机械制造工艺学课程设计说明书

课程设计说明书

设计题目：中间轴轴承支架（CA10B）的机

械加工工艺规程设计

设 计 者： 陈继

指导教师： 何华

2012年10月18日

蚌埠学院

机械制造技术基础课程设计任务书

题目：中间轴轴承支架（CA10B）的机械加工工艺规

程及夹具设计

内容：1、零件图 1张

2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺规程 1张 4、课程设计说明书 1份

班 级： 11机制（升本） 学 生： 陈 继 指导教师： 何 华

2012年10月18日

1

题目 设计中间轴轴承支架（CA10B）的机

械加工工艺规程

目 录

序言 ……………………………………………………………………………… 3 工艺规程设计过程 ……………………………………………………………… 3 一、计算生产纲领，确定生产类型 …………………………………………… 3 二、零件的分析 ………………………………………………………………… 3 1.零件的作用 ……………………………………………………………… 3 2.零件的分析 ……………………………………………………………… 3 三、工艺规程设计 ……………………………………………………………… 3 1.确定毛坯的制造形式 ……………………………………………………… 3 2．基面的选择 ……………………………………………………………… 3.制定工艺路线 …………………………………………………………… 4 4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………………………… 6 5.确定切削用量及基本工时 ………………………………………………… 7

总结 ……………………………………………………………………………… 参考文献 …………………………………………………………………………

2

4 14 14

序 言

机械工艺学课程设计是对机械制造所以知识的综合运用，这次课程设计是对自己未来从事的工作进行的一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下良好的基础。也是一次理论联系实际的训练，因此它在我四年的大学生活中占有重要地位。

工艺规程设计过程

设计题目：设计中间轴轴承支架（CA10B）零件的机械加工工艺规程。

一、 计算生产纲领，确定生产类型

该零件是CA10B中间轴轴承支架，按照指导老师的要求，设计此零件为50件每年的小批量生产。

二、 零件的分析

1.零件的作用： (1)起到稳固滚子的作用

(2)在安装时起到固定滚珠的作用,以利于安装。

2.零件的工艺分析

零件的加工过程中，要保证零件上部的折弯部分在竖直方向与140孔成5.5的夹角，同时要保证支架两侧板的平面与水平面成30的夹角，孔中心到顶小孔所在平面的距离为40mm，且每孔中心线与竖直方向零件的夹角成60°夹角。要保证以上尺寸要求，最好先将

的内孔和端面加工完成，再以内孔和端面

内孔，端面，和上3的小

为定位基准对上凸台表面进行加工，最后以其余表面粗糙度为12.5μm.

题目给出的是CA10B中间轴轴承支架，它的主要作用是：

孔（一面两销）为定位基准，加工支架两侧板，其中主要加工面粗糙度为6.3μm，

三、 工艺规程的设计

1. 确定毛坯的制造形式

零件的材料为HT200,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，又是大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高，故可采用铸件，以提高生产效率和效益。

3

2.基准的选择

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。

(1)粗基准的选择

粗基准选择应当满足以下要求：

<1>粗基准的选择应以加工表面为粗基准。 <2>选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 <3>应选择加工余量最小的表面作为粗基准。

<4>应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，

<5>粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。 先选取155外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件，铣155两端面，再以155外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件，镗<2>精基准的选择 精基准选择的原则

<1>基准重合原则。

<2>基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。 <3>互为基准的原则。 <4>自为基准原则。

此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。

以

内孔，155端面，13孔（两面一销）为定位精基准，加工其

它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。

3.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的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，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，以便生产成本尽量降低。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： ⑴ 工序分散原则

