刀,刀盘直径125mm，宽20ｍm,齿数20,通用夹具,0～200、０．2mm 游标卡尺,柴油冷却。
a．确定背吃刀量
端面的总加工余量为４ｍm，由毛坯图已知铣削宽度为aｅ＝106mm，两次走刀加工,a p=2mｍ.
ｂ．确定进给量及基本工时
根据《工艺手册》中表4.2-３８，XK713A数控铣床，刀杆直径为２2mm,再查《切削手册》表3.１5和《工艺手册》表4．2-3８可得，我们可以取进给量ｆ=0.１0ｍｍ/z。
c．计算切削速度
根据《切削手册》表３.27可得，Cｖ=18６ｍm, ｑv=０．2, y v=0.４, u v=0.2, m=0.2，ｘv＝0.1,Pｖ=０，修正系数kｖ=1.1,选择刀具使用寿命T=60ｍｉn.
v c= Ｃvｄqv k v /(Ｔm a p xv f yv a e uｖz Pv) =1８6×1２50．２×1.1/(600.2×20．1×0.10．４×6００.2×200）≈ 4.87m/min.
d．确定铣床主轴转速
n w＝10０0v c／(π×dｗ)=1000×4.87/(3.14×2２)≈70.51r／m ｉn
根据《工艺手册》表4.2-39,与70．５1r／min相近的转速为75r/ｍiｎ。现选择n w＝７5ｒ/min.所以实际切削速度为v=5 ｍ/mｉn.
e.计算基本时间
按《工艺手册》表6．2-7，l =106mm,
l
10.5(d =+(1～3) =32mm.
l 2=2m ｍ.
时间t=12Mz
l l l f ++=1４0／150=0.93min,取时间t=56s 。因为分两次加工,所以切削时间T=2×56s=１１2s
工序2用数控铣床以底平面为精基准半精铣顶平面，保证其厚度
尺寸为3５ｍｍ。然后加工四周、凹槽，保证其尺寸要求和精度要求。
在工序２的半精加工中，端面的总加工余量为2mm,由毛坯图已知铣削宽度为a e ＝106mm,两次走刀加工,a p ＝1ｍｍ。基本加工时间的算法同上。
工序４ 以底平面定位并夹紧工件，钻4×φ10mm ×15ｍm 的孔，保证两孔中心的距离为60±0．025ｍｍ。
加工条件:Z515钻床,Φ10mm 标准锥柄麻花钻,通用夹具，0～200、0.2mm 游标卡尺，柴油冷却。
a.确定进给量
根据《切削手册》表 2.7,f=1.０~1.2,查《工艺手册》4.2-16,根据机床实际进给量取f=0.12mm/r
b.选择钻头磨钝标准及耐用度
根据《切削手册》表2.12可得,钻头后刀面的最大磨损限度为0.８~1.2mm,使用寿命为70m ｉn.
ｃ.计算切削速度
根据《切削手册》表２.３0,C v =４.8, z v =０.４， x ｖ=0, ｙv ＝0．7，m ＝0.2, 表2,3１得,修正系数k v ＝1．0．
v c =Ｃv d 0ｚｖk ｖ／(T m a p x ｖf ｙv )＝4．8×3９×1.０/(700.2×1９.50×0．１2０．7）≈18ｍ/min
n v =1000v c /(πｄｗ)=1000×１8／(3．14×３９）≈147r/m ｉn
根据《工艺手册》表4.2－15，按机床实际钻速选取n w =12５r ／
mi ｎ,则实际切削速度为v=15m/min.
ｅ.计算基本时间
按《工艺手册》表6.2-７，l =15ｍｍ,
1cot (1~2)2
r D l κ=+=1~2mm ，r κ=90。,取l 1=2ｍm. l 2=3ｍm ．
时间t=12w l l l n f
++=2０／1５＝1.3３ｍi ｎ,取时间t=８0ｓ。 因为要加工4个孔,所以切削时间Ｔ＝4×80s=320s
最后，将以上各工序的切削用量、工时定额的计算结果,连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。
参考文献
１、赵家奇主编,机械制造工艺学课程设计指导书,机械工业出版社,20０６年.
２、王先逵主编，机械制工艺学，机械工业出版社,２０11年.
3、卢秉恒主编,机械制造技术基础，机械工业出版社，20１1年．
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5、邹青主编,机械制造技术基础课程设计指导教程,机械工业出版社，2009年
6、陈宏钧万向明主编,典型零件机械加工生产实例，机械工业出版社,20１０年
7、马宏伟主编，数控技术,电子工业出版社，２01１年
８、王伯平主编,互换性与测量技术基础。机械工业出版社，２0１１年