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需

内孔。

4

要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 ⑵ 工序集中原则

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 需加工的面：

<1>155的两端面：粗铣 以155外圆和一端面为基准 <2>

144内孔：粗镗—精镗 以

155外圆和一端面为基准,粗镗内孔到

内孔和一端面为基准 内孔,

155端面以及中间13的 小孔为155端面以及中间13的小孔为和155一端面为基准

<3>139.9mm,半精镗内孔到<4>上凸台面：粗铣 以<5>两侧凸台面：粗铣 以定位基准

<6>三个13的孔：钻孔 以定位基准

<7>2个相距30的7的孔：钻孔 以

1) 工艺路线方案一

工序1 以155外圆为定位基准，粗镗

内孔；

工序3 以工序4 以工序5 以

侧台平面；

工序6 以

内孔，中间13小孔，155端面为定位基准，钻支架两

小孔；

侧台平面的13小孔，

工序7 以155外圆为定位基准，钻2X工序8 检查。 2) 工艺路线方案二

工序1 铣销 以155外圆和一端面为基准,铣一端面,粗糙度为12μm,翻转铣

另一端面,粗糙度为12.5μm;

工序2 镗销 以155外圆和一端面为基准,粗镗内孔到139.8mm,半精镗内孔

内孔为定位基准，铣顶小凸台面； 内孔为定位基准，钻中间13的孔；

内孔，中间13小孔，155端面为定位基准，铣支架两

内孔，车155一端面；

工序2 掉转，以155外圆为定位基准，车155另一端面，半精镗

内孔,

5

到

工序3 铣销 以工序4 钻孔 以

12μm;

工序5 铣销 , 以工序6 钻孔 以工序7 钻孔 以工序8 检查.

,倒2X45°倒角,粗糙度为6.3μm;

内孔和一端面为基准,铣上中间凸平面,使其厚度为内孔和一端面为基准,钻中间内孔,内孔,

的孔,粗糙度为

12mm,表面粗糙度为12μm;

155端面以及中间13的小孔为定位基准155端面以及中间13的小孔为定位基准

铣支架两侧平面.表面粗糙度为12μm;

(一面两销),钻支架两侧平面13的孔,表面粗糙度为12μm;

和155一端面为基准,钻圆柱面上两小孔,2 X

,保证两孔间距离为32±0.1mm;

比较以上两种方案，两种方案的定位基准基本一样，加工工序的步骤也一样，但方案一中的155端面用车削加工也可以，但由于工件上面的突出部分使得车削转动起来工件的离心力太大，这样会影响加工的精度，同时也给夹具的设计带来一定的困难，况且其工件装夹的次数要比第二种方案多，故影响加工效率。而第二种方案中，155两端面采用铣削加工，这样工件上面的突出部分就不会对加工产生大的影响，所以第二种方案更为经济合理，故悬着第二种方案。

4. 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定

CA10B中间轴轴承支架零件材料为HT200,生产类型为大批量生产.根据上诉资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量。 工序尺寸以及毛坯尺寸如下: 1. 155两端面

参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为12μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两表面之间的厚度为12mm+2mm=52mm厚; 2. 140 内孔的加工

参照<<机械加工工艺手册>>,其加工余量为0.5mm,粗镗0.4mm,精镗0.1mm,故毛坯的尺寸为140mm-0.5mm=139.5mm; 3. 铣中凸台面

参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为12.5μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯凸台平面的厚度为12mm+2mm=14mm;

6

4. 钻中间13的孔

参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为12μm),故可直接对其进行钻孔; 5. 铣侧两平面

参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为12μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两侧平面的厚度为12mm+2mm=14mm; 6. 钻两侧平面孔

参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为12μm),故可直接对其进行钻孔; 7. 钻圆柱面上两小孔

参照<<机械加工工艺手册>>,因其公差等级要求比较低(两孔轴线之间的距离为32±0.1mm,两孔的直径为7故可直接对其进行钻孔;

表1-1工序余量及工序尺寸等汇总表：

加工表面 工序名称 粗铣 粗车 工序余量/mm 表面粗糙度/um 2 0.4 0.1 2 2 12 12.5 6.3 12 12 12 12 12 工序基本尺寸/ mm 50 139.9 140 12 12 155两端面 中凸台面 内孔 半精车 粗铣 钻孔 粗铣 钻孔 钻孔 中间13的孔 两侧平面 钻两侧平面孔 圆柱面上两小孔

5． 切削用量以及机床、加工工时的确定 工序1. 铣两端面

加工条件:工件材料:HT200；加工要求:粗糙度为12μm；机床:YG6式铣床；刀具:X52K立铣刀1.切削用量:

(1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12μm ,所以可以在一次走刀内切完。) ap=h=1mm

7

=100mm,z=10；切削液:普通乳化液（三乙醇胺）

(2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz=0.14~0.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径d0=100mm 故刀具寿命T=180min (查表3.8) (4)根据(表

3.16)当

nt =322r/min ft=490mm/min

各修正系数为: km=kmn=kmf=0. Ks=ksn=ksf=0.8 故:c=ct k=98×0.×0.8=70m/min n=nt k=322×0.×0.8=230r/min f=ft k=490×0.×0.8=312.3mm/min 根据X52K型立铣说明书(《设计手册》表4.2-35)选择 nc =300r/min fc=375mm/min 因此,实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z 2.切削速度： V=94.2 m/min. 进给量为0.125mm/z;

3.机床要求:根据表3.24 当HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2 d=100 Z=10 f=375mm/min，近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW,故Pcc式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则 L=(176+35)=221mm 故tm=221 / 375=0.56min

工序2. 粗镗

mm内孔, 精镗

mm内孔

1.加工条件：工件材料：HT200; 加工要求：粗糙度为25μm；机床：T611卧式镗床；刀具：通空镗刀,d=25mm；切削液：普通乳化液（三乙醇胺） 2.切削用量： 由《工艺手册》表2.3-10得 （1）粗镗孔至φ139.9,单边余量Z=0.8mm 一次镗去全部余量ap=0.8 mm 进给量f=0.52 mm/r

d0=100mm Z=10 ap=1 fz=0.18 ct=98m/min

8

根据有关手册确定卧式镗床的切削速度为r=35m/min n =1000r / Πd =1000×35 / 3.14×12 =223r/min 查表4.2-20 T611卧式镗床主轴转速n=212r/min 切削工时 L=12 L2=3 L3=4mm 则

t1=(L1+L2+L3) / nf =(12+3+4) /212×0.52=0.15min （2）半精镗孔

单边余量Z=0.1mm 一次公差去全部余量ap＝0.1mm 进给量 f =0.2mm/r

根据有关手册,确定卧式镗床切割进度=12m/min 查表4.2-20 T611卧式镗主轴转速 n =315 r/min

（3）切削工时：L=12 L2=3 L3=4 则

t2=(L+L2+L3) / nf=(12+3+4 ) / 3.5×0.2=0.3min

工序3. 铣中间凸平面,

1.加工条件：工件材料：HT200; 加工要求：粗糙度为12μm；机床：YG6立式铣床；刀具：X52K立铣刀,2.切削用量：

(1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12μm 所以可以在一次走刀内切完) ap=h=2 mm

(2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz=0.14~0.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径

=100mm,z=10 故刀具寿命T=180min (查表3.8)

3.16)当

(4)根据(表

=100mm,z=10；切削液：普通乳化液（三乙醇胺）

=100mm,z=10 ap=2 fz=0.18 ct=98m/min

nt =322r/min ft=490mm/min

各修正系数为: km=kmn=kmf=0. Ks=ksn=ksf=0.8

故:c=ct k=98×0.×0.8=70m/min n=nt k=322×0.×0.8=230r/min f=ft k=490×0.×0.8=312.3mm/min 根据X52K型立铣说明书(《设计手册》表4.2-35)选择

9

nc =300r/min fc=375mm/min 因此，实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z 3.切削速度：V=94.2 m/min.进给量为0.125mm/z

4.机床要求：根据表3.24 当HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2 d=100 Z=10 f=375mm/min，近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW,故Pcc式中 L=48mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则 L=(45+35)=83mm 故tm=83 / 375=0.22min

工序4. 钻中间3的孔

1.加工条件：工件材料：HT200;

加工要求：粗糙度为12μm； 机床：Z3025立式钻床； 刀具：直柄小麻花钻,d=13mm； 切削液：普通乳化液（三乙醇胺）

2.切削用量：

(1)按加工要求决定进给量

根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200 d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r

由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则

f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命

由表2.12 ,当d=13mm时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min (3)决定切削速度

由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm c=22 m/min n =1000/πd0=1000×22/(3.14×20)=312 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min

3.切削工时：tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(12+10)/400×0.4=0.14min

10

工序5. 铣支架两侧平面, 1.加工条件：工件材料：HT200;

加工要求：粗糙度为12μm；

机床：YG6立式铣床；刀具：X52K立铣刀,切削液：普通乳化液（三乙醇胺）

2.切削用量：

(1)决定铣削深度ap (由于加工余量不大,铸体为金属型,铸造表面粗糙度为12μm 所以可以在一次走刀内切完) ap=h=2 mm

(2)决定每齿进给量fz 当使用YG6铣床功率为7.5KW 查表3.5时 fz=0.14~0.24mm/z 取fz=0.18 (3)选择铣刀磨纯标准及刀具寿命

根据表3.7 铣刀刀齿刀面最大磨损量为粗加工时2.0,精加工时0.5,由于铣刀直径

=100mm,z=10 故刀具寿命T=180min (查表3.8)

3.16)当

(4)根据(表

=100mm,z=10；

=100mm,z=10 ap=2 fz=0.18 ct=98m/min

nt =322r/min ft=490mm/min 各修正系数为: km=kmn=kmf=0. Ks=ksn=ksf=0.8

故:c=ct k=98×0.×0.8=70m/min n=nt k=322×0.×0.8=230r/min f=ft k=490×0.×0.8=312.3mm/min 根据X52K型立铣说明书(《设计手册》表4.2-35)选择 nc =300r/min fc=375mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为

C=πd0n /1000 =3.14×100×300 / 1000 =94.2 m/min Fzc=fc / (nc×Z) =375 / 300×10=0.125mm/z 3.切削速度：V=94.2 m/min.进给量为0.125mm/z

4.机床要求：根据表3.24 当HBS= 170~240 ae≤9mm ap≤2 d=100 Z=10 f=375mm/min，近似Pcc=3.8KW

根据X52K型立铣说明机床主轴允许功率为Pcm=7.5×0.75=5.63KW,故Pcc式中 L=28mm 根据0表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则

11

L=(28+35)=63 故tm=63 / 375=0.17min

工序6. 钻支架两侧平面小孔 1. 加工条件：工件材料：HT200;

加工要求：粗糙度为12μm； 机床：Z3025立式钻床； 刀具：直柄小麻花钻,d=13mm； 切削液：普通乳化液（三乙醇胺）

2.切削用量：

(1)按加工要求决定进给量

根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200 d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r

由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则

f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命

由表2.12 ,当d=13mm时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min (3)决定切削速度

由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm c=22 m/min n =1000/πd0=1000×22/(3.14×20)=312 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min

3.切削工时：tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(12+10)/400×0.4=0.14min

工序7. 钻圆柱面上两小孔, 1. 加工条件：工件材料：HT200;

加工要求：粗糙度为12μm； 机床：Z3025钻床；

刀具：直柄小麻花钻,d=7.2mm； 切削液：普通乳化液（三乙醇胺）

2.切削用量：

(1)按加工要求决定进给量

根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200 d=7.2mm 时 f=0.36~0.44 mm/r

由于L/d=32/7.2=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则

f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r

12

(2)决定钻头磨纯标准及寿命

由表2.12 ,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min (3)决定切削速度

由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm c=22 m/min n =1000/πd0=1000×22/(3.14×20)=312 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min

3.切削工时：tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(7.5+10)/400×0.4=0.11min

13

总 结

为期两周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我们组共同努力，不断的查阅资料并和同学们积极地探讨，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

参考文献

[1] 邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，2011

[2]于俊一，邹青.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2009 [3]李益民.机械制造工艺设计简明手册. 北京：机械工业出版社，2003 [4]机械加工手册

14